地形测量的基本概念武汉大学
大地测量参考框架_武汉大学测绘学院
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大地测量参考框架(郭际明)
2020/8/20
ห้องสมุดไป่ตู้
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大地测量参考框架(郭际明)
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▪ 参考椭球实例：贝塞尔椭球(1841年)，克
拉克椭球(1866年)，海福特椭球(1910年)
和克拉索夫斯基椭球(1940年)等
名称
年代 长半径(m) 1/f
贝塞尔椭球
(Bessel) 克拉克椭球
(Clarke) 海福特椭球
WUHAN BEIJING SHANGHAI KUNMING URUMQI
LHASA
67.471907924 253.541597253 87.563100346 257.184698733 69.025901447 269.055343195 55.342076376 228.141652447 97.155632104 194.295087226 65.505069941 202.163288773
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大地测量参考框架(郭际明)
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大地测量参考框架(郭际明)
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▪ 大地测量参考框架(Geodetic Reference Frame)：是大地测量参考系统的具体实 现，是通过大地测量手段确定的固定在 地面上的控制网（点）所构建的，分为 坐标参考框架、高程参考框架、重力参 考框架。（）
大地测量学笔记--武大
⼤地测量学笔记--武⼤⼤地测量学1、垂线偏差同⼀测站点上铅垂线与椭球⾯法线之间的夹⾓u，即是垂线偏差。
u通常⽤南北⽅向分量ζ和东西⽅向分量η表⽰。
垂线同平均地球椭球（或参考椭球）法线之间的夹⾓称为绝对垂线偏差（或相对垂线偏差），统称天⽂⼤地垂线偏差，实际重⼒场中的重⼒向量g同正常重⼒场中的正常重⼒向量γ之间的夹⾓称重⼒垂线偏差。
2、法截⾯、法截线、⼤地线包含椭球⾯上⼀点的法线的平⾯叫法截⾯它是法截⾯与椭球⾯的交截线，也叫法截线⼤地线（geodesic）是指地球椭球⾯上连接两点的最短程曲线。
在球⾯上，⼤圆弧(球⾯上的法截线)是对应的⼤地线。
但在地球椭球体⾯上，除两点均位于⼤地⼦午线或纬线上外，⼤地线均位于它两个端点的正反法截线之间。
3、总（平均）地球椭球与参考椭球⼤地体：⼤地⽔准⾯所包围的形体总地球椭球：顾及地球的⼏何和物理参数，在全球范围内与⼤地体最佳吻合的地球椭球。
参考椭球：具有确定椭球参数，经过局部定位和定向，与某国（或地区）⼤地⽔准⾯最佳拟合的地球椭球。
与某国（或地区）⼤地⽔准⾯最佳拟合的旋转椭球⾯叫参考椭球⾯。
4、⼤地⽔准⾯、似⼤地⽔准⾯瞬时、静⽌的平均海⽔⾯延伸到⼤陆内部，处处与铅垂线相垂直的连续封闭曲⾯称为⼤地⽔准⾯。
（或：把完全静⽌的海⽔⾯所形成的重⼒等位⾯，专称它为⼤地⽔准⾯）似⼤地⽔准⾯：与⼤地⽔准⾯很接近的基准⾯。
5.⽔准⾯上各点的重⼒加速度g随纬度和物质分布不同⽽变化（即⽔准⾯不同点上的重⼒值是不同的）。
使⾼差h不等，因⽽两⽔准⾯不相平⾏。
6、正常重⼒位是⼀个函数简单，不涉及地球形状和密度，便可直接计算得到地球重⼒位近似值的辅助重⼒位。
与此相关的⼒就叫做正常重⼒。
7、正常椭球、⽔准椭球、地球⼤地基准常数正常椭球：正常椭球⾯所包围的形体，是⼤地⽔准⾯的规则形状。
可有多个⽔准椭球：⽔准椭球⾯所包围的形体，是⼤地⽔准⾯的规则形状。
仅有⼀个。
地球⼤地基准常数：地球正常(⽔准)椭球的基本参数，即 ,,,2fM J a8.⼤地基准、⾼程基准、重⼒基准⼤地基准是建⽴国家⼤地坐标系统和推算国家⼤地控制⽹中各点⼤地坐标的基本依据，它包括⼀组⼤地测量参数和⼀组起算数据，其中，⼤地测量参数主要包括作为建⽴⼤地坐标系依据的地球椭球的四个常数，即地球椭球⾚道半径啊，地⼼引⼒常数GM ，带球谐系数J2(由此导出椭球扁率f)和地球⾃转⾓度w ，以及⽤以确定⼤地坐标系统和⼤地控制⽹长度基准的真空光速c ；⽽⼀组起算数据是指国家⼤地控制⽹起算点(成为⼤地原点)的⼤地经度、⼤地纬度、⼤地⾼程和⾄相邻点⽅向的⼤地⽅位⾓。
(完整版)武大地籍测量学第三版
地籍测量测量学一、名词解释1现代地籍：是指由国家监管的、以土地权属为核心、以地块为基础的土地及其附着物的权属、位置、数量、质量和利用现状等土地基本信息的集合，用图、数、表等形式表示。
2土地权属：是指土地产权的归属，是存在于土地之中的排他性完全权利。
它包括土地所有权、土地使用权、土地租赁权、土地抵押权、土地继承权、地役权等多项权利。
3土地质量：土地质量总是与土地用途相关联的，其适宜的用途受土地本身的性状和环境条件的影响。
4界址点坐标：界址点坐标是在某一特定的坐标系中界址点地理位置的数学表达。
它是确定地块(宗地)地理位置的依据，是量算宗地面积的基础数据。
5地籍图：按照特定的投影方法、比例关系和专用符号把地籍要素及其有关的地物和地貌测绘在平面图纸上的图形称地籍图。
6宗地图：宗地图是以宗地为单位编绘的地籍图。
它是在地籍测绘工作的后阶段，当对界址点坐标进行检核后，确认准确无误，并且在其他的地籍资料也正确收集完毕的情况下，依照一定的比例尺制作成的反映宗地实际位置和有关情况的一种图件。
7数字地籍测量：数字地籍测量是数字测绘技术在地籍测量中的应用，其实质是一种全解析的，机助测图的方法。
二、填空1.地籍测量的定义：(1) 地籍控制测量(2) 界线测量(3) 地籍图测绘(4) 面积测算(5) 进行土地信息的动态监测，进行地籍变更测量(6) 根据土地整理、开发与规划的要求，进行有关的地籍测量工作。
2.土地权属的确认方式：(1) 文件确认。
(2) 惯用确认。
(3) 协商确认。
(4) 仲裁确认。
3.常见的基础测绘图件有以下几种类型：(1) 航片(2) 地形图(3) 影像平面图(4) 其他图件4.与房屋有关的名词：(1) 假层。
(2) 气屋。
(3) 夹层和暗楼。
(4) 过街楼和吊楼。
(5) 阳台和挑外廊。
(6) 天井和天棚。
5.地籍测量平面坐标系的选择：（1）北京坐标系（2）城市坐标系（3）任意投影带独立坐标系测（4）独立平面直角坐标系6.土地面积测算方法：几何要素法、膜片法、沙维奇法、求积仪法、坐标法、消除图纸变形对面积测算的影响、求地块在某一投影面的面积、求地球表面倾斜面的面积三、简答1.地籍的功能：(1) 地理性功能。
地形测量
卫星航空测量
卫星地形测量和航空地形测量
在21世纪,和卫星大地测量的技术发展相似,由于导航技术、全球定位系统技术和遥感技术的发展,国家基础 测绘的地形测量工作可以主要利用卫星和机载的地形测绘系统进行。所说的卫星和机载的地形测绘系统是由星载 或机载传感器平台和GPS/恒星/惯性组合导航系统的集成。当传感器记录地球表面的地形、地物的影像信息 时,GPS/恒星/惯性组合导航系统能同时以地形测量所要求的精度,记录该影像每个像素的时间、位置和姿态等七 个自由度(维)。因此,称星载传感器平台和GPS/恒星/惯性组合导航系统的系统集成为“卫星地形测绘系统”,机 载传感器平台和GPS/惯性组合导航系统的系统集成为“航空地形测绘系统”。
地形测量
测绘学术语
01 基本概念
目法
04 测量步骤
05 卫星航空测量
地形测量（topographic survey）是指测绘地形图的作业。即对地球表面的地物、地形在水平面上的投影 位置和高程进行测定，并按一定比例缩小，用符号和注记绘制成地形图的工作。
地形测量主要采用航空摄影测量方法，包括控制测量和碎部测量，按所用仪器的不同，碎部测量主要分为平 板仪测图法、小平板仪和经纬仪联合测图法、经纬仪测绘法等。
小平板仪与平板仪不同之处，主要在于照准设备。小平板仪的照准器由直尺和前、后觇板构成，直尺上附有 水准器。测图时，将小平板仪安置在控制点上以确定控制点至碎部点的方向。在旁边安置经纬仪，用视距测量的 方法测定至碎部点的水平距离和碎部点的高程,定出碎部点在图上的位置,并注记高程，边测边绘。若在平坦地区， 可用水准仪代替经纬仪，碎部点的高程用水准测量的方法测定。
测量步骤
地形测量工作主要步骤为： 1、制定工作计划，确定实施方案； 2、收集测区已有资料，并根据实际情况编制地形测量技术设计书； 3、组织人员，成立项目部，设立技术组及质量检查组； 4、准备各类测绘仪器及器材，制作测量标志等； 5、进行控制测量； 6、进行地形图野外数据采集，包括各地物点、地形点的平面位置和高程数据； 7、内业计算机数据处理，成图及各种资料整理； 8、质量检查及验收工作。
《武大大地测量》课件
大地测量的应用领域概述
详细描述
大地测量在许多领域都有广泛的应用，如科学研究、工 程设计、军事侦察、地图绘制等。在科学研究方面，大 地测量可以用于研究地球的形状、地球重力场、地球自 转等；在工程设计方面，大地测量可以用于桥梁、隧道 、高速公路等的设计和施工；在军事侦察方面，大地测 量可以用于精确确定敌方目标的位置和距离；在地图绘 制方面，大地测量可以提供基础地理数据和信息，为地 图绘制提供可靠的依据。
测量和定位。
国家大地控制网在地理信息建设 中具有重要作用，为各种地理信 息应用提供统一的空间基准和时
间基准。
大地控制网的建设需要综合考虑 地球重力场、地球动力学、地球 物理学等多个学科领域的知识。
卫星大地测量在国家地理信息建设中的应用
1
卫星大地测量是一种高精度、高效率的测量技术 ，通过卫星轨道和信号传播等原理实现对地球表 面的精确测量。
计算机科学
随着大数据和人工智能技术的发 展，大地测量与计算机科学的交 叉融合，可以实现更高效的数据 处理、分析和可视化。
统计学
大地测量与统计学的交叉融合， 可以提供更精确的测量数据处理 和分析方法。
大地测量新技术的研发与应用
卫星导航定位技术
随着卫星导航定位技术的不断发展，其在大地测量中的应用越来 越广泛，提高了测量精度和效率。
大地测量坐标系
地理坐标系
地理坐标系是以地球表面上的点位地理位置（经度和纬度）为定义的坐标系，通 常以度为单位。地理坐标系是大地测量的基础，用于描述地球表面上的点位位置 。
大地测量坐标系
大地测量坐标系是以地球椭球上的点位位置（经度、纬度和高程）为定义的坐标 系，用于描述地球椭球上点位的大地测量参数。
回归分析
数字地形测量学
长度单位: 英制单位：海里、码、英尺、英寸 市制单位：里、丈、尺、寸、 公制单位：公里、米、分米、厘米、毫米
米的最早的科学定义是子午线长度的/40000000 十八世纪法国科学院派测量队进行“弧度测量”。 随后以测得的子午 线弧长的四千万分子一作为 长度的基本单位，称为“米”。 为了使用方便，用铂金属制造了几根长一米的 尺子，称为米的原尺。 当时，世界各国的长度标准都是由这几根米尺 派生复制出来。我国在 六十年代之前也一直使 用这样的复制尺
数字地形测量学
四、参考椭球面
参考椭球面：一个以椭圆的短轴为旋转轴的旋转椭球体的表面。椭球
体的大小和大地体十分接近。参考椭球面可用数学模型表示。
大地原点：确定大地水准面和参考椭球
P
P'
b
a
面的相互关系。 定向：短轴平行于地轴 定位：大地体与椭球体相切 定大小：椭球的基本元素一定 我国大地原点在西安泾阳县 永乐镇
数字地形测量学
一、地球的自然表面
地球的自然表面：地球的自然表面高低起伏，其形状十分 复杂。海洋的面积占71%,陆地的面积占29%。 珠穆朗玛峰高达8848.13m 马里亚纳海沟深达11022m
地球的形状是一个南北极稍扁的，类似于一个椭圆绕其短轴旋转的椭球体。
人类认识地球的过程经过了2-3千年的过程
数字地形测量学
Digital Topography
武汉大学测绘学院
第二章 测量的基本知识
2.1 地球的形状和大小 2.2 用水平面代替水准面的限度 2.3 测量坐标系与高斯投影 2.4 高程系统 2.5 地形图的基本知识 2.6 地形图的分幅与编号 2.7 直线的定向
数字地形测量学
2.1 地球的形状和大小
武汉大学工程测量课件5_第五章 工程建设中的地形图与应用
m物 = m + m + m + m
2 定 2 中 2 测
2 重
m定 定向误差对平面位置的影响 m中 对中误差对平面位置的影响
m测 观测误差对地物点平面位置的影响
m重 棱镜中心与待测地物点不重合对地物点平面位置的影响
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5.2 大比例尺地形图及应用
二、大比例尺地形图在工程建设中的应用
1 按一定方向绘制断面图 在地形图上作A、B 两点的连线，与各 等高线相交，各交 点的高程即各等高 线的高程，而各交 点的平距可在图上 用比例尺量得 。
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5.2 大比例尺地形图及应用
二、大比例尺地形图在工程建设中的应用
2 按规定坡度选最短路线 在道路、渠道等工程 设计中，常需要按某 一限定坡度选一条最 短路线或等坡线，以 减少建设费用。
DTM的建模方法: 常用的有密集正方形格网法和不规则三角形格网法两种
用规则格网法建立DTM透视图
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用三角形格网法建立DTM透视图
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5.5 数字地面模型பைடு நூலகம்勘测设计一体化
二、勘测设计一体化
传统的 “劳动密集+体力+经验”的公路设计模式不能满足我 国公路建设发展规划要求的，因此，必须采用高效能的技术， 即将计算机及数字地面模型引入到公路勘测设计中去。 1 公路设计中DTM的建立 2 DTM用于公路设计
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5.2 大比例尺地形图及应用
二、大比例尺地形图在工程建设中的应用
3 平整土地 设计面为水平面时的场地平整 在地形图拟建场地内绘制方格网 计算设计高程 绘出填、挖边界线 计算填、挖高度 计算挖、填土石方量 放样填、挖边界线及填、挖高度
数字测图原理及方法
数字测图原理及方法
1.1 测量学概述
在我国清代初期开展了全国性测图工作，1708～1718年完成 了《皇舆全图》。法国在1730～1780年进行全国性地形测量。 俄国在1745年绘成了欧洲部分地图13幅和亚洲部分地图6幅。
数字测图原理及方法
1.1 测量学概述
一、测量学简介
测量学的产生
生产、生活的需要以及建筑、农田、水利建设等 公元前二十七世纪 埃及大金字塔 二千多年前 夏商时代 夏禹治水 秦代 李冰父子 都江堰水利枢纽工程
军事、交通运输的需要 万里长城 指南针 ……
数字测图原理及方法
测定(测绘)——从地
球上获取数据，并进行处理，
表示成图表，测定是指用测
量仪器和工具，通过测量和
计算，得到一系列测量数据，
或地球表面的地貌、地物缩
绘成地形图，供经济建设、
规划设计、科学研究和国防
建设使用。
一、测量学简介
测设（放样）——把图上设计好的建筑物和构筑物的 位置标定到实地上去。
20世纪50年代前后开始，不少新的科学技术迅速发展。如 电子学、信息论、相干光理论、电子计算机、空间科学技术等， 它们又推动了测绘科学的发展。1947年研究利用光波进行测距， 到60年代中利用氦氖激光器作为光源的电磁波测距仪就问世了， 这是量距工作的一大变革。在80年代电磁波测距仪在白天或黑 夜 的 最 大 测 程 就 能 达 到 60 公 里 ， 而 且 精 度 可 达 ± （5mm+1ppm）。短测程的测距仪，测程为 1～2km，误差仅 及厘米。
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二、地形图
2、地形图的内容 （3）注记和整饰要素
地名注记： 包括行政区划、居民地、道路名称；河流、湖 泊、水库名称；山脉、山岭、岛礁名称等。
说明注记： 包括文字和数字注记，用以补充说明对象的质 量和数量属性。 如房屋的结构和层数、管线性质及输送物质、比高、等 高线高程、地形点高程以及河流的水深、流速等。
式、坐标系统和高程系统，以备日后使用时参考。地形图都 是采用正投影的方式完成。 坐标系统指该幅图是采用以下哪种方式完成的：1980年国家 大地坐标系；城市坐标系；独立平面直角坐标系。 高程系统指本图所采用的高程基准。有两种基准：1985年国 家高程基准系统和设置相对高程
（2）地形要素：各种地物、地貌； 地物的符号:表示地物的类别、形状、大小及其位置 —— 比例符号：房屋、大型公路、桥梁、大片植被区域
—— 非比例符号：独立树、消防栓、路灯、导航塔或灯 —— 半比例符号：围墙、篱笆、通讯、电力、铁路、 供水
管线等
数字测图原理及方法
二、地形图
2、地形图的内容
地貌形态多种多样，对于一个地区可按其起伏的变化分成以下四种地形类型： 地势起伏小，地面倾斜角一般在2°以下，比高一般不超过200m的，称为平地； 地面高低变化大，倾斜角一般在2°～6°，比高不超过150m的，称为丘陵地； 高低变化悬殊，倾斜角一般为6°～25°，比高一般在150m以上的，称为山地； 绝大多数倾斜角超过25°的，称为高山地。 地貌符号:地形图上表示地貌的方法有多种,目前最常用的是等高线法。 对于特殊地貌将采用特殊符号表示。
数字测图原理及方法
二、地形图
学生1栋
学生2栋
武
大 测
学生3栋
绘
学
院
独立直角坐标系 1985国家高程基准
数字测图原理及方1法988年版图式
学生区 10.0-21.0
爱校路
学生食堂
桃 李 路
10
1:500
密级
13
测量员： 绘图员： 检查员：
二、地形图
2、地形图的内容：
（1）数学要素：如比例尺、坐标系、高程系等； 每幅地形图测绘完成后，都要在图上标注本图的投影方
数字测图原理及方法
三、比例尺
图上任一线段的长度与地面上相应线段水平距离的之比，称为图的比例 尺。
比例尺越小,M越大,比例尺越大,M越小,
d 1 SM
例如，图上AB的长度为0.1米，实地AB的水平距离为100米，则该图的 比例尺为1:1千（或写成1:1000），不能写成0.001。同理，实地测得M 、N两点的水平距离为250m,则在1:1千图上只能画0.25m的长度。国家 统一规定的比例尺有1:100万、1:50万、1:25万、1:10万、1:5万、1:2.5 万、1:1万、1:5千、1:2千、1:1千、1:5百。其中1:2千、1:1千、1:5百的 比例尺，称为大比例尺，其余的比例尺为基本比例尺。
数字测图原理及方法
一、地图
数字测图原理及方法
一、地图
数字测图原理及方法
卫星地图
一、地图
数字测图原理及方法
数字测图原理及方法
一、地图
普通地图是以相对平衡的详细程度表示地球表面上的自然 地理和社会经济要素的地图。
基本要素包括：居民地、交通网、水系、地貌、境界、土 质植被等。
详细表示地面的各基本要素的叫地形图。
数字测图原理及方法
三、比例尺
（2）图示比例尺
直线比例尺:在地形图上绘制一条直线，并把直线分成若干等分段，每个 等分段一般为1cm（或2cm）,再将最左边的一个等分段进行10等分(或20 等分),并以第10（或第20）等分处的分划线为零分划线，然后在零分划线 左右分划线处，标注按数字比例尺算出的实际距离，这种比例尺称为直 线比例尺。如下图所示。直线比例尺可随着图纸一起伸缩，在测图或用 图时可以避免因图纸伸缩引起的误差。
随着多媒体技术的发展，电子地图将与音像等内 容结合起来，极大地丰富地图的表示内容，全方位、 多角度地介绍与地理环境相关的各种信息，使地图更 富有表现力。
数字测图原理及方法
二、地形图
通过野外实地测绘，将地面上各种地物的平面 位置按一定比例尺，用规定的符号缩绘在图 纸上，并注有代表性的高程点，这种图称为 平面图； 如果既表示出各种地物，又用等高线表示出 地貌的图，称为地形图。
数字测图原理及方法
Principle and Methods of Digital Mapping
武汉大学测绘学院
第一章 绪 论
1.1 测量学概述 1.2 地球的形状和大小 1.3 用水平面代替水准面的限度 1.4 测量坐标系 1.5 地形测量的基本概念 1.6 直线的定向
数字测图原理及方法
1.5 地形测量的基本概念
数字测图原理及方法
（2）图示比例尺
直线比例尺：
40 20 0
40
85米 斜线比例尺(复式比例尺)：
80
100
1: 2000
10 100
0
AB 86m
8 6
A
B
4
2
数字测图原理及方法
0
四、比例尺精度
通常人们用肉眼只能分辨出图上最小的距离为0.1mm，因此在图上量度和描绘时，也只能达到 图上0.1mm的正确性。
例如，在1:1000的地形图上量取两点间的距离时，用眼睛最多只能辨别出0.1mm×1000=0.1m 的正确性。不可能辨别到0.01mm×1000=0.01m。
同样，在测绘1:1000比例尺地形图时，测量水平距离或计算的数据结果的取位只需精确到 0.1m，如果要精确到0.01m,图上也无法表示出来。
数字测图原理及方法
三、比例尺
常见的比例尺有:
（1）数字比例尺：以分子为1的分数形式表示的比例尺。
大比例尺：1：500、1：1000、1：2000、1：5000； 中比例尺：1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万； 小比例尺：1：25万、1：50万、1：100万。
d 1 SM
专题地图是以普通地图作为底图基础的，重点反映某一种 或几种专门的要素。依内容要素可分为：自然地理图、社 会经济地图和工程技术图。
数字测图原理及方法
一、地图
电子地图是以地图数据库为基础，在适当尺寸的屏 幕上显示的地图。它可实时地显示各种信息，具有漫 游、动画、开窗、缩放、增删、修改、编辑等功能， 并可进行各种量算、数据及图形输出打印，便于人们 使用。