測(cè)量的本質(zhì)任務(wù)是地面點(diǎn)位的確定，因?yàn)榈匚锖偷孛驳男螤羁梢哉J(rèn)為是由點(diǎn)、線、面構(gòu)成的，其中點(diǎn)是最基本的單元，合理選擇一些點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，就可以準(zhǔn)確地表示出地物和地貌的位置、形狀和大小。因此，地面點(diǎn)位的確定是測(cè)量工作中最基本的問(wèn)題。

地面點(diǎn)位的確定一、地球的形狀與大小二、確定地面點(diǎn)位的方法三、確定點(diǎn)位的基本測(cè)量工作

測(cè)量基本知識(shí)一、地球的形狀與大小

為了確定地面點(diǎn)位，應(yīng)有相應(yīng)的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線作為基據(jù)。測(cè)量工作是在地球表面上進(jìn)行的，測(cè)量的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線與地球的形狀與大小有關(guān)。

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定1.和地球有關(guān)的測(cè)量依據(jù)(1)地球的形狀(2)水準(zhǔn)面(3)鉛垂線

注：點(diǎn)擊后在瀏覽器觀看，需要連接網(wǎng)絡(luò)。關(guān)于地球

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

（1）地球的形狀

地球自然表面很不規(guī)則，有高山、丘陵、平原和海洋。其中最高的珠穆朗瑪峰高出海水面達(dá)8848米，而最低的馬里亞納海溝低于海水面達(dá)11022米。但是這樣的高低起伏，相對(duì)于地球巨大的半徑來(lái)說(shuō)還是很小的，因此，人們把海水面所包圍的地球形體看作地球的形狀。

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

（2）水準(zhǔn)面

靜止的水面稱為水準(zhǔn)面，水準(zhǔn)面是受地球重力影響而形成的，是一個(gè)處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面。水面可高可低，因此符合上述特點(diǎn)的水準(zhǔn)面有無(wú)數(shù)多個(gè)。

水準(zhǔn)面可作為測(cè)量工作的依據(jù)。若放在某物體表面上的水準(zhǔn)器的氣泡居中，則認(rèn)為該表面處于水平狀態(tài)。每臺(tái)測(cè)量?jī)x器都安裝有水準(zhǔn)器，為有關(guān)的測(cè)量工作提供基準(zhǔn)面。

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

（3）鉛垂線

地球上任何一點(diǎn)都要受到地心吸引力的作用，同時(shí)地球又不停地作自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)點(diǎn)又受到離心力的作用，這兩個(gè)力的合力稱為重力，重力的作用線又稱為鉛垂線。

鉛垂線具有處處與水準(zhǔn)面垂直的特性，因此人們把鉛垂線作為測(cè)量工作的基準(zhǔn)線。在日常生活和工作中，人們常利用這個(gè)原理，用吊錘線檢查物體是否豎直，測(cè)量?jī)x器一般也備有吊錘，供需要時(shí)使用。

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

2.大地水準(zhǔn)面海水面高度經(jīng)常是不同的，假定其中有一個(gè)平均高度的靜止海水面，則它所包圍的形體稱為大地體，代表了地球的形狀與大小。這個(gè)平均高度的靜止海水面稱為大地水準(zhǔn)面。水準(zhǔn)面有無(wú)數(shù)個(gè)，而大地水準(zhǔn)面只有一個(gè)。它是描述地球形狀的一個(gè)重要物理參考面，也是海拔高程系統(tǒng)的起算面。我國(guó)在青島設(shè)立驗(yàn)潮站，長(zhǎng)期觀測(cè)和記錄黃海海水面的高低變化，取其平均值作為大地水準(zhǔn)面的位置。大地水準(zhǔn)面

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

3.參考橢球面大地水準(zhǔn)面成為一個(gè)非常復(fù)雜的曲面，無(wú)法在這個(gè)曲面上進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)處理。為此，人們采用一個(gè)與大地水準(zhǔn)面非常接近的規(guī)則幾何曲面來(lái)表示地球的形狀與大小，這就是地球參考橢球面。它是測(cè)量計(jì)算工作的基準(zhǔn)面。我國(guó)目前采用的是2000國(guó)家大地坐標(biāo)系參考橢球面參數(shù)：a=6378117mb=6356752.314m

參考橢圓體

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定當(dāng)測(cè)區(qū)面積不大時(shí)，可以把地球看作是圓球，其半徑為6371km，以圓球作為測(cè)量計(jì)算工作的基準(zhǔn)面可以簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程；當(dāng)測(cè)區(qū)面積更?。ò霃叫∮?0km的圓范圍）時(shí)，還可以把地球看作是平面，使計(jì)算工作更為簡(jiǎn)單。

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定二、確定地面點(diǎn)位的方法從數(shù)學(xué)中知道，一點(diǎn)的空間位置需要用三個(gè)獨(dú)立的量來(lái)確定。在測(cè)量工作中，這三個(gè)量通常用該點(diǎn)在參考橢球面上的鉛垂投影位置和該點(diǎn)沿投影方向到大地水準(zhǔn)面的距離來(lái)表示。其中前者由兩個(gè)量構(gòu)成，稱為坐標(biāo)；后者由一個(gè)量構(gòu)成，稱為高程。也就是說(shuō)，我們用坐標(biāo)和高程來(lái)確定地面點(diǎn)位置。

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

1.坐標(biāo)系統(tǒng)

坐標(biāo)系統(tǒng)是確定點(diǎn)的平面位置的參照系，測(cè)量上常用的坐標(biāo)系統(tǒng)有：大地坐標(biāo)系、高斯平面直角坐標(biāo)系和獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系，這三個(gè)坐標(biāo)系各有特點(diǎn)，適用于不同的場(chǎng)合。大地坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

（1）大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系又稱為大地地理坐標(biāo)系，它是建立在地球橢球面上的坐標(biāo)系，地球橢球面和法線是大地坐標(biāo)系的主要面和線，地面點(diǎn)的大地坐標(biāo)是它沿法線，在地球橢球面上投影點(diǎn)的經(jīng)度L和緯度B。大地坐標(biāo)系

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

（2）高斯平面直角坐標(biāo)系將地球參考橢球面按經(jīng)線劃分成若干條帶，把每條帶按數(shù)學(xué)家高斯提出的投影理論投影到平面上，然后在此平面上建立平面直角坐標(biāo)系，使測(cè)量計(jì)算與繪圖變得容易。6°分帶帶號(hào)和中央子午線直角坐標(biāo)高斯平面直角坐標(biāo)系

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

6度分帶

6°分帶是從地球的首子午線起，經(jīng)度每變化6°劃一帶，自西向東將整個(gè)地球劃分為60條帶。帶號(hào)從首子午線開(kāi)始自西向東編，用阿拉伯?dāng)?shù)字1、2、3…60表示。

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

帶號(hào)和中央子午線

帶號(hào)以東經(jīng)0°-6°為第一帶，6°-12°為第二帶，……位于各帶中央的子午線稱為該帶的中央子午線，第一帶的中央子午線的經(jīng)度為3°，第二帶的中央子午線的經(jīng)度為9°，依此類推，第N帶的中央子午線的經(jīng)度L0為：L0=6N—3°

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

平面直角坐標(biāo)系在由高斯投影而成的平面上，中央子午線和赤道保持為直線，兩者互相垂直。以中央子午線為坐標(biāo)系縱軸X，以赤道為橫軸Y,其交點(diǎn)為O，便構(gòu)成此帶的高斯平面直角坐標(biāo)系，在這個(gè)投影面上每一點(diǎn)的位置，可用直角坐標(biāo)x、y確定。此坐標(biāo)與地理坐標(biāo)的經(jīng)緯度L、B是對(duì)應(yīng)的，它們之間有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)關(guān)系，可以互相換算。

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

我國(guó)位于北半球，x坐標(biāo)均為正值，而y坐標(biāo)則有正有負(fù)，為避免y坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，規(guī)定把x軸向西平移500km。為表明某點(diǎn)位于哪一個(gè)6°帶的高斯平面直角坐標(biāo)系，規(guī)定y坐標(biāo)值前加上帶號(hào)。例如某點(diǎn)坐標(biāo)為：x=3267851my=21587366m

表示該點(diǎn)位于第21個(gè)六度帶上，距赤道3267851m，距中央子午線87366m（去掉帶號(hào)后的y坐標(biāo)減500000m，結(jié)果為正表示該點(diǎn)在中央子午線東側(cè)，若結(jié)果為負(fù)表示該點(diǎn)在中央子午線西側(cè)。）

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

（3）獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系當(dāng)測(cè)量區(qū)域較小時(shí)，球面近似于平面，可以直接用與測(cè)區(qū)中心點(diǎn)相切的平面來(lái)代替曲面，然后在此平面上建立一個(gè)平面直角坐標(biāo)系。由于它與大地坐標(biāo)系沒(méi)有聯(lián)系，故稱為獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系，有時(shí)也叫假定平面直角坐標(biāo)系。獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系規(guī)定南北方向?yàn)榭v軸x，東西方向?yàn)闄M軸y；x軸向北為正，向南為負(fù)，y軸向東為正獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

2.高程系統(tǒng)

高程系統(tǒng)是確定地面點(diǎn)高低的參照系，根據(jù)基準(zhǔn)面的不同分為絕對(duì)高程和相對(duì)高程。高程系統(tǒng)

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

（1）絕對(duì)高程

地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱為該點(diǎn)的絕對(duì)高程，簡(jiǎn)稱高程，或稱海拔，習(xí)慣用H表示。如圖，地面點(diǎn)A、B的高程分別為HA、HB

。當(dāng)?shù)孛纥c(diǎn)在大地水準(zhǔn)面的上方時(shí)，高程為正；反之為負(fù)。我國(guó)以過(guò)青島驗(yàn)潮站的大地水準(zhǔn)面作為高程基準(zhǔn)面，稱為黃海高程系統(tǒng)。絕對(duì)高程

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

（3）相對(duì)高程相對(duì)高程是采用假定的水準(zhǔn)面作為起算高程的基準(zhǔn)面，點(diǎn)到該水準(zhǔn)面的鉛垂距離。

由于高程基準(zhǔn)面是根據(jù)實(shí)際情況假定的，故相對(duì)高程有時(shí)也稱為假定高程。地面點(diǎn)A的相對(duì)高程與絕對(duì)高程之間的換算關(guān)系為：

HA′=HA－H0

HA=HA′＋H0絕對(duì)高程相對(duì)高程H0

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

（4）高差又稱高程差，是兩個(gè)地面點(diǎn)之間的高程差，習(xí)慣用h來(lái)表示。高差有方向性和正負(fù)，但與高程基準(zhǔn)無(wú)關(guān)。如圖所示，A點(diǎn)至B點(diǎn)的高差為：

hAB=HB－HA=HB′－HA′

當(dāng)hAB為正時(shí)，B點(diǎn)高于A點(diǎn)；當(dāng)hAB為負(fù)時(shí)，B點(diǎn)低于A點(diǎn)。高差的方向相反時(shí)，其絕對(duì)值相等而符號(hào)相反，即

hAB=－h(huán)BA

高差絕對(duì)高程相對(duì)高程

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定三、測(cè)量的基本工作地面點(diǎn)間的水平角、水平距離和高程差是確定地面點(diǎn)位的三個(gè)基本要素。確定地面點(diǎn)位的三項(xiàng)基本測(cè)量工作是：水平角測(cè)量、水平距離測(cè)量、高程差測(cè)量。再?gòu)?fù)雜的測(cè)量任務(wù)，都是通過(guò)綜合應(yīng)用這三項(xiàng)基本測(cè)量工作來(lái)完成的。測(cè)量的基本工作

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定知識(shí)鏈接.水平面代替水準(zhǔn)面的影響測(cè)區(qū)范圍較小時(shí)，可將大地水準(zhǔn)面近似地用水平面來(lái)代替，以簡(jiǎn)化測(cè)量計(jì)算工作。這里討論測(cè)區(qū)范圍小到什么程度時(shí)，平面代替曲面所產(chǎn)生的距離誤差和高程誤差才小于我們的允許范圍水平面代替水準(zhǔn)面的影響

測(cè)量基本知識(shí)

地面點(diǎn)位的確定

(1)對(duì)距離的影響

ab的弧長(zhǎng)D與ab'的水平距離D′之差ΔD，即為平面代替曲面所產(chǎn)生的距離誤差。

ΔD=D'-D

當(dāng)距離D為10km時(shí)，所產(chǎn)生的距離相對(duì)誤差為1：122萬(wàn)

，小于目前最精密的距離測(cè)量誤差1:100萬(wàn)。因此，對(duì)距離測(cè)量來(lái)說(shuō)，可以把10km為半徑的圓范圍作為水平面代替水準(zhǔn)