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第二章 测量学的基本知识

第一节 地球的形状和大小的概念

• 地球上的任一质点，同时受地球引力F和因地球自转所产生的离心力P的作用。因此，一个质点实际所受到的力是地球引力与离心力的合力G，这个合力称为重力，重力作用的方向为铅垂方向。
• 在测量上，以通过地面上某一点的铅垂线作为该点的基准线。
• 水面在静止的时候，表面上的每一个质点都受到重力的作用，在重力位相同的情况下，这些水分子便不流动而成静止状态，形成一个重力等位面，这个面称为水准面，它处处与重力方向正交。
• 一个假想的与处于液体静态平衡状态的海洋面（无波浪、潮汐、海流和大气变化引起的扰动）重合并延伸向大陆且包围整个地球的重力等位面，称为大地水准面。
• 在测量上，把大地水准面作为高程起算的基准面。同时，把大地水准面所包围的形体，叫作大地体。
• 随着空间技术的发展，1994年美国国防部为了研制GPS的需要，建立了WGS-84坐标系统，这是一个地心坐标系统。不过WGS-84不是一个严格的坐标系统，虽然对准ITRF框架，但它缺少历元的约束，因此每个一个时间段需要进行修正。
• 2008年7月1日，我国决定采用新的2000中国大地坐标系(CGCS2000)。新的2000国家坐标系的定义与WGS-84一致，对准ITRF1997框架，历元为2000，是一个严格的坐标系统。

第二节 地面点的高程

• 一、高程
  • 地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程，简称高程，又称海拔。
  • 由于高程系统是以大地水准面作为高程的起算面。为了确定大地水准面，我国在青岛设立了验潮站。
  • 通过1953年至1979年间验潮资料计算确定的平均海水面，作为基准面的高程基准，叫做1985货架高程基准，并在青岛建立了国家高程控制网的起算点，即水准原点。
• 二、相对高程
  • 当无法引入绝对高程时，有时根据需要，地面点的高程常以某一假定水准面为起算面，这种高程称为相对高程。
• 三、高差
  • 两点的高程之差，称为高差，用符号h表示。

第三节 地面点的坐标表示

• 一、地理坐标
  • 表示地面点在参考椭球面上的投影位置用经度和纬度表示，叫做地理坐标。它是一种球面坐标，坐标值都是角值。
• 二、高斯-克吕格平面直角坐标系
  • 我国采用的是横切圆柱投影--高斯-克吕格的方法来建立平面直角坐标系，称为高斯-克吕格坐标系，简称高斯坐标系。
  • 高斯投影又称横圆柱正形投影，为了说明问题方便，把地球当成圆球，设想将一个横置的空心圆柱套在地球外面，使圆柱的轴心通过球心，同时使地球上的某子午线（称为中央子午线）与圆柱面相切。若以地心为投影中心，将中央子午线两侧一定经差范围内的点、线及图形投影到圆柱上。将圆柱沿着通过通过南北极的母线剪开后展平，便可得到整个投影带在高斯投影面上的投影。
  • 高斯投影的特点
    • （1）中央子午线投影后为一直线且长度保持不变；其他子午线投影后均为曲线，对称地凹向中央子午线，且距中央子午线越远投影后玩去程度越大，长度变形越大。
    • （2）赤道投影后，亦为一直线，但长度变长，并于中央子午线正交。
    • （3）对称于赤道的纬圈，投影后仍成为对称的曲线，并与子午线的投影曲线互相垂直，即角度在投影前后保持不变。所以高斯投影又称为保角投影。
• 三、平面直角坐标系

第四节 直线定向及坐标正反算

• 一、直线定线的概念
• 二、子午线收敛角
• 三、坐标方位角
• 四、象限角
• 五、坐标方位角的推算
• 六、平面坐标正、反算

第五节 用水平面代替水准面的限度

• 一、对水平距离的影响
• 二、对高程的影响
• 三、对水平角的影响

第六节 测量上常用的度量单位

• 一、长度单位
• 二、面积单位
• 三、角度单位

第七节 测量工作概述

• 一、控制网的简历
• 二、碎部测量