1、第 2 章 地球体与地图投影,第2节 大地测量系统,第2节 大地测量系统,我国的大地坐标系统； 大地控制网； 全球定位系统；,预习提纲,我国建国后所采用的两种大地坐标系统； 大地控制网的构成； 平面控制网和高程控制网的构成和测量方法； 全球定位系统的种类、构成及功能；,大地测量过程,克拉索夫斯基椭球参数 a = 6378 245 m b = 6356 863 m f = 1/298.3,第2节 大地测量系统,第2章 地球体与地图投影,一、我国的大地坐标系统-北京54坐标系,1980年前：北京54坐标系 参考椭球体： 克拉索夫斯基椭球体 大地原点：前苏联的普尔科沃,新中国成立以后，我国大地测量进
2、入了全面发展时期，在全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。 它是将我国一等锁与原苏联远东一等锁相连接，然后以连接处呼玛、吉拉宁、东宁基线网扩大边端点的原苏联1942年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据，平差我国东北及东部区一等锁，这样传算过来的坐标系就定名为1954年北京坐标系。,北京5
3、4坐标系可归结为：,a. 属参心大地坐标系； b. 采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数； c. 大地原点在原苏联的普尔科沃； d. 采用多点定位法进行椭球定位； e. 高程基准为1954年青岛验潮站求出的黄海平均海水面； f. 高程异常以原苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算数据。按我国天文水准路线推算而得。,北京54坐标系的缺点：,1、 椭球参数有较大误差。克拉索夫斯基椭球差数与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大109m。 2、 参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，在东部地区大地水准面差距最大达+60m。这使得大比例尺地图反映地面的精度受到影响，同时也对观测量元
4、素的归算提出了严格的要求。 3、 几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。我国在处理重力数据时采用赫尔默特19001909年正常重力公式，与这个公式相应的赫尔默特扁球不是旋转椭球，它与克拉索夫斯基椭球是不一致的，这给实际工作带来了麻烦。 4、 定向不明确。椭球短半轴的指向既不是国际普遍采用的国际协议（原点）CIO（Conventional International Origin），也不是我国地极原点JYD1968.0；起始大地子午面也不是国际时间局BIH（Bureau International de I Heure）所定义的格林尼治平均天文台子午面，从而给坐标换算带来一些不便和误差。
5、,为此，我国在1978年在西安召开了“全国天文大地网整体平差会议”，提出了建立属于我国自己的大地坐标系，即后来的1980西安坐标系。但时至今日，北京54坐标系仍然是在我国使用最为广泛的坐标系。,GRS75 椭球参数 a = 6378 140 m b = 6356 755 m f = 1/298.257,第2节 大地测量系统,第2章 地球体与地图投影,一、我国的大地坐标系统,1980年至今：1980西安坐标系 参考椭球体： GRS(1975) 大地原点：陕西省泾阳县永乐镇,1980西安坐标系国家大地原点,余弦定理,大地测量,第2节 大地测量系统,第2章 地球体与地图投影,二、大地控制网,1. 三
6、角测量,以大地原点为基础，在地面上选择一系列控制点，并建立起一系列三角形，组成三角锁和三角网。,大地原点,各三角形边长及三角形顶点坐标,三角锁的起始边基线端点,三角形各内角,天文经纬度天文方向角,第2节 大地测量系统,第2章 地球体与地图投影,二、大地控制网,1. 三角测量,一等三角测量(精度最高) 布设：基本按经纬线方向。 构成：约等边三角形，边长2025 km。 锁段：长约200 km，1620个三角形。,国家控制网设置：一、二、三、四等三角网。,第2节 大地测量系统,第2章 地球体与地图投影,二、大地控制网,1. 三角测量,二等三角网 三角形平均边长13 km 三等三角网 三角形平均边长
7、约8 km 四等三角网 三角形平均边长约4 km,保证测绘110万、15万地形图时，每150 km内有一个大地控制点，即每幅图内不少于3个大地控制点。,保证l2.5万测图时，每50 km内有一个大地控制点，即每幅图内有23个控制点。,保证在11万测图时，每点可以控制20 km，即每幅内有12个控制点。,14,14,第2节 大地测量系统,第2章 地球体与地图投影,二、大地控制网,2. 导线测量,把各个控制点连接成连续的折线，然后测定这些折线的边长和转角，最后根据起算点的坐标和方位角推算其他各点坐标。,国家控制网设置一、二、三、四等导线网，一、二等为精密导线测量。,支导线,本章首页,本节首页,15
8、,国家平面控制网,国家平面控制网含三角点、导线点共154 348个，构成1954北京坐标系、1980西安坐标系两套系统。,O,第2节 大地测量系统,第2章 地球体与地图投影,二、大地控制网,海拔（绝对高程）：地面点对似大地水准面（海平面）的高度。,高程起算基准面： 黄海平均海水面,1985国家高程：72.260 4 m 1956年黄海高程：72.289 m,国家水准原点：山东青岛,青岛观象山水准原点,第2节 大地测量系统,第2章 地球体与地图投影,二、大地控制网,1.水准测量,AB两点间高差h = hB hA 待求点B的高程 HB= HA + h,高程控制网的主要建立方法,一等水准路线是国家高
9、程控制骨干，沿交通干线布设，并构成网状。二等水准路线是高程控制的全面基础，沿公路、铁路、河流布设，构成网状。三、四等水准路线，提供地形测量的高程控制点。,第2节 大地测量系统,第2章 地球体与地图投影,二、大地控制网,2.三角高程测量,用于地面通行条件困难，难以实施水准测量的地区。,h = S x sin + i l,制约大地测量精度因素： 仪器误差、地球曲率与大气折光差等。 需要许多地球空间科学的理论支持。,h = D tan + i l,19,19,国家高程控制网使用的是1985国家高程系统共有水准点成果114 041个，水准路线长度为416 619.1 km。,第2节 大地测量系统,第2
10、章 地球体与地图投影,三、全球定位系统,卫星定位优势： 无需通视及觇标 提供三维坐标 定位精度高 观测时间短 全天候作业 操作简便,目前的卫星定位系统 美国： GPS 俄罗斯： GLONASS （格鲁纳斯） 欧盟： GALILEO（加利略） 中国：北斗卫星导航系统,GPS global positioning system,第2节 大地测量系统,第2章 地球体与地图投影,三、全球定位系统,GPS：由24颗卫星组成，分布在20 200 km高空6个等间隔的轨道上。一般情况下可见到68颗，全天在地球上任何地点都能进行GPS 定位。,GPS global positioning system,第2节
11、 大地测量系统,第2章 地球体与地图投影,三、全球定位系统,GLONASS：由24颗工作卫星和3颗备份卫星组成，均匀地分布在3个近圆形的轨道面上，每个轨道面8颗卫星，轨道高度19 100 km。,GALILEO：星座由30颗卫星组成。卫星采用中等地球轨道，均匀地分布在高度约为2.3万km的3个轨道面上，星座包括27颗工作卫星，另加3颗备份卫星。,第2节 大地测量系统,第2章 地球体与地图投影,三、全球定位系统,北斗一号：卫星导航试验系统： 由4颗卫星组成，具备中国及其周边地区的导航定位及通讯能力。,北斗卫星导航系统：(BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite Sy
12、stem), 中国自主研发、独立运行、正在建设中的全球卫星导航系统。2012年，系统将首先具备覆盖亚太地区的服务能力；2020年前后，整个系统将具备覆盖全球的定位、导航和授时服务能力。,北斗二号：卫星导航定位系统： 正在建设中，将分两阶段完成： 2012年形成亚太区域覆盖，2020年实现全球覆盖。整个系统由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。目前，已成功发射9课卫星。,第2节 大地测量系统,第2章 地球体与地图投影,三、全球定位系统,GPS在大地测量领域主要完成了： 建立和维持了全球统一的地心坐标系统。 在局部大地网之间进行了联测和转换。 与水准测量、重力测量相结合，研究与精化大地水淮
13、面。 测量全球性的地球动力参数四维大地测量。 建立新的城市、矿山等控制测量系统。,我国在20世纪末已建立了国家高精度GPS-A级网、B级网和高精度GPS测量控制网，进行海岛与陆地的GPS联测。,国家高精度GPS网,阅读参考,1 国家测绘局： http:/ 2 王树连. 最早实施子午线测量的科学家僧一行J. 海洋测绘，2003，23 (2). 3 岳迎春，等. 空间大地测量新技术及应用J. 空间地理信息，2007，5(5). 4 陈俊勇，等. 2000国家大地控制网构建和其技术进步J. 测绘学报，2007 ，36(1). 5 吴晓平. 似大地水准面的定义及在空中测量中涉及的问题J. 测绘科学， 2006 ，31 (6). 6 宁津生，等. 测绘学概论M. 武汉：武汉大学出版社，2004. 7 文湘北，等. 测绘天地纵横谈 M. 修订版. 北京：测绘出版社，2006. 8 冯学智，等. 数字地球导论M. 北京：商务印书馆， 2006.,课堂小结：,大地测量过程； 我国采用的两种大地坐标系统； 大地控制网的构成和测量方法； 全球定位系统的种类、构成及功能；,
