測量基本概念

　　一、測量學(xué)及其基本內(nèi)容

　　(一)測量學(xué)

　　測量學(xué)是研究地球的形狀和大小以及確定地面(包括空中、地下和海底)點(diǎn)位的科學(xué)。

　　(二)測量學(xué)的基本內(nèi)容

　　1.測定

　　測定是指使用測量儀器和工具，通過測量和計(jì)算，得到一系列測量數(shù)據(jù)，或把地球表面的地形繪成地形圖，供經(jīng)濟(jì)建設(shè)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、科學(xué)研究和國防建設(shè)使用。

　　2.測設(shè)

　　測設(shè)是指把圖紙上規(guī)劃設(shè)計(jì)好的建筑物、構(gòu)筑物的位置在地面上標(biāo)定出來，作為施工的依據(jù)。

　　二、地球的形狀和大小

　　(一)基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)面

　　某點(diǎn)的基準(zhǔn)線是該點(diǎn)所受到的地球引力和地球自轉(zhuǎn)的離心力的合力方向線，即重力方向線。地球表面 71%是海洋，可以假想靜止的海水面延伸穿過陸地包圍整個地球，形成一個閉合曲面，稱為水準(zhǔn)面，特點(diǎn)是水準(zhǔn)面上任意一點(diǎn)的鉛垂線都垂直于該點(diǎn)上的曲面。與水準(zhǔn)面相切的平面稱為水平面。位于不同高度的水準(zhǔn)面有無窮多個，其中與平均海水面相吻合的水準(zhǔn)面稱為大地水準(zhǔn)面，它就是點(diǎn)位投影和高程計(jì)算的基準(zhǔn)面。

　　(二)地球形狀和大小

　　由大地水準(zhǔn)面所包圍的形體稱為大地球體，可看作是地球的實(shí)際形狀。由于地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻，致使大地水準(zhǔn)面成為一個非常復(fù)雜而又難于用數(shù)學(xué)式表達(dá)的曲面。為便于計(jì)算與制圖，測量學(xué)中選用一個和大地水準(zhǔn)面總體形狀非常接近的數(shù)學(xué)形體即參考橢球體來代表地球形體。我國目前采用的元素值為a = 6 378.140km

　　a =(a - b) / a =1/298.257

　　由于扁率很小，普通測量學(xué)近似地把地球作為半徑 R=(2a + b) / 3 =6 371km 的圓球來看待。

　　三、地面點(diǎn)位的確定

　　(一)高程

　　地面上任一點(diǎn)到水準(zhǔn)面的鉛垂距離就是該點(diǎn)的高程。點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離稱為絕對高程，又稱為海拔。

　　目前我國采用的是“1985 國家高程基準(zhǔn)”，青島水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為 72.260m。

　　(二)坐標(biāo)

　　1.地理坐標(biāo)系

　　地理坐標(biāo)是以經(jīng)度和緯度表示點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)橢球體面上投影的球面位置，又稱為絕對位置。例如北京

　　某點(diǎn)的地理坐標(biāo)為l =東經(jīng) 116º28/，f = 北緯 39º54/。

　　2.高斯平面直角坐標(biāo)系

　　高斯平面直角坐標(biāo)系是采用高斯橫橢圓柱投影的方法建立的平面直角坐標(biāo)系，是一種球 面坐標(biāo)與平面坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系統(tǒng)。將地球自西向東等分為 60 帶，第 N 帶中央子午線的經(jīng)度l 按下式計(jì)算 l =6ºN-3º

　　中央子午線和赤道投影展開后為互相垂直的直線，分別為 x 軸和 y 軸，交點(diǎn)為原點(diǎn)，則組成高斯平面直角坐標(biāo)系。我國位于北半球，縱坐標(biāo)均為正值，而為避免橫坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，規(guī)定縱軸向西平移500km，并在橫坐標(biāo)值前冠以帶號。

　　高斯投影中，各帶中央子午線投影不變形，離中央子午線越遠(yuǎn)變形越大且兩側(cè)對稱。為使投影變形更小，可采用 3º帶投影法，從東經(jīng) 1º30/起，自西向東，經(jīng)差每 3º為一帶，將整個地球劃分為 120帶，每帶獨(dú)立投影。第 n 帶中央子午線的經(jīng)度l/ ，按下式計(jì)算l/ = 3°n

　　我國在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)某點(diǎn)建立了中華大地原點(diǎn)，由此而建立起全國統(tǒng)一坐標(biāo)系，稱為“1980國家大地坐標(biāo)系”。3.獨(dú)立直角坐標(biāo)系

　　當(dāng)測區(qū)面積較小時，用水平面代替水準(zhǔn)面，將地面點(diǎn)沿鉛垂線直接投影到水平面上，由直角坐標(biāo)值表示點(diǎn)的投影位置。采用的平面直角坐標(biāo)系，規(guī)定南北方 向?yàn)榭v軸 X，向北為正，向南為負(fù);東西方向?yàn)闄M軸 Y，向東為正，向西為負(fù)。象限以坐標(biāo)縱軸北方向?yàn)槠鹗�，按順時針編號為 I、II、

　　III、IV。方位角則是以坐標(biāo)縱軸北方向?yàn)槠鹗迹�順時針量到直線的水平角。例1：高斯平面直角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)平面直角坐標(biāo)系的主要區(qū)別是( )。

　　(A)軸系名稱不同，象限排列順序不同

　　(B)軸系名稱相同，象限排列順序不同

　　(C)軸系名稱不同，象限排列順序相同

　　(D)軸系名稱相同，象限排列順序相同答案：(A)

　　例 2 北京某點(diǎn)位于東經(jīng) 116º28/、北緯 39º54/，則該點(diǎn)所在 6º帶的帶號及中央子午線的經(jīng)度分別為( )。

　　(A)20、120º (B)20、117º (C)19、111º (D)19、117º

　　答案:(B)