大地水准面、参考椭球体、基准面、地图投影之关系

高斯-克吕格投影与UTM投影高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影与UTM投影（Universal Transverse Mercator，通用横轴墨卡托投影）都是横轴墨卡托投影的变种，目前一些国外的软件或国外进口仪器的配套软件往往不支持高斯-克吕格投影，但支持UTM投影，因此常有把UTM投影当作高斯-克吕格投影的现象。

从投影几何方式看，高斯-克吕格投影是“等角横切圆柱投影”，投影后中央经线保持长度不变，即比例系数为1；UTM投影是“等角横轴割圆柱投影”，圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈，投影后两条割线上没有变形，中央经线上长度比0.9996。

从计算结果看，两者主要差别在比例因子上，高斯-克吕格投影中央经线上的比例系数为1， UTM投影为0.9996，高斯-克吕格投影与UTM投影可近似采用 X[UTM]=0.9996 * X[高斯]，Y[UTM]=0.9996 * Y[高斯]，进行坐标转换（注意：如坐标纵轴西移了500000米，转换时必须将Y 值减去500000乘上比例因子后再加500000）。

从分带方式看，两者的分带起点不同，高斯-克吕格投影自0度子午线起每隔经差6度自西向东分带，第1带的中央经度为3°；UTM投影自西经180°起每隔经差6度自西向东分带，第1带的中央经度为-177°，因此高斯-克吕格投影的第1带是UTM的第31带。

此外，两投影的东伪偏移都是500公里，高斯-克吕格投影北伪偏移为零，UTM北半球投影北伪偏移为零，南半球则为10000公里。

高斯-克吕格投影与UTM投影坐标系高斯- 克吕格投影与UTM投影是按分带方法各自进行投影，故各带坐标成独立系统。

以中央经线（L0）投影为纵轴X，赤道投影为横轴Y，两轴交点即为各带的坐标原点。

为了避免横坐标出现负值，高斯- 克吕格投影与UTM北半球投影中规定将坐标纵轴西移500公里当作起始轴，而UTM南半球投影除了将纵轴西移500公里外，横轴南移10000公里。

数字地形测量学知到章节测试答案智慧树2023年最新山东科技大学绪论单元测试1.测绘学的主要分支包括：参考答案:地图学;摄影测量学;海洋测绘学;工程测量学;大地测量学2.地形测量学是一种研究如何将地球表面局部地区的地物、地貌测绘成地形图（包括平面图）的理论、技术和方法。

参考答案:对3.图解法测图，一般包括控制测量和碎部测量两大类。

参考答案:对4.数字测图技术已经取代了传统的图解法测图成为了主要的成图方法。

参考答案:对5.地形测量学是测绘工程专业中重要的课程之一，在专业课程设置里占据着重要的地位，在测绘工程专业教学中起着基础作用，同时也为测绘工程专业的深入学习和研究起到了奠基的作用。

参考答案:对6.电子全站仪、GPS RTK技术等先进测量仪器和技术的广泛应用，促进了地形测量向自动化和数字化方向发展，数字化测图技术应运而生。

参考答案:对7.广义的数字测图包括：利用全站仪或其它测量仪器进行野外数字化测图；利用数字化仪对纸质地形图的数字化；以及利用航摄、遥感像片进行数字化测图等方法。

参考答案:对8.三维激光扫描技术的发展，突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。

参考答案:对9.倾斜摄影测量广泛使用在三维建模和多样的工程测量中。

参考答案:对10.传统测图方法已经不适合现代测绘，需要舍弃。

参考答案:错第一章测试1.重力的方向是指沿着_________的方向。

参考答案:铅垂线方向2.把一个假想的、与静止的平均海水面重合并向陆地延伸的且包括整个地球的特定重力等位面称为：参考答案:大地水准面3.测量平面直角坐标系的横轴为_________,纵轴为_________。

解析几何中平面直角坐标系的横轴为_________，纵轴为_________。

参考答案:Y轴；X轴；X轴；Y轴4.外业测量的基准面是_________，基准线是_________。

内业计算的基准面是_________，基准线是_________。

参考椭球面：实则就是我们所做的参考椭球表面是一个理想化的球面，可以完全利用数学公式表示球面上的点，大地水准面：设想一个与静止的平均海水面重合并延伸到大陆内部的包围整个地球的封闭的重力位水准面。

大地水准面是大地测量基准之一，确定大地水准面是国家基础测绘中的一项重要工程。

它将几何大地测量与物理大地测量科学地结合起来，使人们在确定空间几何位置的同时南极地区布格大地水准面，还能获得海拔高度和地球引力场关系等重要信息。

大地水准面的形状反映了地球内部物质结构、密度和分布等信息，对海洋学、地震学、地球物理学、地质勘探、石油勘探等相关地球科学领域研究和应用具有重要作用。

似大地水准面：似大地水准面——从地面点沿正常重力线量取正常高所得端点构成的封闭曲面。

似大地水准面严格说不是水准面，但接近于水准面，只是用于计算的辅助面。

它与大地水准面不完全吻合，差值为正常高与正高之差。

正高与正常高的差值大小，与点位的高程和地球内部的质量分布有关系，在我国青藏高原等西部高海拔地区，两者差异最大可达3米，在中东部平原地区这种差异约几厘米。

在海洋面上时，似大地水准面与大地水准面重合。

关系以及用途是这样的：正高是指从一地面点沿过此点的重力线到大地水准面的距离。

是天文地理坐标(Ψ，λ，Hg)的高程分量。

因此，大地水准面则是正高的定义基础。

正常高是指从一地面点沿过此点的正常重力线到似大地水准面的距离。

因此，似大地水准面则是正常高的定义前提。

我国规定采用的高程系统是正常高系统。

如果不是进行科学研究，只是一般使用，正常高系统结果在国内也可以称为海拔高度。

大地高是指从一地面点沿过此点的地球椭球面的法线到地球椭球面的距离。

是大地地理坐标（B，L，H）的高程分量H。

大地高与正常高的差异叫做高程异常，GPS测定的是大地高，要求正常高必须先知高程异常。

在局部GPS网中巳知一些点的高程异常（它由GPS水准算得），考虑地球重力场模型，利用多面函数拟合法求定其它点的高程异常和正常高。

地球椭球体(Ellipsoid)、大地基准面(Datum)及地图投影(Projection)三者的基本概念地球椭球体(Ellipsoid)众所周知我们的地球表面是一个凸凹不平的表面，而对于地球测量而言，地表是一个无法用数学公式表达的曲面，这样的曲面不能作为测量和制图的基准面。

假想一个扁率极小的椭圆，绕大地球体短轴旋转所形成的规则椭球体称之为地球椭球体。

地球椭球体表面是一个规则的数学表面，可以用数学公式表达，所以在测量和制图中就用它替代地球的自然表面。

因此就有了地球椭球体的概念。

地球椭球体有长半径和短半径之分，长半径(a)即赤道半径，短半径(b)即极半径。

f=（a-b）/a为椭球体的扁率，表示椭球体的扁平程度。

由此可见，地球椭球体的形状和大小取决于a、b、f 。

因此，a、b、f被称为地球椭球体的三要素。

对地球椭球体而言，其围绕旋转的轴叫地轴。

地轴的北端称为地球的北极，南端称为南极；过地心与地轴垂直的平面与椭球面的交线是一个圆，这就是地球的赤道；过英国格林威治天文台旧址和地轴的平面与椭球面的交线称为本初子午线。

以地球的北极、南极、赤道和本初子午线等作为基本要素，即可构成地球椭球面的地理坐标系统(A geographic coordinate system (GCS) uses a threedimensional spherical surface to define locations on the earth.A GCS includes an angular unit of measure, a prime meridian,and a datum (based on a spheroid).)。

可以看出地理坐标系统是球面坐标系统，以经度/维度（通常以十进制度或度分秒(DMS)的形式）来表示地面点位的位置。

地理坐标系统以本初子午线为基准（向东，向西各分了1800）之东为东经其值为正，之西为西经其值为负；以赤道为基准（向南、向北各分了900）之北为北纬其值为正，之南为南纬其值为负。

《测量学》习题集答案、、‘。

第一部分习题和作业一、测量基本知识[题1-1]测量学研究的对象和任务是什么？答：测量学是研究地球的形状与大小，确定地球表面各种物体的形状、大小和空间位置的科学。

测量学的主要任务是测定和测设。

测定——使用测量仪器和工具，通过测量与计算将地物和地貌的位置按一定比例尺、规定的符号缩小绘制成地形图，供科学研究和工程建设规划设计使用。

测设——将在地形图上设计出的建筑物和构筑物的位置在实地标定出来，作为施工的依据。

[题1-2]熟悉和理解铅垂线、水准面、大地水准面、参考椭球面、法线的概念。

答：铅垂线——地表任意点万有引力与离心力的合力称重力，重力方向为铅垂线方向。

水准面——处处与铅垂线垂直的连续封闭曲面。

大地水准面——通过平均海水面的水准面。

参考椭球面——为了解决投影计算问题，通常选择一个与大地水准面非常接近的、能用数学方程表示的椭球面作为投影的基准面，这个椭球面是由长半轴为a、短半轴为b的椭圆NESW绕其短轴NS旋转而成的旋转椭球面，旋转椭球又称为参考椭球，其表面称为参考椭球面。

法线——垂直于参考椭球面的直线。

[题1-3]绝对高程和相对高程的基准面是什么？答：绝对高程的基准面——大地水准面。

相对高程的基准面——水准面。

[题1-4]“1956年黄海高程系”使用的平均海水面与“1985国家高程基准”使用的平均海水面有何关系？答：在青岛大港一号码头验潮站，“1985国家高程基准”使用的平均海水面高出“1956年黄海高程系”，使用的平均海水面0.029m。

[题1-5]测量中所使用的高斯平面坐标系与数学上使用的笛卡尔坐标系有何区别？答：x与y轴的位置互换，第Ⅰ象限位置相同，Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ象限顺指针编号，这样可以使在数学上使用的三角函数在高斯平面直角坐标系中照常使用。

[题1-6]我国领土内某点A的高斯平面坐标为：x A=2497019.17m，Y A=19710154.33m，试说明A点所处的6°投影带和3°投影带的带号、各自的中央子午线经度。

参考椭球面和大地水准面
参考椭球面和大地水准面是两个重要的测地学概念，它们都是用来描述地球形状的数学模型。

参考椭球面是一个规则的椭球体，其形状和大小由长半轴、短半轴和扁率三个参数决定。

参考椭球面是大地测量中常用的基准面，用来表示地球的形状和大小。

大地水准面是一个与地球重力等位面相重合的曲面，也就是说，在大地水准面上，重力的大小和方向都是相同的。

大地水准面是描述地球形状和大小的另一种重要基准面。

一、两者的区别
参考椭球面和大地水准面之间存在着以下区别：
1．形状：参考椭球面是一个规则的椭球体，而大地水准面是一个不规则的曲面。

2．大小：参考椭球面的形状和大小由长半轴、短半轴和扁率三个参数决定，而大地水准面的形状和大小是由地球的实际形状和大小决定的。

3．用途：参考椭球面主要用于大地测量中，用来表示地球的形状和大小，而大地水准面主要用于水准测量中，用来表示高程。

二、两者之间的关系
参考椭球面和大地水准面之间存在着密切的关系，它们之间可以通过大地水准面差距来联系起来。

大地水准面差距是指大地水准面与参考椭球面之间的距离，其值在不同地区有所不同。

三、以下是一些有关参考椭球面和大地水准面的知识：
1．地球的形状并不是完美的球形，而是一个略扁的球体。

2．参考椭球面是用来近似地球形状的数学模型。

3．大地水准面是地球重力的等位面。

4．大地水准面在不同地区的高度有所不同。

5．大地水准面差距是大地水准面与参考椭球面之间的距离。

大地水准面与参考椭球面的关系1. 引言说到大地水准面和参考椭球面，可能很多人会觉得这像是一堆科学术语的堆砌，其实这两者关系就像是你我他那种无形却密不可分的联系。

要是用生活中的例子来比喻，大地水准面就像是大地的“平常心”，而参考椭球面就像是地球的“标准化身”。

搞清楚这两者的关系，等于是拿到了打开地图的钥匙，顺便也了解了地球上的那点“秘密”。

2. 大地水准面是什么2.1 基本概念大地水准面，其实就是地球表面水的理想化水平面。

说得简单一点，就是想象一下你把一个海洋装满水，然后平稳地浮在地球表面，这样的一个面就是大地水准面。

它的好处就是能让我们有一个统一的标准，去测量地球上各种高低起伏。

就像你买的那块蛋糕上有一层奶油，奶油的表面就是我们大地水准面的“标准面”。

2.2 实际应用在现实生活中，我们常常用大地水准面来做各种测量，比如说建房子、修铁路等等。

要是没有这个标准，我们可能会发现每个人测量的结果都不一样，就像你做蛋糕，没人告诉你糖的量，结果每个人的蛋糕都不一样味道。

大地水准面帮助我们保持一致性，确保大家的测量都是按照一个共同的标准来的。

3. 参考椭球面是什么3.1 基本概念参考椭球面呢，就是一个数学上的模型，用来模拟地球的形状。

地球并不是一个完美的圆球，而是稍微扁了一点，这个扁的程度用一个椭球来表示比较准确。

你可以把它想象成一个篮球被挤压过的形状，两端稍微扁了，但整体上还是差不多的球体。

这个参考椭球面就像是我们在地球上搞测量时的“标准模版”，让我们的计算更方便。

3.2 实际应用在地图制作和导航系统中，参考椭球面可是大显身手的地方。

地图上的经纬度、位置坐标，都是基于这个模型来计算的。

想象一下，如果没有这个标准模型，我们的GPS 可能就像迷路的小猫，时不时把你带到一条小巷子里去。

参考椭球面就好像是GPS的小指南针，让它能准确无误地告诉你该去哪儿。

4. 大地水准面与参考椭球面的关系4.1 关系的本质那大地水准面和参考椭球面之间的关系到底是什么呢？其实它们之间的关系就像是一个人的身高和体重关系一样，是一对密不可分的“好朋友”。