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数字测图原理与方法电子教案第二章测量基本知识数字测图原理与方法武汉大学测绘学院退出数字测图原理与方法第2章测量基本知识2.1地球形状和大小2.2测量常用坐标系和参考椭球定位2.3地图投影和高斯平面直角坐标系2.4高程2.5用水平面代替水准面的限度2.6方位角2.7地形图的基本知识2.8 地形图的分幅与编号退出数字测图原理与方法第2章测量基本知识 2.1 地球形状和大小测量工作的主要研究对象是地球的自然表面，但地球表面形状极其复杂。
有高山、丘陵、平原、河流、湖泊和海洋。
世界第一高峰珠穆郎玛峰高达8844.43m，太平洋西部的马里亚纳海沟深达11022m。
海洋面积约占71%, 陆地面积约占29%。
测量中把地球形状看作是由静止的海水面向陆地延伸并围绕整个地球所形成的某种形状。
2.1.1大地水准面2.1.1.1地球概述数字测图原理与方法2.1.1.2 铅垂线地球表面任一质点，都同时受到两个作用力：其一是地球自转产生的惯性离心力；其二是整个地球质量产生的引力。
这两种力的合力称为重力。
重力的作用线又称为铅垂线。
铅垂线是测量外业所依据的基准线。
2.1.1.3 水准面1.定义处于自由静止状态的水面称为水准面。
2.特点1）水准面是一个重力等位面，水准面上各点处处与该点的重力方向（铅垂线方向）垂直。
2）在地球表面上、下重力作用的范围内，通过任何高度的点都有一个水准面，因而水准面有无数个。
图2-1数字测图原理与方法2.1.1.4 大地水准面定义在测量工作中，把一个假想的、与静止的海水面重合并向陆地延伸且包围整个地球的特定重力等位面称为大地水准面。
1）是一个封闭的曲面。
2）是一个略有起伏的不规则曲面，无法用数学公式精确表达。
3）大地水准面是测量外业所依据的基淮面。
大地水准面的特征图2-2数字测图原理与方法2.1.2 参考椭球体代表地球形状和大小的旋转椭球，称为“地球椭球”。
与大地水准面最接近的地球椭球称为总地球椭球；与某个区域如一个国家大地水准面最为密合的椭球称为参考椭球，其椭球面称为参考椭球面。
数字测图原理与方法第一章绪论一、测绘学的内容和任务测绘学是研究测定和推算地面的几何位置、地球形状及地球重力场, 据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布, 并结合某些社会信息和自然信息的地球分布, 编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图的理论和技术的学科, 是地球科学的重要组成部分。
测绘学按照研究范围、研究对象及采用技术手段的不同, 分为以下几个分支学科:大地测量学、摄影测量学、地图学、工程测量学、海洋测绘学。
1 .大地测量学大地测量学是研究和确定地球的形状、大小、重力场、整体与局部运动和地表面点的几何位置以及它们的变化的理论和技术的学科。
2 .摄影测量学摄影测量学是研究摄影影像与被摄物体之间的内在几何和物理关系, 进行分析、处理和解译, 以确定被摄物体的形状、大小和空间位置, 并判定其性质的一门学科。
3 .地图学地图学是研究模拟和数字地图的基础理论、设计、编绘、复制的技术方法以及应用的学科。
4 .工程测量学工程测量学是研究工程建设和自然资源开发中, 在规划、勘测设计、施工和运营管理各阶段进行的控制测量、大比例尺地形测绘、地籍测绘、施工放样、设备安装、变形监测及分析与预报等的理论和技术的学科。
5 .海洋测绘学海洋测绘学是以海洋水体和海底为对象, 研究海洋定位、测定海洋大地水准面和平均海面、海底和海面地形、海洋重力、海洋磁力、海洋环境等自然和社会信息的地理分布及编制各种海图的理论和技术的学科。
广义的数字测图包括: 利用全站仪或其他测量仪器进行野外数字化测图; 利用手扶数字化仪或扫描数字化仪对纸质地形图的数字化; 利用航摄、遥感像片进行数字化测图等技术。
利用上述技术将采集到的地形数据传输到计算机, 由数字成图软件进行数据处理, 经过编辑、图形处理, 生成数字地形图。
第二章测量的基本知识2.1地球形状和大小大地水准面测量学的主要研究对象是地球的自然表面。
重力的作用线又称为铅垂线。
用细绳悬挂一个垂球, 其静止时所指示的方向即为铅垂线方向。
第二章土的物理性质及分类1．试比较下列各对土的三相比例指标在诸方面的异同点：①ρ与ρs；②ω与S s；③e 与n；④ρd与ρ′；⑤ρ与ρsat答：（1）ρ与ρs；ρ表示土的单位体积质量；ρs表示土粒单位体积的质量。
（2）ω与S s；ω表示土中水的质量与土粒质量之比；S s表示土中水体积与土中孔隙之比，以百分数计。
（3）e与n；e是土中孔隙体积与土粒体积之比；n是土中孔隙所占体积与土总体积之比，以百分数计。
（4）ρd与ρ′；ρd表示土单位体积中固体颗粒部分的质量；ρ′表示土单位体积中土粒的质量与同体积水的质量之差。
（5）ρ与ρsat；ρ表示土的单位体积质量，ρsat称为土的密度；表示土孔隙中充满水时的单位体积质量，称为土的饱和度。
2．有一饱和的原状土样切满于容积为21.7cm3的环刀内，称得总质量为72.49g，经105℃烘干至恒重为61.28g，已知环刀质量为32.54g，土粒比重为2.74，试求该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比（要求绘出土的三相比例示意图，按三相比例指标的定义求解）。
解：土的三相比例示意图见图2-3-1。
图2-3-1 土的三相比例示意图湿密度ρ=m/v=（72.49-32.54）/21.7=1.84g/cm3；含水量ω=m w/m s=（72.49-61.28）/（61.28-32.54）=39%；干密度ρd=m s/v=（61.28-32.54）/21.7=1.32g/cm3；孔隙比e=V v/V s=11.21/10.49=1.069。
3．某原状土样的密度为1.85g/cm3，含水量为34%，土粒相对密度为2.71，试求该土样的饱和密度、有效密度和有效重度（先推导公式然后求解）。
解：（1）ρsat=（m s+V v·ρw）/V；因为m=m s+m w，ω=m w/m s，设m s=1，所以V=（1+ω）/ρ，又因为d s=m s/（V sρw），所以V s=m s/（d s·ρw）=1/（d s·ρw）；所以有ρsat=[1+（（1+ω）/ρ-1/（d s·ρw））ρw]/[（1+ω）/ρ]=[ρ+（1+ω）ρw-ρ/d s]/（1+ω）=ρ（d s-1）/[（1+ω）d s]+ρw=1.87g/cm3。
Principles and Methods of Digital Mapping长安大学地测学院§11 绪绪 论论测绘学的内容及其学科分支1测绘学的地位和作用2数字测图的发展概况3学习本门课程目的和要求4§1 1 绪绪 论论•测绘学（Surveying and Mapping; Geodesy ）研究测定和推算地面点的几何位置、地球形状及地球重力场，据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地球分布，编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图的理论和技术的学科。
它是地球科学的一个分支学科。
§1.1 测绘学的内容及其分支§1 1 绪绪 论论• 测绘学的研究内容§1.1 测绘学的内容及其分支1. 研究和测定地球形状、大小及其重力场，建立统一的坐标系统，测定地面 点在该坐标系统中的精确点位；2. 对地表形态进行测绘工作，使之变成各种比例尺的地形原图；3. 在各种经济建设和国防工程建设中进行测绘工作；4. 在海洋环境中进行测绘工作，研究其特殊的方法和专用仪器;5. 将地形原图经过地图制图工作，并建立各种地理信息系统。
§1 1 绪绪 论论• 测绘学的学科分支§1.1 测绘学的内容及其分支§1 1 绪绪 论论• 大地测量学（Geodesy）§1.1 测绘学的内容及其分支研究地球的形状、大小和重力场，测定地面点几何位置和地球整体与局部运动的理论和技术的学科。
§1 1 绪绪 论论•摄影测量学（Photogrammetry）§1.1 测绘学的内容及其分支研究利用摄影或遥感的手段获取目标物的影像数据，从中提取几何的或物理的信息，并用图形、图像和数字形式表达测绘成果的学科。
§1 1 绪绪 论论•工程测量学（engineering surveying）§1.1 测绘学的内容及其分支研究在工程建设和自然资源开发各个阶段进行测量工作的理论和技术的学科。
