测量学-绪论课件.ppt

1、 普 通 测 量 学小 区 域 、忽 略 地 球 曲 率 影 响工 程 测 量 学规 划 、 设 计 、 施 工运 行 、 管 理大 地 测 量 学大 区 域 、 空 间摄 影 测 量 与 遥 感 学R S地 图 制 图 学G IS测测 量量 学学任务（测绘、放样、监测）作用（经济、国防、科研）教育研究地球形状、大小及 地球表面信息的科学1-1.测绘学的定义及内容 1、定义： 研究地球的形状和大小以及确定地面（包含空中、地下和水下）点空间位置信息并绘制成图的科学。 2、内容： 测定测定： 使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列测量数据或成果，将地球表面的地形缩绘成地形图，供经济建设、规

2、划设计、国防建设及科学研究使用。 （地面地面图纸图纸） 2、内容： 测设：测设： 测设是指用一定的测量方法，按照一定的精度，把设计图纸上划设计好的建(构)筑物的平面位置和高程标定在实地上，作为施工的依据。（图纸图纸地面地面）3.测量学的学科分类 大地测量学大地测量学：研究地球表面广大区域点位测定的理论和方法。包括地球的大小和形状的测定、大地区控制测量、天文和重力测量。 普通测量学：普通测量学：研究确定地球表面小范围（1025公里）内点位的理论和方法，不顾及地球曲率，把地球表面当作平面看待。3.测量学的学科分类 摄影测量学：摄影测量学：利用摄影相片或遥感技术来确定地面物体 的形状、大小、性质、特

3、征和空间位置的学科。3.测量学的学科分类 工程测量学：工程测量学：研究工程建设中所进行的各种测量工作的理论和方法的学科。（城市建设、大型厂矿建筑、农田水利及道路修建等在勘测设计、施工放样、竣工验收和工程监测保养等方面的测绘工作。） 海洋测量学海洋测量学、及地图制图学地图制图学等。 本课件主要介绍普通测量学普通测量学及部分工程测量学部分工程测量学的内容，以便能为测绘工程、土地管理、房地产开发、城镇规划与建筑设计等提供测量专业服务。 科学研究科学研究 国防建设国防建设 经济建设经济建设4、测量学的作用：即：即： 提供基础数据 提供地图 行政勘界与权属定界 提供各种工程需要的测量技术 军事测绘1.2

4、 地球的形状和大小地球自然表面地球自然表面是最自然的面，包括海洋底部、高山高原在内的固体地球表面。难以用一个简洁的数学表达式描述出来，所以不适合于数学建模。陆地：29.2%海洋：70.8%最高：8844.43m，最低：-11022m地球半径：平均6371km 1、大地水准面 设想以一个静止不动的水面向陆地延伸，形成一个闭合的曲面包围整个地球，称这个闭合曲面为水准面。 水准面有无数个，其中与平均海水面重合并向陆地延伸所形成的封闭曲面称为大地水准面。大地水准面是测量工作的基准面。WENS椭球面椭球面大地水准面大地水准面 2、特点： 水准面是受地球重力影响而形成的，其特点是水准面上任意一点的铅垂线(

5、重力作用线)都垂直于该点的曲面。由于地球内部质量分布不均匀，重力也受其影响，故引起了铅垂线方向的改变，致使大地水准面成为一个有微小起伏的复杂曲面。铅垂线铅垂线地球自然表面地球自然表面大地水准面大地水准面地球椭球面地球椭球面大地体与大地水准面大地体与大地水准面大地体：由大地水准面所包围的地球实体。代表了地球的形状和大小。铅垂线：重力的作用线，是测量工作的基准线。 3、地球椭球或旋转椭球： 经测量实践证明，大地体与一个以椭圆的短轴为旋转轴的旋转椭球的形状十分近似，而旋转椭球是可以用数学式严格表示的，测量工作便取大小和大地体很接近的旋转椭球作为地球的参考形状和大小。（计算的基准面）WENSabo我国

6、目前采用的是1975年“国际大地测量与地球物理联合会”推荐的椭球参数，称为“1980年国家大地坐标系”（简称80系），大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇。地球形状长半径：a=6378.140KM短半径：b=6356.755KM扁率：f=1/298.257椭球体大小圆球体大小R=6371KM海水71%陆地29% 4、参考椭球体的定位： 确定椭球体与大地体之间相互关系并固定下来的工作。以陕西省泾阳县永乐镇某点为大地原点进行定位，建立了全国统一坐标系，即“1980年国家大地坐标系”。1-3.地面点位的确定 测量工作的实质是确定地面点的空间位置实质是确定地面点的空间位置，首先必须了解测量的坐标系统和高程系

7、统。1、平面坐标（1 1）地理坐标（球面坐标）地理坐标（球面坐标） 天文地理坐标：表示地面点在大地水准面上的位置，用天文经度和天文纬度表示。用天文测量的方法直接测定。 大地地理坐标： 表示地面点在地球椭球面上的位置，用大地经度L和大地纬度B表示。（2 2）独立平面直角坐标）独立平面直角坐标 当测量范围较小时(如半径不大于l0的范围)，可以将该测区的球面看作平面，直接将地面点沿铅垂线方向投影到水平面上。在实际测量中，一般将坐标原点选在测区的西南角，使测区内的点位坐标均为正值，并以该测区的子午线(或磁子午线)的投影为X轴，向北为正，与之相垂直的为Y轴，向东为正，由此建立了该测区的独立平面直角坐标系

8、。yA西y (东)南(第四象限)(第三象限)(第一象限)(第二象限)AxAo(西南角)x(北)注意：测量学上的平面坐标注意：测量学上的平面坐标与数学上的刚好相反与数学上的刚好相反* 坐标轴不同坐标轴不同* 坐标象限不同坐标象限不同* 表示直线方向的方位角起表示直线方向的方位角起 算基准不同算基准不同2、高程系统确定该点沿铅垂线方向到某基准面的距离。ABHAHBHAHB黄海平均海水面大地水准面假定水准面hAB绝对高程（海拔）绝对高程（海拔）：指某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离。相对高程：相对高程：某点距假定水准面的铅垂距离。高差：高差：地面上两点间的高程之差。与高程起算面无关。 高程基准面如何

9、确定，基准点的高程为多少呢？ 以青岛验潮站多年的观测资料求得黄海黄海平均海水面平均海水面，作为我国的高程基准面，建立了“1956年黄海高程系”，并在青岛市观象山上建立了国家水准原点（72.289m）。在1987年启用“19851985国家高程国家高程基准基准”，此时测定的国家水准基点高程72.260m72.260m。1-4.水平面代替水准面的限度 在普通测量中：大地水准面（投影）圆球面（投影）平面图纸上 就理论上而言，将极小部分的水准面(曲面)当作水平面是要产生变形的，必然对测量观测值(如距离、高差等)带来影响。 本节主要讨论用水平面代替水准面对距离和高差的影响(或称地球曲率的影响)，以便给出

10、限制水平面代替水准面的限度。1、对距离的影响设球面(水准面)与水平面在点相切、两点在球面上弧长为，水平距离为 ，即,tg,以水平距离代替弧长所产生的误差为，则 （tg）=(+ 3 + 5+) = 3取637lkm，以不同的代入式中，得出距离误差和相应相对误差代入上式 3131152233RD=2)(31RDDD表表1 1水平面代替水准面的距离误差和相对误差水平面代替水准面的距离误差和相对误差 距离D/距离误差D/相对误差D/D1081/1 220 000251281/200 0005010261/49 00010082121/12 000由表可知，在半径为10的范围内（相当于面积3202），用

11、水平面代替水准面可不考虑地球曲率对距离的影响。当精度要求较低时，还可以将测量范围的半径扩大到25 (相当于面积20002)。2、对高差的影响在图中，、两点在同一球面(水准面)上，其高程应相等(即高差为零)。点投影到水平面上得点。则即为水平面代替水准面产生的高差误差。设 h，则 即 222)(DRhR222DhhRRDh22取R637l，则得相应的高差误差值，如表所列。 表表2 2 水平面代替水准面的高差误差水平面代替水准面的高差误差由表可知，在进行水准在进行水准( (高程高程) )测量时，应当测量时，应当用水准面作为测量的基准面。用水准面作为测量的基准面。距离距离D/D/0.l0.l0.20.

12、20.30.30.40.40.50.51 12 25 51010h /h / 0.80.83 37 713132020787831431419621962784878483、对水平角度的影响由球面三角学知识知道，同一空间多边形在球面上投影的各内角之和，较其在平面上投影的各内角之和大一个球面角超 P为球面多边形的面积当P=100平方公里，=0.51，当P=400平方公里，=2.03。所以，地球曲率对水平角度的影响在一般地球曲率对水平角度的影响在一般测量工作中不必考虑，只有在最精密测量测量工作中不必考虑，只有在最精密测量中才需要考虑中才需要考虑。2Rp 1-5.测量工作概述测量工作的主要任务是：

13、测绘地形图测绘地形图(地面地面)（图纸）（图纸） 施工放样施工放样 （图纸）（图纸） (地面地面)1、测量工作的基本原则地形包括：地物地物:地面上固定性物体，如河流、房屋、道路、湖泊等；地貌地貌:地面的高低起伏的形态，如山岭、谷地和陡崖等。在实际测量工作中应当遵守以下基本原则:在测量布局上，应遵循“由整体到局部”的原则；在测量精度上，应遵循“由高级到低级”的原则；在测量程序上，应遵循“先控制后碎部”的原则。在测量过程中，应遵循“步步检核，杜绝错误”的原则。2、控制测量的概念控制测量：控制测量：测定测区内若干个具有控制意义的控制点的平面位置(坐标)和高程，作为测绘地形图或施工放样的依据。平面控制

14、测量：平面控制测量：确定测区中一系列控制点的坐标（x、y），形式有导线测量、边角测量及交会定点等。高程控制测量：高程控制测量：测定各控制点间的高差，从而求出各控制点高程，方法有水准测量、光电测距三角高程测量等。3、碎部测量的概念碎部测量碎部测量：以控制点为依据，测定控制点至碎部点(地形的特征点)之间的水平距离、高差及其相对于某一已知方向的角度，来确定碎部点的位置。按一定的比例尺将这些碎部点位标绘在图纸上，绘制成图。 4、施工放样的概念施工放样施工放样( (测设测设) )：是把设计图上建(构)筑物位置在实地标定出来，作为施工的依据。5、测量的基本工作综上所述，控制测量和碎部测量以及施工放样等，其实质都是确定点的位置。因此，距离测量、角度测量和高差测量距离测量、角度测量和高差测量( (水准水准测量测量) )是测量的三项基本工作。