測量學：第1章緒論

1、 測測 量量 學學 第一章第一章 緒緒 論論n1 11 1測量學的任務和作用測量學的任務和作用 n一一定義定義：研究地球形狀、大小及地面點的位置：研究地球形狀、大小及地面點的位置 內(nèi)容：內(nèi)容：n1.1.測定測定( (測繪測繪) ): :使用測繪儀器、測量、計算、獲使用測繪儀器、測量、計算、獲 取數(shù)據(jù)取數(shù)據(jù), ,把地球表面形體依比例繪制成圖把地球表面形體依比例繪制成圖, , 供研究、設計用（物供研究、設計用（物圖）圖）n2.2.測設測設: :把在圖紙上規(guī)劃、設計好的建筑物把在圖紙上規(guī)劃、設計好的建筑物. .構(gòu)筑構(gòu)筑 物標定在地面，作施工依據(jù)（圖物標定在地面，作施工依據(jù)（圖物）物）n3.3.監(jiān)測監(jiān)

2、測: :對沉降、滑動、位移、地震及高層建筑對沉降、滑動、位移、地震及高層建筑 物進行精密、定期、動態(tài)監(jiān)測物進行精密、定期、動態(tài)監(jiān)測 分支分支: :大地測量、普通測量、攝影測量、工程大地測量、普通測量、攝影測量、工程 測量測量. .地圖制圖、海洋測量地圖制圖、海洋測量二二任務任務 1 1宏觀宏觀 國家控制網(wǎng)、大型工程、研究地球形狀國家控制網(wǎng)、大型工程、研究地球形狀 2 2微觀微觀 各種比例尺圖、土地開發(fā)、放樣、安裝各種比例尺圖、土地開發(fā)、放樣、安裝三三作用作用 經(jīng)濟建設尖兵經(jīng)濟建設尖兵四四. . 學習方法學習方法 技術基礎課技術基礎課. .實踐性強實踐性強. .實驗與實習實驗與實習. . 大作業(yè)

3、大作業(yè) 1 1.2 .2 測量學的發(fā)展現(xiàn)狀測量學的發(fā)展現(xiàn)狀 古代古代 7373年發(fā)掘長沙馬王堆漢墓年發(fā)掘長沙馬王堆漢墓, ,發(fā)現(xiàn)公元前二世發(fā)現(xiàn)公元前二世 紀的地圖紀的地圖, ,駐軍圖駐軍圖, ,使用水平尺使用水平尺, ,羅盤儀進行測量羅盤儀進行測量, ,比比歐洲早歐洲早700700年年. . 公元公元724724年年, ,唐代高僧測量子午線唐代高僧測量子午線200200公里公里 北宋發(fā)展制圖理論北宋發(fā)展制圖理論, ,應用比例尺應用比例尺, ,磁偏角磁偏角. . 1794 1794年德國高斯提出最小二乘原理年德國高斯提出最小二乘原理 橫圓柱正形投影橫圓柱正形投影 古人測量地球方法古人測量地球方法

4、 近代近代 自動安平水準儀自動安平水準儀. .數(shù)字水準儀數(shù)字水準儀. .數(shù)字經(jīng)緯儀數(shù)字經(jīng)緯儀. . 全站儀全站儀.3.3S S技術技術1 13 3測量學的基礎知識測量學的基礎知識一地球形狀和大小一地球形狀和大小水準面水準面：靜止海水面延伸穿過陸地形成的閉合曲面（代：靜止海水面延伸穿過陸地形成的閉合曲面（代 替地球的自然表面）替地球的自然表面）水平面水平面: : 與水準面相切的平面與水準面相切的平面大地水準面大地水準面：平均海水面延伸穿過陸地形成的閉合曲面：平均海水面延伸穿過陸地形成的閉合曲面 （大地體大地體. . 是測量工作是測量工作基準面基準面） 水準面特點水準面特點：不規(guī)則曲面：不規(guī)則曲面

5、 與重力方向垂直的曲面，重力方向（鉛垂與重力方向垂直的曲面，重力方向（鉛垂 方向）測量工作方向）測量工作基準線基準線a b 地球橢球體（參考橢球、旋轉(zhuǎn)橢球）：地球橢球體（參考橢球、旋轉(zhuǎn)橢球）：長軸長軸a=6378140a=6378140米米 短軸短軸b=6356755b=6356755米米 扁率扁率=（a ab b ）/ a =1/ 298.257 / a =1/ 298.257 地球近似半徑地球近似半徑 R=1/3R=1/3（a aa ab b）=6371=6371公里公里 二確定地面點位的方法二確定地面點位的方法1 1高程高程：地面點到基準面的鉛垂距離：地面點到基準面的鉛垂距離 海拔高程海

6、拔高程（絕對高程）（絕對高程）: :地面點到大地水準面的鉛垂地面點到大地水準面的鉛垂 距離距離 H HA A . H . HB B 假定高程假定高程（相對高程）：地面點到任一水準面的鉛（相對高程）：地面點到任一水準面的鉛 垂距離垂距離 HHA A . H . HB B 國家水準原點國家水準原點:1956:1956年黃海高程系年黃海高程系H=72.289米米(50-56) 1985 1985高程基準高程基準:H=72.260:H=72.260米米(52-79)(52-79) 高差高差：兩點間的高程之差：兩點間的高程之差 h hABAB=H=HB BH HA A=H=HB BHHA A HA HB

7、 A BhAB AHBH大地水準面大地水準面假定水準面假定水準面 h hABAB=H=HB BH HA A=H=HB BHHA An2.2.坐標：坐標：n (1)(1)大地坐標系大地坐標系：n表示地面點在球面上的位置表示地面點在球面上的位置( (參考橢球面為基準面參考橢球面為基準面) )n經(jīng)度經(jīng)度(L)(L)：過地面點的子午面與首子午面的夾角：過地面點的子午面與首子午面的夾角緯度緯度(B)(B)：過地面點的法線與赤道平面的夾角：過地面點的法線與赤道平面的夾角n大地地理坐標：以法線和參考橢球為基準大地地理坐標：以法線和參考橢球為基準 L L、B B n天文地理坐標天文地理坐標: :以鉛垂線和大地

8、水準面為基準以鉛垂線和大地水準面為基準 n . . n兩個坐標原點一致，稱兩個坐標原點一致，稱8080國家大地坐標系，在陜國家大地坐標系，在陜西涇陽永樂西涇陽永樂n(2)(2)空間直角坐標系空間直角坐標系n以橢球體中心以橢球體中心0 0為原點為原點, ,起始子午面與赤道平面交線為起始子午面與赤道平面交線為X X軸軸, ,赤道平赤道平面上與面上與X X軸正交的方向為軸正交的方向為Y Y軸軸, ,橢球體的旋轉(zhuǎn)軸為橢球體的旋轉(zhuǎn)軸為Z Z軸軸.P.P點位置用點位置用0P0P在三個坐標軸的投影在三個坐標軸的投影X. Y. ZX. Y. Z表示表示. .ZpYXOz y xn(3)(3)獨立平面直角坐標系

9、獨立平面直角坐標系n測區(qū)范圍小于測區(qū)范圍小于100100平方公里平方公里, ,平面代替曲面平面代替曲面n原點假設原點假設, ,測區(qū)在第測區(qū)在第象限象限 0 XY中央子午線中央子午線N Sxyo高斯平面直角坐標系高斯平面直角坐標系 橫圓柱正形投影橫圓柱正形投影(a) 平移前坐標系(b) 平移后坐標系xyox yoA ByAxAyBxBA ByAxAyBxB高斯平面直角坐標系：橫圓柱正形投影高斯平面直角坐標系：橫圓柱正形投影(4)(4)高斯平面直角坐標系：橫圓柱正形投影高斯平面直角坐標系：橫圓柱正形投影 規(guī)律：規(guī)律：n中央子午線投影后成直線，即中央子午線投影后成直線，即X X 軸，長度不變，軸，長

10、度不變，其余子午線投影后是凹向主子午線的曲線，離中其余子午線投影后是凹向主子午線的曲線，離中央子午線越遠，長度變形越大。央子午線越遠，長度變形越大。n赤道投影為直線，即赤道投影為直線，即Y Y 軸，平行赤道的緯線投軸，平行赤道的緯線投影后是凸向赤道的曲線，以赤道為對稱。影后是凸向赤道的曲線，以赤道為對稱。 6 6帶帶： 自首子午線開始，自西向東把整個地球分成自首子午線開始，自西向東把整個地球分成6060帶帶 （經(jīng)差（經(jīng)差 6 6）任意帶中央子午線經(jīng)度）任意帶中央子午線經(jīng)度 L LO O=6=6N N3 3 （我國我國13132323） 我國在北半球，我國在北半球，X X為、為、Y Y有、，原點

11、西移有、，原點西移500500 公里公里例：例： 一點橫坐標自然值一點橫坐標自然值-269583.00-269583.00米，加米，加500500公里公里 為為 230417.00 230417.00米，通用值米，通用值2020230417.00230417.00米米 6帶投影 L LO O=6N=6N33117 15 1212 13 14 16 17 18 19 20 69 75 81 87 93 99 105 111 3 9 21 22 23 123 129 135 3 3帶帶: :自東經(jīng)自東經(jīng)1 13030起，自西向東，經(jīng)差起，自西向東，經(jīng)差3 3、分成、分成120120帶帶 任意帶中央

12、子午線經(jīng)度任意帶中央子午線經(jīng)度 L LO O=3=3n n（我國我國25254545) )2325272931333537391 2 33 9697581879399 105 111 117414345123 129 135ABDDbbRaR三三. .用水平面代替水準面的限度用水平面代替水準面的限度1 1對距離測量影響對距離測量影響 D=D-D=D D3 3/3R/3R2 2 相對誤差相對誤差K=K=D/D =DD/D =D2 2/3R/3R2 2當當 R=6371kmR=6371km若若 D=10km D=10km D=8mm K=1/122D=8mm K=1/122萬萬 D=20km D=

13、20km D=66 K=1/30D=66 K=1/30萬萬 D=50km D=50km D=1026 K=1/4.9D=1026 K=1/4.9萬萬 （可忽略）（可忽略） ABDDbbRaR2.2.對高程測量影響對高程測量影響 h=Ob- Ob=Dh=Ob- Ob=D/2R/2R當當 R=6371km若若 D=10km h=8m D=1km h=78mm D=100m h=0.78mm（不可忽略）（不可忽略） h 3 3對水平角測量的影響對水平角測量的影響 =P/R（ P P為球面多邊形面積）為球面多邊形面積） 當 R =6371R =6371公里公里 P =10P =10平方公平方公 有有=

14、0.05 =0.05 R =6371 R =6371公里公里 P =100P =100平方公里平方公里 =0.51 =0.51 R =6371 R =6371公里公里 P =400P =400平方公里平方公里 =2.03 =2.03 n（可忽略）（可忽略）n 1 14 4測量工作的基本概念測量工作的基本概念一一. .測量工作的原則測量工作的原則 從整體到局部從整體到局部測量布局測量布局 先控制后碎部先控制后碎部工作程序工作程序 從高級到低級從高級到低級精度要求精度要求 1. 1. 地形圖的測繪地形圖的測繪 分區(qū)測繪分區(qū)測繪, ,拼接成圖拼接成圖_從控制到碎部從控制到碎部 2. 2. 施工放樣施

15、工放樣 由控制點測水平角由控制點測水平角. .距離距離. .高程高程_從整體到局部從整體到局部 n二二. .控制測量的概念控制測量的概念n 1. 1.平面控制測量平面控制測量n 三角測量三角測量: :n 控制點連成三角形控制點連成三角形, ,形成鎖狀和網(wǎng)狀形成鎖狀和網(wǎng)狀, ,測量三角形的內(nèi)測量三角形的內(nèi)n 角和一些邊長角和一些邊長 ( (基線基線),),推算各點坐標推算各點坐標. .n 一等點一等點: :鎖段長鎖段長200200公里公里, ,基線長基線長5 5公里公里, ,邊長邊長20-2520-25公里公里. .n 二等點二等點: :邊長邊長1313公里公里. . 三等點三等點: :邊長邊長8 8公里公里. . n 四等點四等點: :邊長邊長2-62-6公里公里n 導線測量導線測量: :n 控制點連成折線或多邊形控制點連成折線或多邊形, ,測量轉(zhuǎn)角和邊長測量轉(zhuǎn)角和邊長, ,推算各點推算各點n 坐標坐標.(.(分精密導線和圖根導