測(cè)量與工程測(cè)量-測(cè)量工作概述

1、測(cè) 量 學(xué)第一章 概述 測(cè)量學(xué)概念及主要任務(wù) 測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史 地球的形狀及大小 地面點(diǎn)位的確定 測(cè)量工作概述測(cè)量學(xué)概念測(cè)量學(xué)是研究地球的形狀和大小,以及確定地球表面點(diǎn)位關(guān)系的科學(xué)。研究三維空間中各種物體的形狀、大小、位置、方向和其分布的學(xué)科空間信息技術(shù) （Geomatics)測(cè)量學(xué)主要任務(wù) 研究確定地球的形狀和大小，為地球科學(xué)提供必要的數(shù)據(jù)和資料； 將地球表面的地物地貌測(cè)繪成圖； 測(cè)設(shè)、放樣和測(cè)繪測(cè)設(shè):圖紙 地面測(cè)定:地面 圖紙測(cè)量學(xué)分類(lèi)工程測(cè)量學(xué)地形測(cè)量學(xué)大地測(cè)量學(xué)攝影測(cè)量學(xué)地圖制圖學(xué)(含GIS）工程測(cè)量學(xué): Engineering Surveying 將圖上設(shè)計(jì)成果移至現(xiàn)場(chǎng)或工程設(shè)施轉(zhuǎn)繪到

2、圖上研究對(duì)象：工程建設(shè)中的測(cè)繪工作?；救蝿?wù)：把地面上的情況描繪到圖紙上，把圖紙上設(shè)計(jì)的建筑物樁定到地面上，以及為建筑物施工過(guò)程中和竣工后所產(chǎn)生的各種變化而進(jìn)行的變形觀測(cè)。測(cè)量學(xué)分類(lèi)道路測(cè)量 道路高程放樣水位監(jiān)測(cè)面水準(zhǔn)測(cè)量 場(chǎng)地平整大橋監(jiān)測(cè)隧道測(cè)量地形測(cè)量學(xué)(普通測(cè)量學(xué)):Topographic surveying 研究如何將地球表面局部區(qū)域內(nèi)的地物、地貌及其它有關(guān)信息測(cè)繪成地形圖的理論、方法和技術(shù)的學(xué)科。研究對(duì)象：地球自然表面上一個(gè)較小區(qū)域.由于地球半徑很大，可以把這塊球面當(dāng)作平面看待而不考慮其曲率。 基本任務(wù)：測(cè)繪地表面各類(lèi)物體形狀和大小。測(cè)量學(xué)分類(lèi)地形測(cè)量學(xué)(普通測(cè)量學(xué))大地測(cè)量學(xué): (

3、Geodetic Surveying) 研究和確定地球形狀及其大小研究對(duì)象：地表上一個(gè)較大的區(qū)域甚至整個(gè)地球，必須考慮地球的曲率基本任務(wù): 建立國(guó)家大地控制網(wǎng),測(cè)定地球的形狀，大小和研究地球重力場(chǎng)的理論，技術(shù)和方法.為地形測(cè)圖和各種工程測(cè)量提供基礎(chǔ)起算數(shù)據(jù)測(cè)量學(xué)分類(lèi)大地測(cè)量學(xué):球形地球扁球形地球梨形地球攝影測(cè)量學(xué): Photogrammetry 通過(guò)對(duì)攝影像片或遙感圖像進(jìn)行處理、量測(cè)、解譯，以測(cè)定物體的形狀、大小和位置進(jìn)而制作成圖。測(cè)量學(xué)分類(lèi)地圖制圖學(xué): Cartography 利用測(cè)量所得資料，研究如何投影編繪成地圖，及地圖制作的理論、工藝和應(yīng)用等。測(cè)量學(xué)分類(lèi)測(cè)量學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)國(guó)防事業(yè)科

4、學(xué)研究發(fā)展概況實(shí)質(zhì)就是測(cè)量?jī)x器與技術(shù)發(fā)展的過(guò)程 古代指南針、渾天儀、測(cè)繩、記里鼓等機(jī)械工具 羅洪先廣輿圖廣州老地圖近代17世紀(jì)，伽利略發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡光學(xué)儀器19世紀(jì)末，出現(xiàn)了照相技術(shù)攝影測(cè)量飛機(jī)的發(fā)明航空攝影測(cè)量發(fā)展概況現(xiàn)代本世紀(jì)60年代以來(lái)，現(xiàn)代光學(xué)及電子學(xué)理論微波測(cè)距 電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)全站儀ETS ( Electronic Total Station )、地理信息系統(tǒng)GIS ( Geographic Information System )人造衛(wèi)星的發(fā)明遙感RS ( Remote Sensing ) 、全球定位系統(tǒng)GPS ( Global Positioning System ) 發(fā)展概況風(fēng)

5、云二號(hào)衛(wèi)星地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用基于GPS和GIS技術(shù)的導(dǎo)航系統(tǒng) 地形仿真圖GPS的應(yīng)用GPS的應(yīng)用遙感的應(yīng)用羅馬梵蒂岡大教堂,0.7m,真彩色光譜反射曲線影象遙感的應(yīng)用發(fā)展階段測(cè)量?jī)x器測(cè)量理論測(cè)量產(chǎn)品古代17世紀(jì)前 繩尺、步弓、矩尺 簡(jiǎn)單機(jī)械式弧度測(cè)量、面積計(jì)算理論原始簡(jiǎn)單粗糙的地圖近代17-20世紀(jì)初望遠(yuǎn)鏡、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、平板儀光學(xué)機(jī)械式三角測(cè)量、最小二乘法、地圖投影測(cè)量走向精確實(shí)測(cè)的地圖現(xiàn)代20世紀(jì)至今電子儀器、航空攝影、GPS電子智能儀器GIS、RS、GPS數(shù)字測(cè)圖測(cè)量走向自動(dòng)化數(shù)字地圖將來(lái)數(shù)字化、自動(dòng)化、小型化、智能化數(shù)字地球 大眾化的數(shù)字地圖測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史與趨勢(shì)本課程的目的和任務(wù)測(cè)量

6、學(xué)如何測(cè)定地面點(diǎn)的位置，并將結(jié)果描繪下來(lái)如何描述點(diǎn)的位置？地球的形狀和大??；坐標(biāo)系；如何測(cè)定點(diǎn)的位置？測(cè)量的技術(shù)手段：儀器/方法如何保證測(cè)量工作滿足精度要求？誤差理論；工作原則和程序達(dá)到的目標(biāo)？1、認(rèn)識(shí)和使用地形圖；2、掌握地理坐標(biāo)，坐標(biāo)系的概念；3、掌握定點(diǎn)的方法，使用的儀器；4、初步掌握地形圖的測(cè)繪，工程放樣的過(guò)程；5、初步掌握相關(guān)的理論：地圖投影，誤差；本課程的特點(diǎn)總學(xué)時(shí)：40學(xué)時(shí)講 課：24學(xué)時(shí)實(shí) 習(xí)：16學(xué)時(shí) （分組實(shí)習(xí)）強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力和實(shí)踐理論指導(dǎo)實(shí)踐二、測(cè)量學(xué)的基本理論地面點(diǎn)位的確定和表示測(cè)量工作概述一、地球的自然形體高低起伏，極其復(fù)雜局部特點(diǎn)：1、近似一個(gè)兩極略扁的橢球；2、可視

7、為水球（海71 %，陸29%）；3、無(wú)法用數(shù)學(xué)公式描述。 整體特點(diǎn)：地球的形狀及大小特性二、水準(zhǔn)面 處處與鉛垂線垂直 是不規(guī)則的表面，有無(wú)窮多 鉛垂線可作為野外測(cè)量的基準(zhǔn)線液體受重力而形成的靜止表面稱(chēng)為水準(zhǔn)面。概念三、大地水準(zhǔn)面 與平靜的平均海水面相重合、并延伸通過(guò)陸地而形成的封閉曲面稱(chēng)為大地水準(zhǔn)面 大地水準(zhǔn)面包圍的形體稱(chēng)為大地體概念大地水準(zhǔn)面海洋陸地地球表面 不規(guī)則、唯一 點(diǎn)位的投影面 高程的起算面三、大地水準(zhǔn)面特性用一個(gè)非常接近大地水準(zhǔn)面的數(shù)學(xué)面-旋轉(zhuǎn)橢球面代替大地水準(zhǔn)面，用旋轉(zhuǎn)橢球體描述地球。稱(chēng)參考橢球體特征參量：長(zhǎng)半徑：a短半徑：b扁率： =(a-b)/a四、參考橢球體概念大地水準(zhǔn)面海

8、洋陸地地球表面參考橢球大地原點(diǎn)：橢球定位中選取的相切點(diǎn)在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)選擇一點(diǎn)P，設(shè)想把橢球體和大地體相切，切點(diǎn)P位于P點(diǎn)的鉛垂線方向上，這時(shí)，橢球面上P的法線與該點(diǎn)對(duì)大地水準(zhǔn)面的鉛垂線相重合 大地原點(diǎn)我國(guó)參考橢球體的選擇 我國(guó)在解放前采用海福特橢球 解放后曾一度采用克拉索夫斯基橢球 a=6 378 245m b=6 356 863m e=1/298.3 目前采用的是1975年“國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)”推薦的橢球，其大地原點(diǎn)位于陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)。 a=6 378 137m b=6 356 752m e=1/298.257 四、參考橢球體小結(jié)地球自然表面大地水準(zhǔn)面參考橢球面不規(guī)則，無(wú)法用數(shù)學(xué)

9、公式描述不規(guī)則，與占地球面積71%的平均海水面重合，與地球的自然表面接近，且處處與鉛垂線正交選取與大地水準(zhǔn)面形狀非常接近，密合的旋轉(zhuǎn)橢球作為地球的數(shù)學(xué)表面 確定地面點(diǎn)的空間位置需用三個(gè)量，在測(cè)量工作中一般用:地面點(diǎn)位的確定 某點(diǎn)在基準(zhǔn)面上投影位置（x,y） 該點(diǎn)離基準(zhǔn)面高度（H） 地面點(diǎn)位的確定一、地理坐標(biāo)天文地理坐標(biāo)系用天文經(jīng)度，緯度表示地面某點(diǎn)的坐標(biāo)大地水準(zhǔn)面和鉛垂線是天文地理坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線子午面：通過(guò)地軸（自轉(zhuǎn)軸）的任一平面。子午線（經(jīng)線）：子午面與球面的交線。首子午線：過(guò)英國(guó)格林威治天文臺(tái)的子午線。緯線：垂直于地軸的平面與地球表面的交線。赤道：垂直于地軸并通過(guò)地心O與地球表面相

10、交的緯線。天文經(jīng)度：過(guò)某點(diǎn)的子午面與首子午面的夾角天文緯度：過(guò)某點(diǎn)的鉛垂線與赤道面在該子午面內(nèi)的夾角地面點(diǎn)位的確定一、地理坐標(biāo)大地地理坐標(biāo)系地面點(diǎn)的大地坐標(biāo)是它沿法線在參考橢球面上投影點(diǎn)的經(jīng)度L和緯度B參考橢球面和法線是大地地理坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線 地面點(diǎn)位的確定二、平面直角坐標(biāo)坐標(biāo)系以當(dāng)?shù)氐乃矫鏋橹饕嫱ǔＲ援?dāng)?shù)氐谋狈较驗(yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向坐標(biāo)系只用于小的局部地區(qū)數(shù)學(xué)平面直角坐標(biāo)系測(cè)量平面直角坐標(biāo)系 地面點(diǎn)位的確定三、高程高程（絕對(duì)高程、海拔）-地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離。相對(duì)（假定）高程-地面點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。高差-兩點(diǎn)間的高程之差。2.高程系統(tǒng)與高程基準(zhǔn)我國(guó)國(guó)家高程系統(tǒng)：黃海高

11、程系我國(guó)國(guó)家高程基準(zhǔn)： 1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)我國(guó)取青島附近黃海平均海水面為大地水準(zhǔn)面水準(zhǔn)原點(diǎn)建在青島市內(nèi)，作為我國(guó)的國(guó)家高程 基準(zhǔn)。1956年高程基準(zhǔn)的高程為72.289米， 1985年高程基準(zhǔn)的高程為72.260米。高程系統(tǒng)與高程基準(zhǔn)四、我國(guó)新舊兩種坐標(biāo)系1954年北京坐標(biāo)系參考橢球體：克拉索夫斯基橢球體大地原點(diǎn)：蘇聯(lián)普爾科伐2.1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系參考橢球體：國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)1975年推薦參數(shù)大地原點(diǎn)：陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)位的確定五、水平面代替水準(zhǔn)面的范圍對(duì)距離的影響當(dāng)在半徑為10km的圓面積內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)度的測(cè)量工作時(shí)可以不必考慮地球曲率。五、水平面代替水準(zhǔn)面的范圍對(duì)高程的影響地球曲率的影響對(duì)高差而言，即使在很短的距離內(nèi)也必須加以考慮。 地面點(diǎn)位的確定小結(jié)：地面點(diǎn)位確定地面點(diǎn)的坐標(biāo)地理坐標(biāo)平面直角坐標(biāo)地面點(diǎn)的高程測(cè)量工作概述一、測(cè)量的基本工作 1. 平面直角坐標(biāo)的測(cè)定BAPDAP測(cè)定地面點(diǎn)平面直角坐標(biāo)的主要測(cè)量工作是測(cè)量水平角和水平距離 測(cè)定地面點(diǎn)高程的主要測(cè)量工作是測(cè)量高差。測(cè)量工作概述一、測(cè)量的基本工作 2. 高程的測(cè)定測(cè)量工作概述一、測(cè)量的基本工作 角度測(cè)量 距離