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1、測 量 學(xué) 基 礎(chǔ),主講：郭朝霞,surveying,1 緒 論,1 緒 論,測量:是指對自然地理要素或地表人工設(shè)施的形狀、大小、空間位置及其屬性等進(jìn)行測定、采集、表述及其對獲取的數(shù)據(jù)、信息、成果進(jìn)行處理和提供的活動(dòng)。 其實(shí)質(zhì)上是要確定特征點(diǎn)的空間位置。,大地測量學(xué)：研究地球的整體形狀和大小，解決大地區(qū)控制測量和地球重力場問題 。,工程測量學(xué)：研究工程建設(shè)中所進(jìn)行的各種測 量工作。 設(shè)計(jì)-工程準(zhǔn)備-施工-驗(yàn)收-維護(hù),地圖制圖學(xué)：利用測量所得的成果資料，研究如何投影編繪和制印地圖的理論和技術(shù)。,攝影測量學(xué)：研究利用航天、航空、地面的攝影和遙感信息，進(jìn)行測量的方法和理論的學(xué)科。,測定：使用儀器和工

2、具通過測量和計(jì)算把地球表面局部地區(qū)的地物、地貌和地籍界線測繪到圖紙上。,普通測量學(xué)：使用常規(guī)儀器，研究對地球局部進(jìn)行測量的基本原理、基本方法和應(yīng)用。,用圖：解決如何使用圖紙，利用圖紙進(jìn)行地形分析和規(guī)劃設(shè)計(jì)。,測設(shè)：把規(guī)劃設(shè)計(jì)好的建筑物、構(gòu)筑物的位置在地面上標(biāo)定出來。,1、測繪地形圖：為總體規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)、 及竣工驗(yàn)收提供不同比例的地形圖。,2、施工測量：以設(shè)計(jì)施工圖為依據(jù)，建立施工控制網(wǎng)并針對各單項(xiàng)工程進(jìn)行測設(shè)。,1、熟練掌握主要儀器（DS3型水準(zhǔn)儀、DJ6型經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀和全站儀）的主要結(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法。,2、掌握平面控制與高程控制測量的基本原理和基本方法。,3、掌握地形測圖的工

3、作程序和基本方法，初步具有測繪和使用小區(qū)域大比例尺地形圖的工作能力。,4、認(rèn)識和了解數(shù)字測圖的主要儀器和方法。,5、綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決專業(yè)中的問題。,地球的自然表面有高山、丘陵、平原、海洋等起伏形態(tài)，海洋面積約占地表面的71%，陸地面積約占29%，是一個(gè)不規(guī)則曲面。,地球上的任意一點(diǎn)，都同時(shí)受到兩個(gè)力的作用：地球自轉(zhuǎn)的離心力和地心引力，它們的合力稱為重力，重力的方向即為鉛垂線方向。,大地水準(zhǔn)面：自由靜止的平均海水面延伸到大陸、島嶼內(nèi)而形成的閉合曲面。,同一水準(zhǔn)面上的重力位處處相等； 同一水準(zhǔn)面上任一點(diǎn)的鉛垂線都與水準(zhǔn)面相正交。,鉛,垂,線,由于地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻及地殼有高低起伏，所以重力

4、方向有局部變化，致使處處與重力方向垂直的大地水準(zhǔn)面也就不規(guī)則，即無法用數(shù)學(xué)公式準(zhǔn)確地表達(dá)出來，所以它不能作為大地測量計(jì)算的基準(zhǔn)面。,長半徑 a=6378140m 短半徑b=6356755m 扁率f=(a-b)/b =1/298.257,涇陽縣永樂鎮(zhèn)大地原點(diǎn),在幾何學(xué)中； 由x、y、z坐標(biāo)來表示。,赤道平面,O,P,M,經(jīng)度L,緯度B,n,L,B,起始子午面（首子午面）,S,N,L取值范圍： 東經(jīng)0180 西經(jīng)0180 B取值范圍： 北緯090 南緯090,1.3.1 地理坐標(biāo)（球面）,1、地圖投影平面坐標(biāo)系,1.3.2 平面直角坐標(biāo)系,高斯平面直角坐標(biāo)系,高斯投影是一種等角投影。它是由德國數(shù)學(xué)

5、家高斯提出，后經(jīng)德國大地測量學(xué)家克呂格加以補(bǔ)充完善，故又稱“高斯-克呂格投影”，簡稱“高斯投影”。,1、沿N、S兩極在參考橢球面均勻標(biāo)出子午線(經(jīng)線)和分帶。（按3、 6等分帶 ） 2、假想一個(gè)橫橢圓柱面套在參考橢球面上。 3、地球表面投影到橫橢圓柱面上并展開成高斯平面。,（1）投影帶的劃分,為減少投影誤差，我國規(guī)定按經(jīng)差6和3進(jìn)行投影分帶。 6帶自首子午線開始，按6的經(jīng)差自西向東分成60個(gè)帶。 3帶自1.5 開始，按3的經(jīng)差自西向東分成120個(gè)帶。,高斯投影帶劃分,6帶與3帶中央子午線之間的關(guān)系如圖:,3帶的中央子午線與6帶中央子午線及分帶子午線重合，減少了換帶計(jì)算。,S,N,c,子,午線,

6、中央,赤道,對每一分帶，以中央子午線為基礎(chǔ)，分別進(jìn)行正形投影。,（2）投影,1）中央子午線投影后為直線，且為投影的對稱軸，長度不變。 2）除中央子午線外，其余子午線的投影均為凹向中央子午線的曲線，并以中央子午線為對稱軸。投影后有長度變形。 3）赤道線投影后為直線，但有長度變形。,赤道,中央子午線,平行圈,子午線,O,x,y,高斯投影的特性,4）除赤道外的其余緯線，投影后為凸向赤道的曲線，并以赤道為對稱軸。 5）經(jīng)線與緯線投影后仍然保持正交。 6） 所有長度變形的線段，其長度變形比均大于l。 7）離中央子午線愈遠(yuǎn)，長度變形愈大。,赤道,中央子午線,平行圈,子午線,O,x,y,（3）坐標(biāo)系的建立

7、x軸 中央子午線的投影 y軸 赤道的投影 原點(diǎn)O 兩軸的交點(diǎn),O,x,y,P,（X，Y）,高斯自然坐標(biāo),注：X軸向北為正， y軸向東為正。,赤道,中央子午線,由于我國的位于北半球，東西橫跨12個(gè)6帶，各帶又獨(dú)自構(gòu)成直角坐標(biāo)系。 故：X值均為正， 而Y值則有正有負(fù)。,x,y,o,500km,=500000+ =+ 636780.360m = 500000+ =+ 227559.720m,國家統(tǒng)一坐標(biāo)：,（帶號）,（帶號）,不同點(diǎn)： 1、x，y軸互異。 2、坐標(biāo)象限不同。 3、表示直線方向的方位角 定義不同。 相同點(diǎn)： 數(shù)學(xué)計(jì)算公式相同。,（4）高斯平面直角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)上的笛卡爾平面直角坐標(biāo)系的異同點(diǎn) ：,2、獨(dú)立平面直角坐標(biāo),O,X,Y,測區(qū),北,當(dāng)測區(qū)范圍較小時(shí)，地面點(diǎn)的位置可用獨(dú)立平面直角坐標(biāo)確定； 坐標(biāo)系原點(diǎn)一般選在測區(qū)西南角，假定其坐標(biāo)值（測區(qū)內(nèi)X、Y均為正值）； 規(guī)定：X軸向北為正 Y軸向東為正,1.3.3 地面點(diǎn)的高程,A,大地水準(zhǔn)面,HA,B,HB