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1、测量学,适用专业：园林、城市规划、景观,本课程学习目的 掌握基础知识及理论 掌握常规测量仪器的操作 能对测量数据进行正确处理 掌握基本测绘方法及过程 能够对地图进行正确分析 本课程性质 实践性极强的专业基础课程 课程考核 试卷考核+实验课考核+实习考核,授课内容,绪论 第一章 测量学基础、地图学基础 第二章 水准测量 第三章 角度测量 第四章 距离测量 第五章 控制测量 第六章 GPS新技术 第七章 地形图应用 第八章 地籍测量,绪 论,测量学的任务,测量学的定义：研究三维空间中各种物体的形状、大小、位置、方向和其分布的学科。 测量学的内容包括测定和测设两个部分。 测定是指使用测量仪器和工具，
2、通过测量和计算，得到一系列测量数据，或把地球表面的地形缩绘成地形图。 测设是指把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置在地面上标定出来，作为施工的依据。 现代测量学的组成,一、地球的形状与大小,1.大地水准面 水准面（以水代陆） 假设一个静止的海水面向大陆延伸所形成的一个封闭的曲面，这个静止的海平面称之为水准面。水准面具有处处都与铅垂线方向正交的特性。 大地水准面 与平均海水面重合的一个水准面称为大地水准面。 大地体 大地水准面向大陆内部延伸所包围的形体叫大地体。,测量学基础,2.旋转椭球体 用一非常接近大地水准面的数学面-旋转椭球面代替大地水准面，用旋转椭球体描述地球。 与大地体最接近的地球
3、椭球称之为总地球椭球体，局部与大地体密合最好的地球椭球称之为参考椭球。,6371km,IUGG：国际大地测量与地球物理学联合会,国家测绘局公告： 根据中华人民共和国测绘法，经国务院批准，我国自2008年7月1日起， 启用2000国家大地坐标系。现公告如下： 一、2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下： 长半轴 a=6378137m 扁率 f=1/298.257222101 地心引力常数 GM=3.9860044181014m3s-2 自转角速度 =7.292l1510-5rad s-1 二
4、、2000国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接的过渡期为810年。 现有各类测绘成果，在过渡期内可沿用现行国家大地坐标系；2008年7月1日后新生产的各类测绘成果应采用2000国家大地坐标系。 现有地理信息系统，在过渡期内应逐步转换到2000国家大地坐标系；2008年7月1日后新建设的地理信息系统应采用2000国家大地坐标系。 三、国家测绘局负责启用2000国家大地坐标系工作的统一领导，制定2000国家大地坐标系转换实施方案，为各地方、各部门现有测绘成果坐标系转换提供技术支持和服务；负责完成国家级基础测绘成果向2000国家大地坐标系转换，并向社会提供使用。国务院有关部门按照国务院规定的
5、职责分工，负责本部门启用2000国家大地坐标系工作的组织实施和本部门测绘成果的转换。 四、县级以上地方人民政府测绘行政主管部门，负责本地区启用2000国家大地坐标系工作的组织实施和监督管理，提供坐标系转换技术支持和服务，完成本级基础测绘成果向2000国家大地坐标系的转换，并向社会提供使用。 特此公告。 国家测绘局 二八年六月十八日,二、地面点位的确定及表示方法,测量的基本任务就是确定地面点的位置，通常采用地面点在基准面（如椭球面）上的投影位置及该点沿投影方向到基准面（如椭球面、水准面）的距离来表示。,点的平面位置,点的高程,大地坐标系： 为球面坐标，参考面是椭球面，坐标单位经纬度。,以地球椭球
6、面为基准面，用以表示地面点位置的参考系。根据所选用的地球椭球参数以及椭球在地球体内定位的不同，分为参心大地坐标系和地心大地坐标系。前者用于大地测量、地形测量和工程测量；后者用于地球形状及外部重力场的研究，以及描述人造地球卫星和远程武器在空间的位置。,几种常用的地图投影 墨卡托（Mercator）投影 高斯（Gauss-Kruger）投影 横轴墨卡托投影UTM 兰勃特(Lambert)投影,墨卡托投影为正轴等角切圆柱投影，是由墨卡托（荷兰）于1569年专门为航海目的设计的。其设计思想是令一个与地轴方向一致的圆柱切于或割于地球，将球面上的经纬网投影于圆柱表面上，然后将圆柱面沿一条母线剪开展成平面，
7、即得墨卡托投影。,墨卡托（Mercator）投影,横轴墨卡托投影UTM（Universal Transverse Mercator ）,UTM投影全称为“通用横轴墨卡托投影”，是一种“等角横轴割圆柱投影”，椭圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈，投影后两条相割的经线上没有变形，而中央经线上长度比0.9996，保证离中央经线左右约330km处有两条不失真的标准经线。,兰勃特 (Lambert)投影是正轴等角割园锥投影。是假想圆锥轴和地球椭球体旋转轴重合并套在椭球体上，圆锥面与地球椭球面相割，将经纬网投影于圆锥面上展开而成。其经线表现为辐射的直线束，纬线投影成同心圆弧。这种投影图在中纬度地
8、区的变形比较小。,兰勃特（ Lambert ）投影,我国小于50万的地形图采用兰勃特 (Lambert)投影,以25N和47N作为标准纬线,高斯投影及高斯坐标系,性质 等角投影； 中央子午线投影后为一条直线，且其长度保持不变； 在椭球上除中央子午线外，其余子午线投影后均向中央子午线弯曲，并且对称于中央子午线和赤道，而收敛于两极； 在椭球面上凡对称于赤道的纬圈，其投影后仍为对称的曲线，且垂直于子午线的投影曲线，并凹向两极.,为了控制长度变形，将地球椭球面按一定的经度差分成若干投影带。带宽一般为经差6或3，分别称为6带或3带。3 带中央经线 L=3N， 6 带中央经线 L=6N3,我国在大地坐标系
9、中的经度位置74135 六度带编号在我国: 1323 三度带编号在我国: 2545。,高斯平面直角坐标表示地面点位置,如x=2433586.693m， y=38514366.157m。 表示的意义: (1)表示点在高斯平面上至赤道的距离; 2433586.693m (2)包括有投影带的带号、附加值500km 和实际坐标Y三个参数，即 y=带号N(或n)+500km+Yp 38 + 500 + 14366.157m,独立的平面直角坐标系,用大地坐标表示大范围内地球表面的点位是很方便的，在小区域内进行测量时，用经纬度表示点的平面位置则十分不便。但如果把局部椭球面看作一个水平面，在这样的水平面上建立
10、起平面直角坐标系xoy，则点的平面位置就可用该点在平面直角坐标系中的直角坐标(x, y)来表示。,高程系,高程：地面任一点到其高度起算面的距离称之为高程。,绝对高程：某点沿铅垂线方向到达大地水准面的距离称之为该点的绝对高程或海拔高。 相对高程：地面点到假定水准面的垂直距离，称之为该点的相对高程。 高差：地面上两点高程之差，称之为高差或比高。,坐标为东经10855、北纬3432，海拔高度417.20米。,青岛观象山这幢小石屋里旱井底部玛瑙的高程为72.260米。地理坐标为东经1201808，北纬360410，国家测绘局将它确定为“中华人民共和国水准原点”。全国的海拔高度都是以这一原点为坐标测量计
11、算出来的。,1952-1979验潮资料,三、用水平面代替水准面的影响,1.对水平距离的影响,2.对水平角度的影响,3.对高程的影响,100k- 0.51秒,四、测量基本原则,布 局 上：由整体到局部 测量次序：先控制后碎部 测量精度：从高级到低级，步步有检核,距离 角度 高差 两点间沿铅垂线方向距离。,五、普通测量中的基本观测量,第二章 水准测量,一、水准仪精度的划分 我国目前水准仪按精度可划分为DS05、DS1、DS3和DS10四个等级，其中D、S分别为“大地测量”和“水准仪”汉语拼音的第一个字母，数字则表示该类仪器的精度。,HAB= a - b,二、水准测量原理,HB=HA+(a-b),H
12、AB=HB-HA,三、水准仪基本构造及操作,观察窗,水准仪望远镜十字分划丝,水准仪测量基本操作步骤为： 安置水准仪、粗平、瞄准、精平、读数。,1.安置：用连接螺旋把仪器固定在三脚架上。 2.粗平：转动脚螺旋使圆水准器的气泡居中。,气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。,3.瞄准 调节目镜使之适合自己的视力（十字丝最清晰）； 粗瞄准：转动仪器，利用望远镜外壳上的准星瞄准目标； 精确瞄准：转动调焦螺旋使目标象清晰，直至无“视差”。 4.精平 用微倾螺旋使水准管气泡居中 5.读数 用十字丝的横丝在水准尺上读数，每次读四位数，单位为米，末位的“0”也是必须记录的数字。,hAB=h1+ h2+.+ h
13、n =(a1-b1)+(a2-b2)+.+(an-bn)=a-b HB=HA+ hi,转点（TP）,水准点（BM）,四、两点间高差水准仪实际测量,水准测量检核2-测站检核,变动仪高法,双面尺法,仪器的高度不变，而立在前视点和后视点上的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数，测得两次高差，相互进行检核。 若同一水准尺红面与黑面读数(加常数后)之差，不超过3mm；且两次高差之差，又未超过5mm，则取其平均值作为该测站的观测高差。否则，需要检查原因，重新观测。,水准测量检核1-计算检核,五、水准测量的检核,普通水准测量实施,水准点和水准路线,通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为水准点。是测区的
14、高程控制点，一般缩写为“BM”， 用“,”符号表示。,Bench Mark,水准路线依据工程的性质和测区的情况，可布设成以下几种形式：,水准测量检核3-成果校核,测量成果由于测量误差的影响，使得水准路线的实测高差值与应有值不相符，其差值称为高差闭合差，若高差闭合差在允许误差范围之内时，认为外业观测成果合格；若超过允许误差范围时，应查明原因进行重测，直到符合要求为止。一般等外水准测量的高差容许闭合差为：,附合水准路线,闭合水准路线,支水准路线,fh =h-（H终-H始）,fh=h,fh = -h往-h返,闭合水准路线测量,符合水准路线,三等、四等水准测量相关规范,照准后视标尺的黑面，读取视距丝和
15、中丝读数； 照准前视标尺的黑面，读取视距丝和中丝读数； 照准前视标尺的红面，读取中丝读数； 照准后视标尺的红面，读取中丝读数。 这样的观测程序称之为后-前-前-后（黑、黑、红、红）。,三等、四等水准测量在一个测站上的观测程序,六、水准仪的检验与校正,水准仪轴线应满足的几何关系,水准管轴视准轴 圆水准轴竖轴 横丝要水平,h2h1 ,则水准管轴不平行视准轴。,对DS3水准仪，若i20“，需校正,气泡居中后，再将仪器绕竖轴旋转180，看气泡是否居中。,用三个脚螺旋使气泡向中央移动一半,再用三个“校正螺旋”，使气泡居中。,七、水准测量误差分析及注意事项,误差来源有：仪器误差、操作误差、外界条件影响,水
16、准测量过程中应尽量保持前、后视距基本相等，用以消除或减弱水准管轴不平行致使视准轴所产生的误差及地球曲率和大气折光的影响。 选择适当的观测时间，限制视线长度和高度来减少折光的影响。 估读要准确，读数时要仔细对光，消除视差，必须使水准管气泡居中，读完以后，再检查气泡是否居中。 为了消除两水准尺零点不一致对观测成果的影响，应在应在前后视方向使用同一水准尺。 由于水准仪下沉，使视线降低，而引起高差误差。如采用“后、前、前、后”的观测程序，可减弱其影响。,自动安平水准仪是用设置在望远镜内的自动补偿器代替水准管，观测时，只需将水准仪上的圆水准器气泡居中，便可通过中丝读到水平视线在水准尺上的读数。由于仪器不用调节水准管气泡居中，从而简化了操作，提高了观测速度。,八、目前较为先进的水准仪介绍,电子水准仪又称数字水准仪，它是在自动安平水准仪的基础上发展起来的。它采用条码标尺，各厂家标尺编码的条码图案不相同，不能互换使用。目前照准标尺和调焦仍
