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1、12/7/2017,煤矿测量学,主讲:付智华,12/7/2017,第一章 煤矿测量学的基础知识,12/7/2017,本章知识点,测量学概述,测量工作的概述,比例尺,测量误差的概述,地面点位置的确定,测量常用计量单位,12/7/2017,第一节 测量学概述,测量学：研究地球的形状、大小以及确定地球表面各点间相对位置的一门学科,1.1.1 测量学定义,生产实践需要,测量学,利用工具测量、发展,进一步指导实践,通俗意义上的测量学：利用测量工具、方法确定地面点与点之间的关系（距离、角度、高差）,12/7/2017,1、测定（测绘） 2、测设（放样）,1.1.2 测量学任务,第一节 测量学概述,采集信息
2、,信息处理,绘图,读 图,信息处理,放样,（测）,（算）,（绘）,（看、读）,（算）,（标定）,12/7/2017,测 定,12/7/2017,测 设,12/7/2017,第一节 测量学概述,矿山测量学,1.1.3 测量学的分类,摄影测量学,地图制图学,普通测量学,大地测量学,公路,隧道,铁路,建筑,12/7/2017,第一节 测量学概述,1.1.4 测量学的作用,地面测量,井下测量,井上下联系测量,地面控制测量,地面施工 测量,绘制井上下对照图,测绘地形图,井下控制测量,测绘采掘工程图,井下施工测量,平面联系测量,高程联系测量,12/7/2017,第二节 地面点位的确定,确定地面点的空间位置
3、需用三个量，在测量工作中一般用: 某点在基准面上投影位置（x,y） 该点离基准面高度（H）,测量工作的实质：确定地面点的空间位置,12/7/2017,第二节 地面点位的确定,C,基准面,Z,Y,12/7/2017,第二节 地面点位的确定,地球表面高低起伏大，海洋面积71%，地球是被海水面包围的球体,1.2.1 大地水准面,12/7/2017,第二节 地面点位的确定,水准面静止海水面所形成的封闭曲面。N个大地水准面其中通过平均海水面的水准面。1个,1.2.1 大地水准面,12/7/2017,大地水准面作为点平面位置的投影面，高程的起算面,第二节 地面点位的确定,水准面,大地水准面,所以,外业测量
4、工作基准面大地水准面 外业测量工作基准线铅垂线,12/7/2017,绝对高程： 地面点沿铅垂线到大地水准面的距离，称为该点的绝对高程或海拔、标高，简称高程，以H表示。,1.2.2 高程,第二节 地面点位的确定,12/7/2017,我国的高程系统：水准原点 ：全国高程的起算点。1985年国家高程基准 （72.260m ）1956年黄海高程系 （72.289m）目前我国统一采用1985年国家高程基准 。,水准原点,H0,验潮站,大地水准面,12/7/2017,相对高程： 地面点沿铅垂线到假定水准面的距离称为相对高程或假定高程，用H表示。,1.2.2 高程,第二节 地面点位的确定,何为假定水准面呢
5、？,根据工程的需要，如果某一地区引用绝对高程有困难，或者为了施工方便，也可以选择一个假定的水准面做为高程启起算面。提示：在一个特定区域只能选择一个水准面,12/7/2017,高差：地面上相邻两点的高程之差，常用h表示。高差有正负之分：正为上坡，负为下坡。,1.2.3 高差,第二节 地面点位的确定,12/7/2017,1、地理坐标：用经度和纬度来表示地面点位坐标 适用于：在地球椭球面上确定点位。分为： （1）天文地理坐标(天文经度 ，天文纬度 ) （2）大地地理坐标(大地经度L，大地纬度B )如：北京 东经11628北纬3954,1.2.4 地面点的坐标,第二节 地面点位的确定,12/7/201
6、7,S,纬线,N,O,地 轴：地球的自转轴(NS)，N为北极，S为南极。,子午面：过地球上某点与地轴（旋转轴）所组成的平面。,子午线：子午面与地球面的交线， 又叫经线。,起始子午面：通过英国格林尼治天文台的子午面NGS 。,纬 线：垂直于地轴的平面与地 球面的交线。,赤道平面：垂直于地轴并通过 地球中心的平面WME。,赤 道：赤道平面与地球面 的交线。,W,E,赤道,赤道平面,起始子午面,起始子午线,G,椭球上的基本概念,12/7/2017,经度：过P点的子午面NPS与首子午面NMS所构成的二面角叫做P点的大地经度，用L表示。,纬度：过P点的法线 Pn与赤道面的夹角叫做P点的大地纬度，用B表示
7、。,赤道平面,O,P,M,大地经度L,大地纬度B,n,L,B,起始子午面（首子午面）,S,N,L取值范围：东经0180西经0180B取值范围：北纬090南纬090,12/7/2017,内业计算、绘图, 方法：将地球划分成若干带，然后将每带投影到平面上。 特点：投影后角度保持不变，中央子午线投影后一条直线，且长度不变。,外业测量、地球表面,变形,2、高斯平面直角坐标系：适用于：研究范围较大。,1.2.4 地面点的坐标,第二节 地面点位的确定,1.2.4 地面点的坐标,12/7/2017,高斯平面直角坐标系,（1） 高斯投影的概念 高斯投影是一种等角横切椭圆柱投影。它是由德国数学家高斯(Gauss
8、，17771855)提出，后经德国大地测量学家克吕格(Kruger，18571923)加以补充完善，故又称“高斯克吕格投影”，简称“高斯投影”。,12/7/2017,N,S,c,中央,子,午线,赤道,（2） 高斯投影的原理,高斯投影采用分带投影。将椭球面按一定经差分带，分别进行投影。,12/7/2017,（3） 投影带的划分,我国规定按经差6和3进行投影分带。6带自首子午线开始，按6的经差自西向东分成60个带。 3带自1.5 开始，按3的经差自西向东分成120个带。,高斯投影带划分,12/7/2017,按照6带划分的规定，第1带中央子午线的经度为3，其余各带中央子午线经度与带号的关系是： L。
9、=6N3 （N为6带的带号）,例：20带中央子午线的经度为 L。6 203117 此带的范围是多少？（114 120 ）,按照3带划分的规定，第1带中央子午线的经度为3，其余各带中央子午线经度与带号的关系是： L。=3n （n为3带的带号）,例：120带中央子午线的经度为 L。3 120360 ,12/7/2017,6带与3带中央子午线之间的关系如图:,3带的中央子午线与6带中央子午线及分带 子午线重合，减少了换带计算。,工程测量采用3 带，特殊工程可采用1.5 带或任意带。,12/7/2017,（4） 高斯平面直角坐标系,坐标系的建立：x轴 中央子午线的投影y轴 赤道的投影原点O 两轴的交点
10、,O,x,y,P,（X，Y）,高斯自然坐标,注：X轴向北为正， y轴向东为正。,赤道,中央子午线,12/7/2017,由于我国的位于北半球，东西横跨12个6带，各带又独自构成直角坐标系。 故：X值均为正， 而Y值则有正有负。,12/7/2017,东经 732713509 6带1323， 3带2445故：根据带号可以判断属于何种投影带,我国统一6带分布情况,12/7/2017,x,y,o,500km,= 500000+ = + 636780.360m = 500000+ = + 227559.720m,国家统一坐标：,（带号）,（带号）,12/7/2017,不同点：1、 x，y轴互异。2、 坐标
11、象限不同。3、表示直线方向的方位角定义不同。相同点：数学计算公式相同。,高斯平面直角坐标系 与数学上的笛卡尔平面直角坐标系的异同点 ：,测量坐标系,12/7/2017,3、独立平面直角坐标：适用于：研究范围较小。当区域面积小于50平方，可直接在平面上计算）,第二节 地面点位的确定,1.2.4 地面点的坐标,12/7/2017,第三节 比例尺,1.3.1 比例尺的概念,1、数字比例尺 用1/M表示。如1500，1 1000，1 5000， M为比例尺分母。M越大，比例尺越小。,比例尺：图上某直线的长度与该直线的实地水平长度之比；分为数字比例尺和图式比例尺。,12/7/2017,2、图式比例尺,优
12、点：便于直接量取长度，并可减小因图纸伸缩变形而引起的误差。,3比例尺的精度 相当于图上0.1mm的实地水平距离。,12/7/2017,第三节 比例尺,1.3.2 比例尺的应用,矿图,采掘工程平面图：1 5000 1 2000,井上下对照图图：1 5000,地 形 图：1 5000,1.3.2 比例尺的应用,12/7/2017,第三节 比例尺,1.3.2 比例尺的应用,图纸打印,1 5000 一个方格边长为500米,1 2000 一个方格边长为500米,1:1000 一个方格边长为500米,1.3.2 比例尺的应用,矿图建立的方格网，打印时每个方格网边长都为10cm,12/7/2017,1、确定
13、地面点的三个基本要素：,第四节 测量工作概述,1.4.1 测量的基本内容,2、地面测量的三项基本内容：,角度,距离,高程,测角,量距,测高差,12/7/2017,12/7/2017,12/7/2017,12/7/2017,12/7/2017,一是“由整体到局部、从高级到低级、先控制后碎部”； 二是“步步要检核”。,第四节 测量工作概述,1.4.2 测量工作的基本原则,在程序上“由整体到局部”；在工作步骤上“先控制后碎部”，即先进行控制测量，然后进行碎部测量；在精度上“由高级到低级”。,12/7/2017,先看三个例子：,第五节 测量误差的概念,1.5.1 测量误差产生的原因,结论:这是由于尺子
14、的原因产生的误差,1、如果用两把刻划不一样的尺，丈量同一段距离，用第一根尺量得距离为20m,用第二根尺量得距离为19.98m，两者相差2cm。,12/7/2017,尺子,1、量身高： 现用同一根尺对同一人量身高三次，当视线水平或向上倾斜或向下倾斜时，会量得三个不同的身高值，这三个值之间存在误差。,第五节 测量误差的概念,1.5.1 测量误差产生的原因,结论:这时候产生误差的原因主要是由人为因素造成的,1.5.1 测量误差产生的原因,12/7/2017,3、测三角形内角和 用经纬仪测量一三角形内角，除了上面所说的人和仪器的因素导致误差外，还有环境因素，如：光的折射、视线跳动等等,都有可能使照准失真，这些现象是由于空气的密度不同、空气的对流、风力等情况所造成的,也就是由环境造成的。,结论:环境因素也是造成误差产生的又一个主要原因,第五节 测量误差的概念,1.5.1 测量误差产生的原因,12/7/2017,第五节 测量误差的概念,
