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1、第一章第二章,第一章 测量学概述,内容提要第一章,内容提要：,第一章 测量学概述 学习要点 测量学的概念 测量学的基本任务 测量学的特点 测量的基准面 地面点位的确定 测量的程序与原则,提要一 测量学基本概念,测量学的基本概念,测量学的概念测量学的作用测量学的学科分类,1.测量学的概念,测量学是研究地面上点与点之间相对位置关 系的科学（包括地面、地下、空间）。 测量学利用测量仪器和工具，用测量的方法 和手段，来确定点与点之间的相对关系，主要 是指地面点之间的角度与距离关系。而在多个 点之间，它们又构成线和面的关系。 通过计算，地面点的位置可用坐标和高程数 据来表示，根据工程需要，也用图来表示，
2、如 地形图、断面图，等。,1.测量学的概念,2.测量学的作用,测量工作主要为国民经济建设服务为国民 经济建设提供各类地形图，以及所需的地面 现状度量数据，供工、农业生产、城市建设、 国防建设及各类工程建设的规划、设计、管 理等使用；同时也为各类工程建设的实施提 供现场的精确定位。 此外，在国防、公安、地震与灾情监测等 领域，测量工作的配合起着越来越重要的作 用。,2.测量学的作用,3.测量学学科分类,3.测量学的学科分类,大地测量学 研究全球或广大地区的大范围的定位测量，考虑地球曲 率、重力。分常规大地测量和卫星大地测量。地形测量学 研究各种比例尺的地形图、地籍图测绘。主要 研究小地区大比例尺
3、地形图的测绘。摄影测量学 对地面进行航空摄影或遥感，利用地面的影像和光谱资 料绘制地形图。工程测量学 研究为各类工程的设计、施工、运行等各阶段所需进行的 测量工作与方法。制图学 研究地图、地形图编绘。,提要二 测量学的基本任务,测量学的基本任务,两个任务：测定、测设。,1.测定,测定地面现状的位置。测定的成果：(1).数据 坐标(球面坐标、平面坐标) 、高程、 角度、距离、地面直线的方位角、坡度、 面积、 等。(2).图 地形图、平面图、 地籍图、断面图、 沉降图，工程图， 等。,2.测设,将图纸上设计的建筑物、 构筑物的平面位置和高程，放 样于实地，作为施工的依据。 也叫施工放样。测设的成果
4、： 体现设计的平面位置和高程 的现场标志。,2.测设（图纸 地面）,提要三 测量学的特点和要求,测量学的特点和要求,一.特点 实践性强，责任性要求高， 必须遵照测量的规范和规则。 内容多：测量学基本原理、误差理 论、仪器使用、作业方法、基本计 算，等。,二 学习要求,1.学会和掌握测量的基本作业方法： 角度测量、距离测量、高程测量 （仪器的基本操作、作业程序、记录、成果整理） 2.掌握测量仪器的检验和校正方法 （测量仪器的轴线关系、检验和校正的作业方法） 3.学会控制测量、地形测量、施工放样 的基本作业方法 （外业测量、内业计算与绘图） 4.建立测量误差的基本概念 （掌握测量误差的基本理论和测
5、量误差的计算）,二.学习要求：,学习要求续,野外作业：严格按照规定的作业和操作程序。 记 录：字迹清晰、端正，不得任意涂改 （按规定方式改数）。 计 算：按平差规则、作计算检核、保证计算精度 （小数取位）。 正 负 号：在以下数据前，加“+、-”号：高差、竖 直角、指标差、坐标增量、所有的闭合 差、改正数。,5.其他要求,提要四 测量的基准面,测量的基准面,测量工作使用两个基准面： 大地水准面 旋转椭球面,一 大地水准面,一.大地水准面,大地水准面特性（3个）：绝对高程的起算面处处与铅垂线相垂 直 不规则、封闭的,大地水准面：平均海水面向陆地延伸包围整个 地球而形成一个封闭的曲面。,二.旋转椭
6、球面,可用数学式表示的光滑曲面，代替大地体， 且非常接近于大地体。旋转椭球体面作为 建立坐标系统的基准面。,目前已知： a=6378137m b=6356752m 扁率 f=1/298.257,以地球自转轴为短轴PP1的椭圆PEP1Q绕PP1旋转而 成的椭球体；我国1980年大地测量坐标系采用： a=6378140m b=6356755m 扁率 f=1/298.257,二.旋转椭球面,提要五 地面点位的确定,三个数据表示一个空间点位： 平面坐标X、Y(或球面坐标经 度、纬度)，由坐标系统表示。 高程H，由高程系统表示。,地面点位的确定,地面点的坐标地面点的高程,地心坐标系图,采用地心坐标系时，
7、表示为空 间三维直角坐标X、Y、Z。,一.地面点的坐标,三种表示方法：,1.天文坐标 2.大地坐标3.高斯(Gauss)平面直角坐标,一.地面点的坐标,1.天文坐标,1.天文坐标,2.大地坐标,大地纬度B 大地经度L点投影在参考椭球面上的位置。我国目 前使用“1980年国家大地坐标系”。,2.大地坐标,3.高斯平面直角坐标,3.高斯(Gauss)平面直角坐标,采用高斯投影的方法，将旋转椭球体面 投影到平面上表示。,高斯坐标系建立1,高斯投影方法：将椭球面投影到平面上。 在椭球面上划分投影带逐带投影到圆柱面 上展开圆柱面成平面直角坐标系； 特点：采用正形投影（即保角变换、保角影 射）,(2).高
8、斯平面直角坐标系的建立,高斯坐标系建立2,使投影带的中央子午线与圆柱体相切，投影时其 长度不变，展开后为X轴，向北为正； 赤道与中 央子午线正 交，展开后为Y轴向东为正。,高斯投影示意图,高斯坐标表示,(3).高斯平面直角坐标的表示,例：设第21投影带内A、B投 影的横坐标分别为： Ya=+ 224567m Yb=245678m,二.地面点的高程,二.地面点的高程,地面点的高程高程系统与高程基准,1.地面点的高程,1.地面点的高程,2.高程系统与高程基准,我国国家高程系统：黄海高程系我国国家高程基准： 1985年国家高程基准,我国取青岛附近黄海平均海水面为大地水准面； 人为而定，相对稳定(我国
9、1956年取前6年的平 均潮位作为大地水准面；1985年取1953年1979 年共26年观测的平均潮位作为大地水准面)；水准原点建在青岛市内，作为我国的国家高程 基准。1956年高程基准的高程为72.289米， 1985年高程基准的高程为72.260米。,上海地区高程系统：吴淞高程系,2.高程系统与高程基准,提要六 测量程序与原则,测量工作的基本原则测量工作的程序确定地面点位的三个基本要素水准面曲率对观测量的影响,测量的程序与原则,一测量工作基本原则,布局上：由整体到局部精度上：由高级到低级次序上：先控制后细部,一.测量工作的基本原则(P14图示),所有测量工作都必须遵循以上原则，也 是测量的
10、工作程序。,二测量工作程序,二.测量工作的程序,由整体到局部由高级到低级先控制后细部,三.三个基本要素,三.确定地面点位的三个基本要素,称为三个基本观测量,水平距离 S水平夹角高 差 h,1.地面点在水平面上的关系,1.地面点投影到水平面上以后的关系,地面点投影到水平面上以后，它们之间的 关系就是水平距离S和水平角 的关系。,2.地面点的高差关系,不管地面点之间相隔多远，它们在高程上 的关系就是高差h。,2.地面点之间的高差关系,四.地球曲率的影响,四.水准面曲率对观测量的影响,据此确定可用水平面代替 水准面的最大范围。简化计算，对精度无影响。,在小测区内，用水平面代替水准面，讨论由 此对距离
11、、角度、高差的影响；,1.对距离的影响,S(km) S(cm) S/S10 0.8 1：120万 25 12.8 1：20万 50 102.7 1：49000 100 821.2 1：12000,结论1：在半径小于10km的范 围内量距，不必考虑 地球曲率改正。,由 图：式中取： 顾 及 S/S=S2/3R2 (1-5-2),1.水准面曲率对水平距离的影响,2.对水平角的影响,P(km2) 10 0.05 *100 0.51 400 2.03 2500 12.70 ,结论2： 在半径小于10km的范围内 进行水平角测量，不必考 虑地球曲率改正。,由结论1、2知，在半径小于10km的 范围内进行
12、一般工程的平面测量与 计算，不必考虑地球曲率改正。,2.水准面曲率对水平角度的影响,对球面上面积为P的图形，有球面角超公式：,3.对高差的影响,3.水准面曲率对高差的影响,结论3：高程测量时，哪怕距离很近， 也必须考虑地球曲率的影响。,测量度量单位,1.长度单位(名称) 2.面积单位 3.体积单位 4.角度单位,附：测量的度量单位,角度 degree (Deg) 一个圆周角=360 六十进制新度 grad (Gra) 一个圆周角=400 一百进制 等于9/10度弧度 radian (Rad) 一个圆周=2弧度1公顷10000平方米15亩,角度与弧度换算,一个弧度的角度值为：,用度表示用分表示用秒表示,角度与弧度的关系,
