测量学：第1章绪论

测测 量量 学学 1 11101101101102 2测量学课程概述测量学课程概述课程性质：课程性质：专业基础技术课专业基础技术课总学时数：总学时数：6464学时（学时（3 3学分）学分）其中：其中：课堂理论教学课堂理论教学4040学时学时 实验实验2424学时学时 课外实习课外实习1 1周周使用教材：使用教材：测量学测量学(第四版第四版)顾孝烈顾孝烈 鲍峰鲍峰 程效军程效军 编著编著 同济大学出版社同济大学出版社参考书：参考书：测绘学概论测绘学概论 宁津生宁津生 陈俊勇陈俊勇 李德仁李德仁 刘经南刘经南 张祖勋张祖勋 等编著等编著 武汉大学出版社武汉大学出版社1101103 3测量学课程学习要求测量学课程学习要求l课前做好预习，了解相关学习内容，对不清楚的知识点做好记载；l上课认真听讲，主动学习，积极思考，做好笔记，如有不懂的地方课后可以向老师提问；l课后及时消化课堂教学内容，按时完成作业或思考题；l纪律要求：上课不迟到、不早退、不旷课、不讲话、不打瞌睡、手机请设为静音。测量学的教学目的测量学的教学目的 测量学是城市规划、土木工程、道路交通工程、测绘工程、地质工程、港口航道与海岸工程等专业必修的专业基础课，是一门实践性强，理论和实践相结合的课程。掌握测量的基本理论，基本方法和基本技能，培养学生动手、实践和创新能力，为学生从事城市规划、土木工程勘测、设计、施工、管理奠定基础。1101104 41101105 5测量学测量学教材内容教材内容分为两大部分分为两大部分第一部分：基本部分（第一部分：基本部分（前前8 8章章）（1 1）第）第1 1章章测绘学概述与测量学基本概念测绘学概述与测量学基本概念（2 2）第）第2 2、3 3、4 4章章测量三项基本工作测量三项基本工作(H(H、D D）（3 3）第）第5 5章章测量误差基础测量误差基础（4 4）第）第6 6章章控制测量（常规方法与控制测量（常规方法与GPSGPS）（5 5）第）第7 7、8 8章章地理空间信息基础（地形图测绘与应用）地理空间信息基础（地形图测绘与应用）第二部分：专业部分（第二部分：专业部分（后后2 2章章）（1 1）第）第9 9章章建筑工程测量建筑工程测量（2 2）第）第1010章章道路桥梁隧道工程测量道路桥梁隧道工程测量第一章 绪论1-1 测量学的任务与主要内容 生产、生活的需要 城市建设、农田、水利建设等 交通运输的需要 物流运输、航空、航海、旅行等 军事的需要 1101106 6 一、测量学的产生(一一)测量学在生活上的作用城市交通图1101107 7二、测量学的作用上海市水系专题图1101108 8同济校园图(四平路校本部)1101109 9(二)测量学在军事的作用“天时，地利，人和”是打胜仗的三大要素。地利就要了解和利用地形。地图上详细表示着山脉、河流、道路、居民点等地形和地物，具有确定距离、位置、辨识方向的作用。1101101010 (三)测量学在国土管理中的作用 城市土地的规划，城市道路的红线规划，房地产开发，地籍的界址点测定,都需要由测量提供地形图和有关土地信息。用高科技测量手段标定国界，常在国家间的领土争执中起到重要作用;也常以对方出版的地图上对国境线的表示,作为有利于己方的证据。1101101111(四)测量学在工程建设中的作用 在工程建设的规划设计中，首先需要有地形图。在修建工厂和居民点时，须要先平整地基和设计房屋的放样。在建设城市道路网（包括高架道路、地下铁道和桥梁)，都需要用测量方法精确地定向,定位和定高程。我国的考古工作者研究证实，早在2000多年前已经有在修建帝都、宫殿时大规模平整地基和定街道与建筑轴线的措施，当时也需要有原始的测量手段。1101101212工程的竣工和变形监测 为了保障建筑物的施工和运行时的安全，需要测量工作者以技术上可行的最高精度，监测建筑物的变形量和变形的发展情况。经常需要在一段时间内进行连续观测，为此要使用自动化的监测和记录的测量仪器，在各种工程建设中的应用愈来愈广泛。11011013131-2 测绘学科的内涵 和发展简史1101101414一、测绘学科的定义和内涵二、测绘科学的历史和近代发展三、测绘学科的分支一、测量学的定义和内涵1.早期的定义 研究地球的形状和大小，确定地面点的坐标的学科。2.当前的定义 研究测定和描绘地球及其表面的各种形态的理论和方法的学科。1101101515 测绘和采集表示各种地物和地貌的形状、大小、位置等空间几何数据，进行数字化管理，提供工程设计所必要的地形信息(地形图和地形数据)。把设计的建筑物、大型设备等按设计的形状、大小和位置准确地在实地标定出来，才能进行施工(称为测设或施工放样，并贯穿于施工全过程)。1101101616测量工作在工程建设中作用 这是人类为了生存和发展，在历史上长期探索的问题，并知道需要用大地测量的方法来解决。早在公元前6世纪,古希腊的毕达哥拉斯(Pythagoras)就提出了地球形态的概念。1101101717二、测绘学科的历史和近代进展“地球的形状是什么样的？”“如何用图形来表示地面形态？”亚里士多德（Aristotle）作了进一步论证，支持这一学说。又一世纪后，埃拉托斯特尼（Eratosthenes）用在南北两地同时观测日影的办法,首次推算出地球子午圈的周长。我国唐代僧人一行根据天文观测，计算出地球子午线1的长度。测绘地图是地球表面形态认识的开始。晋代裴秀总结出“制图六体”，为当时“地图制图”订立标准。1101101818 古希腊托勒密(C.Ptolemeaus)提出“地图投影”概念和测经纬度定地面点位方法。此后，一系列重大科学发明与测绘学科相辅相成地发展：17世纪初发明望远镜，1730年,英国西森(Sisson)制成测角用的经纬仪，促进三角测量的发展。1795年,德国高斯(C.F.Gauss)提出最小二乘法(Least Square Method)为测量数据处理奠定数学基础。1101101919 高斯又提出将椭球面变换为平面的地图投影方法,后经克吕格尔(J.Krger)扩充完善，称为“高斯-克吕格尔投影”，沿用至今。19世纪50年代,发明了摄影测量,后来发展成为航空、航天摄影测量和遥感。1948年发明电磁波测距仪，解决了远程精密测距的测量难题。20世纪60年代,发明电子计算机，应用于测绘界,创立“计算机辅助成图”,出现了数字地图,开创了数字化新时代。1101102020三、测量学科的分支大地测量学 研究和测定地球的形状、大小、重力场和地面点几何位置及其变化的理论和技术的学科。地球的形状大小以大地水准面为代表。大地点的定位，用经纬度或空间直角坐标，定位方法有几何法大地测量、物理法大地测量和近代的卫星法大地测量。1101102121世界屋脊-珠穆朗玛峰的高程测定1101102222用经纬仪作三角高程测量1101102323用水准仪作精密水准测量1101102424 上述:三角高程测量和水准测量,都属于几何大地测量，几何大地测量中还包括三角测量和天文测量等。天文测量研究测定恒星的坐标，以及利用观测恒星确定地面点的大地位置(经度、纬度、方位角)和十分精确的时间(世界时、恒星时)，它对于地球科学和空间技术(卫星发射、定位和宇宙航行)都十分重要。1101102525天文台的天文观测1101102626天文台外观用天文望远镜观测 物理大地测量学研究地球的重力测量方法,重力分布情况(重力场)及其应用。测定重力加速度G的目的：1.建立国家重力基准网和基本网；2.确定全球重力场模型及其变化；3.确定区域的和地球的大地水准面 及其变化(重力异常使大地水准面产 生不规则变化)。1101102727在大地重力点上作重力测量1101102828在珠峰高山地区作重力测量1101102929利用卫星作地球重力测量1101103030摄影测量与遥感学 研究利用摄影或遥感手段，获取地面目标物的影像数据，从中提取几何或物理信息，用图形、图像和数字信息表达的理论和方法的学科。摄影测量的方法有地面摄影、航空摄影和航天摄影和遥感。小范围的地形测量或工程测量可利用地面摄影测量方法。1101103131机载空间三维数据采集系统1101103232航空摄影测量机身利用卫星定位车载空间三维数据采集系统车载空间三维数据采集系统 地面摄影测量的自动化1101103333工程测量学 研究工程建设和自然资源开发中进行的控制测量、地形测绘、施工放样和变形监测的理论和技术的学科。是测绘学科在国民经济和国防建设中的直接应用。工程规划设计阶段：提供地形资料；施工兴建阶段：标定设计建筑的位置；运行管理阶段：竣工测量和变形监测。高精度工程测量用于大型、精密工程和 设备的精确定位、安装和变形观测。1101103434道路测量 道路建筑高程放样 用数字水准仪 和条码水准尺。1101103535渠道水位监测1101103636面水准测量 场地平整1101103737大桥变形监测1101103838隧道工程测量1101103939工业测量(属于精密工程测量)研究各种工业设备和大型工业产品（船舶、飞机等）的施工放样、细部安装、竣工测量和变形测量。1101104040轨道梁架设中用全站仪施工定位11011041411101104242用激光跟踪仪检测飞机外形海洋测绘学 研究以海洋水体和海底为对象的学科。包括：海洋大地测量、海底地形测量、海道测量、海洋专题测量等。海洋测区条件复杂,受潮汐、气象、透明度差等影响，需用特种仪器和方法:卫星导航、惯性组合导航、天文测量、水声定位系统、水下摄影测量等。1101104343地图制图学 研究模拟地图和数字地图的设计、编绘、复制的理论和方法的科学。主要内容：地图投影 地图编绘 地图整饰 地图出版 11011044441101104545 世界地图1101104646上海市地图测量仪器学 研究测量仪器的制造、改进和创新的学科。测绘学科的发展离不开测绘理论的进展和测绘仪器的发明和创新。17世纪发明了望远镜、经纬仪、水准仪、平板仪，使控制测量和地形测量精度提高。19世纪摄影技术发明，便应用于测量，到20世纪初，创造出自动航空摄影机，实现了大面积航空摄影测量。1101104747 20世纪50年代，测绘仪器向电子化和自动化方向发展。1948年发明了电磁波测距仪，实现远程精密测距。电子计算机的发明，使测绘仪器、测量作业、测量数据处理和制图逐步实现了自动化。1957年,前苏联第一颗人造地球卫星发射成功，测绘学科产生“卫星测量”的分支。从美国的 GPS,俄罗斯的 GLONASS,欧盟的 Galileaous,我国的“北斗星”等卫星导航系统的建立，卫星定位GNSS(Global Navigation Satellite System)接收机,已成为测量的主要仪器之一。1101104848用卫星定位的GNSS接收机1101104949测量的主要仪器之一测量的主要仪器之一1101105050从 经纬仪 发展到全能的 电子全站仪T4高精密经纬仪用于大地测量及天文测量1101105151T3精密光学经纬仪用于大地测量及精密工程测量1101105252光学经纬仪1101105353电子经纬仪1101105454电子全站仪1101105555功能：功能：角度测量角度测量 距离测量距离测量 地面定位地面定位 施工放样施工放样 卫星定位卫星定位地形测量学 研究将地球表面局部地区的地貌和地物测绘成地形图、编制地籍图和房产图等的基本理论和方法的科学。11011056561101105757 地形测量及施工放样在控制测量的基础上,测绘地形图(表示地物和地貌),或进行施工放样。地形图图例21101105858地形图图例1地形图图例21101105959认识地球是人类探索自然的目标之一，也是测量学 的任务之一。绝大多数测量工作是在地球面上进行，以地球作为参考系。因此，有必要首先讨论地球的形状和大小。11011060601-3 地面点位的确定和坐标系一、地球的形状和大小地球的制高点 珠穆朗玛峰海拔高程 8844.43m110