第1章測(cè)量學(xué)的基本知識(shí).

1、測(cè)量學(xué)測(cè)量學(xué) 蔡躍輝 TelQQ:1095164879 本課程考試方法 考試形式：閉卷。 期末成績(jī)占70%，平時(shí)成績(jī)占30%。 平時(shí)成績(jī)的30%由實(shí)習(xí)和考勤構(gòu)成。 期末成績(jī)低于50分自然補(bǔ)考學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解測(cè)量學(xué)的基本定義和概念2.熟練掌握測(cè)量?jī)x器的使用3.學(xué)習(xí)地形圖測(cè)繪的基本方法4.了解測(cè)量誤差的一般知識(shí)5.了解測(cè)繪新科技發(fā)展現(xiàn)狀及新型儀器設(shè)備的特點(diǎn)內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：1.1 1.1 測(cè)量學(xué)的研究對(duì)象測(cè)量學(xué)的研究對(duì)象1.2 1.2 地球的形狀和大小地球的形狀和大小1.3 1.3 地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)位的確定1.4 1.4 用水平面代替水準(zhǔn)面的限度用水平面代替

2、水準(zhǔn)面的限度1.5 1.5 測(cè)量工作概述測(cè)量工作概述1.1 1.1 測(cè)量學(xué)的研究對(duì)象測(cè)量學(xué)的研究對(duì)象一、測(cè)量學(xué)的概念及研究對(duì)象一、測(cè)量學(xué)的概念及研究對(duì)象 1.1.概念：概念：測(cè)量學(xué)是研究整個(gè)地球的形狀和大小以及測(cè)量學(xué)是研究整個(gè)地球的形狀和大小以及確定地面點(diǎn)位關(guān)系的一門學(xué)科。確定地面點(diǎn)位關(guān)系的一門學(xué)科。 2.2.研究對(duì)象：研究對(duì)象：其研究的對(duì)象主要是地球和地球表面其研究的對(duì)象主要是地球和地球表面上的各種物體，包括它們的幾何形狀及空間位置關(guān)系。上的各種物體，包括它們的幾何形狀及空間位置關(guān)系。 測(cè)量學(xué)將地表物體分為地物和地貌。測(cè)量學(xué)將地表物體分為地物和地貌。 地物地物是地球表面上各種各樣的自然物體和

3、人工建筑是地球表面上各種各樣的自然物體和人工建筑物；物；地貌地貌是指地勢(shì)高低起伏的形態(tài)。地物和地貌總稱是指地勢(shì)高低起伏的形態(tài)。地物和地貌總稱為為地形地形。 2 2測(cè)量學(xué)科的分支測(cè)量學(xué)科的分支 大地測(cè)量學(xué)、普通測(cè)量學(xué)、攝影測(cè)量學(xué)、大地測(cè)量學(xué)、普通測(cè)量學(xué)、攝影測(cè)量學(xué)、工程測(cè)量學(xué)工程測(cè)量學(xué)、制圖學(xué)、制圖學(xué) 3.3.測(cè)量學(xué)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用測(cè)量學(xué)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用 城市規(guī)劃、給水排水、煤氣管道、工城市規(guī)劃、給水排水、煤氣管道、工業(yè)廠房和高層建筑建設(shè)的測(cè)量工作業(yè)廠房和高層建筑建設(shè)的測(cè)量工作 鐵路、公路建設(shè)的測(cè)量工作鐵路、公路建設(shè)的測(cè)量工作 高山陸地海洋二、測(cè)量基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線二、測(cè)量基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線

4、1 1測(cè)量工作基準(zhǔn)面測(cè)量工作基準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面（1 1）水準(zhǔn)面）水準(zhǔn)面靜止海水面所包圍地球形成的靜止海水面所包圍地球形成的閉合曲面。閉合曲面。（2 2）大地水準(zhǔn)面）大地水準(zhǔn)面與平均海水面相吻合的水與平均海水面相吻合的水準(zhǔn)面。準(zhǔn)面。 水準(zhǔn)面有無數(shù)個(gè)，大地水準(zhǔn)面只有一個(gè)水準(zhǔn)面有無數(shù)個(gè)，大地水準(zhǔn)面只有一個(gè)大地水準(zhǔn)面圖示3 3測(cè)量計(jì)算基準(zhǔn)面測(cè)量計(jì)算基準(zhǔn)面旋轉(zhuǎn)橢球旋轉(zhuǎn)橢球 大地水準(zhǔn)面是一個(gè)復(fù)雜的曲面，選一個(gè)與大地水準(zhǔn)面接大地水準(zhǔn)面是一個(gè)復(fù)雜的曲面，選一個(gè)與大地水準(zhǔn)面接近的規(guī)則幾何形體近的規(guī)則幾何形體旋轉(zhuǎn)橢球旋轉(zhuǎn)橢球來代表地球的總形狀。來代表地球的總形狀。 旋轉(zhuǎn)橢球旋轉(zhuǎn)橢球由橢圓（長(zhǎng)半軸由橢圓（長(zhǎng)

5、半軸a a，短半軸，短半軸b b）繞）繞b b軸旋轉(zhuǎn)而成軸旋轉(zhuǎn)而成的橢球體?？捎脭?shù)學(xué)式表示的光滑曲面。的橢球體。可用數(shù)學(xué)式表示的光滑曲面。 旋轉(zhuǎn)橢球體由長(zhǎng)半軸a（或短半軸b）和扁率決定我國(guó)目前采用的參考橢球體的參數(shù)為： 長(zhǎng)半軸 a= 6378140 m 短半軸 b= 6356755.3 m 扁 率 = = aba1298.257測(cè)量工作的基準(zhǔn)線 。測(cè)量工作的基準(zhǔn)面。測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算的基準(zhǔn)線。測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算的基準(zhǔn)面。水準(zhǔn)原點(diǎn) 全國(guó)高程的起算點(diǎn)。1985年國(guó)家高程基準(zhǔn) （72.260m ）1956年黃海高程系 （72.289m）目前我國(guó)統(tǒng)一采用1985年國(guó)家高程基準(zhǔn) 。一、地面點(diǎn)的坐標(biāo)一、地面點(diǎn)的坐標(biāo)1

6、 1地理坐標(biāo)（屬于球面坐標(biāo)系統(tǒng)）地理坐標(biāo)（屬于球面坐標(biāo)系統(tǒng)） （1 1）定義：用）定義：用經(jīng)度經(jīng)度和和緯度緯度表示地面點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)橢球面表示地面點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)橢球面上的位置可表示為上的位置可表示為 A(LA(L，B)B) 。 （2 2）地理坐標(biāo)屬于）地理坐標(biāo)屬于球面坐標(biāo)系統(tǒng)球面坐標(biāo)系統(tǒng)，適用于在地球橢，適用于在地球橢球面上確定點(diǎn)位。以參考橢球面為基準(zhǔn)面，以橢球面球面上確定點(diǎn)位。以參考橢球面為基準(zhǔn)面，以橢球面法線為基準(zhǔn)線建立的坐標(biāo)系。法線為基準(zhǔn)線建立的坐標(biāo)系。地球的自轉(zhuǎn)軸地球的自轉(zhuǎn)軸(NS)(NS)，N N為北極，為北極，S S為南極。為南極。過地球某點(diǎn)與地軸所組成的平面。過地球某點(diǎn)與地軸所組成的平面。子

7、午面與地球面的交線，子午面與地球面的交線， 又叫經(jīng)線。又叫經(jīng)線。通過英國(guó)格林尼治天通過英國(guó)格林尼治天文臺(tái)的子午面文臺(tái)的子午面NGS NGS 。垂直于地軸的平面與地垂直于地軸的平面與地 球面的交線。球面的交線。垂直于地軸并通垂直于地軸并通過過 地球中心的平面地球中心的平面WMEWME。赤道平面與地球面赤道平面與地球面 的交線。的交線。大地經(jīng)度（大地經(jīng)度（L L）通過地面任一點(diǎn)通過地面任一點(diǎn)P P的子的子午面與起始子午面的夾角。午面與起始子午面的夾角。L L取值范圍：取值范圍：東經(jīng)：東經(jīng)：0-1800-180，西經(jīng)：，西經(jīng)：0-1800-180。大地緯度（大地緯度（B B）通過地面任一點(diǎn)通過地面任

8、一點(diǎn)P P的法的法線與赤道面的夾角。線與赤道面的夾角。 B B取值范圍：取值范圍：北緯北緯090090，南緯，南緯090090。 我國(guó)大地原點(diǎn)我國(guó)大地原點(diǎn)位于陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。我國(guó)統(tǒng)一采用的坐標(biāo)系為“19801980年國(guó)家坐年國(guó)家坐標(biāo)系標(biāo)系”。2 2獨(dú)立平面直角坐標(biāo)獨(dú)立平面直角坐標(biāo)（1 1）適用于測(cè)量區(qū)域較小適用于測(cè)量區(qū)域較小, ,屬于平面坐標(biāo)屬于平面坐標(biāo)。獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系1 1）不同點(diǎn)：）不同點(diǎn)：測(cè)量上橫軸為測(cè)量上橫軸為Y Y軸，向東方向?yàn)檎?；軸，向東方向?yàn)檎?；縱軸為縱軸為X X軸，向?yàn)楸狈较驗(yàn)檎?。象限順時(shí)軸，向?yàn)楸狈较驗(yàn)檎?。象限順時(shí)針編號(hào)。針編號(hào)。2 2）相同點(diǎn)）相同點(diǎn): :

9、數(shù)學(xué)中的三角公式在測(cè)量中可直接應(yīng)用。數(shù)學(xué)中的三角公式在測(cè)量中可直接應(yīng)用。（1 1）適用于研究范圍較大，屬于球面坐標(biāo)）適用于研究范圍較大，屬于球面坐標(biāo)（2 2）高斯投影方法：）高斯投影方法：將橢球面投影到平面上。使投將橢球面投影到平面上。使投影帶的中央子午線與橢圓柱體相切，展開后中央影帶的中央子午線與橢圓柱體相切，展開后中央子午線的投影為子午線的投影為X X軸，向北為正；軸，向北為正； 展開后赤道的展開后赤道的投影為投影為Y Y軸，向東為正。軸，向東為正?？v坐標(biāo)縱坐標(biāo)x x軸軸：中央子午線的投影。中央子午線的投影。橫坐標(biāo)橫坐標(biāo)y y軸軸：赤道的投影。赤道的投影。原點(diǎn)原點(diǎn)O O：中央子午線與赤道交

10、點(diǎn)的投影。中央子午線與赤道交點(diǎn)的投影。 設(shè)想一個(gè)空心橫圓柱套在橢球體外面，使其與設(shè)想一個(gè)空心橫圓柱套在橢球體外面，使其與某投影帶的中央子午線相切，橫圓柱的中心軸位于某投影帶的中央子午線相切，橫圓柱的中心軸位于赤道平面內(nèi)且通過橢球的中心，在圖形保持赤道平面內(nèi)且通過橢球的中心，在圖形保持等角等角的的條件下，然后將投影帶投影在圓柱面上，再沿通過條件下，然后將投影帶投影在圓柱面上，再沿通過南北極的圓柱母線切開，展成平面，這個(gè)平面稱為南北極的圓柱母線切開，展成平面，這個(gè)平面稱為高斯投影面。高斯投影面。 1)1)高斯投影為正形投影，高斯投影為正形投影， 即等角投影；即等角投影； 2)2)中央子午線投影后為

11、直中央子午線投影后為直 線，且為投影的對(duì)稱軸；線，且為投影的對(duì)稱軸；3)3)中央子午線投影后長(zhǎng)度中央子午線投影后長(zhǎng)度 不變。不變。中央子午線EWL1S赤 道L2K1NK2 中央子午線投影后為直線，且中央子午線投影后為直線，且長(zhǎng)度不變。長(zhǎng)度不變。 除中央子午線外，其余子午線除中央子午線外，其余子午線的投影均為凹向中央子午線的的投影均為凹向中央子午線的曲線，并以中央子午線為對(duì)稱曲線，并以中央子午線為對(duì)稱軸。投影后有長(zhǎng)度變形。軸。投影后有長(zhǎng)度變形。 赤道線投影后為直線，但有長(zhǎng)赤道線投影后為直線，但有長(zhǎng)度變形。度變形。 中央子午線與赤道經(jīng)投影后仍中央子午線與赤道經(jīng)投影后仍保持正交。保持正交。赤道赤道中

12、央子午線中央子午線平行圈平行圈子午線子午線O Ox xy ynL30六度帶中任意帶的中央子午線經(jīng)度六度帶中任意帶的中央子午線經(jīng)度L L0 0為：為： N N為為6 6度投影帶帶號(hào)度投影帶帶號(hào)三度帶中任意帶的中央子午線經(jīng)度三度帶中任意帶的中央子午線經(jīng)度L L0 0為：為： n n為為3 3度投影帶的帶號(hào)度投影帶的帶號(hào)起始子午線60123119135120243915303691215L3n3n5L63600NL 若已知某點(diǎn)的經(jīng)度為若已知某點(diǎn)的經(jīng)度為L(zhǎng) L，則該點(diǎn)的，則該點(diǎn)的6 6帶的帶號(hào)帶的帶號(hào)NN由下式計(jì)算：由下式計(jì)算： NN （取整）（取整）+1+1 若已知某點(diǎn)的經(jīng)度為若已知某點(diǎn)的經(jīng)度為L(zhǎng)

13、L，則該點(diǎn)所在，則該點(diǎn)所在3 3帶的帶號(hào)按下式計(jì)算：帶的帶號(hào)按下式計(jì)算： n n （四舍五入）（四舍五入）6L3L1.絕對(duì)高程：地面點(diǎn)沿鉛垂方向到大地水準(zhǔn)面的距離。又稱海拔。一般用H表示。2.相對(duì)高程：地面上某點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱為該點(diǎn)的假定高程或相對(duì)高程。用H表示。3.高差：地面上兩點(diǎn)的高程之差，用h表示。A、B兩點(diǎn)的高差為 ： hAB=HBHA=HBHA1.4 1.4 用水平面代替水準(zhǔn)面的限度用水平面代替水準(zhǔn)面的限度一、對(duì)水平距離的影響StABACS相對(duì)誤差：水平面代替水準(zhǔn)面的距離誤差和相對(duì)誤差水平面代替水準(zhǔn)面的距離誤差和相對(duì)誤差距離D/km距離誤差D/mm相對(duì)誤差D/D1081:

14、1220000201281:2000005010261:4900010082121:12000結(jié)論： 在半徑為10km的圓面積內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)度的測(cè)量時(shí)，可以不必考慮地球曲率的影響，即可把水準(zhǔn)面當(dāng)作水平面看待。二、對(duì)高差的影響 RSOBOCh22結(jié)論結(jié)論: : 地球曲率的影響對(duì)高差而言，即使在很短的距地球曲率的影響對(duì)高差而言，即使在很短的距離也必須加以考慮。離也必須加以考慮。距離D/km0.10.20.30.40.512510h/mm0.83713207831419627848三、對(duì)水平角的影響三、對(duì)水平角的影響（=206265）2RP P/km210501003002000/0.050.250.51

15、1.5210.16結(jié)論：結(jié)論：對(duì)于面積在對(duì)于面積在100km2以內(nèi)的多邊形，地球曲率以內(nèi)的多邊形，地球曲率對(duì)水平角度的影響很小，可不予考慮。對(duì)水平角度的影響很小，可不予考慮?？偨Y(jié)： 在1010=100km2范圍內(nèi)進(jìn)行距離測(cè)量和角度測(cè)量時(shí)可用水平面代替水準(zhǔn)面，而在進(jìn)行高差測(cè)量時(shí)必須考慮地球曲率的影響。 一、測(cè)定地面點(diǎn)空間位置的基本原理一、測(cè)定地面點(diǎn)空間位置的基本原理 觀測(cè)坐標(biāo)和高程未知的待定點(diǎn)與坐標(biāo)和高程已知點(diǎn)之間的幾何位置關(guān)系，然后計(jì)算出待定點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。確定地面點(diǎn)相對(duì)位置的三個(gè)基本幾何要素確定地面點(diǎn)相對(duì)位置的三個(gè)基本幾何要素: : 水平距離、水平角及高程 測(cè)量的基本工作測(cè)量的基本工作: :

16、 測(cè)量地面點(diǎn)的水平距離、水平角及高程，簡(jiǎn)稱“測(cè)角、測(cè)距、測(cè)高差”。 測(cè)量工作中將地球表面復(fù)雜多樣的地形分為地物和測(cè)量工作中將地球表面復(fù)雜多樣的地形分為地物和地貌兩類。地貌兩類。1 1地形地形（1 1）地物：）地物：地面上的河流、道路、房屋等自然物體。地面上的河流、道路、房屋等自然物體。 （居民地、道路、河流、森林等）（居民地、道路、河流、森林等）（2 2）地貌：）地貌：地勢(shì)的高低起伏形態(tài)。地勢(shì)的高低起伏形態(tài)。 （山川、丘陵、平原、盆地、陡崖、沖溝等）（山川、丘陵、平原、盆地、陡崖、沖溝等） 在布局上：在布局上：“從整體到局部從整體到局部” 在工作程序上：在工作程序上：“先控制后碎部先控制后碎部” 在精度上：在精度上：“從高級(jí)到低級(jí)從高級(jí)到低級(jí)” 測(cè)量工作必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢核，“前一步工作未作檢核不進(jìn)行下一步測(cè)量工作”是組織測(cè)量工作應(yīng)遵循的又一個(gè)原則。步步有檢核“先控制后碎部先控制后碎部”1控制測(cè)量 在測(cè)區(qū)內(nèi)，選擇一系列具有工致意義的骨干性地面點(diǎn)，并聯(lián)結(jié)成圖形。然后，精確測(cè)定這些點(diǎn)的平面位置（x，y）和高程（h），作為