測量與工程測量-測量工作概述

測量學(xué)學(xué)第一章概概述測量學(xué)概概念及主主要任務(wù)務(wù)測量學(xué)發(fā)發(fā)展歷史史地球的形形狀及大大小地面點位位的確定定測量工作作概述測量學(xué)概概念測量學(xué)是是研究地球的形形狀和大大小,以及確定定地球表面面點位關(guān)關(guān)系的科學(xué)。。研究三維維空間中中各種物物體的形形狀、大大小、位位置、方方向和其其分布的的學(xué)科－－空間信息息技術(shù)（Geomatics)測量學(xué)主主要任務(wù)務(wù)研究確定定地球的的形狀和和大小，，為地球球科學(xué)提提供必要要的數(shù)據(jù)據(jù)和資料料；將地球表表面的地地物地貌貌測繪成成圖；測設(shè)、放放樣和測測繪測設(shè):圖紙地面測定:地面圖紙測量學(xué)分分類工程測量量學(xué)地形測量量學(xué)大地測量量學(xué)攝影測量量學(xué)地圖制圖圖學(xué)(含GIS）工程測量量學(xué):EngineeringSurveying－－將圖上設(shè)設(shè)計成果果移至現(xiàn)現(xiàn)場或工工程設(shè)施施轉(zhuǎn)繪到到圖上研究對象象：工程建設(shè)設(shè)中的測測繪工作作?；救蝿?wù)務(wù)：把地面上上的情況況描繪到到圖紙上上，把圖圖紙上設(shè)設(shè)計的建建筑物樁樁定到地地面上，，以及為為建筑物物施工過過程中和和竣工后后所產(chǎn)生生的各種種變化而而進行的的變形觀觀測。測量學(xué)分分類道路測量量道路高程程放樣水位監(jiān)測測面水準(zhǔn)測測量–場地平整整大橋監(jiān)測測隧道測量量地形測量量學(xué)(普普通測量量學(xué)):Topographicsurveying－－研究如何何將地球球表面局局部區(qū)域域內(nèi)的地地物、地地貌及其其它有關(guān)關(guān)信息測測繪成地地形圖的的理論、、方法和和技術(shù)的的學(xué)科。。研究對象象：地球自自然表面面上一個個較小區(qū)區(qū)域.由由于地球球半徑很很大，可可以把這這塊球面面當(dāng)作平平面看待待而不考考慮其曲曲率?；救蝿?wù)務(wù)：測繪地地表面各各類物體體形狀和和大小。。測量學(xué)分分類地形測量量學(xué)(普普通測量量學(xué))大地測量量學(xué):(GeodeticSurveying)－－研究和確確定地球球形狀及及其大小小研究對象象：地表上一一個較大大的區(qū)域域甚至整整個地球球，必須須考慮地地球的曲曲率基本任務(wù)務(wù):建立國家家大地控控制網(wǎng),測定地地球的形形狀，大大小和研研究地球球重力場場的理論論，技術(shù)術(shù)和方法法.為地地形測圖圖和各種種工程測測量提供供基礎(chǔ)起起算數(shù)據(jù)據(jù)測量學(xué)分分類大地測量量學(xué):球形地球球扁球形地球梨形地球球攝影測量量學(xué):Photogrammetry－－通過對攝攝影像片片或遙感感圖像進進行處理理、量測測、解譯譯，以測測定物體體的形狀狀、大小小和位置置進而制制作成圖圖。測量學(xué)分分類地圖制圖圖學(xué):Cartography－－利用測量量所得資資料，研研究如何何投影編編繪成地地圖，及及地圖制制作的理理論、工工藝和應(yīng)應(yīng)用等。。測量學(xué)分分類測量學(xué)應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域域經(jīng)濟建設(shè)設(shè)國防事業(yè)業(yè)科學(xué)研究究發(fā)展概況況—實質(zhì)就是是測量儀器與技技術(shù)發(fā)展的過過程古代指南針、、渾天儀儀、測繩繩、記里里鼓等機機械工具具羅洪先《《廣輿圖圖》廣州老地地圖近代17世紀(jì)紀(jì)，伽利利略發(fā)明明了望遠遠鏡→光光學(xué)儀器器19世紀(jì)紀(jì)末，出出現(xiàn)了照照相技術(shù)術(shù)→攝影影測量飛飛機機的發(fā)明明→航空空攝影測測量發(fā)展概概況現(xiàn)代本世紀(jì)紀(jì)60年代代以來來，現(xiàn)現(xiàn)代光光學(xué)及及電子子學(xué)理理論→→微波測測距電子計計算機機的出出現(xiàn)→→全站儀儀ETS(ElectronicTotalStation)、、地理信信息系系統(tǒng)GIS(GeographicInformationSystem)人造衛(wèi)衛(wèi)星的的發(fā)明明→遙感RS(RemoteSensing)、、全球定定位系系統(tǒng)GPS(GlobalPositioningSystem)發(fā)展概概況風(fēng)云二號衛(wèi)星地理信信息系系統(tǒng)的的應(yīng)用用基于GPS和GIS技術(shù)的的導(dǎo)航航系統(tǒng)統(tǒng)地形仿仿真圖圖GPS的應(yīng)用用GPS的應(yīng)用用遙感的的應(yīng)用用羅馬梵梵蒂岡岡大教教堂,0.7m,真彩色色光譜反反射曲曲線影象遙感的的應(yīng)用用發(fā)展階段測量儀器測量理論測量產(chǎn)品古代17世紀(jì)前繩尺、步弓、矩尺簡單機械式弧度測量、面積計算理論原始簡單粗糙的地圖近代17-20世紀(jì)初望遠鏡、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、平板儀光學(xué)機械式三角測量、最小二乘法、地圖投影測量走向精確實測的地圖現(xiàn)代20世紀(jì)至今電子儀器、航空攝影、GPS電子智能儀器GIS、RS、GPS數(shù)字測圖測量走向自動化數(shù)字地圖將來數(shù)字化、自動化、小型化、智能化數(shù)字地球

大眾化的數(shù)字地圖測量學(xué)學(xué)發(fā)展展歷史史與趨趨勢本課程程的目目的和和任務(wù)務(wù)測量學(xué)學(xué)如何測定地面點的位置，并將結(jié)果描繪下來如何描述點的位置？地球的形狀和大小；坐標(biāo)系；如何測定點的位置？測量的技術(shù)手段：儀器/方法如何保證測量工作滿足精度要求？誤差理論；工作原則和程序達到的的目標(biāo)標(biāo)？1、認認識和和使用用地形形圖；；2、掌掌握地地理坐坐標(biāo)，，坐標(biāo)標(biāo)系的的概念念；3、掌掌握定定點的的方法法，使使用的的儀器器；4、初初步掌掌握地地形圖圖的測測繪，，工程程放樣樣的過過程；；5、初初步掌掌握相相關(guān)的的理論論：地地圖投投影，，誤差差；本課程程的特特點總學(xué)時時：40學(xué)學(xué)時講課課：：24學(xué)時時實習(xí)習(xí)：：16學(xué)時時（分組組實習(xí)習(xí)）強調(diào)動動手能能力和和實踐踐理論指指導(dǎo)實實踐二、測測量學(xué)學(xué)的基基本理理論地面點點位的的確定定和表表示測量工工作概概述一、地地球的的自然然形體體高低起伏，極其復(fù)雜局部特點：1、近似一個兩極略扁的橢球；2、可視為水球（海71%，陸29%）；3、無法用數(shù)學(xué)公式描述。

整體特點：地球的的形狀狀及大大小特性二、水水準(zhǔn)面面處處與鉛垂線垂直是不規(guī)則的表面，有無窮多鉛垂線可作為野外測量的基準(zhǔn)線液體受受重力力而形形成的的靜止止表面面稱為為水準(zhǔn)面面。概念三、大大地水水準(zhǔn)面面與平靜靜的平平均海海水面面相重重合、、并延延伸通通過陸陸地而而形成成的封封閉曲曲面稱稱為大地水水準(zhǔn)面面大地水水準(zhǔn)面面包圍圍的形形體稱稱為大地體體概念大地水準(zhǔn)面海洋陸地地球表面不規(guī)則則、唯唯一點位的的投影影面高程的的起算算面三、大大地水水準(zhǔn)面面特性用一個個非常常接近近大地地水準(zhǔn)準(zhǔn)面的的數(shù)學(xué)學(xué)面------旋旋轉(zhuǎn)橢橢球面面代替替大地地水準(zhǔn)準(zhǔn)面，，用旋旋轉(zhuǎn)橢橢球體體描述述地球球。稱稱參考橢橢球體體特征參參量：：長半徑徑：a短半徑徑：b扁率：：α=(a-b)/a四、參參考橢橢球體體概念大地水準(zhǔn)面海洋陸地地球表面參考橢球大地原原點：：橢球定定位中中選取取的相相切點點在適當(dāng)當(dāng)?shù)牡氐攸c選選擇一一點P，設(shè)想把把橢球球體和和大地地體相相切，，切點點P′位于P點的鉛鉛垂線線方向向上，，這時時，橢橢球面面上P′的法線線與該該點對對大地地水準(zhǔn)準(zhǔn)面的的鉛垂垂線相相重合合大地原原點我國參參考橢橢球體體的選選擇我國在在解放放前采采用海海福特特橢球球解放后后曾一一度采采用克克拉索索夫斯斯基橢橢球a=6378245mb=6356863me=1/298.3目前采采用的的是1975年年“國際大大地測測量與與地球球物理理聯(lián)合合會”推薦的的橢球球，其其大地地原點點位于于陜西西省涇涇陽縣縣永樂樂鎮(zhèn)。。a=6378137mb=6356752me=1/298.257四、參參考橢橢球體體小結(jié)地球自然表面大地水準(zhǔn)面參考橢球面不規(guī)則則，無無法用用數(shù)學(xué)學(xué)公式式描述述不規(guī)則則，與與占地地球面面積71%的平平均海海水面面重合合，與與地球球的自自然表表面接接近，，且處處處與與鉛垂垂線正正交選取與與大地地水準(zhǔn)準(zhǔn)面形形狀非非常接接近，，密合合的旋旋轉(zhuǎn)橢橢球作作為地地球的的數(shù)學(xué)學(xué)表面面確定地地面點點的空空間位位置需需用三三個量量，在在測量量工作作中一一般用用:地面點點位的的確定定某點在在基準(zhǔn)準(zhǔn)面上上投影影位置置（x,y）該點離離基準(zhǔn)準(zhǔn)面高高度（（H）地面點點位的的確定定一、地地理坐坐標(biāo)－－－天天文地地理坐坐標(biāo)系系用天文文經(jīng)度度，緯度度表表示地地面某某點的的坐標(biāo)標(biāo)大地水水準(zhǔn)面面和鉛鉛垂線線是天天文地地理坐坐標(biāo)系系的基基準(zhǔn)面面和基基準(zhǔn)線線子午面面：通過地地軸（（自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸））的任任一平平面。。子午線線（經(jīng)經(jīng)線））：子午午面與與球面面的交交線。。首子午午線：：過英國國格林林威治治天文文臺的的子午午線。。緯線：：垂直于于地軸軸的平平面與與地球球表面面的交交線。。赤道：：垂直于于地軸軸并通通過地地心O與地球球表面面相交交的緯緯線。。天文經(jīng)經(jīng)度：過某某點的的子午午面與與首子子午面面的夾夾角天文緯緯度：過某某點的的鉛垂垂線與與赤道道面在在該子子午面面內(nèi)的的夾角角．地面點點位的的確定定一、地地理坐坐標(biāo)－－－大大地地地理坐坐標(biāo)系系地面點點的大大地坐坐標(biāo)是是它沿沿法線線在參參考橢橢球面面上投投影點點的經(jīng)經(jīng)度L和緯度度B參考橢橢球面面和法法線是是大地地地理理坐標(biāo)標(biāo)系的的基準(zhǔn)準(zhǔn)面和和基準(zhǔn)準(zhǔn)線地面點點位的的確定定二、平平面直直角坐坐標(biāo)坐標(biāo)系系以當(dāng)當(dāng)?shù)氐牡乃矫婷鏋橹饕嫱ǔＲ砸援?dāng)?shù)氐氐谋狈较蛳驗樽鴺?biāo)標(biāo)軸的的正方方向坐標(biāo)系系只用用于小的局局部地地區(qū)數(shù)學(xué)平面直角坐標(biāo)系測量平面直角坐標(biāo)系

地面點點位的的確定定三、高高程高程（絕對對高程程、海海拔））-----地地面點點到大地水水準(zhǔn)面面的鉛垂垂距離離。相對（假定定）高高程-----地面面點到到假定水水準(zhǔn)面面的鉛垂垂距離離。高差-----兩點點間的的高程程之差差。2.高高程系系統(tǒng)與與高程程基準(zhǔn)準(zhǔn)我國國國家高程系系統(tǒng)：：黃海高高程系系我國國國家高程基基準(zhǔn)：：1985年年國家高程基基準(zhǔn)◆我國取取青島島附近近黃海海平均均海水水面為為大地地水準(zhǔn)準(zhǔn)面◆水準(zhǔn)原原點建建在青青島市市內(nèi)，，作為為我國國的國國家高高程基準(zhǔn)。。1956年高高程基基準(zhǔn)的的高程程為72.289米，1985年年高程程基準(zhǔn)準(zhǔn)的高高程為為72.260米。高程系系統(tǒng)與與高程程基準(zhǔn)準(zhǔn)四、我我國新新舊兩兩種坐坐標(biāo)系系１．1954年年北京京坐標(biāo)標(biāo)系參考橢橢球體體：克拉索索夫斯斯基橢橢球體體大地原原點：：蘇聯(lián)普普爾科科伐2.1980年國國家大大地坐坐標(biāo)系系參考橢橢球體體：國際大大地測測量與與地球球物理理聯(lián)合合會1975年年推薦薦參數(shù)數(shù)大地原原點：：陜西省省涇陽陽縣永永樂鎮(zhèn)鎮(zhèn)地面點位的的確定地面點位的的確定五、水平面面代替水準(zhǔn)準(zhǔn)面的范圍圍對距離的影影響當(dāng)在半徑為為10km的圓面積內(nèi)內(nèi)進行長度度的測量