測量學(xué)基本知識

關(guān)于測量學(xué)基本知識測量學(xué)定義311.1測量學(xué)概論研究如何測定地面點的平面位置和高程，將地球表面的地形及其他信息測繪成圖，以及確定地球的形狀和大小等的一門學(xué)科。第2頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

測量學(xué)按學(xué)科分類2大地測量學(xué)、攝影測量學(xué)、地形測量學(xué)（海洋測量）、工程測量學(xué)以及地圖制圖學(xué)等。1.1測量學(xué)概論第3頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.1測量學(xué)概論（1）大地測量學(xué)是研究和確定地球形狀、大小、重力場、整體與局部運動和地表面點的幾何位置以及它們的變化的理論和技術(shù)的學(xué)科。第4頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.1測量學(xué)概論第5頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.1測量學(xué)概論（2）攝影測量學(xué)攝影測量學(xué)是利用攝影相片來研究和測定物體的形狀、大小和位置的學(xué)科。第6頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.1測量學(xué)概論ADS40imageatGSD=20cm第7頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.1測量學(xué)概論第8頁,共41頁，2024年2月25日，星期天（3）地形測量學(xué)研究如何將地球表面局部區(qū)域內(nèi)的地物、地貌及其他有關(guān)信息測繪成地形圖的理論、方法和技術(shù)的學(xué)科。1.1測量學(xué)概論第9頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.1測量學(xué)概論（4）地圖制圖學(xué)利用測量所得的資料，研究如何編繪成圖以及地圖制作的理論，方法和應(yīng)用等方面的學(xué)科。第10頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.1測量學(xué)概論第11頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.1測量學(xué)概論（5）工程測量學(xué)研究工程建設(shè)在勘測設(shè)計、施工和管理階段所進(jìn)行的各種測量工作的學(xué)科?？偨Y(jié)測量學(xué)各分支學(xué)科之間互相滲透、相互補(bǔ)充、相輔相成。第12頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.2建筑工程測量的任務(wù)建筑工程測量屬于工程測量一部分，是研究利用測量儀器和工具，對建筑工程場地上地面點的位置進(jìn)行測量和確定的學(xué)科。建筑工程測量學(xué)定義31第13頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.2建筑工程測量的任務(wù)

（1）建筑工程場地大比例尺地形圖測繪。建筑工程測量的任務(wù)2

（2）建筑物的施工測量。

（3）建筑物的變形觀測。第14頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.3地面點位的確定1）水準(zhǔn)面任何一個靜止的液體表面都叫做水準(zhǔn)面。測量工作的基準(zhǔn)面31.3.1水準(zhǔn)面是受地球重力影響形成的，水準(zhǔn)面處處與重力方向垂直，重力方向稱為鉛垂線。水準(zhǔn)面和鉛垂線是測量工作所依據(jù)的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線。第15頁,共41頁，2024年2月25日，星期天2）大地水準(zhǔn)面

人們設(shè)想有一個靜止的海水面向陸地延伸，由此形成一個包圍地球的封閉的曲面，這個曲面稱為大地水準(zhǔn)面。1.3地面點位的確定第16頁,共41頁，2024年2月25日，星期天3）參考橢球由于地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻，導(dǎo)致地面上各點的重力方向即鉛垂線方向產(chǎn)生不規(guī)則的變化，因而大地水準(zhǔn)面實際上是一個有微小起伏的不規(guī)則曲面。1.3地面點位的確定第17頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.3地面點位的確定

由于大地水準(zhǔn)面是一個不規(guī)則的曲面，不能用數(shù)學(xué)公式表述，因而需要尋找一個理想的幾何體代表地球的形狀和大小。該幾何體必須滿足兩個條件：①形狀接近地球自然形體；②可以用簡單的數(shù)學(xué)公式表示。第18頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.3地面點位的確定參考橢球體一個非常接近大地體，并可用數(shù)學(xué)式表示幾何形體，作為地球的參考形狀和大小。它是一個橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而形成的形體故又稱旋轉(zhuǎn)橢球體。參考橢球面：參考橢球體外表面，是球面坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面。第19頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1）大地坐標(biāo)系

地面點的坐標(biāo)系31.3.21.3地面點位的確定

過地心O且垂直于地軸的平面稱為赤道面，它與球面的交線稱為赤道。通過英國格林尼治天文臺（用G點表示）的子午線稱為起始子午線（首子午線），而包括該子午線的子午面稱為首子午面。地面上任一點P的地理坐標(biāo)是以該點的經(jīng)度來表示的。經(jīng)度是過該點的子午線與首子午面的夾角，以L表示。第20頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.3地面點位的確定從首子午線起向東0°~180°稱為東經(jīng)，向西0°~180°稱為西經(jīng)。P點的緯度就是該點的法線與赤道面的交角，以B表示，從赤道向北0°～90°稱為北緯，向南0°～90°稱為南緯，如北京的地理坐標(biāo)為東經(jīng)116°28′，北緯39°54′。

大地地理坐標(biāo)系用大地經(jīng)度L和大地緯度B表示地面點投影在地球橢球面上的位置。第21頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.3地面點位的確定2）高斯平面直角坐標(biāo)系

高斯投影就是設(shè)想將截面為橢圓的一個圓柱面橫套在旋轉(zhuǎn)橢球外面，并與旋轉(zhuǎn)橢球面上的某一條子午線相切，同時使圓柱的軸位于赤道面內(nèi)，并通過橢球中心，相切的子午線稱為中央子午線。然后將中央子午線附近的旋轉(zhuǎn)橢球面上的點、線投影到橫圓柱面上，再順著過極點的母線將圓柱面剪開，并展開為平面，這個平面稱為高斯投影平面。第22頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.3地面點位的確定高斯投影的分帶第23頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.3地面點位的確定由于我國的位于北半球，東西橫跨12個6o帶，各帶又獨自構(gòu)成直角坐標(biāo)系。故：X值均為正，而Y值則有正有負(fù)。世界地圖赤道第24頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.3地面點位的確定3）平面直角坐標(biāo)系當(dāng)測量的范圍較小時，可以把該測區(qū)的球面作為平面看待，直接將地面點沿鉛垂線投影到水平面上，用平面直角坐標(biāo)來表示它的投影位置。將坐標(biāo)原點選在測區(qū)西南角，使測區(qū)全部在第一象限內(nèi)，并以該地的子午線為x軸，向北為正，y軸向東為正。測量平面直角坐標(biāo)系第25頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.3地面點位的確定高斯平面直角坐標(biāo)系數(shù)學(xué)坐標(biāo)系ααooyyxxⅠⅠⅢⅡⅡⅣⅣⅢppx=Dcosαy=Dsinαx=Dcosαy=DsinαDD其與數(shù)學(xué)中平面直角坐標(biāo)系相比

不同點：x，y軸互異；坐標(biāo)象限不同；表示直線方向的方位角定義不同。相同點：數(shù)學(xué)計算公式相同。第26頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.3地面點位的確定地面點的高程系31.3.3高程和高差的表示高程和高差的表示地面點到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱為絕對高程，又稱海拔。如：HA、HB地面點到任意水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱為相對高程。在同一個高程系統(tǒng)中，兩個地面點間高程之差稱為高差。第27頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1）用水平面代替水準(zhǔn)面對距離的影響 水平面代替水準(zhǔn)面的限度31.3.41.3地面點位的確定結(jié)論：在半徑為10km的圓面積內(nèi)進(jìn)行長度的測量時，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。第28頁,共41頁，2024年2月25日，星期天2）用水平面代替水準(zhǔn)面對高程的影響

1.3地面點位的確定

結(jié)論:地球曲率的影響對高差而言，即使在很短的距離也必須加以考慮。第29頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.4測量工作概述測量的基本工作31.4.1如圖1-6所示，若地面點A為已知點，欲確定地面點B、C、D、E在某一坐標(biāo)系的位置，應(yīng)先測定各點組成的多邊形各邊長度和鄰邊所夾水平角β，以及AB邊與北向的夾角α，根據(jù)A點的坐標(biāo)計算出B、C、D、E各點的坐標(biāo)。第30頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.4測量工作概述測量的三項基本工作1）角度測量；2）距離測量；3）高程測量。第31頁,共41頁，2024年2月25日，星期天測量工作的基本原則1.4.2如圖1-7所示，在A點只能測繪A點附近的房屋、道路、地面起伏等地物、地貌，對于山的另一面或較遠(yuǎn)的地方就觀測不到，因此必須先在整個測區(qū)范圍內(nèi)均勻選定若干數(shù)量的點作為控制點，如圖中的A、B、C、D、E、F諸點，以控制整個測區(qū)。1.4測量工作概述第32頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.4測量工作概述基本原則先控制后碎部、從整體到局部、從高級到低級第33頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.4測量工作概述工程測量常用儀器1.4.3測量角度經(jīng)緯儀全站儀測量高差水平儀全站儀測量距離鋼尺、皮尺光學(xué)測距儀全站儀第34頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.5測量誤差的基本知識測量誤差的定義31.5.1若用L表示觀測值，X表示真值，則真誤差Δ為Δ=L－X第35頁,共41頁，2024年2月25日，星期天測量誤差產(chǎn)生的原因31.5.21.5測量誤差的基本知識1）儀器誤差的影響2）觀測者的影響3）外界環(huán)境的影響第36頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.系統(tǒng)誤差測量誤差的分類31.5.3在相同的觀測條件下進(jìn)行一系列的觀測，如果誤差在大小、符號上表現(xiàn)出系統(tǒng)性，即在觀測過程中按一定的規(guī)律變化，或者為一常數(shù)，那么，這種誤差就稱為系統(tǒng)誤差。例如，水準(zhǔn)尺的刻劃不準(zhǔn)、水準(zhǔn)儀的視準(zhǔn)軸誤差、溫度對鋼尺量距的誤差、尺長誤差等均屬于系統(tǒng)誤差。1.5測量誤差的基本知識第37頁,共41頁，2024年2月25日，星期天2.偶然誤差測量誤差的分類31.5.3在相同的觀測條件下進(jìn)行一系列的觀測，如果誤差在大小和符號上都表現(xiàn)出偶然性，即從表面看沒有任何規(guī)律性，那么這種誤差稱為偶然誤差，也稱隨機(jī)誤差。觀測時的照準(zhǔn)誤差、讀數(shù)時的估讀誤差等都屬于偶然誤差。1.5測量誤差的基本知識偶然誤差是測量誤差研究的主要對象。第38頁,共41頁，2024年2月25日，星期天思考與練習(xí)簡答題1.建筑測量工作的基本任務(wù)是什么？2.什么是水準(zhǔn)面、大地水準(zhǔn)面和參考橢球面？3.測量工作的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線是什么？4.測量中的平面直角坐標(biāo)系和數(shù)學(xué)上的平面直角坐標(biāo)系有哪些不同？5.什么是絕對高程(海拔)、相對高程和高差？第39頁,共41頁，2024年2月25日，星期天簡答題6.確定地面點的位置必須進(jìn)行的三項基本測量工作是什么？7.測量誤差研究的對象是什么?8.什么是東經(jīng)及北緯。9.在半徑為多少km的圓面