《测量学课程》PPT课件.ppt

测量学,主讲：郑德华,第一章 绪论 第二章 水准测量,第一章 绪论,第一节 测量学的研究对象及其作用,测量学的定义： 研究地球的形状、大小及地球表面各种形态的科学。其任务主要表现为：确定地球的形状和大小；确定地面点的平面位置和高程；将地球表面的起伏状态和其它信息测绘成图。,测量学的分支,大地测量学：是研究在地球表面大范围内建立国家大地控制网，精确测定地球形状和大小以及重力场的理论、技术和方法的学科。 地形测量学：是研究地球表面的起伏状态和其它信息测绘成图的理论、技术和方法的学科,测量学的分支,摄影测量学：是研究利用摄影像片等手段测定物体的形状、大小及其空间位置的学科。如地面摄影测量学、航空摄影测量学、航天摄影测量学、水下摄影测量学等。 工程测量学：是研究各项工程建设在规划设计、施工和竣工运营阶段所进行的各种测量工作的学科。它把各种测量理论应用于不同的工程建设，并研究各种测量新技术和新方法。,测量学的分支,制图学： 是研究地图及其制作理论、工艺和应用的学科。根据已测得的成果成图，编制各种基本图和专业地图，完成各种地图的复制和印刷出版。,工程测量在工程建设的三个阶段中任务,规划设计阶段：提供所需的地形资料和地形图 施工阶段： 进行必要的施工放样和施工监测 运营阶段： 进行建筑物的稳定性监测和变形情况分析,第二节 地球的形状和大小,测量工作是在地球表面上进行的，要确定地面点的相互关系，将地球表面测绘成图，需了解地球的形状和大小，这也是测量学研究的重要内容之一。,地球特点,地球的自然表面高低起伏，是一个复杂的不规则的表面。 海洋面积占地球表面积的71%，陆地海洋面积占地球表面积的29%。 地球的半径约为6 371公里。 最高的珠穆朗玛峰高出海平面8848.13m，最低的马里亚纳海沟低于海平面11022m。,测量学的几个基本概念,水准面 假想有一个静止的海水面，向陆地延伸形成一个封闭的曲面，这个曲面称为水准面。 大地水准面，大地体，铅垂线 在海滨设立验潮站，通过长期观测，求出平均高度的海水面，这个水准面与重力方向处处垂直，称为大地水准面。 旋转椭球面，旋转椭球体，法线 选择与大地水准面非常接近的且能用数学模型表达的曲面，这个曲面为旋转椭球面。,大地水准面和参考椭球体 a=6378140m b=6356740m,第三节 地面点位置的表示方法,（一）地理坐标 地面点的位置用经度和纬度表示，则称为地理坐标。 地轴 子午线（经线） 纬线,地理坐标系统是全球统一的坐标系统,我国： 1954年将大地原点设在北京，称“1954年北京坐标系统” 1980年将大地原点设在陕西省径阳县永乐镇，称“1980年北京坐标系统”,（二）高斯平面直角坐标,1高斯投影的概念,高斯平面直角坐标系的形成,高斯正形投影就是将地球套于一个空心圆柱体内，圆柱体的轴心通过地球的中心，地球上某一条子午线（中央子午线）于圆柱相切。 将中央子午线左右两侧按3度或1.5度范围的图形元素投影到横圆柱体表面，再将横圆柱体面沿两条母线剪开展平。即得6度带或3度带的高斯平面直角坐标系,高斯平面直角坐标系的特征,（1）中央子午线投影为一条直线，且长度没有发生变形，其余的子午线凹向并对称于中央子午线，且较球面上对应的子午线略长。距中央子午线越远，长度变形越大。 （2）赤道也投影为一条直线，其余纬线凸向并对称于赤道。 （3）中央子午线和赤道投影后为相互垂直的直线，其它经纬线投影后也保持相互垂直的性质。,高斯投影分带与编号,6度带,L0=6N-3 L0 ：投影带中央子午线的经度。 N：投影带带号 第一度带中央子午线经度为3度.,3度带,L0=3N L0 ：投影带中央子午线的经度。 N：投影带带号 第一度带中央子午线经度为1.5度.,中央子午线为X轴，赤道为Y轴，两轴交点为坐标原点。 我国的高斯平面直角坐标为正值，原因如下： 我国位于北半球，X值为正值。将每一度带的中央子午线向西移500km。使得每度带的Y值为正值。,高斯平面直角坐标系的建立,例子：,实际坐标（x,y）-高斯坐标（X，Y） 6度带中第20带中y=-34240.2m， Y=y+500000=465759.8m， Y=20*106+465759.8=20465759.8m 中央子午线经度为L0=6N-3=117,(三)平面直角坐标系及其建立,平面直角坐标系也称独立坐标系,纵轴为X轴,向北为正,向南为负;横轴为Y轴,向东为正,向西为负;交点O为原点;坐标象限从纵轴顺时针顺序编号.,二 高程,确定地面一点的空间位置，除了其平面位置外，海包括高程。 高程分为：绝对高程、相对高程,绝对高程,地面上一点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，成为该点的绝对高程，简称高程。一般用H表示如：HA和HB,相对高程,地面上一点沿铅垂线方向到任意水准面的距离，成为该点的相对高程，或称假定高程。一般用H表示如：HA和HB 高差为两点之间的高程之差。用h A B表示。 h A B=HB-HA=HB-HA,我国的高程系统,1980年以前，主要采用“1956年黄海高程系” 1953-1956年观测资料计算而来，水准原点高程为72.289m。 “1985年国家高程系” 1953-1979年观测资料计算而来，水准原点高程为72.260m。,第四节 用水平面代替水准面的限度,地球表面可视为： 大地水准面 椭球面 球面 高斯平面 平面,一、地球曲率对水平距离的影响,d=t-d=Rtg -R R为地球半径，可取6371km 为弧长 d所对的圆心角。,二、地球曲率对高程的影响,第五节 测量的基本工作和原则,第五节 测量的基本工作,研究地面点的相互位置关系，即确定地面上点与点之间的平面位置和高程位置的关系，是测量学的主要任务之一。 水平角、水平距离和高程是确定地面点位置关系的三个基本几何要素，测量地面点的水平角、水平距离和高程是测量的基本工作。,第五节 测量的基本原则,测量工作总体上分为地形测量、施工测量和变形测量。 测量工作中必须按照“从整体到局部，由高级到低级”；工作步骤中，先控制测量，后碎部测量。 控制测量包括平面控制测量和高程控制测量 目的控制测量误差的传递。,第二章 水准测量,测定高程的主要方法： 水准测量 三角高程测量 气压高程测量,第二章 水准测量,水准测量定义： 利用提供水平视线的仪器在竖立的两个标尺上读数，求得两点间的高差，推算出某地面点的高程。,第二章 水准测量,A、B点的高差： h AB =a-b 后视点 前视点 后视读数a 前视读数b HB=HA+ h AB = (HA+ a)-b,A、B点的高差： h AB =h1+h2+h3+=(a1-b1)+ (a2-b2)+ (a3-b3)+=a-b),第二节 水准测量的仪器和工具及其使用,DS05 、DS1、DS3、DS10等级。,（一）内对光望远镜,物镜、对光透镜、十字丝分划板、目镜,十字丝分划板,视距丝 竖丝,水准器（一）,圆水准器 圆圈中心和球心的连线称为圆水准轴（LL） 灵敏度：8/2mm,水准器（二）,管水准器 （符合水准器） 水准管圆弧的中心点S，称为水准器的零点，过零点和圆弧相切的直线（HH） 灵敏度：20”/2mm,DSZ3型自动安平水准仪,水准标尺和尺垫,四、水准仪的使用,水准仪的使用： 安置 粗平 照准 精平 读数,四、水准仪的使用,二、粗略整平,一、安置水准仪,第二步,第一步,三、瞄准标尺,十字丝视差,四、精确整平,水准仪视线处于精确水平状态,五、读数,中丝读数,第三节 水准测量的基本方法,水准路线的布设形式 （a）闭合水准路线 （b）附合水准路线 （c）支水准路线 （d）水准网,水准测量的实施,水准测量的测站检查,水准测量的测站检查,二、双面尺法,一、变更仪器高法 两次仪器差值大于10cm，高差小于5mm。,三、基辅分划法,一、计算相邻固定点之间的高差和距离（或测站数） 二、计算水准路线的高差闭合差和允许闭合差 高差闭合差 允许闭合差 三、计算高差改正数,第四节 水准测量的高程计算,四、计算改正后的高差 五、计算各点的高程,第四节 水准测量的高程计算,一、计算相邻固定点之间的高差和距离（或测站数） 二、计算水准路线的高差闭合差和允许闭合差 高差闭合差 允许闭合差 三、计算高差改正数,附合水准路线高程计算算例,一条附合水准路线，两个已知水准点的高程分别为HA=8.924m，HB=9.899m，水准路线的观测方向由A到B，水准路线中有两个固定点1、2。现已测得各测段的高差和距离如下：hA1=-1.362m，h12=2.9791m，d12=518m；h2B=-0.484m， d2B=314m。求各固定点高程。,附合水准路线高程计算算例,第五节 水准仪检查和校正,水准仪各轴线应满足下列条件： （1）圆水准轴平行于仪器的竖轴，即LL/VV （2）十字丝的横丝应垂直于竖轴。 （3）水准管轴平行于视准轴。即HH / CC。,水准仪的轴线示意图,一、圆水准轴平行于仪器的竖轴的检校,检验方法 整平后，旋转180后检查 校