第一章-测量学的基本知识

第一章测绘学的基本知识,测量学与测绘学科地球的形状和大小的概念测量基准面与测量坐标系的概念地面点在投影面上的坐标表示方法测量的基本工作测量工作的基本原则,一、测量学与测绘学科,1.广义测量学(测绘学)：是研究地球的大小和形状以及地面点位的科学。或：是研究与地球有关的基础空间信息的采集、处理、显示、管理、利用的科学与技术。,2.狭义测量学(测量学或测绘学基础)：是测定地球表面形态及按设计要求确定地物的空间位置。包括两部分：测定（坐标、地图）和测设（放样）,3.测量学(测绘学)的主要任务测绘规划、设计用图将规划的结果测设于实地安全监测变形观测,掌握有关仪器的使用方法、作业方法,4.测绘学的分支学科,工程测量,地图制图,摄影测量,测绘学,地籍测量海洋测绘矿山测量,大地测量,研究地球的形状、大小和在地表大范围区域内进行的测绘工作。,（1）大地测量学（主要内容：控制测量:测定控制点，提供已知数据）,（3）摄影测量学(用航空摄影像片测绘地形图),用摄影或非接触传感器获得地表信息进行测绘工作,（2）普通(地形)测量学(野外测绘地形图),将测绘区域内的地球表面看作平面，即在地表的小范围区域内进行一般的测绘工作,研究工程建设和自然资源开发中各个阶段进行控制测量、地形测绘、施工放样和变形监测的理论和技术的学科,（4）工程测量学,（5）地图制图学（地图学）,研究如何将地表的自然形态和各种物体在平面上表示（绘制成各种地图）的工作,（6）海洋测绘学等等,以海洋水体和海底为对象所进行的测量和海图编制的理论和方法的学科。,二、地球的形状和大小的概念,1、地球形状：最高高出海水面8.8km；最低低于海水面11km，海洋面约占71%；近似球体，平均半径6371km；地表面不规则；椭球犁形。2、水准面：静止的水面水平面（小：平面；大：曲面）3、水准面的特性：处处与铅垂线垂直铅垂线水准面铅垂线铅垂线测量工作的基准线4、大地水准面：平均海水面并向大陆、岛屿延伸。大地水准面测量工作的基准面,二、地球的形状和大小的概念,5、大地体：大地水准面包围的形体。不规则，不能用简单的数学模型来描述。6、地球椭球：最接近大地体的椭球。理想的未知的7、参考椭球：大小已知，位置确定法线与参考椭球面垂直的直线8、椭球定位的概念：大地水准面与参考椭球面在大地原点相切铅垂线与法线重合在某地区大地水准面与参考椭球面的差距平方和最小,三、测量基准面与测量坐标系的概念,1、高程基准面大地水准面2、高程沿垂线方向到大地水准面的距离绝对高程相对高程3、水准原点：一个国家（一个高程系统）的高程起算点.在青岛市观象山4、1956年黄海高程系统水准原点高程72.289m（验潮站：19501956）5、1985年国家高程基准水准原点高程72.260m（验潮站：19501979）,三、测量基准面与测量坐标系的概念,6、参考椭球面归算基准面7、大地高:沿法线方向到参考椭球面的距离垂线与法线，自然表面、水准面与参考椭球面的关系8、1954年北京坐标系：克拉索夫斯基椭球a=6378245m=1:298.3大地原点：在苏联普尔科沃天文台9、1980国家大地坐标系：1975年国际椭球a=6378140m=1：298.257大地原点：（定位）在陕西省泾阳县永乐镇10、坐标转换同一工程必须共用一个坐标系,四、地面点在投影面上的坐标表示方法,1、（参考）椭球面上的点、线、面南极、北极、旋转轴（自转轴）、子午面、子午线=经线、起始子午面、法线、赤道、赤道面、纬度2、地理坐标区分天文坐标（对应大地体）和大地坐标（对应参考椭球）,东经0180，西经0180南纬090，北纬090,大地纬度B为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角；大地经度L为过地面点的椭球子午面与格林尼治平子午面之间的夹角。,3、高斯平面直角坐标4、平面直角坐标系（独立坐标系）5、地心空间直角坐标系（补充）原点在椭球中心，X轴通过起始线与赤道的交点，Z轴与地球旋轴重合的右手坐标系,四、地面点在投影面上的坐标表示方法,五、外业测量的基本工作,水平距离、水平角及高程是确定地面点相对位置的三个基本几何要素测量的三项基本工作:水平角(方向)测量距离测量高程测量。水平距离和水平角确定平面位置，高程确定高度,有：投影、归算等问题,六、地球弯曲对观测量的影响,1.水准面曲率对水平距离的影响,结论：若在20km范围内进行测图时将水准面当作水平面(即沿圆弧丈量的距离当水平距离)，其距离误差可忽略不计。,2.水准面曲率对水平角的影响,结论：对于面积在1002以内的多边形，地球曲率对水平角度的影响只有在最精密的测量中才需要考虑，一般的测量工作是不必考虑的。,3.水准面曲率对高差的影响,结论：水准面曲率对高差的影响远远大于对距离的影响，故不能忽视，必须加以改正或采取一定措施减少影响。,七、测量工作的原则,原则：在布局上“由整体到局部”；在工作步骤上“先控制后碎部”，即先进行控制测量，然后进行碎部测量；在精度上“由高级到低级”。,优点：减少测量误差的传递和积累;可以分区平行作业，加快测量工作的进展速度。,推荐参考教材,覃辉主编的土木工程测量（第三版）.上海：同济大学出版社，2008带有光盘，内容非常丰富。我综合编辑的覃辉测量学教案（818MB）内有课件，新仪器录象介绍，试题库与答案愿意要者可以拷贝。陆国胜等编著的测绘学基础.北京：测绘出版社，2006结构新颖，属于权威性教材。,结束,谢谢,普通测量（地形测量）,水准仪,普通光学经纬仪,激光测距仪,全站仪,GPS接收机,数字摄影测量工作站,数字绘图仪,现代纸质地形图,见教材后面,现代电子地形图,施工测量（需要测设）,三角测量,水准测量,测量标志,测量,GPS,轻松快速的GPSRTK作业,航空摄影,摄影测量学,航空摄影图,施工测量,变形观测,计算机地图制图,海底地形测量,平均海水面,地球梨形形状,地球椭球,地球自然表面、平均海水面、地球椭球面之间的关系,地球自然表面、平均海水面、地球椭球面之间的