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1、什么是测量学？第1页/共38页任务和作用 定义：测量学是研究地球的形状和大小以及确定地球表面（含空中、地表、地下和海洋）物体的空间位置，并对这些空间位置信息进行处理、储存、管理的科学。第2页/共38页学科内容 内容组成： 测绘（地面图纸） 测设（图纸地面）第3页/共38页地面点的坐标系统 水准面：设想有一个自由平静的海水面，向陆地延伸而形成一个封闭的曲面，我们把自由平静的海水面称为水准面，水准面是一个处处与重力方向垂直的连续曲面 海面海面陆地陆地第4页/共38页地面点的坐标系统 水准面有无数个，其中通过平均海水面的一个水准面称为大地水准面，它是最接近地球形状和大小的水准面 海面海面陆地陆地第5

2、页/共38页地面点的坐标系统 地球内部质量分布不均匀，导致地面点上各点的重力方向产生不规则的变化，因此大地水准面实际上是一个有微小起伏的不规则曲面。选用一个非常接近于大地水准面、并可用数学式表示的几何形体来代替大地水准面，这个规则曲面就是旋转椭球面，也称为参考椭球面测量计算的基准面。ZYXO地球椭球面大地水准面大地水准面面地球椭球地面低密度矿体高密度矿体第6页/共38页地面点的坐标系统 大地水准面、旋转椭球第7页/共38页地面点的确定 大地坐标系 地面点在参考椭球面上的投影位置，用大地经度L和大地纬度B表示，他们统称大地坐标。 赤道平面、子午面 起始子午面:通过格林尼治天文台第8页/共38页地

3、面点的确定 大地坐标系 经度：大地坐标系中，通过某点的子午面与起始子午面的夹角，称为该点的经度； 纬度：该点的法线与赤道面的交角，称为该点的纬度； 两者统称为该点的大地坐标 。第9页/共38页地面点的确定 高斯投影设想有一圆柱，横套在地球的外面，并与某一子午线相切，同时使圆柱的轴位于赤道面内并通过椭球体中心。然后将柱面沿通过南北两极的母线剪开，展成平面，此平面便是高斯平面。取中央子午线作为纵轴x，赤道为横轴y,交点为原点，便构成了高斯平面直角坐标系。NSc赤道赤道高斯投影平面赤道中央子午线第10页/共38页地面点的确定 高斯投影平面 高斯投影6带：从0子午线起算，以经度每隔6为一带，编号1,2

4、，60，中央子午线经度为 高斯投影3带：从东经1.5起算，以经度每隔3为一带，编号1,2，120，中央子午线经度为360NLnL 30第11页/共38页地面点的确定xyo1p2pmymxpp280.272440180.23283622mymxpp360.136780650.30285511mymxpp720.227559180.23283622（带号）mymxpp360.636780)(650.30285511带号500km =500000+ =+ 636780.360m = 500000+ =+ 227559.720m1py2py2py1py国家统一坐标：国家统一坐标：2211,ppppxx

5、xx（带号）（带号）规定规定1 1：所有点的横坐标值加上：所有点的横坐标值加上500km500km规定规定2 2：横坐标前冠以带号：横坐标前冠以带号第12页/共38页练习题有一国家控制点的坐标有一国家控制点的坐标: :x=3102467.280m ,y=19367622x=3102467.280m ,y=19367622380m380m，（1 1）该点位于）该点位于6 6 带的第几带？带的第几带？（2 2）该带中央子午线经度是多少？）该带中央子午线经度是多少？（3 3）该点在中央子午线的哪一侧？）该点在中央子午线的哪一侧？ （4 4）该点距中央子午线和赤道的距离为多少？）该点距中央子午线和赤道

6、的距离为多少？（第19带） （L。=619-19-3=111）（先去掉带号，原来横坐标y367622.380500000-132377.620m，在西侧）（距中央子午线132377.620m，距赤道3102467.280m）第13页/共38页地面点的确定 平面直角坐标系 当测区范围较小时，当测区范围较小(半径10km)时可将大地水准面看作平面并在平面上建立独立平面直角坐标系； 地面点的位置可用平面直角坐标确定； 坐标系原点一般选在测区西南角（测区内X、Y均为正值）； 原点坐标值可以假定，也可以采用高斯平面直角坐标； 规定：X 轴向北为正，Y轴向东为正OXY 测区北第14页/共38页地面点的确定

7、 高程坐标系统 高程：确定该点沿铅垂方向到某基准面的距离 绝对高程（海拔）：指某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，用表示。 相对高程：某点距假定水准面的铅垂距离。 高差：地面上两点间的高程之差。ABHAHBHAHB黄海平均海水面大地水准面ABABABHHHHhhAB假定水准面第15页/共38页地面点的确定 高程基准面的确定 以青岛验潮站多年的观测资料求得黄海平均海水面，作为我国的高程基准面，建立了“1956年黄海高程系”，并在青岛市观象山上建立了国家水准基点（=72.289m）。在1987年启用“19851985国家高程基准”，此时测定的国家水准基点高程72.260m。 第16页/共38页测量

8、的基本工作 测量的基本工作： 距离测量 角度测量 高差测量第17页/共38页水准测量 水准测量基本原理： 利用水准仪给出的水平视线,在两点立尺得到水平读数.已知A点的高程为HA，只要能测出A点至B点的高程之差，简称高差hAB。则点的高程HB就可用下式计算求得： HB=HA+hAB 第18页/共38页水准测量 水准仪 分类：水准仪按其精度分有0.5、1、3、10等不同精度的水准仪。其下标数字0.5、1、3、10表示该类仪器的精度，即每千米往、返测高差中数的偶然中误差。第19页/共38页水准测量水准仪：自动安平水准仪 望远镜l物镜:使瞄准的物体成像l物镜对光螺旋：使像清晰l目镜对光螺旋：使十字丝清

9、析 l十字丝分划板：用来准确照准目标和读数的在中丝的上、下刻有两条对称的短丝，称为视距丝，用于测量仪器到目标的距离。l微动螺旋：精确照准目标第20页/共38页水准测量 水准仪的技术操作：粗平瞄准检查读数 粗平：通过调整脚螺旋，将圆水准气泡居中，使仪器竖轴处于铅垂位置，视线概略水平 规律：气泡移动的方向有左手大拇指方向一致， 右手与左手方向相对加快气泡移动。第21页/共38页水准测量 水准仪的技术操作：粗平瞄准检查读数 照准：用望远镜照准水准尺，清晰地看清目标和十字丝，步骤： 目镜调焦-初步瞄准-物镜调焦-精确瞄准-消除视差消除视差：眼睛靠近目镜端上下微动，若发现十字丝与目标影像有相对移动，则反

10、复交替调节目镜对光螺旋和物镜对光螺旋，直到十字丝和尺像稳定、读数不变为止。第22页/共38页水准测量 水准仪的技术操作：粗平瞄准检查读数 检查：检查圆水准气泡是否居中 视准轴是否水平第23页/共38页水准测量 水准仪的技术操作：粗平照准检查读数 读数：读取十字丝中丝在水准尺上读数。直接读取米、分米和厘米，并估读出毫米，共四位数。要求：记录员必须反馈回读。第24页/共38页水准测量 基本概念 水准路线：连续若干测站水准测量工作构成的高差观测路线。可布设成以下几种形式：闭合水准路线、附合水准路线、支水准路线第25页/共38页练习题测段测段编号编号测点测点测站测站数数m m实测高差实测高差m m高差

11、改高差改正数正数mmmm改正后改正后高差高差m m高程高程m m辅助计算辅助计算1 1BMBMA A18183.7883.788 36.34536.345 f fh h= = 2 2BM1BM11212-5.365-5.365 3 3BM2BM26 62.9852.985 4 4BM3BM315151.3351.335 BMBMB B 39.03939.039 第26页/共38页三、四等水准测量 主要技术要求等级等级标准视线标准视线长度长度（m）前后前后视距差视距差（m）前后视距前后视距累计差累计差（m）黑红面黑红面读数差读数差mm黑红面黑红面高差之差高差之差mm三三四四751003.05.0

12、6.010.02.03.03.05.0第27页/共38页三、四等水准测量每一测站的观测程序：后视黑面尺，读取上、下、中丝读数；前视黑面尺，读取上、下、中丝读数；前视红面尺，读取中丝读数;后视红面尺，读取中丝读数。第28页/共38页课程任务 利用经纬仪按照角度测量原理完成篮球场轮廓的绘制如何利用经纬仪进行角度测量？第29页/共38页角度测量 角度测量概述 角度测量是确定地面点位的基本工作之一，包括水平角测量和竖直角测量。 仪器：经纬仪、全站仪第30页/共38页角度测量 水平角 定义：地面上两条直线之间的夹角在水平面上的投影称为水平角 范围：顺时针为正，0360水平面abcABC0ca水平度盘用途

13、：确定平面位置第31页/共38页角度测量 竖直角 定义：在同一竖直面内，视线和水平线之间的夹角称为竖直角/垂直角 范围：=090，仰角为正，俯角为负。 天顶距：与天顶方向的夹角天顶铅垂线水平线ACAZCZACB090 180270用途：确定高程位置第32页/共38页经纬仪的对中整平1.安置三脚架和仪器2.仪器的粗略对中：调节脚架，使地面点与仪器中心大致重合3.仪器粗略整平：调节脚架，使圆水准器居中4.仪器精确整平：调节脚螺旋，使长水准管居中5.仪器精确对中平移基座，使地面点与仪器中心重合重复4-5第33页/共38页一个测回上半测回下半测回角度测量方法 测回法ABO观测步骤： 安置仪器于测站安置

14、仪器于测站O点，对中、整平点，对中、整平（水平右）（水平右） 盘左盘左瞄准左边瞄准左边A A，配度盘配度盘至至00000X0X ，读取读数读取读数a1a1 顺时针旋转瞄准右边顺时针旋转瞄准右边B B，读取读数，读取读数b1b1 切换盘右，瞄准右边切换盘右，瞄准右边B B，读取读数，读取读数b2b2 逆时针旋转瞄准左边逆时针旋转瞄准左边A，读取，读取a2经纬仪安置流程第34页/共38页角度测量方法 测回法 上半测回角值：1= b1-a1 下半测回角值：2= b2-a2 一测回角值：= 1+2前提：1-240第35页/共38页角度观测法 测回法观测记录表254 24 06180 05 0074 19 06右ABO左AB00 04 1874 23 42 74 19 2474 19 15ABO 测站竖盘位置目标水