测量学第一章 绪论

1、测 量 学 原 理王 金 鑫郑州大学水利与环境学院地理信息工程系（环保馆207）jinxin_ 空间科学的最新发展n让我们关注一下，我们国家空间科学技让我们关注一下，我们国家空间科学技术领域的一些新发展。术领域的一些新发展。 北京时间北京时间2007年年10月月24日日16时时05分，分，中国在西昌卫星发射中心用中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲长征三号甲”运载火箭，成功将运载火箭，成功将“嫦娥一号嫦娥一号”月球探测卫月球探测卫星送入太空星送入太空 。n北京时间北京时间2010年年10月月1日日18时时59分分57秒，中国在秒，中国在西昌卫星发射西昌卫星发射中心用中心用“长征长征三号丙三号丙

2、”运载运载火箭，将火箭，将“嫦嫦娥二号娥二号”卫星卫星成功送入太空。成功送入太空。这标志着中国这标志着中国探月工程二期探月工程二期任务迈出坚实任务迈出坚实的一步，同时的一步，同时为新中国为新中国61周周岁生日献上一岁生日献上一份厚礼。份厚礼。 见面有“题”n那么，“嫦娥一、二号”给我们的测量学有什么关系呢？n从图中可以看出，从图中可以看出，“嫦娥一号嫦娥一号”的运行的运行轨道十分复杂，它是靠什么计算与设计轨道十分复杂，它是靠什么计算与设计出来的呢？出来的呢？n答案就是主要靠答案就是主要靠测量学测量学。 n嫦娥二号轨道示意图，嫦娥二号的轨道要比一号“短”得多，这里面的技术同样与测量学密切相关。n

3、北京时间2011年9月29日晚21时16分，中国在酒泉卫星发射中心载人航天发射场，用“长征二号F”T1运载火箭，将中国全新研制的首个目标飞行器“天宫一号”发射升空。 n2011年11月1日，神舟八号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空 神八、神九与天宫一号的空中对接神八、神九与天宫一号的空中对接见面有“题”n问大家一个问题：假如一个人在行政楼的位置问你，到图书馆怎么走？n这里的定位隐含着哪两个前提条件？n第一，坐标系（极坐标系或直角坐标系），它规定了方向和单位长；n第二，必须有一个已知点（行政楼）。自然空间自然空间( (不规则不规则) ) 测量空间（规则）测量空间（规则） X Y Z（经纬度经纬度）

4、需要知道什么？标准点及相对于它的方向、距离和高低角度、距离和水准第一章第一章 绪论绪论n学习本章的意义学习本章的意义 ：使同学们了解什么是测量学？它主要包括哪些内容？在国民经济建设，尤其在工程建设中有哪些重要作用？n内容主要有内容主要有 ：测量学的任务及其在工程建设中的作用、我国测量学发展概况、地面点的确定、用水平面代替水准面的限度、测量的基本工作和工作方法。n教学要求教学要求 ： （1）掌握测量学的任务及作用、地面点位的确定、测量的基本工作和原则。 （2）了解测量发展史、水平面代替水准面的限度。 第一章 重难点重点n测量工作的基准n地面点位的确定n大地水准面n用平面代替水准面的限度难点n大地

5、水准面n高斯投影一、测量学的任务及作用一、测量学的任务及作用 1 1、测量学的任务：、测量学的任务：测绘科学是自然科学的一部分，它主要研究的对象是地球的表面，是一门应用科学 定义：是研究地球的形状和大小，确定地面点位（包括空中、地下和海底），以及对于这些空间位置信息进行处理、存储、管理的科学。 n主要任务：测绘：地面点图测设：图地面 2、测量工作在工程建设中的作用：、测量工作在工程建设中的作用：n例如：郑州大学新区建设n（在测量的地形图上）征地报批（在测量的地形图上）规划、设计施工（需要施工放样、测设）竣工、验收（需要竣工测量）使用、工程管理（变形观测）n例如： 国防建设、具体军事行动的指挥、

6、导弹的发射，这些都需要地形图和各种测量数据为依据。n所以说测量学是一门重要的课程。 3 3、测量学有关的学科、测量学有关的学科：n大地测量学n地形测量学n摄影测量学n工程测量学n海洋测量学n地图制图学n遥感信息系统nGPS系统nGIS信息系统二、现代测量科学的发展概况：二、现代测量科学的发展概况： n新的3S技术：nGPS卫星定位系统nGIS地理信息系统nR S遥感三、地面点位的确定三、地面点位的确定1、地球的形状和大小水准面：处处与重力线正交的海水面 大地水准面 ：与平均海水面相吻合的水准面 大地体 ：大地水准面所包含的形体 地球椭球体：与整个大地水准面吻合得最佳的旋转椭球椭球参数：a=63

7、78137m，b=6356752m，扁率：e=(a-b)/a =1/298.257 2、测量坐标系（重点）n2.1地理坐标系(geographical reference system) n天文坐标系n子午面 n子午线n赤道 天文坐标系 天文经度 n天文纬度n特点：天文坐标系以铅垂线为基准线，以大地水准面为基准面；n测量方法：在地面点上用天文测量的方法测定。大地坐标系 n大地经度L：n大地纬度B：n特点：大地坐标是以法线为基准线，以椭球体面为基准面 n测量方法：大地坐标是根据大地原点坐标，再按大地测量所测得的数据推算而得。2.2高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系 高斯投影的特点等角投影；投影

8、后中央子午线的长度不变，离开中央子午线越远的线变形越大，并且凹向中央子午线，各纬圈投影后凸向赤道；中央子午相投影后为坐标纵轴X，赤道投影后为坐标横轴Y，从而构成高斯平面直角坐标系；为了将变形限制在一定精度范围内，采用分带投影法，有6度带和3度带两种投影方法； 高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系2.32.3平面直角坐标系平面直角坐标系 当测区较小时（半径小于10km范围），可以把地表一小块球面当作平面看待 n测量工作中的平面直角坐标系与笛卡儿直角坐标系的区别：n坐标轴互换 n象限顺序相反 2.4 WGS-84WGS-84坐标系坐标系 n“World Geodetic System”(世界大地坐

9、标系) n坐标原点在地心 nZ 轴 方 向：指向地球北极 nX 轴 方 向：指向格林尼治子午面与地球赤道面之交点nY 轴 方 向：垂直于XOZ平面，构成右手坐标系 3、地面点的高程地面点的高程 n绝对高程：简称高程，又称海拔；n相对高程：又称假定高程；n高差：两点间绝对高程或相对高程之差n我国的高程系统 ：n1956年黄海高程系 （72.289m）n1985年国家高程基准 （72.260m）四、用水平面代替水准面的限度四、用水平面代替水准面的限度1、水准面曲率对距离的影响、水准面曲率对距离的影响 2、水准面曲率对高、水准面曲率对高差的影响差的影响 五、五、测量的基本工作测量的基本工作 n高程测

10、量n水平角测量n距离测量 六、六、测量工作的原则测量工作的原则n测量的布局上，是“由整体到局部”；n测量的次序上，是“先控制后碎部”；n在测量的精度上，是“从高级到低级”n目的：消除误差积累，满足精度要求七、怎样学好测量课怎样学好测量课 n学习过程可分为三个阶段：基础课阶段技术基础课专业课、毕业设计。测量课是技术基础课，处在第二阶段，承上启下，所以学好测量课是非常必要的，要着重以下三点：n重视实践；n建立正确的精度概念；n重视数据的记录、整理和计算处理。测量记录与计算规则1. 1.在测量手簿上书写前，应准备好硬性铅笔，在测量手簿上书写前，应准备好硬性铅笔，同时熟悉表上各项内容的填写与计算方法。

11、同时熟悉表上各项内容的填写与计算方法。2.2. 记录观测数据前，应将表头的仪器型号编号、记录观测数据前，应将表头的仪器型号编号、日期、天气、测站、观测者及记录者姓名等日期、天气、测站、观测者及记录者姓名等无一遗漏地填写完全。无一遗漏地填写完全。3.3. 观测读数后，记录者应随即在测量手簿上的观测读数后，记录者应随即在测量手簿上的相应栏内填写，并复诵回报以资检核。相应栏内填写，并复诵回报以资检核。不得不得另纸记录事后转抄。另纸记录事后转抄。4.4. 记录时要求字体端正清晰，记录时要求字体端正清晰，数位对齐数位对齐、数字、数字齐全。字脚靠近底线；齐全。字脚靠近底线；表示精度或占位的表示精度或占位的

12、“0”0”均不能省略均不能省略。5 5 观测数据的尾数不得更改，读错或记错后必须重测观测数据的尾数不得更改，读错或记错后必须重测重记重记。如：角度测量时，秒级数字出错，应重测该。如：角度测量时，秒级数字出错，应重测该测回；水准测量时毫米级数字出错，应重测该测站。测回；水准测量时毫米级数字出错，应重测该测站。6 6 观测数据的前几位若出错时，应用细横线划去错误观测数据的前几位若出错时，应用细横线划去错误的数字，并在原数字上方写出正确的数字。注意不的数字，并在原数字上方写出正确的数字。注意不得涂改已记录的数据，得涂改已记录的数据，禁止连续更改数字禁止连续更改数字。7 7 记录数据修改后，都应在备注

13、栏内写明原因（记错、记录数据修改后，都应在备注栏内写明原因（记错、测错、超限）。测错、超限）。8 8 每站观测结束后，必须在每站观测结束后，必须在现场完成规定的计算的检现场完成规定的计算的检核核，确认无误后方可迁站确认无误后方可迁站。9 9 数据运算应根据所取位数，按数据运算应根据所取位数，按“4 4舍舍6 6入，入，5 5前单进前单进双舍的规则进行凑整双舍的规则进行凑整”。10 10 应该保持测量手簿的整洁，严禁在手簿上书写无关应该保持测量手簿的整洁，严禁在手簿上书写无关的内容。的内容。往届同学在学习中存在的问题 上课不认真听讲，逃课现象较多； 做实验时，只有部分同学认真做，很多同学应付，抄袭别人的数据； 在我们专业第在我们专业第8周的设计周之后，来上课同周的设计周之后，来上课同学不到一半，甚至更少。一些本来表现比学不到