测量与工程测量-测量工作概述

1、测 量 学第一章 概述 测量学概念及主要任务 测量学发展历史 地球的形状及大小 地面点位的确定 测量工作概述测量学概念测量学是研究地球的形状和大小,以及确定地球表面点位关系的科学。研究三维空间中各种物体的形状、大小、位置、方向和其分布的学科空间信息技术 （Geomatics)测量学主要任务 研究确定地球的形状和大小，为地球科学提供必要的数据和资料； 将地球表面的地物地貌测绘成图； 测设、放样和测绘测设:图纸 地面测定:地面 图纸测量学分类工程测量学地形测量学大地测量学摄影测量学地图制图学(含GIS）工程测量学: Engineering Surveying 将图上设计成果移至现场或工程设施转绘到

2、图上研究对象：工程建设中的测绘工作。基本任务：把地面上的情况描绘到图纸上，把图纸上设计的建筑物桩定到地面上，以及为建筑物施工过程中和竣工后所产生的各种变化而进行的变形观测。测量学分类道路测量 道路高程放样水位监测面水准测量 场地平整大桥监测隧道测量地形测量学(普通测量学):Topographic surveying 研究如何将地球表面局部区域内的地物、地貌及其它有关信息测绘成地形图的理论、方法和技术的学科。研究对象：地球自然表面上一个较小区域.由于地球半径很大，可以把这块球面当作平面看待而不考虑其曲率。 基本任务：测绘地表面各类物体形状和大小。测量学分类地形测量学(普通测量学)大地测量学: (

3、Geodetic Surveying) 研究和确定地球形状及其大小研究对象：地表上一个较大的区域甚至整个地球，必须考虑地球的曲率基本任务: 建立国家大地控制网,测定地球的形状，大小和研究地球重力场的理论，技术和方法.为地形测图和各种工程测量提供基础起算数据测量学分类大地测量学:球形地球扁球形地球梨形地球摄影测量学: Photogrammetry 通过对摄影像片或遥感图像进行处理、量测、解译，以测定物体的形状、大小和位置进而制作成图。测量学分类地图制图学: Cartography 利用测量所得资料，研究如何投影编绘成地图，及地图制作的理论、工艺和应用等。测量学分类测量学应用领域经济建设国防事业科

4、学研究发展概况实质就是测量仪器与技术发展的过程 古代指南针、浑天仪、测绳、记里鼓等机械工具 罗洪先广舆图广州老地图近代17世纪，伽利略发明了望远镜光学仪器19世纪末，出现了照相技术摄影测量飞机的发明航空摄影测量发展概况现代本世纪60年代以来，现代光学及电子学理论微波测距 电子计算机的出现全站仪ETS ( Electronic Total Station )、地理信息系统GIS ( Geographic Information System )人造卫星的发明遥感RS ( Remote Sensing ) 、全球定位系统GPS ( Global Positioning System ) 发展概况风

5、云二号卫星地理信息系统的应用基于GPS和GIS技术的导航系统 地形仿真图GPS的应用GPS的应用遥感的应用罗马梵蒂冈大教堂,0.7m,真彩色光谱反射曲线影象遥感的应用发展阶段测量仪器测量理论测量产品古代17世纪前 绳尺、步弓、矩尺 简单机械式弧度测量、面积计算理论原始简单粗糙的地图近代17-20世纪初望远镜、经纬仪、水准仪、平板仪光学机械式三角测量、最小二乘法、地图投影测量走向精确实测的地图现代20世纪至今电子仪器、航空摄影、GPS电子智能仪器GIS、RS、GPS数字测图测量走向自动化数字地图将来数字化、自动化、小型化、智能化数字地球 大众化的数字地图测量学发展历史与趋势本课程的目的和任务测量

6、学如何测定地面点的位置，并将结果描绘下来如何描述点的位置？地球的形状和大小；坐标系；如何测定点的位置？测量的技术手段：仪器/方法如何保证测量工作满足精度要求？误差理论；工作原则和程序达到的目标？1、认识和使用地形图；2、掌握地理坐标，坐标系的概念；3、掌握定点的方法，使用的仪器；4、初步掌握地形图的测绘，工程放样的过程；5、初步掌握相关的理论：地图投影，误差；本课程的特点总学时：40学时讲 课：24学时实 习：16学时 （分组实习）强调动手能力和实践理论指导实践二、测量学的基本理论地面点位的确定和表示测量工作概述一、地球的自然形体高低起伏，极其复杂局部特点：1、近似一个两极略扁的椭球；2、可视

7、为水球（海71 %，陆29%）；3、无法用数学公式描述。 整体特点：地球的形状及大小特性二、水准面 处处与铅垂线垂直 是不规则的表面，有无穷多 铅垂线可作为野外测量的基准线液体受重力而形成的静止表面称为水准面。概念三、大地水准面 与平静的平均海水面相重合、并延伸通过陆地而形成的封闭曲面称为大地水准面 大地水准面包围的形体称为大地体概念大地水准面海洋陆地地球表面 不规则、唯一 点位的投影面 高程的起算面三、大地水准面特性用一个非常接近大地水准面的数学面-旋转椭球面代替大地水准面，用旋转椭球体描述地球。称参考椭球体特征参量：长半径：a短半径：b扁率： =(a-b)/a四、参考椭球体概念大地水准面海

8、洋陆地地球表面参考椭球大地原点：椭球定位中选取的相切点在适当的地点选择一点P，设想把椭球体和大地体相切，切点P位于P点的铅垂线方向上，这时，椭球面上P的法线与该点对大地水准面的铅垂线相重合 大地原点我国参考椭球体的选择 我国在解放前采用海福特椭球 解放后曾一度采用克拉索夫斯基椭球 a=6 378 245m b=6 356 863m e=1/298.3 目前采用的是1975年“国际大地测量与地球物理联合会”推荐的椭球，其大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇。 a=6 378 137m b=6 356 752m e=1/298.257 四、参考椭球体小结地球自然表面大地水准面参考椭球面不规则，无法用数学

9、公式描述不规则，与占地球面积71%的平均海水面重合，与地球的自然表面接近，且处处与铅垂线正交选取与大地水准面形状非常接近，密合的旋转椭球作为地球的数学表面 确定地面点的空间位置需用三个量，在测量工作中一般用:地面点位的确定 某点在基准面上投影位置（x,y） 该点离基准面高度（H） 地面点位的确定一、地理坐标天文地理坐标系用天文经度，纬度表示地面某点的坐标大地水准面和铅垂线是天文地理坐标系的基准面和基准线子午面：通过地轴（自转轴）的任一平面。子午线（经线）：子午面与球面的交线。首子午线：过英国格林威治天文台的子午线。纬线：垂直于地轴的平面与地球表面的交线。赤道：垂直于地轴并通过地心O与地球表面相

10、交的纬线。天文经度：过某点的子午面与首子午面的夹角天文纬度：过某点的铅垂线与赤道面在该子午面内的夹角地面点位的确定一、地理坐标大地地理坐标系地面点的大地坐标是它沿法线在参考椭球面上投影点的经度L和纬度B参考椭球面和法线是大地地理坐标系的基准面和基准线 地面点位的确定二、平面直角坐标坐标系以当地的水平面为主要面通常以当地的北方向为坐标轴的正方向坐标系只用于小的局部地区数学平面直角坐标系测量平面直角坐标系 地面点位的确定三、高程高程（绝对高程、海拔）-地面点到大地水准面的铅垂距离。相对（假定）高程-地面点到假定水准面的铅垂距离。高差-两点间的高程之差。2.高程系统与高程基准我国国家高程系统：黄海高

11、程系我国国家高程基准： 1985年国家高程基准我国取青岛附近黄海平均海水面为大地水准面水准原点建在青岛市内，作为我国的国家高程 基准。1956年高程基准的高程为72.289米， 1985年高程基准的高程为72.260米。高程系统与高程基准四、我国新旧两种坐标系1954年北京坐标系参考椭球体：克拉索夫斯基椭球体大地原点：苏联普尔科伐2.1980年国家大地坐标系参考椭球体：国际大地测量与地球物理联合会1975年推荐参数大地原点：陕西省泾阳县永乐镇地面点位的确定地面点位的确定五、水平面代替水准面的范围对距离的影响当在半径为10km的圆面积内进行长度的测量工作时可以不必考虑地球曲率。五、水平面代替水准面的范围对高程的影响地球曲率的影响对高差而言，即使在很短的距离内也必须加以考虑。 地面点位的确定小结：地面点位确定地面点的坐标地理坐标平面直角坐标地面点的高程测量工作概述一、测量的基本工作 1. 平面直角坐标的测定BAPDAP测定地面点平面直角坐标的主要测量工作是测量水平角和水平距离 测定地面点高程的主要测量工作是测量高差。测量工作概述一、测量的基本工作 2. 高程的测定测量工作概述一、测量的基本工作 角度测量 距离