普通测量学第1章概述

普通测量学1资环学院(GIS专业)况代智()2010.9§1-1测量学的内容和任务一、测量是指用一定的仪器，有对象、有目的地进行某种实际操作及其过程。通过这样的操作及过程，可以产生能用数字表示的结果，称其为观测值2第一章

测量学概述测量学与其他测量的联系区别3本质是一样的，都是把被测对象与标准比较，而不同的是它们各自的研究对象不同。我们测量学的研究对象是地球。二、测量学的研究对象4主要是地球的形状、大小和地球表面的各种物体的几何形状及其空间位置关系。三、测量学的定义和内容51、定义:测量学是一门研究如何确定地面点位的空间位置，将地球表面的地貌、地物、行政和权属界线测绘成图，以及将规划设计的点和线在实地定位的科学。一是确定地球的形状和大小；二是将地球表面的地形及其它信息测绘成图；三是进行经济建设、国防建设和科学管理所必须的测绘工作。62、内容：一、测绘学科1、内涵2、研究内容和任务：测定重力场，建立坐标系统，表示点的位置。控制测量和地形测量工程测量§1-2测绘学科的内涵与发展概况73、发展概况8世界上古时代，中国利用指南针来测定方位和埃及金字塔的建立。近代光学仪器的产生，使测量科学迈了一大步上世纪60年代，电子测绘仪器的出现，人造卫星的发射，GPS的出现，都大大促进了测量学的发展。二、测量学科的几个分支9大地测量学摄影测量学工程测量学地形测量学制图学海洋测绘学1大地测量学：研究在广大地区建立国家大地控制网，测定地球的形状、大小和地球重力场理论、技术和方法的科学。102大地测量学包括：常规大地测量（三角、精密导线和水准）。摄影测量学：通过摄影像片和辐射能的各种图像记录手段对其进行处理、量测、判释和研究，以测设物体形状、大小和位置的模拟形式或数字形式，以及关于环境可靠信息的科学。11工程测量学：研究工程建设在勘测设计、施工和管理阶段所进行的各种测量工作的科学。它的主要内容有：工程控制网的建立、地形图的测绘、施工放样、设备安装、竣工测量、变形观测和维修养护测量。12地形测量学：研究测绘地形图理论技术和方法的科学。根据获得的数据或信息的不同，测绘地形图的方法分：常规测量仪器测图、摄影像片成图和卫星像片编图，前者属于地形测量，后两者属于摄影测量学的范畴。按测图的目的不同，地形测量学可分为：地形测量、地籍测量。131、在军事上的应用；2、在房产、国土管理方面的应用3、在工程建设中的应用：公路、铁路的测量桥墩的放样定位隧道的贯通城市规划、给水排水等市政工程的建设建筑物的施工图、竣工图及变形观测14三、测量学在社会主义建设中的作用§1-3地面点位的确定和坐标系15一、地球的形状和大小(the

shape

and

size

of

the

earth)认识地球是人类探索的目标之一，也是测量学的任务之一。绝大多数测量工作是在地球上进行，或作为参考系。测量学要解决的问题实质上是确定地面点的位置。因此我们必须先了解地球的形状和大小。16(一)地球自然表面不规则曲面，海洋71%平均半径6371km珠峰海拔8848.13m马里亚那海沟深11022m新高：8844.43m17(二)大地水准面(mean

sea

level)假设某个静止不动的水面延伸而穿过陆地，包围整个地球，形成一个闭合曲面称为水准面。—水准面上是重力等势面—水准面上任一点的铅垂线都垂直该点上曲面的切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(Geoid)最佳的参考椭球面大地水准面大地水准面差距N大地水准面(续)由于地表起伏以及地球内质量分布不均匀，所以大地水准面是个复杂的曲面水准面和铅垂线是野外观测的基准面和基准线。18(三)旋转椭球体由于大地水准面是不规则曲面，无法准确描述和计算，也难以在其面上处理测量成果。配合最佳的参考椭球面大地水准面大地水准面差距N19(三)旋转椭球体因此，用一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。PP020长半径a=6378137m短半径b=6356752m扁率f=(a-b)/b=1/298.257当测区面积不大时，可把地球当作圆球看待Q二、地面点位的确定地心坐标系平面直角坐标系天文地理坐标系地理坐标系大地地理坐标系高斯平面直角坐标系地区平面直角坐标系建筑坐标系21地面点位的表示方法以基准面为准，用三维坐标表示大范围内点位的表示小范围内点位的表示球面坐标系平面坐标系点→→投影球面坐标系平面坐标系→用2个坐标值表示点的位置第3个坐标值用绝对高程/海拔表示22(一)地理坐标系λ-经度；

φ

-纬度1）天文地理坐标确定λ、φ的基本线为：铅垂线2）大地地理坐标L-大地经度；B-大地纬度确定L、B的基本线为：法线L=

λ-（η/COS

φ

）……η东西方向的偏差分量B=

φ

–ξ

……ξ南北方向的偏差分量图23天文地理坐标系天文测量方法测定PP’Q’Qφλ首子午线λ-经度φ-纬度铅垂线24大地地理坐标系L-大地经度

B-大地纬度PP’Q’QBL首子午线法线25基本线—椭球面的法线基本面—包含法线和南北极的大地子午面

(L,B)是根据大地原点的坐标推算出来的。26该原点在陕西省泾阳县其(L,B)与(λ,φ)相一致以该大地原点建立的坐标系称为80国家大地坐标系(二)地心坐标系属于空间三维直角坐标系，A点位置可用(Xa,Ya,Za)来表示。起始子午面x27yzA357°59

60λ0

=

6N

–

3Y(三)高斯平面直角坐标系

1、6

°带的划分X2

317

1899°

105°格林威治天文台赤道286

°带号N

1中央子午线经度λ

3

°

9°15°0

°

6

°中央子午线N0S赤道母线293、点在高斯坐标系中的坐标值B

A中央子午线(X轴),赤道(Y轴),交点为原点坐标值的表示方法纵坐标值XA=XB=3236107.860m设Y’A=-Y’B=056

103.445m横坐标值YA=18

5

56103.44518带号,5-X轴西移500km

原横坐标值Y’,再冠以带号=

18

‘(

500

0000-56

103.445)’=

18

443

896.555YB18YX030高斯坐标系小结：311、中央子午线和赤道被投影成互相正交的直线。2、其它经线投影成凹向中央子午线，且以它为对称轴的曲线。3、曲面上的图形投影到平面上伴有三类变形：角度变形、长度变形、面积变形4、高斯投影是正形投影，无角度变形5、中央经线投影后长度不变，其它经线投影后均变长，离之越远，变形越大。(四)独立直角坐标系（假设直角坐标系）Y（东，正值）南（负值）0ⅡⅢX（东，正值）Ⅳ

Ⅰ一般将原点设于测区的西南角32小范围测图西（负值）(五)地面点的高程绝对高程(高程或海拔)：地面点到大地水准面的铅垂距离。H相对高程H’高差：两点之间的高程之差。h标高33§1-4

测量工作的程序及基本内容一、基本概念地形地貌：地球表面的形状，自然而成的，如山岭、沟堑、河谷34地物：地球表面上的各种物体，由人工建造而成，如桥梁、房屋1、测量工作的基本原则在测量布局上“由整体到局部”在精度上“由高级到低级”在程序上“先控制后碎部”处处有检查，以