第1章-测量学的基本知识分解.ppt

1、测量学,蔡跃辉TelQ:1095164879,本课程考试方法考试形式：闭卷。期末成绩占70%，平时成绩占30%。平时成绩的30%由实习和考勤构成。期末成绩低于50分自然补考,学习目标,1.了解测量学的基本定义和概念2.熟练掌握测量仪器的使用3.学习地形图测绘的基本方法4.了解测量误差的一般知识5.了解测绘新科技发展现状及新型仪器设备的特点,第1章:测量学的基本知识,内容提要：1.1测量学的研究对象1.2地球的形状和大小1.3地面点位的确定1.4用水平面代替水准面的限度1.5测量工作概述,1.1测量学的研究对象一、测量学的概念及研究对象1.概念：测量学是研究整个地球的形

2、状和大小以及确定地面点位关系的一门学科。2.研究对象：其研究的对象主要是地球和地球表面上的各种物体，包括它们的几何形状及空间位置关系。测量学将地表物体分为地物和地貌。地物是地球表面上各种各样的自然物体和人工建筑物；地貌是指地势高低起伏的形态。地物和地貌总称为地形。,2测量学科的分支大地测量学、普通测量学、摄影测量学、工程测量学、制图学3.测量学在国民经济建设中的应用城市规划、给水排水、煤气管道、工业厂房和高层建筑建设的测量工作铁路、公路建设的测量工作,1.2地球的形状和大小一、地球的形状和大小地球自然形体：是一个不规则的几何体，海洋面积约占地球表面的71%，陆地约占29%。,高山,陆地,海洋,

3、二、测量基准面和基准线1测量工作基准面大地水准面（1）水准面静止海水面所包围地球形成的闭合曲面。（2）大地水准面与平均海水面相吻合的水准面。水准面有无数个，大地水准面只有一个,（3）水准面的特性处处与铅垂线垂直、封闭的重力等位曲面。2测量工作的基准线铅垂线,大地水准面图示,3测量计算基准面旋转椭球大地水准面是一个复杂的曲面，选一个与大地水准面接近的规则几何形体旋转椭球来代表地球的总形状。旋转椭球由椭圆（长半轴a，短半轴b）绕b轴旋转而成的椭球体。可用数学式表示的光滑曲面。,旋转椭球体由长半轴a（或短半轴b）和扁率决定我国目前采用的参考椭球体的参数为：长半轴a=6378140m短半轴b=6356

4、755.3m扁率=,测量精度要求不高时，可把地球看作圆球，其平均半径R6371km,总结：测量工作的基准线和基准面测量工作的基准线铅垂线。测量工作的基准面大地水准面。测量内业计算的基准线法线。测量内业计算的基准面参考椭球面。,4我国的高程系统：水准原点全国高程的起算点。1985年国家高程基准（72.260m）1956年黄海高程系（72.289m）目前我国统一采用1985年国家高程基准。,1.3地面点位的确定,一、地面点的坐标1地理坐标（属于球面坐标系统）（1）定义：用经度和纬度表示地面点在旋转椭球面上的位置可表示为A(L，B)。（2）地理坐标属于球面坐标系统，适用于在地球椭球面上确定点位。以参

5、考椭球面为基准面，以椭球面法线为基准线建立的坐标系。,地轴：地球的自转轴(NS)，N为北极，S为南极。,子午面：过地球某点与地轴所组成的平面。,子午线：子午面与地球面的交线，又叫经线。,起始子午面：通过英国格林尼治天文台的子午面NGS。,纬线：垂直于地轴的平面与地球面的交线。,赤道平面：垂直于地轴并通过地球中心的平面WME。,赤道：赤道平面与地球面的交线。,（3）椭球上的基本概念,大地经度（L）通过地面任一点P的子午面与起始子午面的夹角。L取值范围：东经：0-180，西经：0-180。大地纬度（B）通过地面任一点P的法线与赤道面的夹角。B取值范围：北纬090，南纬090。,我国大地原点位于陕西

6、省泾阳县永乐镇。我国统一采用的坐标系为“1980年国家坐标系”。,（4）大地原点：全国统一坐标的起算点。,2独立平面直角坐标（1）适用于测量区域较小,属于平面坐标。,独立平面直角坐标系,1）不同点：测量上横轴为Y轴，向东方向为正向；纵轴为X轴，向为北方向为正向。象限顺时针编号。2）相同点:数学中的三角公式在测量中可直接应用。,（2）测量坐标系与数学坐标系的异同点：,（1）适用于研究范围较大，属于球面坐标（2）高斯投影方法：将椭球面投影到平面上。使投影带的中央子午线与椭圆柱体相切，展开后中央子午线的投影为X轴，向北为正；展开后赤道的投影为Y轴，向东为正。纵坐标x轴：中央子午线的投影。横坐标y轴：

7、赤道的投影。原点O：中央子午线与赤道交点的投影。,3高斯平面直角坐标,（3）高斯投影的原理,设想一个空心横圆柱套在椭球体外面，使其与某投影带的中央子午线相切，横圆柱的中心轴位于赤道平面内且通过椭球的中心，在图形保持等角的条件下，然后将投影带投影在圆柱面上，再沿通过南北极的圆柱母线切开，展成平面，这个平面称为高斯投影面。,(4)高斯投影必须满足：1)高斯投影为正形投影，即等角投影；2)中央子午线投影后为直线，且为投影的对称轴；3)中央子午线投影后长度不变。,(5)高斯投影的特性,中央子午线投影后为直线，且长度不变。除中央子午线外，其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线，并以中央子午线为对称轴。

8、投影后有长度变形。赤道线投影后为直线，但有长度变形。中央子午线与赤道经投影后仍保持正交。,赤道,中央子午线,平行圈,子午线,O,x,y,（6）高斯投影带的划分,六度带中任意带的中央子午线经度L0为：N为6度投影带带号三度带中任意带的中央子午线经度L0为：n为3度投影带的带号,若已知某点的经度为L，则该点的6带的带号N由下式计算：N（取整）+1若已知某点的经度为L，则该点所在3带的带号按下式计算：n（四舍五入）,(7)高斯平面直角坐标系,纵坐标x轴：中央子午线的投影。横坐标y轴：赤道的投影。原点O：中央子午线与赤道交点的投影。,二、地面点的高程1.绝对高程：地面点沿铅垂方向到大地水准面的距离。又

9、称海拔。一般用H表示。2.相对高程：地面上某点到假定水准面的铅垂距离，称为该点的假定高程或相对高程。用H表示。3.高差：地面上两点的高程之差，用h表示。A、B两点的高差为：hAB=HBHA=HBHA,1.4用水平面代替水准面的限度一、对水平距离的影响,相对误差：,水平面代替水准面的距离误差和相对误差,结论：在半径为10km的圆面积内进行长度的测量时，可以不必考虑地球曲率的影响，即可把水准面当作水平面看待。,二、对高差的影响,结论:地球曲率的影响对高差而言，即使在很短的距离也必须加以考虑。,水平面代替水准面的高程误差,三、对水平角的影响,（=206265）,结论：对于面积在100km2以内的多边

10、形，地球曲率对水平角度的影响很小，可不予考虑。,结论,总结：在1010=100km2范围内进行距离测量和角度测量时可用水平面代替水准面，而在进行高差测量时必须考虑地球曲率的影响。,1.5测量工作概述,一、测定地面点空间位置的基本原理观测坐标和高程未知的待定点与坐标和高程已知点之间的几何位置关系，然后计算出待定点的坐标和高程。,二、测量的基本工作,确定地面点相对位置的三个基本几何要素:水平距离、水平角及高程测量的基本工作:测量地面点的水平距离、水平角及高程，简称“测角、测距、测高差”。,三、测量工作的基本原则,测量工作中将地球表面复杂多样的地形分为地物和地貌两类。1地形（1）地物：地面上的河流、

11、道路、房屋等自然物体。（居民地、道路、河流、森林等）（2）地貌：地势的高低起伏形态。（山川、丘陵、平原、盆地、陡崖、冲沟等）,2测量工作三原则,在布局上：“从整体到局部”在工作程序上：“先控制后碎部”在精度上：“从高级到低级”,测量工作必须进行严格的检核，“前一步工作未作检核不进行下一步测量工作”是组织测量工作应遵循的又一个原则。,步步有检核,四、测量工作的基本工序,“先控制后碎部”1控制测量在测区内，选择一系列具有工致意义的骨干性地面点，并联结成图形。然后，精确测定这些点的平面位置（x，y）和高程（h），作为后面测量工作的依据。2碎部测量在控制点上安置仪器，测量周围的地物和地貌，并且绘制在图纸上。,五、测量学的况发展概况,1现代测量技术数字水准仪电子经纬仪陀螺