测量学全集.ppt

1、郑州交通计量职业学院，课程性质：专业基础课总学时：60学时，其中：50学时理论教学和10学时实验。教材：测量，人民交通出版社(徐亚亚等主编)。)相关课程：测量学教学实习(2周)，测量学课程概述，测量学教材，它分为两部分。第1部分：基础部分(前9章)第1章测量的基本概念，第2、3、4、5章测量的三个基本任务(高、低)，第6章测量误差的基础，第7章控制测量，第8、9章地形图的基本知识，地形图的测绘和应用第2部分：专业部分(后3章)第10章测量和施工测量的基础工作，第11、11章1-1测量的任务和应用，1。定义测量：研究地球的形状和大小以及确定地面(包括空中、地下和水下)点的空间位置的科学。2.任务

2、1。测量(地面制图):利用测量仪器和工具，通过测量和计算，获得一系列测量数据或结果，将地球表面的地形简化为地形图，用于经济建设、规划设计、国防建设和科学研究。2.任务2。布置：布置是指以一定的测量方法，按照一定的精度，在设计图纸上现场标出规划设计的建(构)筑物的平面位置和标高，作为施工的依据。1-1测量的任务和应用3。测量分类1。一般测量：研究在地球表面小范围(1025公里)内确定点的理论和方法，并将地球表面视为一个平面，而不考虑地球的曲率。2.大地测量学：研究在地球表面广大区域测量点的理论和方法。包括测量地球的大小和形状、大面积控制测量、天文学和重力测量。1-1测量任务和应用，1-1测量任务

3、和应用，3。测量分类，3。摄影测量和遥感：利用摄影照片或遥感技术确定地面物体的形状、大小、特性、特征和空间位置的学科。1-1测量的任务和应用3。测量分类。海洋测量：海洋和陆地水域的测量和制图工作属于海洋测量的范畴。5.工程测量：在工程建设和资源开发的规划、设计、施工和管理阶段，研究控制测量、地形测绘、建筑布局和变形监测的理论、技术和方法的学科。6.地图学：研究如何利用从测量中获得的数据来设计、编辑和印刷各种地图的工作，属于地图学的范畴。这本书主要介绍了一般测量和一些工程测量的内容。1-1测量的任务和应用；4.测量的作用；规划设计用各种比例尺的测绘地形图；施工测量、平面布置(施工放样)、竣工测量

4、和变形观测；建筑变形观测、安全监测和预测、扩建和改建；1-2测量的发展和现状。1.测量学发展简史。世界上最早的测量记录：公元前21世纪的历史记录。夏本纪记录了“准绳、规和距离”。世界上最早的地球球体说：公元前6世纪，古希腊的毕达哥拉斯提出了世界上最早的地球自转测量仪器：公元前3世纪中国四大发明之一的西纳，也就是指南针世界最早提出大地测量术语：古希腊的亚里士多德在公元前3世纪提出了世界上最早的地图作品；公元前3世纪，古希腊的拉托尔斯尼地理学提出了经纬度图；世界上最早的地球圆周天文测量仪器：公元100年，中国东汉张衡、亨廷伊1-2世纪测量的发展和现状；1.测量发展简史世界上最早的制图标准：公元26

5、5年，中国西晋裴休龚宇地区地图前言“六体图”世界上最早的地形模型：公元421年，中国在谢庄造了一个木制方丈，世界上第一个现代地球仪；1429年，德国进行了世界上第一次地球投影；1569年，德国墨卡托投影了世界上第一架望远镜；1608年，汉斯在荷兰发明了望远镜；1617年，世界上第一次现代测量工作。斯内尔首先对世界上最早的地球椭球理论进行了三角测量：1672年，法国里希特通过观察摆周期的实验推断地球是一个椭球体；1687年，英国的牛顿在自然哲学数学原理一书中根据万有引力定律证明了地球是旋转椭球体的理论。1.测量学的发展与现状。1.测量简史。高斯(1771855)是世界现代测量史的杰出代表，现代测

6、绘科学的创始人，德国著名的数学家、物理学家和天文学家。1794年，最小二乘法首次被提出，为现代测量平差理论奠定了基础。它于1809年正式出版(概率论的创始人法国拉格朗日于1806年出版了最小二乘法原理)。1822年，高斯投影理论建立。1912年，德国大地学家克鲁格对其进行了补充和完善，正式建立了高斯-克鲁格投影和高斯-克鲁格平面直角坐标系。高斯平面直角坐标系简称。1826年，三角控制网整体条件平差理论建立。1828年，平均海面概念的提出，为世界范围内建立大地水准面作为高程基准奠定了基础。1-2测量的发展和现状。2.测量学的发展与现状。望远镜的发明。它促进了光学测量仪器(如光学水准仪和经纬仪)的

7、发展和广泛应用。1859年，第一台地形相机在法国制造。洛斯塔开创了地面摄影测量方法。1903年，飞机被发明。1915年，德国蔡司测绘仪器厂成功研制出第一台自动连续航空相机，实现了航空摄影测量。1947年，瑞典生产了第一台光电测距仪，世界进入了电子测量时代。随后，电子经纬仪如微波测距仪、激光测距仪、红外测距仪等。光电测距仪计算机=电子全站仪，1-2测量的发展与现状，二、测量的发展现状从游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪、电子全站仪、数字智能全站仪、光学水准仪、自动安平水准仪、电子水准仪、数字水准仪、地面摄影测量、航空摄影测量、数字摄影测量、卫星遥感、图像处理、三维激光扫描系统、野外白纸测绘、计算

8、机辅助测绘、数字自动测绘、地理信息系统、 全球卫星定位系统(GPS)“3S”集成技术，1-2测量的发展和现状，3)我国测量的发展建立和统一了国家坐标系统，高程系统建立了国家大地控制网、国家水准网和基础重力网，并完成了大地网和水准网的整体调整； 国家基础地图的测绘已经完成，国家全球定位系统大地控制网和地理信息系统基础框架已经完成，珠穆朗玛峰的海拔已经测量。制定了各种测绘技术规范(规程)和法律，统一了技术规范和精度指标。测绘仪器生产发展迅速，不仅生产各种等级的经纬仪、水准仪、平板仪，还大量生产电子经纬仪、电磁波测距仪、安平自动水准仪、全站仪、全球定位系统接收器、解析测图仪等。1-3测量基础知识，一

9、，地球的形状和大小1。地球的形状和大小是一个表面起伏很大的椭球体。地球表面最高点为8844.43米，海底最深处为：11022.00米，地球表面最大高差近20公里，地球平均半径为：6371公里，地球是一个近似光滑的水球。大陆面积为3360，占29%，海洋面积为3360，占71。1-3测量基础知识，1-3测量基础知识，1-3测量基础知识，1-3测量基础知识，1。地球的形状和大小。测量基准面(1)大地水准面：假设有一个自由平静的海面延伸至陆地，形成一个封闭的曲面。我们称自由平静的海面为水平面。水平面在任何地方都是垂直于重力方向的连续面。1-3测量基础知识，1。地球的形状和大小。测量基准(1)大地水准

10、面大地水准面：大地水准面不计其数，其中一个穿过平均海面的大地水准面称为大地水准面。被大地水准面包围的地球称为大地水准面。大地水准面和铅垂线是测量工作的基准面和基准线。1-3测量基础知识，1。地球的形状和大小。测量基准面(1)大地水准面(2)参考椭球面。为了使用方便，通常使用一个非常接近大地水准面并且可以用数学方法表示的几何图形(即地球椭球体)来代替地球的形状作为测量和计算的基准面。地球椭球是由椭圆围绕其短轴旋转形成的形状，因此地球椭球也称为旋转椭球。1-3测量基础知识，1。地球的形状和大小。测量基准面(1)大地水准面(2)参考椭球体椭球体的基本要素是：长半径甲、短半径乙、扁率旋转椭球体是理论上

11、唯一的数学球体；旋转椭球的参数很难全局确定。各国测量并采用的旋转椭球称为参考椭球。测量基础知识，1。地球的形状和大小。测量基准面(1)大地水准面(2)参考椭球根据一定条件，确定参考椭球与大地水准面的相对位置，所做的测量工作称为参考椭球定位。以陕西省泾阳县永乐镇的一个点为奥集哈拉点，建立了全国统一的坐标系，即“1980年全国大地坐标系”。1-3测量基础知识、1-3测量基础知识、地球表面、大地测量体、旋转椭球、大地水准面、旋转椭球、1-3测量基础知识、大地测量体、旋转椭球、大地水准面、参考椭球、1-3测量基础知识、2。地面地面点的空间位置可以用三维直角坐标系(X，Y，Z)或二维坐标系(X，Y)(如

12、大地坐标系)和一维坐标系(如指定高度系统(H)来表示，可写成(X，Y，H)，1-3测量基础知识，2。地面点的确定1大地坐标系表示地面点在地球椭球面上的位置基准：参考椭球面基准线：法线，1-3测量基础知识，2。地面点的确定。空间直角坐标系以椭球体中心o为原点，初始子午面与赤道面的交线为x轴，赤道面上与x轴正交的方向为y轴，椭球体的旋转轴为z轴，方向符合右手定则。在这个坐标系中，点p的点由OP在这三个坐标轴上的投影x，y，z，y和z表示。1-3测量基础知识；2.地面点的确定；3.独立平面直角坐标系测量中使用的平面直角坐标系如图所示。规定南北方向为纵轴X轴，北为正；东西方向是横轴和y轴，东方是正的。

13、1-3测量基础知识；2.地面点的确定；3独立平面直角坐标系、测量平面直角坐标系、数学平面直角坐标系；1-3测量基础知识；2.地面点的确定；4高斯平面直角坐标系(1)高斯投影：横向椭圆柱的正投影。也称为高斯克鲁格投影。目的：将球面坐标转换为平面坐标。1-3测量基础知识2。地面点的确定4高斯平面直角坐标系(1)高斯投影，中央子午线，1-3测量基础知识2。地面点的确定4高斯平面直角坐标系(1)高斯投影中心子午线和赤道投影成相互垂直的直线。中央子午线的长度是恒定的，并且离中央子午线越远，变形越大。为了保证投影精度，必须采用带状投影。1-3测量基础知识，2。地面点的确定4高斯平面直角坐标系(2)高斯平面

14、直角坐标系的坐标原点：中央子午线与赤道X坐标的交点：中央子午线的投影为正北。y坐标：赤道的投影，向东为正。1-3测量基础知识，2。地面点的确定4高斯平面直角坐标系(2)高斯平面直角坐标系(1)6度投影带：中央经线(2)3度投影带：中央经线，1-3测量基础知识，2。地面点的确定4高斯平面直角坐标系(2)高斯平面直角坐标系中国位于北半球(赤道以北)，为了避免Y坐标值的负值，我国规定将各带的坐标原点向西移动500公里。由于每条投影带的坐标系采用相对独立的高斯平面直角坐标系，为了正确区分投影带中某一点的位置，规定横坐标值前应加上投影带编号。1-3测量基础知识，2。地面点4高斯平面直角坐标系的确定(2)

15、高斯平面直角坐标系B点的真横坐标YB-124625.723米；根据上述规定，y值应改写为Yb 20(-124625.723 500000)20375374.277，1-3测量基础知识，2。确定接地点位置5高度系统(确定从该点到垂直方向参考平面的距离。)绝对高程(海拔):指从铅垂线上的一点到大地水准面的距离，表示为。相对高度：从一点到假定水平面的垂直距离。高差：地面上两点之间的高差。，A，B，HA，HB，HA，HB，黄海平均海面，大地水准面，假设大地水准面，HAB，1-3测量基础知识，2。地面点的确定5如何确定高程系统的高程基准，参考点的高程是多少？根据青岛验潮站多年的观测资料，获得了黄海平均海

16、面作为我国的高程基准，建立了“1956年黄海高程系统”，并在青岛观象山建立了国家标准基点(=72.289米)。1987年推出了“1985年国家高程基准”，此时测得的国家标准基点高程为72.260米。用水平面代替水准面的局限性理论上，将水准面(曲面)的很小一部分作为水平面会产生变形，这必然会影响到实测的观测值(如距离、高差等)。)。1.水准面曲率对大地水准面水平距离的影响：在水平面上：误差值：相对误差：取637lkm，通过不同的代入公式得到距离误差和相应的相对误差，1-3测量基础知识，3。使用水平面代替水平面的限制。水准面曲率对水平距离的影响。水平面代替水准面的距离误差和相对误差的结论：从表中可以看出，在10公里半径内。当精度要求较低时，测量范围的半径可以扩大到25公里(相当于2000平方公里的面积)。1-3测量基础知识，3。用水平面代替水平面的局限性。水准面曲率对水