测量学第一章课件

测测 量量 学学第第1 1章章 绪论绪论1.1 1.1 测量学科的发展、学习意义及要求测量学科的发展、学习意义及要求 u测量学科的发展概况测量学科的发展概况 u学习本课程的意义及要求学习本课程的意义及要求 1 1、测量学科的发展概况、测量学科的发展概况n测量学测量学是一门研究地球的形状和大小以及确是一门研究地球的形状和大小以及确定地面（包含空中、地下和海底）点位，并定地面（包含空中、地下和海底）点位，并将地球表面的地貌、地物、行政和权属界限将地球表面的地貌、地物、行政和权属界限测绘成图测绘成图（测绘），（测绘），以及将规划设计的点和以及将规划设计的点和线在实地定位的学科线在实地定位的学科（测设）。（测设）。1 1、测量学科的发展概况、测量学科的发展概况目前测量学发展状况及展望目前测量学发展状况及展望 全站仪全站仪(Total Station)(Total Station)GPS GPS（Global positioning systemGlobal positioning system）全球定位系统是美国国防全球定位系统是美国国防部为满足其军事部门海、陆、空高精度导航、定位和定时的要求而建立部为满足其军事部门海、陆、空高精度导航、定位和定时的要求而建立的一种卫星定位和导航系统的一种卫星定位和导航系统。全站仪自动监测隧道全站仪自动监测隧道 GPSGPS卫星卫星1 1、测量学科的发展概况、测量学科的发展概况 RS RS（Remote senseRemote sense）香港维港香港维港RSRS影像图片影像图片 遥感是利用遥感器从空中来探遥感是利用遥感器从空中来探测地面物体性质的，它根据不同物测地面物体性质的，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物，具有遥远感知别地面上各类地物，具有遥远感知事物的意思。也就是利用地面上空事物的意思。也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料，并从中遥感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传送、分析和获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物判读来识别地物1 1、测量学科的发展概况、测量学科的发展概况 GIS(Geographic information system)GIS(Geographic information system)n地理信息系统是地理信息系统是以采集、存储、以采集、存储、描述、检索、分描述、检索、分析和应用与空间析和应用与空间位置有关的相应位置有关的相应属性信息的计算属性信息的计算机系统，它是集机系统，它是集计算机、地理、计算机、地理、测绘、环境科学、测绘、环境科学、空间技术、信息空间技术、信息科学、管理科学、科学、管理科学、网络技术、现代网络技术、现代通讯技术、多媒通讯技术、多媒体技术为一体的体技术为一体的多学科综合而成多学科综合而成的新兴学科。的新兴学科。1 1、测量学科的发展概况、测量学科的发展概况 3S 3S技术的结合技术的结合 数字地球数字地球(Digital Earth)(Digital Earth)的概念的概念 1 1、测量学科的发展概况、测量学科的发展概况用经纬仪进行长江水文观测用经纬仪进行长江水文观测用水准仪进行地面平整测量用水准仪进行地面平整测量用全站仪进行公路施工测量用全站仪进行公路施工测量青藏高原测量青藏高原测量 施工测量施工测量用光电测距仪进行武汉长江大桥变形观测用光电测距仪进行武汉长江大桥变形观测航摄照片航摄照片 地形图地形图测量珠穆朗玛峰高程测量珠穆朗玛峰高程19751975年在海拔年在海拔61206120米测量珠米测量珠穆朗玛峰高程。穆朗玛峰高程。珠峰高程为珠峰高程为8848.13m8848.13m20052005年年5 5月重测珠峰高月重测珠峰高程，用程，用GPSGPS全球卫星定全球卫星定位技术和传统的测量方位技术和传统的测量方法相结合重测珠峰高程法相结合重测珠峰高程为为8844.43m8844.43m2 2、学习本课程的意义及要求、学习本课程的意义及要求测量学是一门研究地球形状和大小以及确定地面点位的学科。测量学是一门研究地球形状和大小以及确定地面点位的学科。测测量学量学基基础础篇篇（1-8章章)应应用篇用篇(9-12章）章）提高篇提高篇（13-15章）章）实训实训篇篇（实习课实习课程）程）2 2、学习本课程的意义及要求、学习本课程的意义及要求如何学好这门课？如何学好这门课？关键在于关键在于“勤思考，多动手勤思考，多动手”。测量实践性极强，要重。测量实践性极强，要重视实践环节，要求由会操作，并要懂得操作中的道理，最终视实践环节，要求由会操作，并要懂得操作中的道理，最终达到熟练操作。测量工作的基本功是达到熟练操作。测量工作的基本功是“测、绘、算测、绘、算”，因此，因此要求会测，会绘图，会计算。要求会测，会绘图，会计算。2 2、学习本课程的意义及要求、学习本课程的意义及要求课程考核安排课程考核安排 认真听课；认真听课；做好简单笔记；做好简单笔记；独立完成作业；独立完成作业；认真对待实习课。认真对待实习课。1.2 1.2 地面点位的确定地面点位的确定 测量基准面测量基准面 地面点的坐标地面点的坐标 1.3 1.3 测量工作概述测量工作概述 1.2.11.2.1测量的基准线与基准面测量的基准线与基准面2.2.基准面：基准面：空间任何一点都有水准面，处处和重力方向相垂直的曲面均空间任何一点都有水准面，处处和重力方向相垂直的曲面均称水准面，水准面就是测量的基准面。由于水准面的高度不同，称水准面，水准面就是测量的基准面。由于水准面的高度不同，水准面有无穷多个，其中一个和平均的海水面重合，我们称之为水准面有无穷多个，其中一个和平均的海水面重合，我们称之为大地水准面，它是又一个测量的基准面。大地水准面，它是又一个测量的基准面。1 1 1 1.基准线：基准线：地球上任一点都要受到离心力和地球引力的双重的作用，地球上任一点都要受到离心力和地球引力的双重的作用，这两个力的合力称重力，重力的方向线称为铅垂线。测量仪器悬这两个力的合力称重力，重力的方向线称为铅垂线。测量仪器悬挂垂球，指向重力方向，铅垂线就是测量的基准线。挂垂球，指向重力方向，铅垂线就是测量的基准线。水准面与大地水准面概念水准面与大地水准面概念 水准面：水准面：水准面：水准面：处处与处处与铅垂线铅垂线相垂直的曲面。相垂直的曲面。大地水准面：大地水准面：大地水准面：大地水准面：与与平均海水面平均海水面重合的水准面。重合的水准面。大地水准面是有微小起伏的复杂曲面，其原因是地球内部质大地水准面是有微小起伏的复杂曲面，其原因是地球内部质量分布不均匀，看下图：量分布不均匀，看下图：如如果果将将地地球球表表面面上上的的图图形形投投影影到到这这个个不不规规的的大大地地水水准准面面曲曲的的面面上上，计计算算时时将将非非常常困困难难。为为此此，选选用用一一个个非非常常接接近近于于大大地地水水准准面面、并并可可用用数数学学式式表表示示的的几几何何形形体体来来代代替替大大地地水水准准面面作作为为进进行行测测量量数数据据处处理理，这这个个规规则则曲曲面面就就是是旋旋转转椭椭球球面面。如如下下图图红红色表示旋转椭球面，它所包围的球体称为地球椭球体。色表示旋转椭球面，它所包围的球体称为地球椭球体。地球椭球的参数可用地球椭球的参数可用a(长半径长半径)、b（短半径）及（短半径）及（扁率）表示。扁率（扁率）表示。扁率为为 1979年国际大地测量与地球物理联合归推荐的地球椭球参数年国际大地测量与地球物理联合归推荐的地球椭球参数a=6378140m=6378140m，b=6356755.3m,=6356755.3m,=1:298.257。旋转椭球面是数学表面，可用如下的公式表示：旋转椭球面是数学表面，可用如下的公式表示：按一定的规则将旋转椭球与大地体套合在一起，这项工作称椭球定位。定位按一定的规则将旋转椭球与大地体套合在一起，这项工作称椭球定位。定位时采用椭球中心与地球质心重合，椭球短轴与地球短轴重合，椭球与全球大地水时采用椭球中心与地球质心重合，椭球短轴与地球短轴重合，椭球与全球大地水准面差距的平方和最小，这样的椭球称准面差距的平方和最小，这样的椭球称总地球椭球总地球椭球。总地球椭球与参考椭球的区别总地球椭球与参考椭球的区别1.2.2 1.2.2 地面点位的确定地面点位的确定 确定地面点的空间位置需用三个量，在测确定地面点的空间位置需用三个量，在测量工作中一般用量工作中一般用:n某点在基准面上投影位置某点在基准面上投影位置(x,y)(L,B)(x,y)(L,B)n该点离基准面高度（该点离基准面高度（H H）XOYXYm(x,y)1.1.地面点在投影面上的坐标地面点在投影面上的坐标 (1)(1)独立平面直角坐标系（假定平面直角坐标系）独立平面直角坐标系（假定平面直角坐标系）m(x,y)X X轴为南北方向，轴为南北方向，Y Y轴为垂直于南北的东西方向，坐标原点在测轴为垂直于南北的东西方向，坐标原点在测区西南角区西南角 X X轴可采用：轴可采用：(1)(1)真子午线方向；真子午线方向；(2)(2)磁子午线方向；磁子午线方向；(3)(3)建筑物主轴线方向。建筑物主轴线方向。测量上测量上数学上数学上OYXx y测区测量直角坐标系与数学直角坐标系不同点有测量直角坐标系与数学直角坐标系不同点有3 3点：点：(1)(1)过坐标原点的南北方向为纵轴，即过坐标原点的南北方向为纵轴，即X X轴，垂直于南轴，垂直于南北方向（东西方向）为横轴，即北方向（东西方向）为横轴，即Y Y轴。数学直角坐轴。数学直角坐标系横坐标为标系横坐标为X X轴，纵坐标为轴，纵坐标为Y Y轴。轴。(2)(2)(2)(2)以纵坐标以纵坐标X X轴正向为起始边，顺时针量算角度，轴正向为起始边，顺时针量算角度，象限象限、顺时针排列。数学直角坐标以顺时针排列。数学直角坐标以横坐标横坐标Y Y正向为起始边，逆时针量算角度，象限逆正向为起始边，逆时针量算角度，象限逆时针排列。时针排列。(3)(3)(3)(3)数学上坐标原点数学上坐标原点x x0 0、y y0 0均为均为0 0。测量上，为使。测量上，为使地面各点坐标均为正数，坐标原点选在测区的西南地面各点坐标均为正数，坐标原点选在测区的西南角或假定一对较大的正整数。角或假定一对较大的正整数。适用于：研究范围较大。适用于：研究范围较大。高斯投影方法：目的是将椭球面投影到平面上。使高斯投影方法：目的是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，展开后为投影带的中央子午线与椭圆柱体相切，展开后为X X轴，向北为正；轴，向北为正；展开后为展开后为Y Y轴，向东为正。轴，向东为正。（2 2）高斯平面直角坐标）高斯平面直角坐标图形：高斯投影方法图一图形：高斯投影方法图一图形：高斯投影方法图二图形：高斯投影方法图二投影投影 剪开剪开 展平展平 1 166带的划分带的划分 u为限制高斯投影离中央子午线愈远，长度变为限制高斯投影离中央子午线愈远，长度变形愈大的缺点，从经度形愈大的缺点，从经度00开始，将整个地球开始，将整个地球分成分成6060个带，个带，66为一带。为一带。u计算公式：计算公式：=6N-3 =6N-3 中央子午线经度中央子午线经度,N,N投影带号。投影带号。请看请看6 60 0带投影带划分图带投影带划分图图形：图形：6 60 0带的划分带的划分 按高斯直角坐标定义可知：按高斯直角坐标定义可知：X X轴西轴西边各点的边各点的Y Y值均为负。为使值均为负。为使Y Y值为正值，值为正值，将将Y Y实际实际 均加均加500km500km，称，称Y Y的通用横坐标的通用横坐标,即即 Y Y通用通用=带号带号(Y Y实际实际+500km)+500km)高斯平面直角坐标系的通用横坐标高斯平面直角坐标系的通用横坐标例：例：n n点在点在2020带，其实际坐标带，其实际坐标 Y Y实际实际=-113424.690m=-113424.690mY Y通用通用=2020（-113424.690m-113424.690m+500000500000）=20(386575.310)20(386575.310)m m =20386575.31020386575.310 m m XmY中央子午线中央子午线作作X轴轴赤道投影赤道投影作作Y Y轴轴XYm500kmomXno由由通用横坐标通用横坐标换算换算实际横坐标实际横坐标公式如下：公式如下：Y Y实际实际=Y=Y通用通用（去掉第（去掉第1 1、2 2位带号）位带号）-500000-500000 注：我国领土从注：我国领土从13132323带，带号占两位。带，带号占两位。例如：某点通用横坐标例如：某点通用横坐标Y Y通用通用=20386575.310m=20386575.310m，求该，求该 点实际横坐标。点实际横坐标。Y Y实际实际=386575.310-500000=386575.310-500000 =-113424.690 =-113424.690(1)(1)点点P P至赤道的距离至赤道的距离:X=3032586.48m X=3032586.48m(2)(2)其投影带的带号为其投影带的带号为20 20、P P点离点离2020带的纵轴带的纵轴X X轴的轴的 实际距离实际距离:Y=648680.54-500000=148680.54m Y=648680.54-500000=148680.54m例：国家高斯平面点例：国家高斯平面点P P（3032586.483032586.48，20648680.5420648680.54），请指出其所在的带号及自然），请指出其所在的带号及自然坐标为多少？并画图表示。坐标为多少？并画图表示。2.2.地面点的高程地面点的高程地面上任意点至水准面的垂直距离，称为该点的高程地面上任意点至水准面的垂直距离，称为该点的高程1)1)绝对高程绝对高程H(H(海拔海拔)到大地水准面铅垂距离。到大地水准面铅垂距离。2)2)相对高程相对高程HH到假定水准面的铅垂距离。到假定水准面的铅垂距离。3)3)高高 差差hhABAB=H=HB B-H-HA A=H=HB B-H-HA A主要有：主要有：（1 1）19851985国家高程系统（国家高程系统（52-7952-79年资料）年资料）（2 2）19561956黄海高程系统黄海高程系统(50-56(50-56年资料年资料)（3 3）地方高程系统。如：珠江高程系统。）地方高程系统。如：珠江高程系统。注：水准原点：青岛市观象山注：水准原点：青岛市观象山 H H0 0=72.260m=72.260m（8585黄海系）黄海系）=72.289m =72.289m（5656黄海系）黄海系）我国的高程系统我国的高程系统中国黄海高程系统示意图中国黄海高程系统示意图水准原点水准原点水准原点水准原点青岛验潮站青岛验潮站青岛验潮站青岛验潮站海底海底海底海底黄海平均海水面黄海平均海水面黄海平均海水面黄海平均海水面72.260m72.260m72.260m72.260m 用用用用1953-1979 1953-1979 1953-1979 1953-1979 年年年年的的的的观观观观测测测测结结结结果果果果，建建建建立立立立了了了了“1985“1985“1985“1985年年年年高高高高程程程程基基基基准准准准”。其中其中其中其中H H H H0 0 0 0=72.260m=72.260m=72.260m=72.260m。1.3 1.3 测量工作概述测量工作概述一、基本工作一、基本工作 测量工作实际就是测定点和点之间的测量工作实际就是测定点和点之间的距离、角度和高差距离、角度和高差，故，故又称测量工作三要素。又称测量工作三要素。二测量工作中用水平面代替水准面的限度二测量工作中用水平面代替水准面的限度 1 1对水平角、距离的影响对水平角、距离的影响 在面积约在面积约320km320km2 2内，可忽略不计。内，可忽略不计。2 2对高程的影响对高程的影响 即使距离很短也要顾及地球曲率的影响。即使距离很短也要顾及地球曲率的影响。2.2.测量工作组织原则测量工作组织原则布局上：由整体到局部布局上：由整体到局部 精度上：由高级到低级精度上：由高级到低级 次序上：先控制后细部次序上：先控制后细部 3.3.测量工作的操作原则测量工作的操作原则 “前一步工作未作检核，不进行下一步工作前一步工作未作检核，不进行下一步工作前一步工作未作检核，不进行下一步工作前一步工作未作检核，不进行下一步工作”。实地实地地形图地形图测量工作的组织原则测量工作的组织原则 结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End谢谢大家荣幸这一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日