测量学课件第一章绪论课件

测量学学习辅导测量学学习辅导测量学学习辅导测量学学习辅导测量学测量学测量学学习辅导测量学1测量学课件第一章绪论课件2测量学课件第一章绪论课件3提要三提要三提要三提要三 测量学的特点和测量学的特点和测量学的特点和测量学的特点和要求要求要求要求测量学的特点和要求（1）特点特点 实践性强，责任心要求高，必须遵照测量的规范和规则。内容多：测量学基本原理、误差理 论、仪器使用、作业方法、基本计 算等。提要三 测量学的特点和要求测量学的特点和要求（1）特点4二二二二 学习要求学习要求学习要求学习要求 学会和掌握测量的基本作业方法：学会和掌握测量的基本作业方法：角度测量、距离测量、高程测量、地形图的测绘 （仪器的基本操作、作业程序、记录、成果整理）学会控制测量、地形测量、施工放样学会控制测量、地形测量、施工放样 的基本作业方法的基本作业方法 （外业测量、内业计算与绘图）建立测量误差的基本概念建立测量误差的基本概念 （掌握测量误差的基本理论和测量误差的计算）（2）学习）学习要求：要求：二 学习要求 学会和掌握测量的基本作业方法：（2）学习要求5学习要求续学习要求续学习要求续学习要求续 野外作业：野外作业：严格按照规定的作业和操作程序。记记 录：录：字迹清晰、端正，不得任意涂改 （按规定方式改数）。计计 算：算：按平差规则、作计算检核、保证计算精度 （小数取位）。正正 负负 号：号：在以下数据前，加“+、-”号：高差、竖 直角、指标差、坐标增量、所有的闭合 差、改正数。其它要求其它要求学习要求续 野外作业：严格按照规定的作业和操作程序。其它6第一章第二章第一章第二章第一章 绪论第一章第二章第一章 绪论71-21-2 测量学的研究对象测量学的研究对象n n生产、生活的需要生产、生活的需要 建筑、农田、水利建设等建筑、农田、水利建设等n n交通运输的需要交通运输的需要 旅行、航海等旅行、航海等n n军事的需要军事的需要 一、测量学的产生一、测量学的产生1-2 测量学的研究对象生产、生活的需要一、测量学的产生8二、测量学的定义二、测量学的定义n1.1.传统的定义：传统的定义：研究确定地面点位相对位置的科学。研究确定地面点位相对位置的科学。n2.2.现今的定义：现今的定义：研究与地球有关的基础空间信研究与地球有关的基础空间信息的采集、处理、显示、管理、和息的采集、处理、显示、管理、和利用的科学与技术。也称为测绘学。利用的科学与技术。也称为测绘学。二、测量学的定义1.传统的定义：9三、测绘学的分支学科三、测绘学的分支学科(一一)大地测量学大地测量学 是研究地球的形状、大小及其重力场的是研究地球的形状、大小及其重力场的科学科学。三、测绘学的分支学科(一)大地测量学10（二）遥感（二）遥感 是指以人造卫星、宇宙飞船、飞机、热气是指以人造卫星、宇宙飞船、飞机、热气球、车、船、活动高架等为遥感平台，通过传球、车、船、活动高架等为遥感平台，通过传感器拍摄或扫描得到遥感图像或摄影像片来研感器拍摄或扫描得到遥感图像或摄影像片来研究地表形状与大小的科学。究地表形状与大小的科学。1.1.分类：分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感；地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感；根据传感器探测波段的不同，有紫外遥感、可见光遥根据传感器探测波段的不同，有紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感 2.2.2.2.特点特点特点特点 ：（：（1 1）大面积的同步观测）大面积的同步观测 （2 2）时效性）时效性 （3 3）数）数据的综合性和可比性据的综合性和可比性 （4 4）经济性）经济性 （二）遥感11（三）工程测量学（三）工程测量学 在测绘界，人们把工程建设中的所有测绘工作统称为工程测量。1.按其工作顺序和性质分：勘测设计阶段的工程控制测勘测设计阶段的工程控制测量和地形测量；施工阶段的施工测量和设备安装测量；竣工量和地形测量；施工阶段的施工测量和设备安装测量；竣工和管理阶段的竣工测量、变形观测及维修养护测量等和管理阶段的竣工测量、变形观测及维修养护测量等 2.按工程建设的对象分：建筑工程测量、水利工程测量、建筑工程测量、水利工程测量、铁路测量、公路测量、桥梁工程测量、隧道工程测量、矿山铁路测量、公路测量、桥梁工程测量、隧道工程测量、矿山测量、城市市政工程测量、工厂建设测量以及军事工程测量、测量、城市市政工程测量、工厂建设测量以及军事工程测量、海洋工程测量等等。海洋工程测量等等。（三）工程测量学12（四）地图制图学（四）地图制图学 地图制图学主要研究模拟地图和数字地图制图学主要研究模拟地图和数字地图的基本理论、设计、测绘和印制地图的基本理论、设计、测绘和印制。（四）地图制图学 13提要二提要二提要二提要二 测量学测量学的基本的基本任务任务四、测量学的基本任务（补充内容）1:测定测定2:测设测设3:地形图应用地形图应用提要二 测量学的基本任务四、测量学的基本任务（补充内容）1:141.1.测定测定测定测定 测定地面现状的位置。测定的成果：测定地面现状的位置。测定的成果：(1)数据数据 坐标(球面坐标、平面坐标)、高程、角度、距离、地面直线的方位角、坡度、面积等。(2)图图 地形图、平面图、地籍图、断面图、沉降图，工程图等。1.1.测定测定（地面（地面 图纸）图纸）1.测定 测定地面现状的位置。测定的成果：1.测定（地152.2.测设测设测设测设 将图纸上设计的建筑物、将图纸上设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程，放构筑物的平面位置和高程，放 样于实地，作为施工的依据。样于实地，作为施工的依据。也叫也叫施工放样施工放样。测设的成果：测设的成果：体现设计的平面位置和高程 的现场标志现场标志。2.测设测设（图纸（图纸 地面）地面）2.测设 将图纸上设计的建筑物、2.测设（图纸 162.2.测设测设测设测设3.地形图应用地形图应用 地形图应用于广泛的领域，如国土整治、资源勘测、城乡建设、交通规划、土地利用、环境保护、工程设计、矿藏采掘、河道整理等，可在地形图上获取详细的地面现状信息。在国防和科研方面，更具重要用途。数字化地形图使地形图在管理和使用上体现出图纸地形图所无法比拟的优越性。2.测设3.地形图应用 地形图应用于广泛的领域，如17n认识地球是人类探索的目标之一，认识地球是人类探索的目标之一，也是测量学也是测量学 的任务之一。的任务之一。n绝大多数测量工作是在地球表面绝大多数测量工作是在地球表面上进行，或用地球作为参考系。上进行，或用地球作为参考系。所以我们要先认识我们生活的地所以我们要先认识我们生活的地球表面。球表面。1-3 1-3 地球的形状和大小地球的形状和大小认识地球是人类探索的目标之一，也是测量学 的任务之一。1-3181 1、地球的自然形体、地球的自然形体高低起伏，极其复杂高低起伏，极其复杂局部特点局部特点：1、近似一个两极略扁的椭球；近似一个两极略扁的椭球；2 2、可视为水球（海、可视为水球（海71%71%，陆，陆29%29%）；）；3 3、无法用数学公式描述。、无法用数学公式描述。整体特点整体特点：1、地球的自然形体高低起伏，极其复杂局部特点：1、近似一个两19液体受重力而形成的静止表面液体受重力而形成的静止表面液体受重力而形成的静止表面液体受重力而形成的静止表面，称为，称为水准面水准面。特性特性1.1.处处与铅垂线（受地球内部质量分布不均匀的影响，处处与铅垂线（受地球内部质量分布不均匀的影响，见课本见课本图图1.21.2）正交）正交2、水准面、水准面2.2.是不规则的表面，有无穷多是不规则的表面，有无穷多3.3.水准面与铅垂线可作为野外测量的基准面和基准线水准面与铅垂线可作为野外测量的基准面和基准线液体受重力而形成的静止表面，称为水准面。特性1.处处与铅垂线20 4.同一水准面上的重力位能处处相同一水准面上的重力位能处处相等；等；5.同一水准面上任一点的铅垂线都与水同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正交。准面相正交。4.同一水准面上的重力位能处处相等；213、大地水准面与平静的平均海水面相重合、并延伸穿过陆地与平静的平均海水面相重合、并延伸穿过陆地而形成的封闭曲面称为而形成的封闭曲面称为大地水准面。大地水准面。3、大地水准面与平静的平均海水面相重合、并延伸穿过陆地而形成22大地水准面（续）由于大地水由于大地水准面是不规则曲准面是不规则曲面，无法准确描面，无法准确描述和计算。也难述和计算。也难以在其面上处理以在其面上处理测量成果。测量成果。大地水准面（续）由于大地水准面是不规则曲面，无23二、总椭球体与WGS84椭球体1.1.因此，用一非常接近大因此，用一非常接近大因此，用一非常接近大因此，用一非常接近大地水准面的数学面地水准面的数学面地水准面的数学面地水准面的数学面-旋转椭球面代替大地水准旋转椭球面代替大地水准旋转椭球面代替大地水准旋转椭球面代替大地水准面，用旋转椭球体描述地面，用旋转椭球体描述地面，用旋转椭球体描述地面，用旋转椭球体描述地球。球。球。球。与大地体最接近的地与大地体最接近的地与大地体最接近的地与大地体最接近的地球椭球，叫做球椭球，叫做球椭球，叫做球椭球，叫做总地球椭球体总地球椭球体总地球椭球体总地球椭球体，简称，简称，简称，简称总椭球体总椭球体总椭球体总椭球体或或或或总椭球总椭球总椭球总椭球，其表面叫做其表面叫做其表面叫做其表面叫做总椭球面。总椭球面。总椭球面。总椭球面。长半径 a=6378137m短半径b=6356752m扁率f=(a-b)/b=1/298.257 当范围较小时，可以把地球看成圆当范围较小时，可以把地球看成圆球，其半径球，其半径R=（2a+b）/3=6371km二、总椭球体与WGS84椭球体1.因此，用一非常接近大地244 4.绝对高程、相对高程绝对高程、相对高程n n高程（绝对高程、海拔）高程（绝对高程、海拔）高程（绝对高程、海拔）高程（绝对高程、海拔）-地面点到地面点到地面点到地面点到大地大地大地大地水准面水准面水准面水准面的铅垂距的铅垂距的铅垂距的铅垂距离。离。离。离。n n假定（相对）高程假定（相对）高程假定（相对）高程假定（相对）高程-地面点地面点地面点地面点到到到到假定水准面的假定水准面的假定水准面的假定水准面的铅垂距离。铅垂距离。铅垂距离。铅垂距离。n n高差高差高差高差-两点间的高程之差。两点间的高程之差。两点间的高程之差。两点间的高程之差。4.绝对高程、相对高程高程（绝对高程、海拔）-地面252.2.高程系统与高程基准高程系统与高程基准高程系统与高程基准高程系统与高程基准我国国家高程系统：高程系统：黄海高程系黄海高程系我国国家高程基准：高程基准：1985年年国家国家高程基准高程基准我国取青岛附近黄海平均海水面为大地水准面；人为而定，相对稳定(我国1956年取前6年的平 均潮位作为大地水准面；1985年取1953年1979 年共26年观测的平均潮位作为大地水准面)；水准原点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。上海地区高程系统：上海地区高程系统：吴淞高程系吴淞高程系5.高程系统与高程基准高程系统与高程基准2.高程系统与高程基准我国国家高程系统：黄海高程系我国取青26六、测量平面直角坐标系六、测量平面直角坐标系测量上用的平面直角坐标与数学上的基本相似，但坐标轴互换，象限顺序相反。测量平面直角坐标系测量平面直角坐标系O YX象限 象限象限 象限 测量平面直角坐标系测量平面直角坐标系 及点的坐标：及点的坐标：测量平面直角坐标系如右图，所有平面三角学公式平面三角学公式都同样能 在测量坐标系计算中应用。PXpYp六、测量平面直角坐标系测量上用的平面直角坐标与数学上的基本相271-5测量工作的基本概念一、确定地面点位的三个基本要素：一、确定地面点位的三个基本要素：水平角水平角 距离距离 高差高差二、测量工作概述二、测量工作概述：1.1.几个基本概念：控制点、控制测量、细部测量几个基本概念：控制点、控制测量、细部测量几个基本概念：控制点、控制测量、细部测量几个基本概念：控制点、控制测量、细部测量2.2.所以整个测量工作可以分为建立各个等级的所以整个测量工作可以分为建立各个等级的所以整个测量工作可以分为建立各个等级的所以整个测量工作可以分为建立各个等级的控制控制控制控制网网网网和以控制点为基础的和以控制点为基础的和以控制点为基础的和以控制点为基础的细部测量细部测量细部测量细部测量。3.分等布置控制网分等布置控制网 4.外业、内业外业、内业5.测量三原则测量三原则1-5测量工作的基本概念一、确定地面点位的三个基本要素：水平28地物和地貌地物和地貌地物和地貌29基本原则基本原则布局上布局上由整体由整体到局部；到局部；次序上次序上先控制先控制后细部；后细部；质量上质量上随时检随时检查查基本原则布局上由整体到局部；30控制测量控制测量控制测量31地形细部测量地形细部测量地形细部测量32施工放样施工放样施工放样33基本观测量基本观测量距离、角度、高差距离、角度、高差距离距离斜距、斜距、平距；平距；角度角度水平水平角、垂直角角、垂直角高差高差垂直垂直距离距离基本观测量距离、角度、高差距离斜距、平距；341-61-6地球表面曲率对测量工作的影响地球表面曲率对测量工作的影响d一、对水平距离的影响一、对水平距离的影响1-6地球表面曲率对测量工作的影响d一、对水平距离的影响35结论结论：在半径小于10km的范围内量距，不必考虑地球曲率改正。结论：在半径小于10km的范围内量距，不必考虑地球曲率改正。36由球面三角学知道，同一个空间多边形在球面上投影的各内角之和，较其在平面上投影的各内角之和大一个球面角超的数值。其公式为：（1-4）式中，为1弧度所对应的秒数，P为球面多边形面积，R为地球半径，二、地球曲率对水平角度的影响二、地球曲率对水平角度的影响结论结论：对于面积在：对于面积在100平方千米以内的多边形，地球曲率对平方千米以内的多边形，地球曲率对水平角度的影响只有在很精密的测量中才需要考虑。水平角度的影响只有在很精密的测量中才需要考虑。由球面三角学知道，同一个空间多边形在球面上投影的各内角之和，37d二、对高差的影响二、对高差的影响d二、对高差的影响38结论：高程测量时，哪怕距离很结论：高程测量时，哪怕距离很近，也必须考虑地球曲率的影响。近，也必须考虑地球曲率的影响。结论：高程测量时，哪怕距离很近，也必须考虑地球曲率的影响。391 1、长度单位、长度单位n英制单位英制单位 海里、码、英尺、英寸海里、码、英尺、英寸n市制单位市制单位 里、丈、尺、寸、里、丈、尺、寸、n公制单位公制单位 公里、公里、米米、分米、分米、厘米、毫米厘米、毫米一、测量单位一、测量单位1-7 1-7 测量的度量单位（测量的度量单位（补充内容补充内容）1、长度单位一、测量单位1-7 测量的度量单位（补充内40 n n60进制单位进制单位度度(d)、分、分(m)、秒（、秒（s)n n10进制单位进制单位新度新度(g)、新分、新分(gm)、新秒（、新秒（gs)n n 弧度单位弧度单位 一圆周一圆周=2，=57.3=3438=2062652、角度单位、角度单位 2、角度单位413 3、面积单位、面积单位平方米平方米公顷公顷平方公里平方公里市亩市亩平方英尺平方英尺3、面积单位平方米42二、单位换算1km=1000m 1m=10dm=100cm=1000m1km=1000m 1m=10dm=100cm=1000m1 1英里英里=1.6093=1.6093公里公里 1 1码码=3=3英尺英尺 1 1英尺英尺=12=12英寸英寸=30.48=30.48厘米厘米 1 1英寸英寸=2.54=2.54厘米厘米1 1海里海里=1.852=1.852公里公里=1852=1852米米1 1里里=500=500米米 1 1丈丈=10=10尺尺 1 1尺尺=1/3=1/3米米 1 1尺尺=10=10寸寸1 1、长度单位换算长度单位换算二、单位换算1km=1000m 1m=10dm=100cm432、角度单位换算1 1度（度（d d）=60=60分（分（m m）=3600=3600秒（秒（s s）n1 1g g(新度新度)=100)=100C C(新分新分)=10000)=10000CCCC(新秒新秒)n1 1g g=0.9=0.9d d 1 1c c=0.54=0.54m m 1 1cccc=0.324=0.324s sn 度度=180/=180/=57.3=57.3度度 =3438=3438 =206265=206265 2、角度单位换算1度（d）=60分（m）=3600秒（s）443 3、面积单位换算、面积单位换算1 1市亩市亩=666.666667=666.666667平方米平方米1 1公顷公顷=10000=10000平方米平方米=15=15市亩市亩1 1平方公里平方公里=100=100公顷公顷=1500=1500市亩市亩1 1平方英尺平方英尺=0.0929=0.0929平方米平方米3、面积单位换算1市亩=666.666667平方米45