第一章 煤矿测量学基础知识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,煤矿测量学,主讲:,武,永军,第一章,煤矿测量学的基础知识,本章知识点,测量学概述,测量工作的概述,比例尺,测量误差的概述,地面点位置的确定,测量常用计量单位,第一节 测量学概述,测量学,：,研究地球的形状、大小以及确定地球表面各点间相对位置的一门学科,1.1.1 测量学定义,生产实践需要,测量学,利用工具测量,、,发展,进一步指导实践,通俗意义上的测量学：,利用测量工具、方法确定地面点与点之间的关系（距离、角度、高差）,1、测定（测绘,）,2、测设（放样）,1.1.2 测量学任务,第一节 测量学概述,采集信息,信息处理,绘图,读 图,信息处理,放样,（测）,（算）,（绘）,（看、读）,（算）,（标定）,测 定,测 设,第一节 测量学概述,矿山测量学,1.1.3 测量学的分类,摄影测量学,地图制图学,普通测量学,大地测量学,公路,隧道,铁路,建筑,第一节 测量学概述,1.1.4 测量学的作用,地面测量,井下测量,井上下联系测量,地面,控制测量,地面施工,测量,绘制井上下对照图,测绘,地形图,井下,控制测量,测绘采掘工程图,井下,施工测量,平面联系测量,高程联系测量,第二节 地面点位的确定,确定地面点的空间位置需用三个量，在测量工作中一般用:,某点在,基准面,上投影位置（x,y）,该点离,基准面,高度（H）,测量工作的实质：确定地面,点的空间位置,第二节 地面点位的确定,A,B,a,b,c,X,C,基准面,Z,Y,第二节 地面点位的确定,地球表面高低起伏大，海洋面积71%，地球是被海水面包围的球体,1.2.1 大地水准面,第二节 地面点位的确定,水准面静止海水面所形成的封闭曲面。,N个,大地水准面其中通过,平均海水面,的水准面。,1个,1.2.1 大地水准面,大地水准面,作为,点平面位置的投影面，,高程的起算面,第二节 地面点位的确定,水准面,大地,水准面,所以,外业测量工作基准面,大地水准面,外业测量工作基准,线,铅垂线,绝对高程：,地面点沿铅垂线到,大地水准面,的距离，称,为该点的绝对高程或海,拔、标高，简称高程，,以H表示。,大地水准面,1.2.2 高程,第二节 地面点位的确定,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,1,985年国家高程基准,。,水准原点,H,0,验潮站,大地水准面,大地水准面,假定水准面,相对高程：,地面点沿铅垂线到,假定水准面,的距离称为相对高程或假定高程，用H表示。,1.2.2 高程,第二节 地面点位的确定,何为假定水准面呢,？,根据工程的需要，如果某一地区引用绝对高程有困难，或者为了施工方便，也可以选择一个假定的水准面做为高程启起算面。,提示,：,在一个特定区域只能选择一个水准面,高差,：,地面上相邻两点的高程之差，常用h表示。,高差有正负之分：,正为上坡，负为下坡。,1.2.3 高差,第二节 地面点位的确定,1、,地理坐标,：用经度和纬度来表示地面点位坐标,适用于,：在地球椭球面上确定点位。,分为：,（1）天文地理坐标(天文经度,，天文纬度,),（2）大地地理坐标(大地经度,L,，大地纬度,B,),如：,北京 东经11628北纬3954,1.2.4 地面点的坐标,第二节 地面点位的确定,S,纬线,N,O,地 轴：,地球的自转轴(NS)，N为北极，S为南极。,子午面：,过地球上某点与地轴（旋转轴）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。,W,E,赤道,赤道平面,起始子午面,起始子午线,G,椭球上的基本概念,经度,：,过P点的子午面NPS与首子午面NMS所构成的二面角叫做P点的大地经度，用L表示。,纬度,：,过P点的法线 Pn与赤道面的夹角叫做P点的大地纬度，用B,表示,。,赤道平面,O,P,M,大地经度L,大地纬度,B,n,L,B,起始子午面（首子午面）,S,N,L取值范围：,东经0180,西经0180,B取值范围：,北纬090,南纬090,内业计算、绘图,方法：,将地球划分成若干带，然后将每带,投影,到平面上。,特点：,投影后角度保持不变，中央子午线投影后一条直线，且长度不变。,外业测量、地球表面,变形,2、高斯平面直角坐标系,：,适用于：研究范围较大。,1.2.4 地面点的坐标,第二节 地面点位的确定,1.2.4 地面点的坐标,高斯平面直角坐标系,（1）,高斯投影的概念,高斯投影是一种,等角,横切椭圆柱,投影,。它是由德国数学家高斯(Gauss，17771855)提出，后经德国大地测量学家克吕格(Kruger，18571923)加以补充完善，故又称,“高斯克吕格投影”，简称“高斯投影”。,N,S,c,中央,子,午线,赤道,高斯投影平面,赤道,中央子午线,（2）,高斯投影的原理,高斯投影,采用分带投影。将椭球面按,一定经差分带，分别进行投影。,（3）,投影带的划分,我国规定按经差,6,和,3,进行投影分带。,6带,自,首子午线,开始，按6的经差自西向东分成,60个带,。,3带,自,1.5 ,开始，按3的经差自西向东分成,120个带,。,高斯投影带划分,按照,6带,划分的规定，第1带中央子午线的经度为3，其余各带中央子午线经度与带号的关系是：,L。=6N3,（,N,为6带的带号）,例：20带中央子午线的经度为,L。6 203117 ,此带的范围是多少？（114 120 ）,按照,3,带划分的规定，第1带中央子午线的经度为3，其余各带中央子午线经度与带号的关系是：,L。=3n,（,n,为3带的带号）,例：120带中央子午线的经度为,L。3 120360 ,6带与3带中央子午线之间的关系如图:,3带的中央子午线与6带中央子午线及分带,子午线重合，减少了换带计算。,工程测量采用3 带，特殊工程可采用1.5 带或任意带。,（4）,高斯平面直角坐标系,坐标系的建立：,x轴,中央子午线的投影,y轴, 赤道的投影,原点O, 两轴的交点,O,x,y,P,（X，Y）,高斯自然坐标,注：,X,轴向,北,为,正,，,y,轴向,东,为,正,。,赤道,中央子午线,由于我国的位于北半球，东西横跨12个6带，各带又独自构成直角坐标系。,故：X值均为正，,而Y值则有正有负。,世界地图,赤 道,东经,732713509,6带1323，,3带2445,故：,根据带号可以判断属于何种投影带,我国统一,6,带分布情况,x,y,o,500km,=,500000+,=,=,500000+,=,国家统一坐标：,（带号）,（带号）,不同点：,1、 x，y轴互异。,2、 坐标象限不同。,3、表示直线方向的方位角定义不同。,相同点：,数学计算公式相同。,高斯平面直角坐标系,与数学上的笛卡尔平面直角坐标系的异同点 ：,高斯平面直角坐标系,笛卡尔坐标系,o,o,y,y,x,x,p,p,x=Dcos,y=Dsin,x=Dcos,y=Dsin,D,D,测量坐标系,3,、独立平面直角坐标,：,适用于：研究范围较小。,当区域面积小于50平方，可直接在平面上计算）,第二节 地面点位的确定,1.2.4 地面点的坐标,数学平面直角坐标系,测量平面直角坐标系,第三节 比例尺,1.3.1 比例尺的概念,1、数字比例尺,用1/M表示。如,1,500，1,1000，1,5000，,M为比例尺分母。M越大，比例尺越小。,比例尺：,图上某直线的长度与该直线的实地水平长度之比,；,分为数字比例尺和图式比例尺,。,2,、图式比例尺,优点,：,便于直接量取长度，并可减小因图纸伸缩变形而引起的误差。,3比例尺的精度,相当于图上0.1mm的实地水平距离。,第三节 比例尺,1.3.2 比例尺的应用,矿图,采掘工程平面图：,1,5000,1,2,000,井上下对照图图：,1,5000,地 形 图：,1,5000,1.3.2 比例尺的应用,第三节 比例尺,1.3.2 比例尺的应用,图纸打印,1,5000,一个方格边长为500米,1,2,000,一个方格边长为500米,1:1000 一个方格边长为500米,1.3.2 比例尺的应用,矿图建立的方格网，打印时每个方格网边长都为10cm,1,、确定地面点的三个基本要素：,第四节 测量工作概述,1.4.1 测量的基本内容,2,、,地面测量的三项,基本,内容,：,角度,距离,高程,测角,量距,测高差,一是“,由整体到局部、从高级到低级、先控制后碎部”,；,二是“,步步要检核”。,第四节 测量工作概述,1.4.2 测量工作的基本原则,在程序上“由整体到局部”；在工作步骤上“先控制后碎部”，即先进行控制测量，然后进行碎部测量；在精度上“由高级到低级”。,先看三个例子：,第五节 测量误差的概念,1.5.1 测量误差产生的原因,结论:这是由于,尺子,的原因产生的误差,1、,如果用两把刻划不一样的尺，丈量同一段距离，用第一根尺量得距离为20m,用第二根尺量得距离为19.98m，两者相差2cm。,尺子,1、量身高：,现用同一根尺对同一人量身高三次，当视线水平或向上倾斜或向下倾斜时，会量得三个不同的身高值，这三个值之间存在误差。,第五节 测量误差的概念,1.5.1 测量误差产生的原因,结论:这时候产生误差的原因主要是由,人为因素,造成的,1.5.1 测量误差产生的原因,3、测三角形内角和,用经纬仪测量一三角形内角，除了上面所说的人和仪器的因素导致误差外，还有环境因素，如：光的折射、视线跳动等等,都有可能使照准,失,真，这些现象是由于空气的密度不同、空气的对流、风力等情况所造成的,也就是由环境造成的。,结论:,环境因素,也是造成误差产生的又一个主要原因,第五节 测量误差的概念,1.5.1 测量误差产生的原因,第五节 测量误差的概念,1.5.1 测量误差产生的原因,误差产生原因：,2.观测者（人为原因）,第五节 测量误差的概念,1.5.2 测量误差的概念,1、,误差,的概念,：,观测值与客观值之间的差距,2、误差的分类,：,按性质分为：系统误差、偶然误差,系统误差：有规律,仪器误差,偶然误差：没有规律,人为误差 外界误差,3,、评定精度的标准:,中误差、,相对误差、允许误差,第六节 测量常用的计量单位,1.6.1 测量误差产生的原因,1,、长度单位,1m=10dm=100cm=1000mm,1km(,公里,)=1000m,2,、面积、体积单位,面积：,m,2,、,km,2,或公顷,(ha),1ha=10000 m,2,1,km,2,=100ha,体积：立方米,m,3,第六节 测量常用的计量单位,3,、,角度,单位,度、分、秒,弧度：,4,、测量数据计算的凑整规律,5进,5舍,奇进偶不进,6,5,7,5,1.6.1 测量计量单位,