1、测量学测量学 同济大学测量与国土信息工程系 第一章 测绘工作概述一、测量学的产生一、测量学的产生测量学的基本任务四、测量学的基本任务 测定测定测设测设地形图应用地形图应用 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） 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
2、。 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）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。五、测量学的特点和要求（1）特点特点 实践性强，责任性要求高， 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。 学会和掌握
3、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 （仪器的基本操作、作业程序、记录、成果整理） 掌握测量仪器的检验和校正方法掌握测量仪器的检验和校正方法 （测量仪器的轴线关系、检验和校正的作业方法） 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： 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
4、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 （1）教材：）教材：测量学测量学，顾孝烈、鲍峰、程效军编著，同济大，顾孝烈、鲍峰、程效军编著，同济大学出学出 版社版社1999年出版年出版 测量学实验测量学实验，顾孝烈、鲍峰、程效军编著，同济大学出版，顾孝烈、鲍峰、程效军编著，同济大学出版社社2004年出版年出版 参考教材参考教材数字侧图原理与方法数字侧图原理与方法，潘正风、杨正荛、程效军，潘正风、杨正荛、程效军等编著，武汉大学出版社等编著，武汉大学出版社2
5、004年年8月出版月出版（2）实验（）实验（1/3时间）时间） 分组进行，分组进行，4人一组，选一小组长，最后实验操作考核人一组，选一小组长，最后实验操作考核（3）成绩评定（综合）成绩评定（综合）平时（出勤、作业、回答问题）；平时（出勤、作业、回答问题）；期中考试；期中考试；实验成绩；实验成绩；期终考试。期终考试。（3）教材、实验与成绩教材、实验与成绩一、测量学在人类认识地球中的作用一、测量学在人类认识地球中的作用“地球地球 的的 形形 状状 是是 甚甚 么样的？么样的？”。1 12 2 = = 2 2 - - 1 1lRR=l/l/L=2RL=2Rl l=R=R地籍测量与房产测量地籍测量与房
6、产测量测量学发展历史与趋势测量学发展历史与趋势1-3 1-3 地球的形状和大小地球的形状和大小一、地球的自然形体一、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：静止的液体表面，称为水准面。静止的液体表面，称为水准面。特性特性q 处处与处处与铅垂线铅垂线正交正交二、水准面二、水准面q 是不规则的表面，有无穷多是不规则的表面，有无穷多q 水准面与铅垂线可作为野外测量的水准面
7、与铅垂线可作为野外测量的基准面基准面和和基准线基准线与平静的平均海与平静的平均海水面相重合、并水面相重合、并延伸穿过陆地而延伸穿过陆地而形成的封闭曲面形成的封闭曲面称为称为大地水准面。大地水准面。 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。P PP P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=6371kml l NSMP格林尼治格
8、林尼治天天 文文 台台n 大地经度大地经度(L) (L) n 大地纬度大地纬度(B)(B)n 大地高大地高(H) (H) LBH过地面点的子午面与起过地面点的子午面与起始子午面之间的夹角始子午面之间的夹角过地面点的法线与赤道过地面点的法线与赤道面之间的夹角面之间的夹角地面点沿法线至参考椭地面点沿法线至参考椭球面的距离球面的距离G3.高斯平面直角坐标高斯平面直角坐标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
9、 采用高斯投影的方法，将旋转椭球体面 投影到平面上表示。高斯坐标系建立高斯坐标系建立1高斯投影方法：高斯投影方法：将椭球面投影到平面上。 在椭球面上划分投影带划分投影带逐带投影到圆柱面 上展开圆柱面成平面直角坐标系； 特点：采用正形投影正形投影（即保角变换、保角影 射）(1)高斯平面直角坐标系的建立高斯平面直角坐标系的建立高斯坐标系建立高斯坐标系建立2使投影带的中央子午线中央子午线与圆柱体相切，投影时其 长度不变，展开后为X轴轴，向北为正； 赤道赤道与中 央子午线正 交，展开后为Y轴轴向东为正。高斯投影示意图高斯坐标表示高斯坐标表示(2) 高斯平面直角坐标的表示高斯平面直角坐标的表示 a）将以
10、中央子午线为X轴的横坐标加上500000米； （纵坐标不变）（纵坐标不变） b）为区分各坐标带，再在各点横坐标之前加上坐 标带的带号。 为使用方便，将X轴向西移500km例：例：设第21投影带内A、B投 影的横坐标分别为： ya=+ 224567m Yb=245678m 则则： ya =500000+224567=724567m yb =500000-245678=254322m即即： ya =21724567m yb=21254322m（一）地心坐标系（一）地心坐标系2.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
11、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高程系统与高程基准高程系统与高程基准地物和地貌地物和地貌基本原则基本原则布局上布局上由整由整体到局部；体到局部；次序上次序上先控先控制后细部；制后细部；精度上精度上从高从高级到低级级到低
12、级控制测量控制测量地形细部测量地形细部测量施工放样施工放样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1-61-6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dRsRtgd23331)31(RsRRRtgsdS2Rsss一、对水平距离的影响一、对水平距离的影响结论结论：在半径小于10km的范围内量距，不必考虑地球曲率改正。d二、对高差的影响二、对高差的影响hRdhdRhR2)(2222Rdh22d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。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2、角度单位、角度单位3 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1 1、长度单位换算长度单位换算3 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
