第一章 煤礦測量學(xué)基礎(chǔ)知識

1、煤礦測量煤礦測量學(xué)學(xué) 主講主講: :武武永軍永軍 第一章第一章 煤礦測量學(xué)的基礎(chǔ)知識煤礦測量學(xué)的基礎(chǔ)知識 本章知識點本章知識點v測量學(xué)概述v 測量工作的概述v 比例尺v 測量誤差的概述v 地面點位置的確定v 測量常用計量單位 第一節(jié) 測量學(xué)概述測量學(xué)：研究地球的形狀、大小以及確定地球表面各點間相對位置的一門學(xué)科1.1.1 測量學(xué)定義測量學(xué)定義生產(chǎn)實踐需要生產(chǎn)實踐需要測量學(xué)測量學(xué) 利用工具測量利用工具測量、發(fā)展發(fā)展 進一步指導(dǎo)實踐進一步指導(dǎo)實踐 通俗意義上的測量學(xué)：利用測量工具、方法確定地面點與點之間的關(guān)系（距離、角度、高差）1、測定（測繪） 2、測設(shè)（放樣） 1.1.2 測量學(xué)任務(wù)測量學(xué)任務(wù)

2、第一節(jié) 測量學(xué)概述采集信息采集信息信息處理信息處理繪圖繪圖讀讀 圖圖 信息處理信息處理放樣放樣（測）（測）（算）（算）（繪）（繪）（看、讀）（看、讀）（算）（算）（標(biāo)定）（標(biāo)定）測測 定定測測 設(shè)設(shè) 第一節(jié) 測量學(xué)概述礦山測量學(xué)1.1.3 測量學(xué)的分類測量學(xué)的分類攝影測量學(xué) 地圖制圖學(xué) 普通測量學(xué) 大地測量學(xué) 第一節(jié) 測量學(xué)概述1.1.4 測量學(xué)的作用測量學(xué)的作用地面測量井下測量 井上下聯(lián)系測量 地面控制測量地面施工 測量 繪制井上下對照圖 測繪地形圖 井下控制測量 測繪采掘工程圖 井下施工測量平面聯(lián)系測量高程聯(lián)系測量 第二節(jié) 地面點位的確定 確定地面點的空間位置需用三個量，確定地面點的空間位

3、置需用三個量，在測量工作中一般用在測量工作中一般用: : 某點在某點在基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面上投影位置（上投影位置（x,yx,y） 該點離該點離基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面高度（高度（H H）測量工作的實質(zhì)：確定地面測量工作的實質(zhì)：確定地面點的空間位置點的空間位置 第二節(jié) 地面點位的確定ABabcXC C 基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面 ZY 第二節(jié) 地面點位的確定 地球表面高低起伏大，海洋面積地球表面高低起伏大，海洋面積71%，地球是被，地球是被海水面包圍的球體海水面包圍的球體1.2.1 大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面 第二節(jié) 地面點位的確定水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面靜止海水面所形成的封閉曲面。靜止海水面所形成的封閉曲面。N個個大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面其中通過其

4、中通過平均海水面平均海水面的水準(zhǔn)面。的水準(zhǔn)面。1個個1.2.1 大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面地球自然表面地 球橢球 面平均海水 面 大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面作為作為點平面位置的投影面，點平面位置的投影面，高程的起算面高程的起算面 第二節(jié) 地面點位的確定水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面 大地大地水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面 外業(yè)測量工作基準(zhǔn)面外業(yè)測量工作基準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面 外業(yè)測量工作基準(zhǔn)外業(yè)測量工作基準(zhǔn)線線鉛垂線鉛垂線絕對高程：絕對高程：AB大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面AHBH1.2.2 高程高程 第二節(jié) 地面點位的確定我國的高程系統(tǒng)：我國的高程系統(tǒng)：水準(zhǔn)原點水準(zhǔn)原點 ：全國高程的起算點。1985年國家高程基準(zhǔn) （72.260m ）1956

5、年黃海高程系 （72.289m）目前我國統(tǒng)一采用1985985年國家高程基準(zhǔn)年國家高程基準(zhǔn) 。水準(zhǔn)原點H0驗潮站大地水準(zhǔn)面AB大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面AHBH假定水準(zhǔn)面假定水準(zhǔn)面AHBH相對高程：相對高程：1.2.2 高程高程 第二節(jié) 地面點位的確定 根據(jù)工程的需要，如果某一地區(qū)引用絕對高程有困難，或者為了施工方便，也可以選擇一個假定的水準(zhǔn)面做為高程啟起算面。提示提示：在一個特定區(qū)域只能選擇一個水準(zhǔn)面高差高差：高差高差有正負之分：有正負之分：正為上坡，負為下坡。1.2.3 高差高差 第二節(jié) 地面點位的確定1、地理坐標(biāo)：用經(jīng)度和緯度來表示地面點位坐標(biāo) 適用于適用于：在地球橢球面上確定點位。：在地球橢

6、球面上確定點位。分為： （1）天文地理坐標(biāo)(天文經(jīng)度 ，天文緯度 ) （2）大地地理坐標(biāo)(大地經(jīng)度L，大地緯度B )如：北京 東經(jīng)11628北緯39541.2.4 地面點的坐標(biāo)地面點的坐標(biāo) 第二節(jié) 地面點位的確定S緯線NO地地 軸：軸：地球的自轉(zhuǎn)軸地球的自轉(zhuǎn)軸(NS)(NS)，NN為北極，為北極，S S為南極。為南極。子午面：子午面：過地球上某點與地軸（旋轉(zhuǎn)軸）所組成的平面。過地球上某點與地軸（旋轉(zhuǎn)軸）所組成的平面。子午線：子午線：子午面與地球面的交線，子午面與地球面的交線， 又叫經(jīng)線。又叫經(jīng)線。起始子午面：起始子午面：通過通過英國格林尼治天文臺英國格林尼治天文臺的子午面的子午面NGSNGS

7、。緯緯 線：線：垂直于地軸的平面與地垂直于地軸的平面與地 球面的交線。球面的交線。赤道平面：赤道平面：垂直于地軸并通過垂直于地軸并通過 地球中心的平面地球中心的平面WMEWME。赤赤 道：道：赤道平面與地球面赤道平面與地球面 的交線。的交線。WE赤道赤道赤道平面赤道平面起始子午面起始子午線G 橢球上的基本概念經(jīng)度經(jīng)度：過P點的子午面NPS與首子午面NMS所構(gòu)成的二面角叫做P點的大地經(jīng)度，用L表示。緯度緯度：過P點的法線 Pn與赤道面的夾角叫做P點的大地緯度，用B表示。赤道赤道平面平面OPM大地經(jīng)度L大地緯度BnLB起始子午面起始子午面（首子午面）（首子午面） SNL取值范圍：東經(jīng)0180西經(jīng)0

8、180B取值范圍：北緯090南緯090內(nèi)業(yè)計算、繪圖 方法：方法：將地球劃分成若干帶，然后將每帶將地球劃分成若干帶，然后將每帶投影投影到平面上。到平面上。 特點：特點：投影后角度保持不變，中央子午線投影后一條直線，投影后角度保持不變，中央子午線投影后一條直線，且長度不變。且長度不變。外業(yè)測量、地球表面變形2、高斯平面直角坐標(biāo)系、高斯平面直角坐標(biāo)系：適用于：研究范圍較大。適用于：研究范圍較大。1.2.4 地面點的坐標(biāo)地面點的坐標(biāo) 第二節(jié) 地面點位的確定1.2.4 地面點的坐標(biāo)地面點的坐標(biāo)（1 1） 高斯投影的概念高斯投影的概念 高斯投影是一種高斯投影是一種等角等角橫切橢圓柱橫切橢圓柱投影投影。它

9、。它是由德國數(shù)學(xué)家高斯是由德國數(shù)學(xué)家高斯(Gauss(Gauss，17771855)17771855)提提出，后經(jīng)德國大地測量學(xué)家克呂格出，后經(jīng)德國大地測量學(xué)家克呂格(Kruger(Kruger，185718571923)1923)加以補充完善，故又稱加以補充完善，故又稱“高斯高斯克呂格投影克呂格投影”，簡稱，簡稱“高斯投影高斯投影”。 NSc赤道赤道高斯投影平面高斯投影平面赤道赤道中央子午線中央子午線 高斯投影高斯投影采用分帶投影。將橢球面按采用分帶投影。將橢球面按一定經(jīng)差分帶，分別進行投影。一定經(jīng)差分帶，分別進行投影。我國規(guī)定按經(jīng)差我國規(guī)定按經(jīng)差66和和33進進行投影分帶。行投影分帶。66

10、帶帶自自首子午線首子午線開始，按開始，按66的經(jīng)差自西向東分成的經(jīng)差自西向東分成6060個帶個帶。 3帶帶自自1.5 開始，按開始，按3的經(jīng)差自西向東分成的經(jīng)差自西向東分成120個帶個帶。高斯投影帶劃分高斯投影帶劃分 按照按照66帶帶劃分的規(guī)定，第劃分的規(guī)定，第1 1帶中央子午線的經(jīng)帶中央子午線的經(jīng)度為度為33，其余各帶中央子午線經(jīng)度與帶號的關(guān)系，其余各帶中央子午線經(jīng)度與帶號的關(guān)系是：是： L L。=6N=6N3 3 （NN為為66帶的帶號）帶的帶號）例：例：2020帶中央子午線的經(jīng)度為帶中央子午線的經(jīng)度為 L L。66 20 2033117 117 此帶的范圍是多少？（此帶的范圍是多少？（1

11、14 120 114 120 ） 按照按照33帶劃分的規(guī)定，第帶劃分的規(guī)定，第1 1帶中央子午線的經(jīng)帶中央子午線的經(jīng)度為度為33，其余各帶中央子午線經(jīng)度與帶號的關(guān)系，其余各帶中央子午線經(jīng)度與帶號的關(guān)系是：是： L L。=3n =3n （n n為為33帶的帶號）帶的帶號） 例：例：120120帶中央子午線的經(jīng)度為帶中央子午線的經(jīng)度為 L L。33 120 120360 360 6帶與3帶中央子午線之間的關(guān)系如圖: 3帶的中央子午線與6帶中央子午線及分帶 子午線重合，減少了換帶計算。 工程測量采用3 帶，特殊工程可采用1.5 帶或任意帶。坐標(biāo)系的建立：坐標(biāo)系的建立：x x軸軸 中央子午線的投影中央

12、子午線的投影y y軸軸 赤道的投影赤道的投影原點原點OO 兩軸的交點兩軸的交點OxyP（X，Y）高斯自高斯自然坐標(biāo)然坐標(biāo)注：注：X軸向軸向北北為為正正， y軸向軸向東東為為正正。赤道赤道中央子午線中央子午線 由于我國的位于北由于我國的位于北半球，東西橫跨半球，東西橫跨1212個個66帶，各帶又獨自構(gòu)帶，各帶又獨自構(gòu)成直角坐標(biāo)系。成直角坐標(biāo)系。 故：故：X X值均為正，值均為正， 而而Y Y值則有正有負。值則有正有負。世界地圖世界地圖赤赤 道道 東經(jīng)東經(jīng) 732713509 732713509 66帶帶13231323， 33帶帶24452445故：故：根據(jù)帶號可以判斷屬于何種投影帶根據(jù)帶號可以

13、判斷屬于何種投影帶 我國統(tǒng)一6帶分布情況xyo1p2pmymxpp280.272440180.23283622mymxpp360.136780650.30285511mymxpp720.227559180.23283622（帶號）mymxpp360.636780)(650.30285511帶號500km = 500000+ = + 636780.360m = 500000+ = + 227559.720m1py2py2py1py國家統(tǒng)一坐標(biāo)：國家統(tǒng)一坐標(biāo)：2211,ppppxxxx（帶號）（帶號）（帶號）（帶號）不同點：不同點：1 1、 x x，y y軸互異。軸互異。2 2、 坐標(biāo)象限不同。坐

14、標(biāo)象限不同。3 3、表示直線方向的方位角定、表示直線方向的方位角定義不同。義不同。相同點：相同點：數(shù)學(xué)計算公式相同。數(shù)學(xué)計算公式相同。 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系 與數(shù)學(xué)上的笛卡爾平面直角坐標(biāo)系的異同點與數(shù)學(xué)上的笛卡爾平面直角坐標(biāo)系的異同點 ：高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系笛卡爾坐標(biāo)系笛卡爾坐標(biāo)系ooyyxxppx=Dcosy=Dsiny=Dsinx=Dcosy=Dsiny=DsinDD測量坐標(biāo)系 3、獨立平面直角坐標(biāo)：適用于：研究范圍較小。當(dāng)區(qū)域面積小于50平方，可直接在平面上計算） 第二節(jié) 地面點位的確定1.2.4 地面點的坐標(biāo)地面點的坐標(biāo)數(shù)學(xué)平面直角坐標(biāo)系數(shù)學(xué)平面直角坐標(biāo)

15、系測量平面直角坐標(biāo)系測量平面直角坐標(biāo)系 第三節(jié) 比例尺LlM11.3.1 比例尺的概念比例尺的概念1、數(shù)字比例尺、數(shù)字比例尺 用用1/M表示。如表示。如1 500，1 1000，1 5000， M為比例尺分母。為比例尺分母。M越大，比例尺越小。越大，比例尺越小。比例尺：圖上某直線的長度與該直線的實地水平長度之比；分為數(shù)字比例尺和圖式比例尺。2、圖式比例尺優(yōu)點優(yōu)點：便于直接量取長度，并可減小因圖紙伸縮變形而引便于直接量取長度，并可減小因圖紙伸縮變形而引起的誤差。起的誤差。3比例尺的精度比例尺的精度 第三節(jié) 比例尺1.3.2 比例尺的應(yīng)用比例尺的應(yīng)用礦圖采掘工程平面圖：采掘工程平面圖：1 5000

16、 1 2000井上下對照圖圖：井上下對照圖圖：1 5000 地地 形形 圖：圖：1 5000 1.3.2 比例尺的應(yīng)用比例尺的應(yīng)用 第三節(jié) 比例尺1.3.2 比例尺的應(yīng)用比例尺的應(yīng)用圖紙打印1 5000 一個方格邊長為一個方格邊長為500米米1 2000 一個方格邊長為一個方格邊長為500米米 1:1000 一個方格邊長為一個方格邊長為500米米1.3.2 比例尺的應(yīng)用比例尺的應(yīng)用礦圖建立的方格網(wǎng)，打印時每個方格網(wǎng)邊長都為礦圖建立的方格網(wǎng)，打印時每個方格網(wǎng)邊長都為10cm1、確定地面點的三個基本要素： 第四節(jié) 測量工作概述1.4.1 測量的基本內(nèi)容測量的基本內(nèi)容2、地面測量的三項基本內(nèi)容：角度

17、角度距離距離高程高程 測角測角量距量距測高差測高差 第四節(jié) 測量工作概述1.4.2 測量工作的基本原則測量工作的基本原則先看三個例子：先看三個例子： 第五節(jié) 測量誤差的概念1.5.1 測量誤差產(chǎn)生的原因測量誤差產(chǎn)生的原因結(jié)論結(jié)論:這是由于這是由于尺子尺子的原因產(chǎn)生的誤差的原因產(chǎn)生的誤差1、如果用兩把刻劃不一樣的尺，丈量同一段距離，用第一根尺量得距離為20m,用第二根尺量得距離為19.98m，兩者相差2cm。尺尺子子1、量身高：、量身高： 現(xiàn)用同一根尺對同一人量身高三次，當(dāng)視線水平或向上傾斜或向下傾斜時，會量得三個不同的身高值，這三個值之間存在誤差。 第五節(jié) 測量誤差的概念1.5.1 測量誤差產(chǎn)

18、生的原因測量誤差產(chǎn)生的原因結(jié)論結(jié)論:這時候產(chǎn)生誤差的原因主要是由這時候產(chǎn)生誤差的原因主要是由人為因素人為因素造成的造成的1.5.1 測量誤差產(chǎn)生的原因測量誤差產(chǎn)生的原因3、測三角形內(nèi)角和 用經(jīng)緯儀測量一三角形內(nèi)角，除了上面所說的人和儀器的因素導(dǎo)致誤差外，還有環(huán)境因素，如：光的折射、視線跳動等等,都有可能使照準(zhǔn)失真，這些現(xiàn)象是由于空氣的密度不同、空氣的對流、風(fēng)力等情況所造成的,也就是由環(huán)境造成的。結(jié)論結(jié)論:環(huán)境因素環(huán)境因素也是造成誤差產(chǎn)生的又一個主要原因也是造成誤差產(chǎn)生的又一個主要原因 第五節(jié) 測量誤差的概念1.5.1 測量誤差產(chǎn)生的原因測量誤差產(chǎn)生的原因 第五節(jié) 測量誤差的概念1.5.1 測量誤差產(chǎn)生的原因測量誤差產(chǎn)生的原因誤差產(chǎn)生原因：誤差產(chǎn)生原因： 1.儀器本身 2.觀測者（人為原因） 3.外界環(huán)境 第五節(jié) 測量誤差的概念1.5.2 測量誤差的概念測量誤差的概念1、誤差誤差的概念的概念：觀測值與客觀值之間的差距觀測值與客觀值之間的差距 2、誤差的分類、誤差的分類： 按性質(zhì)分為：系統(tǒng)誤差、偶然誤差系統(tǒng)誤差：有規(guī)律 儀器誤差