測(cè)量學(xué)基本知識(shí)

測(cè)量的基本知識(shí)測(cè)量學(xué)定義311.1測(cè)量學(xué)概論研究如何測(cè)定地面點(diǎn)的平面位置和高程，將地球表面的地形及其他信息測(cè)繪成圖，以及確定地球的形狀和大小等的一門學(xué)科。

測(cè)量學(xué)按學(xué)科分類2大地測(cè)量學(xué)、攝影測(cè)量學(xué)、地形測(cè)量學(xué)（海洋測(cè)量）、工程測(cè)量學(xué)以及地圖制圖學(xué)等。1.1測(cè)量學(xué)概論1.1測(cè)量學(xué)概論（1）大地測(cè)量學(xué)是研究和確定地球形狀、大小、重力場(chǎng)、整體與局部運(yùn)動(dòng)和地表面點(diǎn)的幾何位置以及它們的變化的理論和技術(shù)的學(xué)科。1.1測(cè)量學(xué)概論1.1測(cè)量學(xué)概論（2）攝影測(cè)量學(xué)攝影測(cè)量學(xué)是利用攝影相片來(lái)研究和測(cè)定物體的形狀、大小和位置的學(xué)科。1.1測(cè)量學(xué)概論ADS40imageatGSD=20cm1.1測(cè)量學(xué)概論（3）地形測(cè)量學(xué)研究如何將地球表面局部區(qū)域內(nèi)的地物、地貌及其他有關(guān)信息測(cè)繪成地形圖的理論、方法和技術(shù)的學(xué)科。1.1測(cè)量學(xué)概論1.1測(cè)量學(xué)概論（4）地圖制圖學(xué)利用測(cè)量所得的資料，研究如何編繪成圖以及地圖制作的理論，方法和應(yīng)用等方面的學(xué)科。1.1測(cè)量學(xué)概論1.1測(cè)量學(xué)概論（5）工程測(cè)量學(xué)研究工程建設(shè)在勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工和管理階段所進(jìn)行的各種測(cè)量工作的學(xué)科?？偨Y(jié)測(cè)量學(xué)各分支學(xué)科之間互相滲透、相互補(bǔ)充、相輔相成。1.2建筑工程測(cè)量的任務(wù)建筑工程測(cè)量屬于工程測(cè)量一部分，是研究利用測(cè)量?jī)x器和工具，對(duì)建筑工程場(chǎng)地上地面點(diǎn)的位置進(jìn)行測(cè)量和確定的學(xué)科。建筑工程測(cè)量學(xué)定義311.2建筑工程測(cè)量的任務(wù)

（1）建筑工程場(chǎng)地大比例尺地形圖測(cè)繪。建筑工程測(cè)量的任務(wù)2

（2）建筑物的施工測(cè)量。

（3）建筑物的變形觀測(cè)。1.3地面點(diǎn)位的確定1）水準(zhǔn)面任何一個(gè)靜止的液體表面都叫做水準(zhǔn)面。測(cè)量工作的基準(zhǔn)面31.3.1水準(zhǔn)面是受地球重力影響形成的，水準(zhǔn)面處處與重力方向垂直，重力方向稱為鉛垂線。水準(zhǔn)面和鉛垂線是測(cè)量工作所依據(jù)的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線。2）大地水準(zhǔn)面

人們?cè)O(shè)想有一個(gè)靜止的海水面向陸地延伸，由此形成一個(gè)包圍地球的封閉的曲面，這個(gè)曲面稱為大地水準(zhǔn)面。1.3地面點(diǎn)位的確定3）參考橢球由于地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻，導(dǎo)致地面上各點(diǎn)的重力方向即鉛垂線方向產(chǎn)生不規(guī)則的變化，因而大地水準(zhǔn)面實(shí)際上是一個(gè)有微小起伏的不規(guī)則曲面。1.3地面點(diǎn)位的確定1.3地面點(diǎn)位的確定

由于大地水準(zhǔn)面是一個(gè)不規(guī)則的曲面，不能用數(shù)學(xué)公式表述，因而需要尋找一個(gè)理想的幾何體代表地球的形狀和大小。該幾何體必須滿足兩個(gè)條件：①形狀接近地球自然形體；②可以用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式表示。1.3地面點(diǎn)位的確定參考橢球體一個(gè)非常接近大地體，并可用數(shù)學(xué)式表示幾何形體，作為地球的參考形狀和大小。它是一個(gè)橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而形成的形體故又稱旋轉(zhuǎn)橢球體。參考橢球面：參考橢球體外表面，是球面坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面。1）大地坐標(biāo)系

地面點(diǎn)的坐標(biāo)系31.3.21.3地面點(diǎn)位的確定

過(guò)地心O且垂直于地軸的平面稱為赤道面，它與球面的交線稱為赤道。通過(guò)英國(guó)格林尼治天文臺(tái)（用G點(diǎn)表示）的子午線稱為起始子午線（首子午線），而包括該子午線的子午面稱為首子午面。地面上任一點(diǎn)P的地理坐標(biāo)是以該點(diǎn)的經(jīng)度來(lái)表示的。經(jīng)度是過(guò)該點(diǎn)的子午線與首子午面的夾角，以L表示。1.3地面點(diǎn)位的確定從首子午線起向東0°~180°稱為東經(jīng)，向西0°~180°稱為西經(jīng)。P點(diǎn)的緯度就是該點(diǎn)的法線與赤道面的交角，以B表示，從赤道向北0°～90°稱為北緯，向南0°～90°稱為南緯，如北京的地理坐標(biāo)為東經(jīng)116°28′，北緯39°54′。

大地地理坐標(biāo)系用大地經(jīng)度L和大地緯度B表示地面點(diǎn)投影在地球橢球面上的位置。1.3地面點(diǎn)位的確定2）高斯平面直角坐標(biāo)系

高斯投影就是設(shè)想將截面為橢圓的一個(gè)圓柱面橫套在旋轉(zhuǎn)橢球外面，并與旋轉(zhuǎn)橢球面上的某一條子午線相切，同時(shí)使圓柱的軸位于赤道面內(nèi)，并通過(guò)橢球中心，相切的子午線稱為中央子午線。然后將中央子午線附近的旋轉(zhuǎn)橢球面上的點(diǎn)、線投影到橫圓柱面上，再順著過(guò)極點(diǎn)的母線將圓柱面剪開(kāi)，并展開(kāi)為平面，這個(gè)平面稱為高斯投影平面。1.3地面點(diǎn)位的確定高斯投影的分帶1.3地面點(diǎn)位的確定由于我國(guó)的位于北半球，東西橫跨12個(gè)6o帶，各帶又獨(dú)自構(gòu)成直角坐標(biāo)系。故：X值均為正，而Y值則有正有負(fù)。世界地圖赤道1.3地面點(diǎn)位的確定3）平面直角坐標(biāo)系當(dāng)測(cè)量的范圍較小時(shí)，可以把該測(cè)區(qū)的球面作為平面看待，直接將地面點(diǎn)沿鉛垂線投影到水平面上，用平面直角坐標(biāo)來(lái)表示它的投影位置。將坐標(biāo)原點(diǎn)選在測(cè)區(qū)西南角，使測(cè)區(qū)全部在第一象限內(nèi)，并以該地的子午線為x軸，向北為正，y軸向東為正。測(cè)量平面直角坐標(biāo)系1.3地面點(diǎn)位的確定高斯平面直角坐標(biāo)系數(shù)學(xué)坐標(biāo)系ααooyyxxⅠⅠⅢⅡⅡⅣⅣⅢppx=Dcosαy=Dsinαx=Dcosαy=DsinαDD其與數(shù)學(xué)中平面直角坐標(biāo)系相比

不同點(diǎn)：x，y軸互異；坐標(biāo)象限不同；表示直線方向的方位角定義不同。相同點(diǎn)：數(shù)學(xué)計(jì)算公式相同。1.3地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)的高程系31.3.3高程和高差的表示高程和高差的表示地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱為絕對(duì)高程，又稱海拔。如：HA、HB地面點(diǎn)到任意水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱為相對(duì)高程。在同一個(gè)高程系統(tǒng)中，兩個(gè)地面點(diǎn)間高程之差稱為高差。1）用水平面代替水準(zhǔn)面對(duì)距離的影響 水平面代替水準(zhǔn)面的限度31.3.41.3地面點(diǎn)位的確定結(jié)論：在半徑為10km的圓面積內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)度的測(cè)量時(shí)，可以不必考慮地球曲率的影響，即可把水準(zhǔn)面當(dāng)作水平面看待。2）用水平面代替水準(zhǔn)面對(duì)高程的影響

1.3地面點(diǎn)位的確定

結(jié)論:地球曲率的影響對(duì)高差而言，即使在很短的距離也必須加以考慮。1.4測(cè)量工作概述測(cè)量的基本工作31.4.1如圖1-6所示，若地面點(diǎn)A為已知點(diǎn)，欲確定地面點(diǎn)B、C、D、E在某一坐標(biāo)系的位置，應(yīng)先測(cè)定各點(diǎn)組成的多邊形各邊長(zhǎng)度和鄰邊所夾水平角β，以及AB邊與北向的夾角α，根據(jù)A點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算出B、C、D、E各點(diǎn)的坐標(biāo)。1.4測(cè)量工作概述測(cè)量的三項(xiàng)基本工作1）角度測(cè)量；2）距離測(cè)量；3）高程測(cè)量。測(cè)量工作的基本原則1.4.2如圖1-7所示，在A點(diǎn)只能測(cè)繪A點(diǎn)附近的房屋、道路、地面起伏等地物、地貌，對(duì)于山的另一面或較遠(yuǎn)的地方就觀測(cè)不到，因此必須先在整個(gè)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)均勻選定若干數(shù)量的點(diǎn)作為控制點(diǎn)，如圖中的A、B、C、D、E、F諸點(diǎn)，以控制整個(gè)測(cè)區(qū)。1.4測(cè)量工作概述1.4測(cè)量工作概述基本原則先控制后碎部、從整體到局部、從高級(jí)到低級(jí)1.4測(cè)量工作概述工程測(cè)量常用儀器1.4.31.5測(cè)量誤差的基本知識(shí)測(cè)量誤差的定義31.5.1若用L表示觀測(cè)值，X表示真值，則真誤差Δ為Δ=L－X測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因31.5.21.5測(cè)量誤差的基本知識(shí)1）儀器誤差的影響2）觀測(cè)者的影響3）外界環(huán)境的影響1.系統(tǒng)誤差測(cè)量誤差的分類31.5.3在相同的觀測(cè)條件下進(jìn)行一系列的觀測(cè)，如果誤差在大小、符號(hào)上表現(xiàn)出系統(tǒng)性，即在觀測(cè)過(guò)程中按一定的規(guī)律變化，或者為一常數(shù)，那么，這種誤差就稱為系統(tǒng)誤差。例如，水準(zhǔn)尺的刻劃不準(zhǔn)、水準(zhǔn)儀的視準(zhǔn)軸誤差、溫度對(duì)鋼尺量距的誤差、尺長(zhǎng)誤差等均屬于系統(tǒng)誤差。1.5測(cè)量誤差的基本知識(shí)2.偶然誤差測(cè)量誤差的分類31.5.3在相同的觀測(cè)條件下進(jìn)行一系列的觀測(cè)，如果誤差在大小和符號(hào)上都表現(xiàn)出偶然性，即從表面看沒(méi)有任何規(guī)律性，那么這種誤差稱為偶然誤差，也稱隨機(jī)誤差。觀測(cè)時(shí)的照準(zhǔn)誤差、讀數(shù)時(shí)的估讀誤差等都屬于偶然誤差。1.5測(cè)量誤差的基本知識(shí)偶然誤差是測(cè)量誤差研究的主要對(duì)象。思考與練習(xí)簡(jiǎn)答題1.建筑測(cè)量工作的基本任務(wù)是什么？2.什么是水準(zhǔn)面、大地水準(zhǔn)面和參考橢球面？3.測(cè)量工作的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線是什么？4.測(cè)量中的平面直角坐標(biāo)系和數(shù)學(xué)上的平面直角坐標(biāo)系有哪些不同？5.什么是絕對(duì)高程(海拔)、相對(duì)高程和高差？簡(jiǎn)答題6.確定地面點(diǎn)的位置必須進(jìn)行的三項(xiàng)基本測(cè)量工作是什么？7.測(cè)量誤差研究的對(duì)象是什么?8.什么是東經(jīng)及北緯。9.在半徑為多少km的圓面積內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)度的測(cè)量時(shí)，