測量學(xué)基本知識(shí)

測量的基本知識(shí)當(dāng)前第1頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)測量學(xué)定義311.1測量學(xué)概論研究如何測定地面點(diǎn)的平面位置和高程，將地球表面的地形及其他信息測繪成圖，以及確定地球的形狀和大小等的一門學(xué)科。當(dāng)前第2頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)

測量學(xué)按學(xué)科分類2大地測量學(xué)、攝影測量學(xué)、地形測量學(xué)（海洋測量）、工程測量學(xué)以及地圖制圖學(xué)等。1.1測量學(xué)概論當(dāng)前第3頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.1測量學(xué)概論（1）大地測量學(xué)是研究和確定地球形狀、大小、重力場、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。當(dāng)前第4頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.1測量學(xué)概論當(dāng)前第5頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.1測量學(xué)概論（2）攝影測量學(xué)攝影測量學(xué)是利用攝影相片來研究和測定物體的形狀、大小和位置的學(xué)科。當(dāng)前第6頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.1測量學(xué)概論ADS40imageatGSD=20cm當(dāng)前第7頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.1測量學(xué)概論當(dāng)前第8頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)（3）地形測量學(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)信息測繪成地形圖的理論、方法和技術(shù)的學(xué)科。1.1測量學(xué)概論當(dāng)前第9頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.1測量學(xué)概論（4）地圖制圖學(xué)利用測量所得的資料，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。當(dāng)前第10頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.1測量學(xué)概論當(dāng)前第11頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.1測量學(xué)概論（5）工程測量學(xué)研究工程建設(shè)在勘測設(shè)計(jì)、施工和管理階段所進(jìn)行的各種測量工作的學(xué)科?？偨Y(jié)測量學(xué)各分支學(xué)科之間互相滲透、相互補(bǔ)充、相輔相成。當(dāng)前第12頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.2建筑工程測量的任務(wù)建筑工程測量屬于工程測量一部分，是研究利用測量儀器和工具，對建筑工程場地上地面點(diǎn)的位置進(jìn)行測量和確定的學(xué)科。建筑工程測量學(xué)定義31當(dāng)前第13頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.2建筑工程測量的任務(wù)

（1）建筑工程場地大比例尺地形圖測繪。建筑工程測量的任務(wù)2

（2）建筑物的施工測量。

（3）建筑物的變形觀測。當(dāng)前第14頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)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)面和鉛垂線是測量工作所依據(jù)的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線。當(dāng)前第15頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)2）大地水準(zhǔn)面

人們設(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)位的確定當(dāng)前第16頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)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)位的確定當(dāng)前第17頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)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可以用簡單的數(shù)學(xué)公式表示。當(dāng)前第18頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)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。當(dāng)前第19頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)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。通過英國格林尼治天文臺(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)度來表示的。經(jīng)度是過該點(diǎn)的子午線與首子午面的夾角，以L表示。當(dāng)前第20頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)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。當(dāng)前第21頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)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，再順著過極點(diǎn)的母線將圓柱面剪開，并展開為平面，這個(gè)平面稱為高斯投影平面。當(dāng)前第22頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.3地面點(diǎn)位的確定高斯投影的分帶當(dāng)前第23頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.3地面點(diǎn)位的確定由于我國的位于北半球，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)。世界地圖赤道當(dāng)前第24頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.3地面點(diǎn)位的確定3）平面直角坐標(biāo)系當(dāng)測量的范圍較小時(shí)，可以把該測區(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)來表示它的投影位置。將坐標(biāo)原點(diǎn)選在測區(qū)西南角，使測區(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。測量平面直角坐標(biāo)系當(dāng)前第25頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)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。當(dāng)前第26頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)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。當(dāng)前第27頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1）用水平面代替水準(zhǔn)面對距離的影響 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)行長度的測量時(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。當(dāng)前第28頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)2）用水平面代替水準(zhǔn)面對高程的影響

1.3地面點(diǎn)位的確定

結(jié)論:地球曲率的影響對高差而言，即使在很短的距離也必須加以考慮。當(dāng)前第29頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.4測量工作概述測量的基本工作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)先測定各點(diǎn)組成的多邊形各邊長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)。當(dāng)前第30頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.4測量工作概述測量的三項(xiàng)基本工作1）角度測量；2）距離測量；3）高程測量。當(dāng)前第31頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)測量工作的基本原則1.4.2如圖1-7所示，在A點(diǎn)只能測繪A點(diǎn)附近的房屋、道路、地面起伏等地物、地貌，對于山的另一面或較遠(yuǎn)的地方就觀測不到，因此必須先在整個(gè)測區(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)測區(qū)。1.4測量工作概述當(dāng)前第32頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.4測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)當(dāng)前第33頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.4測量工作概述工程測量常用儀器1.4.3測量角度經(jīng)緯儀全站儀測量高差水平儀全站儀測量距離鋼尺、皮尺光學(xué)測距儀全站儀當(dāng)前第34頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.5測量誤差的基本知識(shí)測量誤差的定義31.5.1若用L表示觀測值，X表示真值，則真誤差Δ為Δ=L－X當(dāng)前第35頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)測量誤差產(chǎn)生的原因31.5.21.5測量誤差的基本知識(shí)1）儀器誤差的影響2）觀測者的影響3）外界環(huán)境的影響當(dāng)前第36頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)1.系統(tǒng)誤差測量誤差的分類31.5.3在相同的觀測條件下進(jìn)行一系列的觀測，如果誤差在大小、符號(hào)上表現(xiàn)出系統(tǒng)性，即在觀測過程中按一定的規(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、溫度對鋼尺量距的誤差、尺長誤差等均屬于系統(tǒng)誤差。1.5測量誤差的基本知識(shí)當(dāng)前第37頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)2.偶然誤差測量誤差的分類31.5.3在相同的觀測條件下進(jìn)行一系列的觀測，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測量誤差的基本知識(shí)偶然誤差是測量誤差研究的主要對象。當(dāng)前第38頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)思考與練習(xí)簡答題1.建筑測量工作的基本任務(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.測量工作的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線是什么？4.測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？5.什么是絕對高程(海拔)、相對高程和高差？當(dāng)前第39頁\共有42頁\編于星期三\4點(diǎn)簡答題6.確定地面點(diǎn)的位置必須進(jìn)行的三項(xiàng)基本測量工作是什么？7.測量誤差研究的對象是什么?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)行長度的測量時(shí)，可以不必考慮地球曲率的影