测量学-第一章.ppt
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1、测测 量量 学学v课程性质:课程性质:专业基础课专业基础课v总学时数:总学时数:4848学时学时 其中:课堂理论教学其中:课堂理论教学4848学时学时 v使用教材:测量学 华中科技大学出版社(吴建新等主编v相关课程:测量教学实习(1周)测量学课程概述测量学教材内容v分为两大部分分为两大部分v第一部分:基本部分(前第一部分:基本部分(前9 9章)章)第第1 1章测量学基本概念章测量学基本概念第第2 2、3 3、4 4、5 5章测量三项基本工作章测量三项基本工作(H(H、D D)第第6 6章章测量误差基础测量误差基础第第7 7章章控制测量控制测量第第8 8、9 9章章 地形图基本知识、地形图测绘与
2、应用地形图基本知识、地形图测绘与应用v第二部分:专业部分(后第二部分:专业部分(后3 3章)章)第第1010章章测设基本工作与施工测量测设基本工作与施工测量第第1111、1212章章道路中线测量道路中线测量1-1 1-1 测量学的任务与应用测量学的任务与应用v一、定义一、定义测量学:研究测量学:研究地球地球的形状和大小以及确定地面(包的形状和大小以及确定地面(包含空中、地下和水下)点空间位置的科学。含空中、地下和水下)点空间位置的科学。v二、二、任务任务1.测定(地面(地面 图纸):图纸):使用测量仪器和工具,通使用测量仪器和工具,通过测量和计算,得到一系列测量数据或成果,将地过测量和计算,得
3、到一系列测量数据或成果,将地球表面的地形缩绘成地形图,供经济建设、规划设球表面的地形缩绘成地形图,供经济建设、规划设计、国防建设及科学研究使用。计、国防建设及科学研究使用。v二、二、任务任务2.测设:测设是指用一定的测量方法,按照一定的精度,测设是指用一定的测量方法,按照一定的精度,把设计图纸上规划设计好的建把设计图纸上规划设计好的建(构构)筑物的平面筑物的平面位置和高程标定在实地上,作为施工的依据。位置和高程标定在实地上,作为施工的依据。(图纸(图纸地面)地面)1-1 1-1 测量学的任务与应用测量学的任务与应用v三、三、测量学的分类测量学的分类1.普通测量学:研究确定地球表面小范围(研究确
4、定地球表面小范围(10251025公里)公里)内点位的理论和方法,不顾及地球曲率,把地球表面当作内点位的理论和方法,不顾及地球曲率,把地球表面当作平面看待。平面看待。2.大地测量学:研究地球表面广大区域点位测定的理论和研究地球表面广大区域点位测定的理论和方法。包括地球的大小和形状的测定、大地区控制测量、方法。包括地球的大小和形状的测定、大地区控制测量、天文和重力测量。天文和重力测量。1-1 1-1 测量学的任务与应用测量学的任务与应用1-1 1-1 测量学的任务与应用测量学的任务与应用v三、三、测量学的分类测量学的分类3.摄影测量与遥感学:利用摄影相片或遥感技术来确定利用摄影相片或遥感技术来确
5、定地面物体的形状、大小、性质、特征和空间位置的学科。地面物体的形状、大小、性质、特征和空间位置的学科。1-1 1-1 测量学的任务与应用测量学的任务与应用v三、三、测量学的分类测量学的分类4.海洋测绘学:以海洋和陆地水域为对象所进行的测量和以海洋和陆地水域为对象所进行的测量和海图编绘工作,属于海洋测绘学的范畴。海图编绘工作,属于海洋测绘学的范畴。5.工程测量学:研究工程建设和资源开发中,在规划、设研究工程建设和资源开发中,在规划、设计、施工、管理各阶段进行的控制测量、地形测绘和施工放计、施工、管理各阶段进行的控制测量、地形测绘和施工放样、变形监测的理论、技术和方法的学科。样、变形监测的理论、技
6、术和方法的学科。6.制图学:是利用测量所得的成果资料,研究如何投影编是利用测量所得的成果资料,研究如何投影编绘和制印各种地图的工作,属于制图学的范畴。绘和制印各种地图的工作,属于制图学的范畴。v本书主要介绍本书主要介绍普通测量学及及部分工程测量学的内的内容。容。1-1 1-1 测量学的任务与应用测量学的任务与应用v四四、测量学的作用、测量学的作用l勘测设计阶段:测绘各种比例尺的地形图,供规划、设计使用l施工阶段:施工测量、测设(施工放样)、竣工测量和变形观测l运营管理阶段:建(构)筑物变形观测和安全监测预报、扩建改建1-2 1-2 测量学的发展与现状测量学的发展与现状v一、测量学的发展简史一、
7、测量学的发展简史世界最早的测量记载:公元前21世纪史记.夏本记 记载“准、绳、规、距”世界最早的地球球体说:公元前6世纪,古希腊毕达哥拉 斯,地球自转世界最早的测量仪器:公元前3世纪中国四大发明之一 司南,即指南针世界最早提出大地测量名词:公元前3世纪古希腊亚里士 多德提出世界最早的地图论著:公元前3世纪古希腊埃拉托色尼 地理学提出经纬图,地球周长世界最早的天文测量仪器:公元100年,中国东汉张衡,混天仪1-2 1-2 测量学的发展与现状测量学的发展与现状v一、测量学的发展简史一、测量学的发展简史世界最早的地图制图规范:公元265年,中国西晋裴秀 禹贡地域图序言“制图六体”世界最早的地形模型:
8、公元421年,中国南朝谢庄 制造木方丈图世界最早的近代地球仪:1429年,德国白海姆制作世界最早的地球投影:1569年,德国墨卡托投影世界最早的望远镜:1608年,荷兰,汉斯发明望远镜世界最早的近代测量工作:1617年,荷兰,斯纳尔 在世界首次进行三角测量世界最早的地球椭球论:1672年,法国里歇通过观测钟摆周期的实验,推论地球是椭球;1687年,英国牛顿在自然哲学的数学原理书中根据万有引力定律证明了地球是旋转椭球的理论1-2 1-2 测量学的发展与现状测量学的发展与现状v一、测量学的发展简史一、测量学的发展简史高斯(C.F.Gauss,17771855年)世界近代测量史的杰出代表,现代测绘科
9、学的奠基人,德国著名的数学家、物理学家、天文学家。1794年,最早提出最小二乘法,奠定了的近代测量平差理论的基础,1809年正式发表(概率论创始人法国拉格朗日1806年发表最小二乘原理)1822年,创立高斯投影理论,1912年由德国大地测量学家克吕格补充完善,正式建立高斯-克吕格投影和高斯-克吕格平面直角坐标系,简称高斯平面直角坐标系1826年,创立三角测量控制网整体条件平差理论1828年,提出平均海水面概念,为全球建立大地水准面作为高程基准面打下基础1-2 1-2 测量学的发展与现状测量学的发展与现状v二、测量学的发展现状二、测量学的发展现状望远镜的发明,推动了光学测量仪器(如光学水准仪、经
10、纬仪)的发展和广泛使用1859年第一台地形摄影机在法国制造,洛斯达开创了地面摄影测量方法1903年飞机的发明,1915年第一台自动连续航空摄影机在德国蔡司测绘仪器厂研制成功,使航空摄影测量成为现实1947年瑞典生产第一台光电测距仪,世界从此进入电子测量时代。随后相继出现了微波测距仪、激光测距仪、红外测距仪等电子经纬仪+光电测距仪+计算机=电子全站仪1-2 1-2 测量学的发展与现状测量学的发展与现状v二、测量学的发展现状二、测量学的发展现状从游标经纬仪 光学经纬仪 电子经纬仪 电子全站仪数字智能型全站仪从光学水准仪自动安平水准仪电子水准仪数字水准仪从地面摄影测量航空摄影测量数字摄影测量卫星遥感
11、(RS)图像处理三维激光扫描系统从野外白纸测图计算机机助制图数字化自动成图地理信息系统(GIS)从全球卫星定位系统(GPS)“3S”集成技术1-2 1-2 测量学的发展与现状测量学的发展与现状v三、我国测量事业的发展三、我国测量事业的发展建立和统一了全国坐标系统和高程系统建立了全国的大地控制网、国家水准网、基本重力网、完成了大地网和水准网的整体平差;完成了国家基本图的测绘工作已完成全国GPS 大地控制网和GIS基础框架进行了珠穆朗玛峰高程的测量。制定了各种测绘技术规范(规程)和法规,统一了技术规格和精度指标。测绘仪器生产发展迅速,不仅生产出各等级的经纬仪、水准仪、平板仪,而且还能批量生产电子经
12、纬仪、电磁波测距仪、自动安平水准仪、全站仪、GPS接收机、解析测图仪等。1-3 1-3 测量学的基础知识测量学的基础知识v一、地球的形状和大小一、地球的形状和大小1.1.地球的形状和大小地球的形状和大小地球是一个表面起伏较大的椭球 地球表面最高峰:8844.43m 海洋底部最深处:11022.00m 地球表面最大高差近20km地球平均半径:6371km地球又是一个近似光滑的水球 大陆面积:占29%海洋面积:占71%1-3 1-3 测量学的基础知识测量学的基础知识1-3 1-3 测量学的基础知识测量学的基础知识1-3 1-3 测量学的基础知识测量学的基础知识1-3 1-3 测量学的基础知识测量学
13、的基础知识v一、地球的形状和大小一、地球的形状和大小2.2.测量基准面测量基准面(1 1)大地水准面)大地水准面 水准面:水准面:设想有一个自由平静的海水面,向陆地延伸而形成设想有一个自由平静的海水面,向陆地延伸而形成一个封闭的曲面,我们把自由平静的海水面称为一个封闭的曲面,我们把自由平静的海水面称为水准面水准面。水准面是一个处处与重力方向垂直的连续曲面。水准面是一个处处与重力方向垂直的连续曲面。1-3 1-3 测量学的基础知识测量学的基础知识v一、地球的形状和大小一、地球的形状和大小2.2.测量基准面测量基准面(1 1)大地水准面)大地水准面大地水准面:大地水准面:水准面有无数个,水准面有无
14、数个,其中通过平均海水面的一个水准面其中通过平均海水面的一个水准面称为称为大地水准面大地水准面。由大地水准面所。由大地水准面所包围的地球形体包围的地球形体 称为称为大地体大地体。大地水准面和铅垂线是测量工大地水准面和铅垂线是测量工 作的作的基准面基准面和和基准线基准线 。1-3 1-3 测量学的基础知识测量学的基础知识v一、地球的形状和大小一、地球的形状和大小2.2.测量基准面测量基准面(1 1)大地水准面)大地水准面(2 2)参考椭球面)参考椭球面为使用方便,通常用一个非常接近为使用方便,通常用一个非常接近于大地水准面,并可用数学式表示于大地水准面,并可用数学式表示的几何形体的几何形体(即地
15、球椭球)(即地球椭球)来代替来代替地球的形状作为测量计算工作的基地球的形状作为测量计算工作的基准面。地球椭球是一个椭圆绕其短准面。地球椭球是一个椭圆绕其短轴旋转而成的形体,故地球椭球又称为轴旋转而成的形体,故地球椭球又称为旋转椭球旋转椭球。1-3 1-3 测量学的基础知识测量学的基础知识v一、地球的形状和大小一、地球的形状和大小2.2.测量基准面测量基准面(1 1)大地水准面)大地水准面(2 2)参考椭球面)参考椭球面椭球的基本元素有:椭球的基本元素有:长半径为长半径为a a,短半径为短半径为b b,扁率,扁率旋转椭球理论上是唯一的数学球体;旋转椭球理论上是唯一的数学球体;旋转椭球参数,难以全
16、球统一确定;各国自己测定旋转椭球参数,难以全球统一确定;各国自己测定并采用的旋转椭球称为并采用的旋转椭球称为参考椭球。参考椭球。ZYX1-3 1-3 测量学的基础知识测量学的基础知识v一、地球的形状和大小一、地球的形状和大小2.2.测量基准面测量基准面(1 1)大地水准面)大地水准面(2 2)参考椭球面)参考椭球面根据一定的条件,确定参考椭球与大地水准面的相对位置,根据一定的条件,确定参考椭球与大地水准面的相对位置,所作的测量工作,称为所作的测量工作,称为参考椭球体的定位参考椭球体的定位。以陕西省泾阳县永乐镇某点为大地原以陕西省泾阳县永乐镇某点为大地原点进行定位,建立了全国统一坐标系,点进行定
17、位,建立了全国统一坐标系,即即“1980“1980年国家大地坐标系年国家大地坐标系”。1-3 1-3 测量学的基础知识测量学的基础知识1-3 1-3 测量学的基础知识测量学的基础知识1-3 1-3 测量学的基础知识测量学的基础知识1-3 1-3 测量学的基础知识测量学的基础知识v二、地面点位的确定二、地面点位的确定测量工作的测量工作的实质是确定地面点的空间位置,地面点地面点的空间位置可用的空间位置可用三维的空间直角坐标三维的空间直角坐标 (X X,Y Y,Z Z)或用二维坐标系或用二维坐标系 (x,y)(x,y)(如大地坐标系)和一(如大地坐标系)和一维坐标系(如指定的高程系统(维坐标系(如指
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- 测量学 第一章
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