测量学基本知识.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,一测量学的任务及其在工程中的作用,测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位置的科学。它的主要内容包括测定和测设两部分。测定就是使用测量仪器和工具，将测区内的地物和地貌缩绘成地形图，供规划设计、工程建设和国防建设使用。测设,(,也称放样,),就是把图上设计好的建筑物和构筑物的位置标定到实地上去，以便于施工。,测量学的许多分支学科：,大地测量学,；,地形测量学,；,摄影测量学（航空摄影测量学、地面摄影测量学、水下摄影测量学和航天摄影测量学等）,；,海洋测绘学,；,工程测量学,；,矿山测量学,；,制图学,。随着遥感,(RS),、卫星全球定位系统,(GPS),和地理信息系统,(GIS),等新技术的不断发展，新的测量分支学科将不断涌现。,二、地面点位的确定,地球上最高的珠穆朗玛峰，高出海水面,8846.27 m,最低的马里亚纳海沟，低于海水面,11022 m,。这些高低起伏与巨大的地球半径,(,平均为,6371 km),相比，可以忽略不计。地球上陆地面积仅占整个地球表面的,29%,，而海洋面积占了,71%,，可以认为地球是被静止的海水面所包围的球体。,由于地球的自转运动，地球上任一点都受到地球引力和离心力的双重作用，这两个力的合力，称为,重力,。重力的方向线称为,铅垂线,，铅垂线是测量工作的基准线。静止的水面所形成的曲面称为,水准面,。过水准面上的任意一点所作的铅垂线，在该点均与水准面正交。与水准面相切的平面称为,水平面,。由于水面可高可低，因此水准面有无穷多个，其中与平均海水面重合并向陆地延伸所形成的封闭曲面，称为,大地水准面。,大地水准面是测量工作的基准面。由大地水准面所包围的地球形体，称为,大地体,，它代表了地球的自然形状和大小。,大地水准面与地球自然表面相比，可称得上是一个光滑的曲面。但由于地球内部质量分布的不均匀性，使得铅垂线的方向产生不规则的变化，结果大地水准面就变成了一个有微小起伏变化的、不规则的复杂曲面。为了计算和绘图方便，通常选择一个非常接近于大地水准面、并可用数学式表示的几何曲面来代表地球的形状，这个面称为旋转椭球体面或地球椭球体面。,我国解放前采用海福特椭球，解放后曾采用前苏联的克拉索夫斯基椭球，并选择西安附近的泾阳县永乐镇某点作为大地原点，建立,“,1980,年国家大地坐标系,”,。,因地球椭球扁率很小，所以当测区范围不大时，可将地球视为圆球，其半径为,6371 km,。,第一章 绪 论,三、地面点位置的表示方法,测量工作的基本任务是确定地面点的位置。确定地面点的空间位置需要三个量，即平面坐标和高程。,(,一,),平面坐标,1,、地理坐标,通过地轴和地球上任意一点,P,的平面与地球表面的交线称为,P,点的,真子午线或经线,。通过英国格林尼治天文台的子午线，称为,首子午线,。垂直于地轴的各平面与地球表面的交线，称为,纬线,。,过地心且与地轴垂直的平面称为赤道面，赤道面与地球表面的交线称为,赤道,。,经度,从首子午线起算，向东为东经,(0-180),，向西为西经,(0-180),，经度通常用符号,表示；纬度从赤道起算，向北为北纬,(0-90),，向南为南纬,(0-90),，纬度通常用符号,表示。,2,、平面直角坐标,大地水准面虽是曲面，但当测量区域较小,(,如在半径小于,10km,的范围内,),时，可以将其当做平面来看待。在这种情况下，地面点的位置可用平面直角坐标表示。右图为测量工作中采用的坐标系。规定南北方向为纵轴，记为,x,轴，,x,轴向北为正，向南为负；以东西方向为横轴，记为,y,轴，,y,轴向东为正，向西为负。测量坐标系的,、,、,、,象限为顺时针方向编号。测量坐标系与数学坐标系的规定是不同的，其目的是为了便于定向，可以不改变数学公式而直接将其应用于测量计算中。和,Y,地面某点,P,的平面位置可用,X,和,Y,表示。,(,二,),高程,1,、绝对高程,地面点到大地水准面的铅垂,距离，称为该点的,绝对高程,或海,拔。两点间的高程差，称为,高差,。,两点间的高程差,h=H,2,-H,1,。,2,、假定高程,在局部地区或某项工程建设中，当引测绝对高程有困难时，可以任意假定一个水准面为高程起算面。从某点到假定水准面的垂直距离，称为该点的假定高程或相对高程。采用假定高程时，应先在测区内选定一个高程基准点并确定其假定高程值，再以它为基准,推算其他各点的假定高程。,测设,:,图纸 地面,测定,:,地面 图纸,三、,测量学定义及学科分类,1,测量学,(surveying),的定义,根据它的任务与作用，包括两个方面：,测定（测绘）,(location),测设（放样）,(seting-out),2,测量学科的分类,大地测量学,普通测量学（地形测量学）,摄影测量学,海洋测绘学,工程测量学,制图学,2,目前测量学发展状况及展望,测量室内外一体化。,GPS,（,Global positioning system,）,RS,（,Remote sense,）,GIS(Geographic information system),3S,技术的结合,数字地球,(Digital Earth),的概念。,确定地面点的空间位置需要用三个量，在测量工作中一般用,:,某点在基准面上投影位置（,x,y,）,该点离基准面高度（,H,）,四测量工作的基准面,1.,地球的形状,1,）天圆地方,2,）天如斗笠，地如覆盘,3,）麦哲伦环球航行证实地球是球体,西班牙 大西洋 南美洲 太平洋,好望角 印度洋 菲律宾群岛,4,）被静止的海水面所包围的球体。,2,测量工作基准面,大地水准面。,水准面,静止海水面所形成的封闭曲面。,大地水准面,其中通过平均海水面的那个水准面，即,测量工作基准面,图形：水准面及大地水准面图,水准面的特性,处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面。,测量工作的基准线,铅垂线,3,测量计算基准面,旋转椭球,由椭圆（长半轴,a,，短半轴,b,）绕,b,轴旋转而成的椭球体。可用数学式表示的光滑曲面。,五地面点位置的表示方法,(,一,),平面坐标,1.,地理坐标（属于球面坐标系统）,适用于：在地球椭球面上确定点位。分为：,1,）天文地理坐标,(,天文经度,，天文纬度,),2,）大地地理坐标,(,大地经度,B,，大地纬度,L,),2.,平面直角坐标系,适用于：研究范围较小。,数学平面直角坐标系,测量平面直角坐标系,不同点：,1,测量上北方向为,X,轴正向，东方向为,Y,轴正向。,2,角度方向顺时针度量；象限顺时针编号。,相同点,:,数学中的三角公式在测量中可直接应用。,坐标系的异同：,适用于：研究范围较大。,（,1,）高斯投影方法：,目的是将椭球面投影到平面上。使投影带的中央子午线与横置圆柱体相切，展开后为,X,轴，向北为正；赤道投影展开后为,Y,轴，向东为正。,3.,高斯平面直角坐标系,图形：高斯投影方法图一,图形：高斯投影方法图二,投影,剪开,展,平,（,2,）,高斯平面直角坐标,6,带的划分,为限制高斯投影离中央子午线愈远，长度变形愈大的缺点，从经度,0,开始，将整个地球分成,60,个带，,6,为一带。,计算公式：,=6N-3,中央子午线经度,N,投影带号。,3,带的划分,若仍不能满足精度要求,可进行,3,带（或,1.5,带）的划分。,3,带计算公式：,=3N,中央子午线经度,N,投影带号。,方法：,1,）先将自然值的横坐标,Y,加上,500000,米；,2,）再在新的横坐标,Y,之前标以,2,位数的带号,。,(3),我国高斯平面直角坐标的表示方法,我国大地原点位于,陕省泾阳县永乐镇。,我国统一采用的坐标系为“,1980,年国家坐标系”。,大地原点,：全国统一坐标的起算点。,WGS-84,坐标系,WGS-84,坐标系是全球定位系统（,GPS,）采用的坐标系，属于地心空间直角坐标系。,其原点是地球质心，,Z,轴指向,BIH1984.0,定义的协议地球极（,CIP,）方向，,X,轴指向,BIH1984.0,的零子午面和,CIP,赤道的交点，,Y,轴垂直于,X,，,Z,轴,.,X,，,Y,，,Z,轴构成右手直角坐标系。,例：国家高斯平面点,P,（,2633586.693,，,38514366.157,）所表示的意义,:,(1),表示点,P,在高斯平面上至赤道的距离,;,X,=2633586.693,米,(2),其投影带的带号为,38,、,P,点离,38,带的纵轴,X,轴的实际坐标,Y=514366.157-500000=14366.157,米,（二）地面点的高程,1.,绝对高程,H,：到大地水准面的铅垂距离。,2.,假定（相对）高程,H,：到假定水准面的铅垂距离。,3.,高差：,h,AB,=H,B,-H,A,=H,B,-H,A,主要有：,（,1,）,1985,国家高程系统,（,2,）,1956,黄海高程系统,（,3,）地方高程系统。,注：水准原点：青岛市观象山,H,0,=72.260m,（,85,黄海系）,=72.289m,（,56,黄海系）,4.,我国的高程系统,五测量的基本工作,测角、量边、测高差,六测量工作中用水平面代替水准面的限度,1,对水平角、距离的影响,两点距离,10Km,内，可,用水平面代替水准面,。,2,对高程的影响,即使距离很短也要顾及地球曲率的影响。,AE,点控制点,116,点地物特征点、即碎部点。,七测量工作的基本原则,（一）控制测量,平面控制测量、高程控制测量,（二）碎部测量,碎部点：表示地物形态变化的地物特征点,测定碎部点的坐标,(,三）测量工作的基本原则,布局上：由整体到局部,精度上：由高级到低级,次序上：先控制后碎部,测量工作的又一原则,:,“,前一步工作未作检核，不进行下一步工作,”,。,四,.,角度与弧度的换算关系,八,、,直线方向,直线方向,:,确定一直线与标准方向间角度关系,一、标准方向的种类,1,真子午线方向,(,真北方向,),地球表面某点的真子午线的切线方向,2,磁子午线方向,(,磁北方向,),地球表面某点上磁针所指的方向为该点的磁子午线方向。,3,坐标纵线方向,(,坐标北方向,),测量工作中采用高斯直角坐标系，坐标纵线北端所指的方向为坐标北方向。,磁偏角：,某点的磁子午线方向和真子午线方向间的夹角。,子午线收敛角：,地表某点的真子午线方向与该点坐标纵线之间的夹角。,九、表示直线方向的方法,1.,方位角,定义：,由标准方向的北端顺时针方向量到某直线的夹角，称为该直线的方位角,真方位角,磁方位角,坐标方位角,三种方位角的关系：,A=Am+A=+,正、反坐标方位角关系：,AB,=,AB,180,图形：正反方位角关系图及例题,例,1,已知,:,AB,=88,20,24,JK,=316,12,3,求,BA,，,KJ,解：,BA,=268,20,24,KJ,=136,12,3,X,Y,A,B,AB,BA,AB,2,、象限角,定义,：,直线与标准方向线所夹的锐角称为象限角。象限角的取值范围为,0-90,象限 名称 由方位角,求象限角,R,由象限角,R,求方位角,北东（,NE,）,R=R,南东（,SE,）,R=180-=180-R,南西（,SW,）,R=-180 =180+R,北西（,NW,）,R=360-=360-R,