第1课--地面点位置的确定
测量学_赵建三_第1章绪论
现在的位置：课程介绍 >> 理论部分 >> 电子讲稿第一章绪论1.1 测量学的任务与应用测量学定义美国学者史蒂文斯认为：测量就是依据某种法则给物体安排数字；如：铯原子的振动周期作为时间度量的基本单位，国际单位制定义1米是光在真空中1/299 792 458秒移动的距离，最初规定四千万分之一为 1 米，并按照这个长度用铂-铱合金铸成一根“米原器”。
测量的目的：就是进行可靠的定量比较，使我们的世界用同样的目光看同样的物体，进而为各行各业务。
本课程定义：测量学是研究地球的形状和大小，确定地面点位（包括空中、地下和海底），以及对于这理、存储、管理的科学。
测量学的分类：测量学按照研究范围和对象的不同，可分为以下几个分支学科：1、大地测量学：研究整个地球的形状和大小，解决大地区控制测量和地球重力场问题的学科。
可分为常规大地测量学和卫星大地测量学。
2、摄影测量与遥感学：研究利用摄影或遥感技术获取被测物体的形状、大小和空间位置（影像或数字形式制地形图或获得数字化信息的理论和方法的学科。
可分为地面摄影测量学、航空摄影测量学、水下摄影测量学和航天摄影测量学。
（军事侦察、打击评估、地军事地图等更新）3、地图制图学：利用测量的成果来绘制地图的理论和方法。
4、海洋测绘学：研究对象为海洋和陆地水体。
5、普通测量学：研究地球表面小范围测绘的基本理论、技术和方法，不顾及地球曲率的影响，把地球局部测量学的基础。
6、工程测量学①研究内容有关城市建设、矿山工厂、水利水电、农林牧业、道路交通、地质矿产等领域各种工程的勘测设计，建设施营，变形监测等方面的测绘工作。
②主要工作测绘；测设；变形监测测量学在工程建设中的应用：测量学的应用非常广泛。
国防、军事、经济建设都离不开测量学，这里着重介绍一下测量学在工程建设中的应用1勘测设计阶段：测绘各种比例尺的地形图，供工程的设计使用。
如修公路，为了确定一条最经济合理的路线，必须预先测绘路线附近的地形图，在地形图上进行路线设计。
授课教案青岛房地产职业中等专业学校
参评教案参评组别：B组
专业分类：建筑
课程名称：建筑工程测量
建筑工程测量
作者姓名：苗凤敏
单位：青岛市房地产职业中等专业学校
通讯地址：青岛市四方区台柳路138号_
联系电话：80933597
《建筑工程测量》授课教案
主讲教师：授课时间：__第1次课_______上课班级：
课题
参考椭球体:一个非常接近大地体，并可用数学式表示其几何形体，作为地球的参考形状和大小。
它是一个椭圆绕其短轴旋转而形成的形体,故又称旋转椭球体。
作为建立坐标系统的基准面。
参考椭球面：
参考椭球体外表面，
是球面坐标系的基准面。
旋转椭球体由长半轴a（或短半轴b）和扁率α决定。
我国目前采用的参考椭球体的参数为：
长半轴a=6378140m
短半轴b=6356755.3m
测量精度要求不高时，可把地球看作圆球，其平均半径
R =6371km
二、确定地面点位的方法
地面点的空间位置可以用点在水准面或水平面上的位置（X，Y）及点到大地水准面的铅垂距离（H）来确定。
如地面点：A（X，Y，H）
1、地面点的高程
地面点的高程：
地面点沿铅垂方向到大地水准面的距离。
铅垂线：重力的作用线,测量工作的基准线。
大地体：大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形体。
由于大地水准面是一个不规则的曲面，不能用数学公式表述，因而需要寻找一个理想的几何体代表地球的形状和大小。
该几何体必须满足两个条件：
①形状接近地球自然形体；
②可以用简单的数学公式表示。
2．参考椭球体及参考椭球面
纬度取值范围：北纬0~90˚南纬0~90˚
《地面点位的确定》课件
土地利用
土地资源调查
01
通过地面点位确定，可以对土地资源进行精确测量和分类，为
土地利用规划和土地资源管理提供基础数据。
土地评估
02
在土地评估中，地面点位确定可以帮助确定土地的价值和等级
，为土地交易和市场管理提供依据。
土地整治
03
通过地面点位确定，可以对土地进行精确测量和规划，为土地
整治和复垦提供基础数据。
混合法
合成孔径雷达干涉测量法（InSAR）
利用合成孔径雷达（SAR）技术，结合干涉测量原理，对地球表面进行高精度测 量。这种方法适用于地形测绘、地质调查和灾害监测等领域。
遥感与GIS综合法
利用遥感技术获取地面信息，结合地理信息系统（GIS）进行数据处理和分析。 这种方法精度高，覆盖范围广，但数据获取和处理成本较高。
05
地面点位确定的未来发展
高精度测量技术的发展
总结词
随着科技的进步，高精度测量技术将更加精准、高效，为地面点位的确定提供更可靠的数据支持。
详细描述
目前，高精度测量技术已经取得了长足的进步，如卫星定位、激光雷达等技术的应用，大大提高了测 量精度和效率。未来，随着技术的不断创新和完善，高精度测量技术将更加精准、高效，为地面点位 的确定提供更可靠的数据支持。
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环境保护
环境监测
通过地面点位确定，可以精确测量环境监测点的位置和高度，为环 境监测提供基础数据，确保监测数据的准确性和可靠性。
生态保护
在生态保护中，地面点位确定可以帮助确定生态保护区的范围和边 界，为生态保护提供基础数据。
灾害预警
在灾害预警中，地面点位确定可以帮助确定灾害预警点的位置和范围 ，为灾害预警提供基础数据。
似大地水准面精化
似大地水准面精化水准面精化大地高是指以参考椭球面作为高程基准面的高程系统，是地面点沿法线到参考椭球面的距离。
正高是地面点沿重力线到大地水准面的距离。
正常高是指从一地面点沿过此点的正常重力线到似大地水准面的距离。
似大地水准面精华的目的就是为了求得高程异常，以实现大地高和正常高的相互换算。
大地水准面：也称为重力等位面，它既是一个几何面，又是一个物理面，相当于地球完全静止的海水所包围的一个曲面。
物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的）。
大地水准面是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高程系统的起算面。
大地水准面的确定是通过确定它与参考椭球面的间距--大地水准面差距（对于似大地水准面而言，则称为高程异常）来实现的。
似大地水准面：似大地水准面严格说不是水准面，但接近于水准面，只是用于计算的辅助面。
它与大地水准面不完全吻合，差值为正常高与正高之差。
但在海洋面上时，似大地水准面与大地水准面重合。
精确求定大地水准面差距，则是对大地水准面的精化。
精确求定高程异常，则是对似大地水准面的精化。
我国采用的是正常高系统，正常高的起算面是似大地水准面。
因此，我国主要是对似大地水准面的精化，也就是按一定的分辨率精确求定高程异常值。
精化大地水准面对于测绘工作有重要意义：首先，大地水准面或似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面。
其次，GPS（全球定位系统）技术结合高精度高分辨率大地水准面模型，可以取代传统的水淮测量方法测定正高或正常高，真正实现GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能。
再次，在现今GPS 定位时代，精化区域性大地水准面和建立新一代传统的国家或区域性高程控制网同等重要，也是一个国家或地区建立现代高程基准的主要任务，以此满足国家经济建设和测绘科学技术的发展以及相关地学研究的需要。
近年来，我国经济发达地区及中、小城市，在地形图测绘方面，对厘米级似大地水准面的需求十分迫切。
高精度的似大地水准面结合GPS定位技术所获得的三维坐标中的大地高分离求解正常高，可以改变传统高程测量作业模式，满足1：1万、1：5000甚至更大比例尺测图的迫切需要，加快数字中国、数字区域、数字城市等的建设，不但节约大量人力物力，产生巨大的经济效益，而且具有特别重要的科学意义和社会效益。
建筑工程测量教案-第一章
（2）高斯平面直角坐标利用高斯投影法建立的平面直角坐标系，称为高斯平面直角坐标系。在广大区域内确定点的平面位置，一般采用高斯平面直角坐标。
高斯投影法是将地球划分成若干带，然后将每带投影到平面上。
三、测量工作的基本要求
“质量第一”的观点，严肃认真的工作态度，保持测量成果的真实、客观和原始性，要爱护测量仪器与工具。
四、测量的计量单位
1．长度单位1km=1000m，1m=10dm=100cm=1000mm
2．面积单位面积单位是m2，大面积则用公顷或km2表示，在农业上常用市亩作为面积单位。
1公顷=10000m2=15市亩，1km2=100公顷=1 500市亩，1市亩=666.67m2
投影带是从首子午线起，每隔经度6˚划分一带，称为6˚带，将整个地球划分成60个带。带号从首子午线起自西向东编，0˚～6˚为第1号带，6˚～12˚为第2号带，…。位于各带中央的子午线，称为中央子午线，第1号带中央子午线的经度为3˚，任意号带中央子午线的经度λ0，可按式（1-4）计算。
（1-2）
式中N——6˚带的带号。
第五节测量工作概述
一、测量的基本工作
1．平面直角坐标的测定
主要测量工作是测量水平角和水平距离。
2．高程的测定
测定地面点高程的主要测量工作是测量高差。
测量的基本工作是：高差测量、水平角测量、水平距离测量。
二、测量工作的基本原则
1．“从整体到局部”、“先控制后碎部”的原则
2．“前一步工作未作检核不进行下一步工作”的原则
地面点的平面位置，可用高斯平面直角坐标x、y来表示。由于我国位于北半球，x坐标均为正值，y坐标则有正有负m。为了避免y坐标出现负值，将每带的坐标原点向西移500km，如图1-3b所示，纵轴西移后：
测量学-绪论
4、参考椭球体及参考椭球面
参考椭球面：参考椭球体外表面，是球面坐 标系的基准面。 旋转椭球体由长半轴a（或短半轴b）和扁率α 决定。我国目前采用的参考椭球体的参数为： 长半轴 a= 6378140m 短半轴 b= 6356755.3m 测量精度要求不高时，可把地球看作圆球， 其平均半径 R =6371km。
数学上的平面直角坐标
第二节 测图比例尺及其精度
一、比例尺的概念 图上线段的长度与相应实地水平距离 之比，称为图的比例尺。 二、比例尺的种类与使用 （1）数字比例尺——用1/M表示。如 1500，1 1000，1 5000，·· ·· ·· M为比例尺分母。M越大，比例尺越小。 （2）图示比例尺——绘制于图上，可 消除图纸伸缩的影响。
绪 论
Shanghai Vocational and Technical College of Agriculture and Forestry
第一章 制图基础 第一节 绘图工具及使用方法
丁字尺主要用画水平线，并且只能沿尺身上 侧画线。作图时，左手把住尺头，使它始终紧靠 图板左侧，然后上下移动丁字尺，直至工作边对 准要画线的地方，再从左向右画水平线。画较长 的水平线时，可把左手滑过来按住尺身，以防止 尺尾翘起和尺身摆动（图1-2）。
1# 0#
2#
450
600 1200
Shanghai Vocational and Technical College of Agriculture and Forestry
900
第一章 制图基础 第一节 绘图工具及使用方法
二、丁字尺
丁字尺由相互垂直的尺头和尺身组成。尺身 要牢固地连接在尺头上，尺头的内侧面必须平直， 用时应紧靠图板的左侧——导边（图1-1） 。在 画同一张图纸时，尺头不可以在图板的其它边滑 动，以避免图板各边不成直角时，画出的线不准 确。丁字尺的尺身工作边必须平直光滑，不可用 丁字尺击物和用刀片沿尺身工作边裁纸。丁字尺 用完后，宜竖直挂起来，以避免尺身弯曲变形或 折断。
水利工程测量课程教学讲解课件：任务一地面点的坐标
➢ 取值范围：0°～±90°
N
P0
P
B
E
L
起
始 子 午 面
S 旋转椭球
01 大地坐标 地图投影 把球面上的点位化算到平面上。
地图投影
地球椭球面
地图平面
02
高斯平面直角坐标
02 高斯平面直角坐标
高斯投影原理
中央子午线 北极N
母线
x
展 开 赤道
y
南极S
将椭圆柱体沿通过南北极的母线裁剪
中央子午线
02 高斯平面直角坐标
02 高斯平面直角坐标
坐标系的建立
x轴 — 中央子午线的投影
y轴 — 赤道的投影
原点O — 两轴的交点
赤道
注：x轴向北为正 y轴向东为正
x（北）
高斯自然坐标
yP P xP
O
y
（东）
中央子午线
02 高斯平面直角坐标
坐标系的建立
x （北）
由于我国的位于北半球，东
高斯自然坐标
西横跨12个6º带，各带又独自
地面点的坐标
内容 安排
1 大地坐标 2 高斯平面直角坐标 3 独立平面直角坐标
01 地面点坐标
测量工作中常用的坐标 ➢ 大地坐标 ➢ 高斯平面直角坐标 ➢ 独立平面直角坐标
A
大地水准面
x yA A’
xA
0
y
地面点的投影
01
大地坐标
01 大地坐标
大地坐标：用大地经度L和大 地纬度B表示地面点在参考椭球 面上投影位置的坐标，称为大地 坐标。
谢谢观看
02 高斯平面直角坐标
3度分带投影
从1.5°子午线开始
自西向东以经差每3º划分为一带
建筑工程测量教案
建筑工程测量电子教案贵阳职业技术学院科技处熊光奎课题：第一章绪论第一讲建筑工程测量的任务及地面点平面位置的确定课型：讲授教学目的与要求：了解测量学的概念及分类、地球的形状和大小；理解测定和测设的概念和区别、建筑物的施工测量、水准面和水平面区别、三种坐标的适用范围、高斯平面直角坐标x，y的含义；掌握大地水准面、铅垂线的概念及作用，测量学与数学中的平面直角坐标系的区别、测量工作的实质、地面点位置的表示方法。
教学重点、难点：重点：测定和测设的区别；地面点位置的表示方法；大地水准面、铅垂线的概念及作用；测量学与数学中的平面直角坐标系的区别。
难点：高斯平面直角坐标采用教具、挂图：地球仪、世界地图、多媒体课件复习、提问：1.日常生活中，你注意到了哪些测量问题，你能想明白吗？2.为什么说有工程建设就有测量施工？课堂小结：通过这次课，我们首先学习了测量学的概念，它包括了两个主要内容，测定和测设，大家回顾一下，然后我们了解了一下测量学的主要分支和建筑工程测量的内容。
接下去我们学习了测量工作的实质，如何确定点的三维坐标，如何在地球上建立坐标系，重点要弄清楚高斯平面直角坐标的建立办法，以及在小区域范围内建立独立平面直角坐标系的方法，要清楚这两种坐标系与数学上平面直角坐标系的区别和联系。
教科书第10页3题、第11页4、5、7、8题课后分析：1.建筑工程测量是建筑施工技术的重要组成部分，贯穿于施工过程始终；2.本学期理论课共十二周，每周6学时，包含七个实验，实训两周，第十八周考试；3.教学内容分为测量仪器使用、地形图测绘、测设等几方面内容，要求学会仪器操作和测量方法。
第一章 绪论 第一讲 建筑工程测量的任务及地面点平面位置的确定 一、测量学的概念 1.测量学：研究三维空间中各种物体的形状、大小、位置、方向和其分布的学科。
2.内容：测定（测绘或测图）：是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列特征点的测量数据，或将地球表面的地物和地貌缩绘成地形图。
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教师总 结
PPT演示
学生参 与。
5分钟
三、教学内容设计
序 教学内容 号 （知识点）
或训练点
教学目的（为 教学思路（怎么教）
什么教）
或训练方法
或训练目的 How
备注
What
Why
1 地球的形状 了解地球 和大小
图示、说明、举例
2 地理坐标
计算地理坐标 图示、说明、举例
3 直角坐标 系；
计算直角坐标 图示、说明、举例
矿井测量与矿图单元教学设计
一、教案头
课 题
地面点位置的确定
授课 日期
授课 班级
12煤矿开采高职
课时：2学时
上课 地点
能力（技能）目标
知识目标
素质目标
教 学 目 1 能使用正确地方法确定 标 地面点的位置
①了解地球的形 状和大小 ②掌握确定地面 点位置的方法
①能吃苦，能 忍受，甘于奉 献，具备优秀 意志品质； ②拥有良好的 自学能力，安 全生产。
高斯投影是等角横切椭圆柱投影。
等角投影就是正形投影。所谓，正形投影，就是在极小的区域内椭球 面上的图形投影后保持形状相似。即投影后角度不变形。按投影带不 同通常分为
6度带和3度带。
点在高斯平面直角坐标系中的 坐标值，
理论上中央子午线的投影是X轴，赤道的投影是Y轴，其交点是坐标原 点。点的X坐标是点至赤道的距离；点的Y坐标是点至中央子午线的距 离，设为y’；y’有正有负。为了避免Y坐标出现负值，把原点向西平 移500公里。为了区分不同投影带中的点，在点的Y坐标值上加带号N，
参考椭球面。
由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 旋转椭球。
旋转椭球体由长半径a(或短半径b)和扁率α所决定。我国目前采用 的元素值为长半径 a＝6378140m,并选择陕西泾阳县永乐镇某点为大地 原点，进行了大地定位。由此而建立起来全国统一坐示系，这就是现 在使用的“1980年国家大地坐标系”。
所以点的横坐标通用值为 y=N*1000000+500000+y’
（2）地平坐标系：地平坐标系是平面直角坐标系，地平坐标系以当地 的水平面为主要面(不需要投影)，通常以当地的北方向为坐标轴的正 方向，地平坐标系只用于小的局部地区 3、空间三维坐标系 （1）、地心坐标系：地心平坐标系是以地球质心为坐标原点，以地轴 为Z轴，正向指向北极；XY平面与赤道面重合，X轴指向起始子午面 。 （2）、参心坐标系：参心平坐标系是以参考椭球体的中心为坐标原 点，以椭球修整轴（短轴）为Z轴，正向指向北极；XY平面与赤道面重 合，X轴指向起始子午面 。
讲解确定地面点位 置的计算方法
教师组 分组讨 织论
组织学生 讨论并计 算
10分 钟
归纳 (知识和 能力)
教师归纳几种确定 地面点位置的方法
教师讲 解
图示和 视频材 料演示
学生参与 总结。
10分 钟
训练 巩固 拓展 检验
组织学生分组讨论
教师组 织
分组训 练
讨论在我 们身边的 测量
20分 钟
总结
教师总结，布置预 习内容
由于地球椭球的扁率很小，因此当测区范围不大时，可近似地 把地球椭球作为圆球，其半径为6371km。 二、确定地面点位的方法 1、球面坐标系统 （1）、天文地理坐标系：测量（天文经纬度）的外业以铅垂线为准大
地水准面和铅垂线是天文地理坐标系的主要面和线地面点的坐标是它 沿铅垂线在大地水准面上投影点的经度和纬度（2）、 大地地
4、地面点的高程 高程（绝对高程、海拔）-----地面点到大地水准面的铅垂距离。
假定（相对）高程-----地面点到假定水准面的铅垂距离。
高差-----两点间的高程之差。
能 力 训 能力训练项目： 练 1、 确定地面点的位置 任 2、 确定地面点的坐标； 务 3、确定地面点的高程 及 案 案例：设置情景，怎么给游人指路。 例
作 业
课 后 总 结
二、教学过程设计
步骤
教学内容
教学方 法
教学手 段
学生活动
时间 分配
告知 （教学内 容、目 的）
测量工作的实质
教师介 绍
PPT演示
学生可提 问并讨论
10分 钟
引入
本学期课程内容,
（任务项 学习的目的,对自
目）
身的作用
教师讲 解
图示和 材料演 示
设置情景 如何给游 人指路
15分 钟
操练 （掌握初 步或基本 能力）
展示图片和视 频资料，加深学生 确定地面点位置方 法的认识
教师讲 解
图示和 视频材 料演示
组织学生 讨论
20分 钟
深化 （加深对 基本能力 的体会）
整个地球表面的71％，因此，人们把海水面所包围的地球形体看作地
球的形状。由于地球的自转运动，地球上任一点都要受到离心力和地
球引力的双重作用，这两个力的合力称为重力，重力的方向线称
铅垂线。
铅垂线是测量工作的基准线。静止的水面称为
水准面，水准面是受地球重力影响而形成的，是一个处处与重力方 向垂直的连续曲面，并且是一个重力场的等位面。与水准面相切的平 面称为
水平面。水面可高可低，因此符合上述特点的水准面有无数多个， 其中与平均海水面吻合并向大陆、岛屿内延伸而形成的闭合曲面，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。 用大地体表示地球体形是恰当的，但由于地球内部质量分布不
均匀，引起铅垂线的方向产生不规则的变化，致使大地水准面成为一 个复杂的曲面，无法在这曲面上进行测量数据处理。为了使用方便， 通常用一个非常接近于大地水准面，并可用数学式表示的几何形体(即 地球椭球)来代替地球的形状作为测量计算工作的基准面称
理坐标系： 大地地理坐标系是建立在地球椭球面上的坐标系，地球椭球面和法线 是大地地理坐标系的主要面和线，地面点的大地坐标是它沿法线在地 球椭球面上投影点的经度L和纬度B 2、地图投影平面坐标系
为了简化计算，要将（椭）球面上的元素归算（投影）到平面 上。所谓投影就是建立起（椭）球面上的点与平面上的点一一对应的 数学关系。地图投影学就是研究这个问题的学科，是数学也是地理学 的一个分支学科。基本类型有：圆锥投影，圆柱投影，平面投影，任 意投影等。 （1） 高斯平面直角坐标系：
地面点的高 计算地面点的 图示、说明、举例
程
高程
四、讲义
一、地球的形状和大小
测量工作是在地球表面进行的，而地球自然表面很不规则，有
高山、丘陵、平原和海洋。其中最高的珠穆朗玛峰高出海水面达
8848．13m，最低的马里亚纳海沟低于海水面达11022m。但是这样的高
低起伏，相对于地球半径6371km来说还是很小的。再顾及到海洋约占