普通测量学 第1章 绪论(2012)

测量学贯穿于工来自建设的规划设计—施工—运营的各个阶段
工程建设三阶段 1、规划勘测设计
测量的任务 测绘地形图
2、施工建设
3、运营管理
施工放样，变形观测，竣工测量
安全监测
地形图测绘
施工放样
园路 小径：园路系统的最末端，是供游人休 憩、散步、游览的通幽曲径。
曲线形园林建筑物的测设
假山施工
曲线形园林建筑物的测设
测量工作的基准线—铅垂线 。
测量工作的基准面—大地水准面。
测量内业计算的基准线—法线。
测量内业计算的基准面—参考椭球面。
O 铅垂线
大地水 准面
G
返回
1.2.2.1、地面点的坐标 地面点的坐标常用地理坐标、平面直角坐 标或 空间直角坐标表示。 （一）地理坐标 以参考椭球面为基准面，以椭球面法线为 基准线建立的坐标系。 地球表面任意一点的经度和纬度，称为该 点的地理坐标，可表示为 A(L,B) 。 如：北京 东经116º28′北纬39º54′
hAC C hBC B
如图： A、B为已知点
A
C为待定点
x x a
Y
D1
α
c γ
D2
β b Y
投影平面
测量工作的基本原则
测量的三项基本工作： 高程测量（H） 角度测量（β、α） 距离测量（S、D） △X A △Y α
B
hAB
B
DAB
A (XA,YA)
1.2.3地形图的比例尺
地形图上一段直线长度与地面上相应线段
采用WGS—84椭球。
1.2.2.2 平面直角坐标
由于地理坐标是球面坐标，在工程建设规 划、设计 、施工中，测量和计算十分不便。
投影：将球面坐标按一定的数学法则归算到
平面上。 即 X= F 1（L，B） Y= F 2（L，B） 我国采用高斯平面直角坐标，小地区范围内
也可采用独立平面直角坐标。
独立平面直角坐标
变形观测
运营中的变形监测
工程事故警示
预期目标： 1、掌握地形图测量的技术、方法 2、能够应用地形图提供的信息为专业服务
3、能够应用测量技术为工程建设服务
学习方法、教学安排 严谨求实、遵守程序、团结协作 成 平时成绩（作业） 20% 绩 评 定 实验 30%
期末考试
50%
第一章 绪论
§1-1 测量学的任务与作用
上式中取R=6371km，则 S/km
5 10
Δ S/mm
1 8
Δ S/S
1/4870000 1/1220000
20
50
66
1027
1/304000
1/48700
结论： 在半径为10km的圆面积内进行长度的测量 时， 可以不必考虑地球曲率的影响，即可把水准面 当作水平面看待。
2、对高程的影响
用水平面代替大地水准面时，对
飞机工业：民航客机安装测量
我国上飞、西飞、沈飞、成飞等飞机公司已有上百台套经纬 仪、全站仪、激光跟踪仪等测量系统，用于各个车间的测量。
普通测量学的任务 测定 是指使用测量仪器和工具，通过测量 和计算，测定点的坐标，或把地球表
面的地形按比例缩绘成地形图。
测设 是指把图纸上规划设计好的建筑物、构 筑物等 的位置在地面上标定出来，作为 施工的 依据。 用图 地形分析和规划设计
中比例尺图
l:20万、1:50万、l:l00万 小比例尺图
小于 l:l00万
(三)比例尺精度
人用肉眼能分辨的最小距离一般为0.1mm 所以把图上0.1mm所表示的实地水平距离称为 比例尺精度，即0.1mm×M M—为比例尺分母
注：比例尺越大，其比例尺精度越高。 比例尺精度的概念，对测图和用图都有重要意义
青岛观象山 水准原点
水准原点
青岛大港1号码头验潮站
H0
验潮站
•110
大地水 准面
•52
1.2.3用水平面代替水准面的限度
1、对距离的影响 水准面上弧长为S，其所对圆心角为θ，地球的 半径为R。水平面上直线长为t， 其差值为ΔS。
S AC AB t S
1 S3 S 3 R2 S 1 S 2 相对差值： ( ) S 3 R
技术：常规测绘 ——3S技术(RS,GIS,GPS) —— 数字地球
分支 学科
分支学科
研 究 对 象 地球形状、大 小、重力场， 固体潮 各种图像记录 研 究 范 围 大区域甚至整个 地球考虑地球曲 率的影响 大、小区域 任 务 布设大地控制网，重 力网精确测定地面点 位，重力 测绘地形图，资源勘 察，地球板块运动， 环境污染，灾害预报 编绘地图，研究地图 制作理论工艺技术， 应用 测定海底地形、航道， 海底沉积物、障碍物， 及海洋重力；编制海图 测绘地形图，施工放 样，检验验收，竣工 测量，安全监测等等
如图：HA= 166.780m HB= - 136.680m
B
绝对高程（海拔） ：某点沿铅垂线方向到
大地水准面的距离。如：HA、HC。 相对高程： 某点沿铅垂线方向到任意水准面的距离。 如：HA′、HC ′。 高差： 地面上两点高程之差。 如：hAC = HC – HA
hAC = HC′– HA′
§1-2 地面点位置的确定
一. 地球的形状和大小
1．地球自然形体：是一个不规则的几何体， 海洋面积约占地球表面的71%。
陆地
高山 丘陵 海洋
大地水准面：设想处于完全静止的平均海水面向 陆地和岛屿延伸所形成的闭合曲面。 大地体：大地水准面所包围的代表地球形状和大小 的形体。
自然表面
大地水准面
2、大地水准面的特点：
当hAC为正时， C点高于A点； 当hAC为负时， C点低于A点；
我国的高程系统：
水准原点 全国高程的起算点。
1985 国家高程基准 （72.260m ） 1956年黄海高程系
目前我国统一采用
（72.289m）
水准原点
1985 国家高程基准 。
H0
验潮站
大地水 准面
测定平均海水面(高程为零)的验潮站
（X，Y，Z）
（地形图）
通常使用的地图： 电子地图、导航地图、卫星影像图、三维地图 电子地图
导航地图
卫星影像图
三维地图
数字地形图
测量学的应用范围 航空、航天、航海、军事、灾害预报及 各项工程建设和科学研究
珠 峰 测 量
世界屋脊 - 珠穆朗玛峰的高程测定
•110
•9
珠穆朗玛峰最新高度
2005年10月9日上午10时在国务院新闻办公室举办的新闻发布 会上国家测绘局局长陈邦柱宣布： 珠穆朗玛峰峰顶岩石面海拔高程8844.43m 比我国1975年公布的高程8848.13m低3.7m 珠穆朗玛峰峰顶岩石面高程测量精度±0.21m 峰顶冰雪深度3.50m 我国于1975年公布的珠峰高程数据8848.13m停止使用
原点O — 地球质心
O
Z轴 — 指向地球北极
X轴 — 指向首子午面
X
Y
与赤道的交点
Y轴 — 过O点与XOZ面垂直 如：A（XA，YA，ZA）
1.2.2.3、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。
HA
A
注：地面点在大地水
大地水准面
准面以上，H为正；
地面点在大地水准
HB
面以下，H为负。
精密工程
世界上最大的整体反射面天线， 大型加速器长达几十千米，磁铁 口径100110米由2004片铝板组成， 的安装定位精度高达0.1~0.15mm。 安装表面精度达0.23mm。
测量在造船业的应用
船舶的外型尺寸大，新的 分段建造和总段安装工艺对测 量提出了很高的要求，尤其是 潜艇对外型、舱容都有极高的 三维坐标测量精度要求。
大地经度：过P点的子午面NPS与首子午面NMS所构成
的二面角叫做P点的大地经度，用L表示。 大地纬度：过P点的法线 Pn与赤道面的夹角叫做P点 的大地纬度，用B表示。 L取值范围： 东经0~180˚
起始子午面 （首子午面） N 赤道 平面
P
M O n L
西经0~180˚
B取值范围：
B
北纬0~90˚
参考椭球面
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
a b 扁 率 α= = 1 298.257 a
测量精度要求不高时，可把地球看作 圆球，其平均半径 R =6371km
测量工作的基准线和基准面
的实际水平长度之比，称为地形图的比例尺。
比例尺=图距/实距
（一）比例尺的表示方法
1．数字比例尺
d 1 1 D D/d M
2．图示比例尺
l:500，l:1000，l:2O00
最常见的图示比例尺为直线比例尺
优点：便于直接量取长度，并可减小
因图纸伸缩变形而引起的误差。
1:600万
（二）地形图按比例尺分类 大比例尺图 l:500 、 l:1000 、 l:2000 、 l:5000 、 l:1万、1:2.5万、 1:5万、 1:10万
南纬0~90˚
大地经度L S 大地纬度B
我国目前常用大地坐标系有： 1）1954年北京坐标系：选用克拉索夫斯基椭球建立的坐 标系，大地原点在苏联。2）1980年国家大地坐标系：选
用IUGG—75地球椭球，以陕西永乐镇为大地原点，建立
的新的统一坐标系。
3）WGS—84 坐标系：
是世界大地坐标系统，
以地心为坐标原点，
测 量 学
公共管理学院 王 红
课程简介 测绘学（Geodesy and cartography or Surveying and mapping ） 研究地理信息的获取、处理、描述和应用的科学。其 内容包括测定、描述地球的形状、大小、重力场、地表形 态以及它们的各种变化，确定自然和人造物体、人工设施 的空间位置及属性，制成各种地图和建立有关信息系统。 （中华人民共和国国家标准：工程测量基本术语标准GB/T50228-96） 普通测量学的核心内容： 确定空间点的位置及其相互关系