测量学课件(第一章,绪论).ppt [修复的]分解
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【测量学课件】第一章测量学的任务及其分支
海洋大地测量——为确定海面地形、海底地形以及海洋 重力及其变化所进行的大地测量工作
海底地形测量——测定海底起伏、沉积物结构和地物的 测量工作
海洋专题测量——以海洋区域的地理专题要素为对象的 测量工作
海图编制——设计、编绘、整饰和印刷海图的工作
三、测绘学的现代发展
测绘学中的3S技术
◆ 全球定位系统（Global Positioning System, GPS）
在计算机软件和硬件支持下，把各种地理信息按照空间 分布及属性以一定的格式输入、存储、检索、显示和综 合分析应用的技术系统
我国地心坐标系参考框架
2008年7月1日起启用“2000国家大地坐标系”
➢ 国家高程基准
我国采用 1985 黄 海 高 程系统，基准 是青岛水准原 点及其高程值。 国家一、二等 水准网则为此 高程系统的参 考框架。
任务：
• 测绘科学是一门研究如何确定地球形状和大小 及地面、地下和空间中各物体的几何形态及其空
间位置的科学，为人类了解自然、认识自然和能 动的改造自然服务。
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。
• ⑴ 测量（精确测定点的位置，物的形状、大小） • ⑵ 标定（将图纸上设计好的位置标定在实地） • ⑶ 绘图（将所测数据根据需要展绘到图上）
运营管理阶段的测量——工程竣工后为监视工程状 况，保证安全，进行周期 性的重复测量，观测其变 形情况
高精度工程测量——采用非常规的测量仪器和方法， 使其测量的绝对精度达到毫米 以上要求的测量工作
4 地图制图学（地图学）
研究模拟和数字地图的基础理论、设计、 编绘、复制的技术方法及应用的学科 。
地图投影——依据数学原理将地球椭球面上的 经纬度线网描绘在平面上相应的 经纬线网
海底地形测量——测定海底起伏、沉积物结构和地物的 测量工作
海洋专题测量——以海洋区域的地理专题要素为对象的 测量工作
海图编制——设计、编绘、整饰和印刷海图的工作
三、测绘学的现代发展
测绘学中的3S技术
◆ 全球定位系统（Global Positioning System, GPS）
在计算机软件和硬件支持下，把各种地理信息按照空间 分布及属性以一定的格式输入、存储、检索、显示和综 合分析应用的技术系统
我国地心坐标系参考框架
2008年7月1日起启用“2000国家大地坐标系”
➢ 国家高程基准
我国采用 1985 黄 海 高 程系统，基准 是青岛水准原 点及其高程值。 国家一、二等 水准网则为此 高程系统的参 考框架。
任务：
• 测绘科学是一门研究如何确定地球形状和大小 及地面、地下和空间中各物体的几何形态及其空
间位置的科学，为人类了解自然、认识自然和能 动的改造自然服务。
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。
• ⑴ 测量（精确测定点的位置，物的形状、大小） • ⑵ 标定（将图纸上设计好的位置标定在实地） • ⑶ 绘图（将所测数据根据需要展绘到图上）
运营管理阶段的测量——工程竣工后为监视工程状 况，保证安全，进行周期 性的重复测量，观测其变 形情况
高精度工程测量——采用非常规的测量仪器和方法， 使其测量的绝对精度达到毫米 以上要求的测量工作
4 地图制图学（地图学）
研究模拟和数字地图的基础理论、设计、 编绘、复制的技术方法及应用的学科 。
地图投影——依据数学原理将地球椭球面上的 经纬度线网描绘在平面上相应的 经纬线网
第一章 测量与测量模型ppt课件
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1
§1.1 测量的概念
在现代信息技术中，测量的地位尤其显得重要。对此，钱学森 曾指出:“信息技术包括测量技术、计算机技术和通讯技术。测量技 术是关键和基础。”
测量是一种基于人类感知能力的行为，随着人类的认知水平和辅 助工具的发展而系统化成一门技术，最终上升为一门科学。 测量活动中的辅助工具或设施称为测量仪器(或科学仪器)。
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7
1.2.4 测量过程与方法
依据测量过程，对测量有如下分类： 1、直接测量和间接测量方法
直接测量方法：无需进行函数关系的再运算，从实测数据中直接得到被 测量值的测量方法。如：直尺测量长度、温度计测温、电压表测电压等。
间接测量方法：直接测量与被测量存在某种关系的各个物理量，通过 一定的数学关系获得被测量。如：流量可通过流速和管道直径测定值而求 得。 2、接触测量和非接触测量方法
第一章 绪论
§1.1 测量的概念 §1.2 测量是人类探知自然界的必要手段
1.2.1 测量与测量技术 1.2.2 测量技术的应用 1.2.3 测量与科学技术相伴相生 1.2.4 测量过程与方法 1.2.5 测量技术新发展的影响 §1.3 测量模型是客观的存在 §1.4 测量模型处于不断完善的过程 §1.5 许多发现和发明始于仪器和测量模型的突破
.
11
§1.4 测量模型处于不断完善的过程
测量模型的建立和完善除了数学之外，还需要专业知识、需要仪器甚至是 自创先进的仪器、和创新的思维。是一个大胆假设，小心求证的过程。
1882年，英国卡文迪什实验室的瑞利为验证各种气体所含元素的原子量是 否为氢原子量的整数倍，认真地做着各种有关的实验。瑞利发现用两种不同 方法制得的氮气，其密度不相等。
《测绘学基础》PPT课件
=
int((L-1.5)/3)
+
1
② 高斯投影：
高斯投影的规律是： ➢中央子午线的投影为一条直线，且投影之后的长度无变形；其余子午线的投影 均为凹向中央子午线的曲线，且以中央子午线为对称轴，离对称轴越远，其长度 变形也就越大； ➢赤道的投影为直线，其余纬线的投影为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴； ➢经纬线投影后仍保持相互正交的关系，即投影后无角度变形； 中央子午线和赤 道的投影相互垂直。
Y=21254322m
3 距离改化
根据球面上的长度，将其拉长改化为投影面上的距离。 设球面上两点间的长度为S，其在高斯投影面上的长度为 σ，地球半径为R，则
S ym2 S
2R2
其改化值为：
S
SLeabharlann ym2 2R2S离开轴子午线的距离愈远，长度变形愈大
上式也可以写成：
S S
ym 2 2R2
4 方向改化
二、高斯平面直角坐标系 1、高斯-克吕格投影
高斯于1825~1830年提出，1912年克吕格推导出其实用公式。
2 高斯平面直角坐标系的建立
①划分投影带：划分投影区域，控制长度、面积变形。 投影带以子午线为边界。
6分
带
法：
L
6n
3
已知经度L求带号n：n = int(L/6) + 1
3分带
法
：L
3n
已知经度L求带号n：n
3、地球椭球体
➢描述地球形状和大小的旋转椭球，称为“地球椭球”。它也是测量内 业计算的基准面。
➢在几何大地测量中，椭球的形状和大小通常用长半轴a 、短半轴b和扁 率 f 来表示。
N
b
扁率
f ab
哈工大测量学ppt第一章
L o= 6 °n - 3 °
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第一章 绪论
中央子午线
二、地面点位的确定
“保角”横圆柱体投影
x
N
o
y
S
赤道
图1.8 横圆柱体投影
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图1.9高斯平面直角坐标系
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第一章 绪论
二、地面点位的确定
3° 9°
87°93°99° 111° 105° 69°75°81° 117° 123° 129° 135°
例如：珠穆朗玛峰的绝对高程为
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8844.43米
。
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第一章 绪论
二、地面点位的确定
参数： a、珠穆朗玛峰峰顶岩石面高程测量精度 ±0.21米； b、峰顶冰雪深度3.50米。 （原1975年公布的珠峰高程数据停止使用） 相对高程：一假定水准面为地面高程起算面。 高 差：
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第一章 绪论
二、地面点位的确定
高斯平面直角坐标系和数学坐标系的两个区别和 共同点：
区 别： 1、坐标轴不同 2、象限不同 共同点： 确定点位的函数表达式相同（角度从x轴正方 向顺时针计算，象限也一样设定，所以数学中 的计算方法也适用于该坐标系。）
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第一章 绪论
二、地面点位的确定
测
量
学
(普通测量学)
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第一章 绪论
（几何线形） 公路几何线形 ：是路基路面、桥梁、隧道涵洞等平面、纵 断面和横断面的统称。
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第一章 绪论
秘密
勘测、设计、施工
【测量学】第1章绪论【河海大学】
（二）基本原则
1）由整体到局部 2）由高级到低级 3）由控制到碎步
地球曲率对测量工作的影响
1 地球曲率对水平距离的影响
S D S R tan R R( 3
A'
3
) S3
3R2
B'
水平面 A
R
α
D
SC B
S (km) 10 25 50 100
S(cm)
1 13 103 821
S/S
1/1000000 1/195000 1/48700 1/12200
结论：在半径为10公里的小区域内，地球曲率对水平距离 的影响可以忽略不计。
地球曲率对测量工作的影响（续）
2 地球曲率对高程的影响
R2+D2 =(R+ h)2
A'
h=D2/(2R+ h)
h=D2/2R
B'
水平面 A
R
α
D
S
B
C
h
d (km) 0.1 0.2 0.3 1.0 10.0
h (cm) 0.08 0.3 0.7 7.8 785
结论：高程测量时，即使距离很近，也必须考虑地球曲率 的影响。
高斯投影描述（续）
我国规定按经差6°和3°进行投影分带。 投影带：以中央子午线为轴，两边对称划出一定区域 作为投影范围。
1）分带原则 限制长度变形使其不大于测图误差； 带数不应过多以减少换带计算工作。
2）分带方法
（三）高斯－克吕格投影（续）
6°分带法：
从格林尼治零度经线起每6°为一个投影带，全球共分60个投影带 L0=6N-3
大地原点：陕西省西安市泾阳县永乐镇
3）2000中国大地坐标系
1）由整体到局部 2）由高级到低级 3）由控制到碎步
地球曲率对测量工作的影响
1 地球曲率对水平距离的影响
S D S R tan R R( 3
A'
3
) S3
3R2
B'
水平面 A
R
α
D
SC B
S (km) 10 25 50 100
S(cm)
1 13 103 821
S/S
1/1000000 1/195000 1/48700 1/12200
结论：在半径为10公里的小区域内，地球曲率对水平距离 的影响可以忽略不计。
地球曲率对测量工作的影响（续）
2 地球曲率对高程的影响
R2+D2 =(R+ h)2
A'
h=D2/(2R+ h)
h=D2/2R
B'
水平面 A
R
α
D
S
B
C
h
d (km) 0.1 0.2 0.3 1.0 10.0
h (cm) 0.08 0.3 0.7 7.8 785
结论：高程测量时，即使距离很近，也必须考虑地球曲率 的影响。
高斯投影描述（续）
我国规定按经差6°和3°进行投影分带。 投影带：以中央子午线为轴，两边对称划出一定区域 作为投影范围。
1）分带原则 限制长度变形使其不大于测图误差； 带数不应过多以减少换带计算工作。
2）分带方法
（三）高斯－克吕格投影（续）
6°分带法：
从格林尼治零度经线起每6°为一个投影带，全球共分60个投影带 L0=6N-3
大地原点：陕西省西安市泾阳县永乐镇
3）2000中国大地坐标系
【精品】测量学PPT课件
S
A
L
L1
C B
2mm
图2－7
O
图2－8
•(１）管水准器－－水准管 • 一般S1、S3型水准仪的水准管分划值分别为 10″/2mm及20″／2mm。 用于精平。
•（２） 圆水准器
•一般圆水准器的分划值约为8′~ 10′。用于粗平。 •
• 3.附件： 三脚架、水准尺和尺垫
（a）
图2－11
（b）
（c） 图2－12
–
•
水准点分为永久性和临时性两种。
(a)
(b)
图2－17
21号楼
至南湖新村
5 号 楼 1号楼
图2－18
水准路线：
闭合水准路线，附合水准路线，支水准路线，水准 网
– “1985国家高程基准” 水准原点的高程为 72.260m。
§1-3 测量的基本工作
– 测量的基本要素是：
• 1. 距离（水平距离或斜距）； • 2. 角度（水平角和竖直角）； • 3. 高程。
习题
– 1．进行测量工作应遵循的原则是什么？ – 2．什么是水准面、大地水准面、椭球和参
考椭球？ – 3．测量工作中地面点的位置是如何表示的？ – 4．基本的测量工作有哪些？
• 水准面的特点：处处与铅垂线相垂直。
• 水准面可以有无数个。大地水准面是与平均海 水面重合的一个封闭曲面。
• 3 旋转椭球
• 由于大地水准面是一个不规则的曲面。为了便 于处理大地测量的成果，用一个椭圆绕其短轴旋 转而成的形体来代替大地体，称为“椭球”。
•
椭球的大小用长半轴 a和短半轴 b或扁率α
B
hAB
A HA
HA '水准面HB HB '
测量学-第一章 绪论
• 短轴平行于地轴
– 定位
• 大地水准面与椭球体最接近 • 单点定位：大地原点参考椭球面和大地水准面相切，
法线和垂线重合。
北纬34°32′27.00″东经108°55′25.00″。
地球
大地体
大地水准面
大地水准面和铅垂线 是测量工作的基准面 和基准线
参考椭球
参考椭球面
参考椭球面和法线测量 内业计算的基准面和基 准线
• 施工阶段：把线路和各种建筑物正确的测设到 地面上。
• 竣工测量：对建筑物进行竣工测量。（是否符 合设计的要求）
• 运营阶段：为改建、扩建而进行的各种测量。 • 变形观测：为安全运营，防止灾害进行变形测
量。
§1.2 测量学的发展概况
世界最早的地图
公元前3200年古埃及绘在苇草上的金矿图
陶片上的古巴比伦
§1.3.2 空间位置表示方法
地面点的空间位置表示方法
1.二维坐标系和一维坐标系组合表示
地理坐标和高程 平面直角坐标和高程
2.三维的空间直角坐标
天文地理坐标系
大地水准面和铅垂线是天文地理坐 标系的基准面和基准线
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（
） ,
正高是地面点沿铅垂线到大地水准 面的距离
N
P
首
子 午
O
线
赤道
大地水准面 S
图5-1 天文地理坐标系
大地地理坐标系
– 基准面：参考椭球面 – 基准线：法线
表示地面点在地球椭球面上 的位置，用地面点沿投影到 椭球面上的投影点的大地经 度L和大地纬度B，表示。
我国目前采用的国家大地坐标系是1954年北京坐标 系和1980年国家大地坐标系 。
– 定位
• 大地水准面与椭球体最接近 • 单点定位：大地原点参考椭球面和大地水准面相切，
法线和垂线重合。
北纬34°32′27.00″东经108°55′25.00″。
地球
大地体
大地水准面
大地水准面和铅垂线 是测量工作的基准面 和基准线
参考椭球
参考椭球面
参考椭球面和法线测量 内业计算的基准面和基 准线
• 施工阶段：把线路和各种建筑物正确的测设到 地面上。
• 竣工测量：对建筑物进行竣工测量。（是否符 合设计的要求）
• 运营阶段：为改建、扩建而进行的各种测量。 • 变形观测：为安全运营，防止灾害进行变形测
量。
§1.2 测量学的发展概况
世界最早的地图
公元前3200年古埃及绘在苇草上的金矿图
陶片上的古巴比伦
§1.3.2 空间位置表示方法
地面点的空间位置表示方法
1.二维坐标系和一维坐标系组合表示
地理坐标和高程 平面直角坐标和高程
2.三维的空间直角坐标
天文地理坐标系
大地水准面和铅垂线是天文地理坐 标系的基准面和基准线
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（
） ,
正高是地面点沿铅垂线到大地水准 面的距离
N
P
首
子 午
O
线
赤道
大地水准面 S
图5-1 天文地理坐标系
大地地理坐标系
– 基准面：参考椭球面 – 基准线：法线
表示地面点在地球椭球面上 的位置，用地面点沿投影到 椭球面上的投影点的大地经 度L和大地纬度B，表示。
我国目前采用的国家大地坐标系是1954年北京坐标 系和1980年国家大地坐标系 。
测量学课件
1、水准面曲率对距离的影响
D=R*tgθ，S=R*θ
结论：在半径为10km的范围内，以水平面代 替水准面所产生的距离误差可忽略不计
2、水准面曲率对高差的影响
△h=S²/(2R) 结论：在进行高程测量时不能水平面代
替水准面
五、测量的基本工作
高程测量 水平角测量 距离测量
六、测量工作的原则
7 记录数据修改后，都应在备注栏内写明原因（记错、 测错、超限）。
8 每站观测结束后，必须在现场完成规定的计算的检 核，确认无误后方可迁站。
9 数据运算应根据所取位数，按“4舍6入，5前单进 双舍的规则进行凑整”。
10 应该保持测量手簿的整洁，严禁在手簿上书写无关 的内容。
往届同学在学习中存在的问题
作，但要检查有关按钮以判断补偿装置是否有效。 • 5、仪器装箱一般要松开水平制动螺旋，试着合上箱盖，
不可用力过猛，压坏仪器。
• 6、水准尺不用时不可靠在墙上或树上，应平放在 地上，以免被风吹到和被别人绊倒。
• 7、气氛要严肃，不可在仪器旁追逐打闹，操作时， 时刻注意脚下，以免把仪器摔坏。
• 8、测绘仪器都是比较贵重的，大家一定要小心， 按规程操作，轻拿轻放。
HB
h AB a ' b ' ( a aa ' ) ( b b ' )
a
b
S
2 a
S
2 b
2R
• 当后视距与前视距相 等时，可以不考虑水 准面曲率对水准测量 的影响。
§2-3 水准仪和水准尺
• 水准测量所用的仪器为水准仪，工具有水准 尺和尺垫
• 水准仪按其精度可以分为等四个等级 ：
• 水准仪按其构造可以分为以下4类：