测量学 第一章 绪论
第一章-1测量学概论
测量学在人类认识地球中的作用 “地球的形状是什么样的？” What is the shape of the earth?
这是人类长期探索的问题。早在公元前6 世纪古希腊的毕达哥拉（Pythagoras）就 提出了地的球形状的概念。
高度夸张的地球重力图
2002年NASA发射的 GRACE双子卫星正 对地球的重力场进 行详细的测量。
位置标定到实地上去，以便施工。
（1）研究测绘地形图的理论和方法——测图 （2）研究在地形图上进行规划、设计的基本原理和方法 —— 图的应用 （3）研究建筑物施工放样、建筑质量检验的技术和方法 —— 放样（测设） （4）对大型建筑物的安全性进行位移和变形监测
1.1 测量学的任务及其在工程中的应用
美国发展的新一代卫星导航和定位的军事系统
◆ 遥感（Remote Sensing, RS）
不接触物体本身，用传感器收集目标物的电磁波信息， 经处理、分析后，识别目标物，揭示其几何、物理特 性和相互联系及其变化规律的科学技术
主要内容包括：
• 获取目标物的影像； • 对所摄得的影像进行处理； • 用图形、图像或数字形式表示所处理的成果。
从摄影测量学到摄影测量与遥感学。
机载空间三维数据采集系统
Fast digital terrain modeling
Laser Scanning from the air – digital earth models with and without vegetation
的科学。早期的定义
• 测量学是一门研究地面点位的空间位置的确定，将地球表 面的地貌、地物、行政和权属界线测绘成图，以及将规划 设计的点和线在实地定位的科学，它包括测定和测设（施 工放样）两部分。
测量学课后答案
第一章：绪论1.名词解释：测量学、测定、测设、大地水准面、地球椭球面、绝对高程、相对高程、6°带、高斯平面直角坐标、参心坐标系、地心坐标系、正高、大地高。
(1)测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面、水下及空间点位的科学。
（2）测定是指用测量仪器对被测点进行测量、数据处理，从而得到被测点的位置坐标，或根据测量得的数据绘制地形图。
（3）测设是指把设计图纸上规划设计好的工程建筑物、构筑物的位置通过测量在实地标定出来。
（4）大地水准面是由静止海水面并向大陆、岛屿延伸而形成的不规则的闭合曲面。
（5）地球椭球面是把拟合地球总形体的旋转椭球面。
（6）绝对高程是指地面点沿垂线方向至大地水准面的距离。
（7）相对高程是指选定一个任意的水准面作为高程基准面，地面点至此水准面的铅垂距离。
（8）6°带，即从格林尼治首子午线起每隔经差6°划分为一个投影带。
（9）高斯平面直角坐标：经投影所得的影响平面中，中央子午线和赤道的投影是直线，且相互垂直，因此以中央子午线投影为X轴，赤道投影为Y轴，两轴交点为坐标原点，即得高斯平面直角坐标系。
（10）参心坐标系是以参考椭球的几何中心为基准的大地坐标系。
（11）地心坐标系是以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系。
（12）正高是指地面点到大地水准面的铅垂距离。
（13）大地高是指地面点沿法线至地球椭球面（或参考椭球面）的距离，称为该点的大地高。
2. 测量学主要包括哪两部分内容？二者的区别是什么？测量学主要包括测定和测设两部分内容；区别：测定是用测量仪器对被测点进行测量根据测量得的数据绘制地形图，而测设是指把设计图纸上设计好的坐标实地标定出来。
3. 简述Geomatics的来历及其含义。
来历：自20世纪90年代起，世界各国将大学里的测量学专业、测量学机构好测量学杂志都纷纷改名为Geomatics。
Geomatics是一个新造出来的英文名词，以前的英文词典中找不到此词，因此也没有与之对应的汉译名词。
12009第1章绪论工程测量
2、地球的物理表面——水准面
水准面
地球自 然表面
大地水准面：
作用： 大地水准面是测量工作 的基准面。
大地体：大地水准面所包围的形体。
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。
大地原点：全国统一坐标的起算点。
我国大地原点，即
椭球定位最佳拟合的参 考点
我国统一采用的坐 标系为“1980年国 家坐标系”。
测量工作的基准线和基准面
测量工作的基准线—铅垂线（重力的作用线） 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
优点：① 减少误差积累； ② 避免错误发生 ③ 提高工作效率。
§1.5现代测绘科学技术发展简介
1．我国古代测量学的成就
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）的发展。 RS（Remote sense）的发展。 GIS（Geographic information system）的发展。 3S技术的结合和数字地球的概念。
上述内容,具体地说包括如下六项基本技能: 测、记、算、绘、用、放。 测 ── 仪器使用和观测的正规操作方法。 记 ── 正规的记录方法。 算 ── 准确地按正规格式进行内业计算或 应用计算机编程进行计算。 绘 ── 绘制地形图方法。 用 ── 地形图的阅读与应用方法。 放 ── 正规的施工放样及施工质量检测方 法。 四心──热心、爱心、耐心、齐心 。
二、对高程的影响
建筑工程测量(第一章)-绪论
确定地面点的空间位置需用三个量，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）
一．测量基准面 1．测量工作基准面——水准面、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。
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◆水准面的特性——处处与铅垂线正交、 封闭的重力等位曲面。 ◆铅垂线——测量工作的基准线
形成的闭合水准面 • 特性: 唯一性、等位面、 不规则曲面 • 作用：测量野外工作的基准面 • 4. 大地体 • 由大地水准面包围的地球形体，是不规则球体。
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2．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。
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二．地面点的坐标
• (一)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 )
• 相关课程：测量教学实习（2周）
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《建筑工程测量》教材内容 分为两大部分
第一部分：基本部分（前8章）
（1）第1章——绪论 （2）第2 、 3、4章——测量三项基本工作(H、β、D） （3）第5章——测量误差的基本知识 （4）第6章——小地区控制测量 （5）第7 、8章——大比例尺地形图测绘和地形图的应用
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二、建筑测量在建筑施工中的应用
土木工程（包括公路、建筑）的设计、施工、竣工、扩建 维修及变形监测均要进行测量工作。
◆从高职专业的特点看，更要学好测量学 建筑测量是为建筑工程提供服务的。它服务于建筑
工程的每一个阶段，贯穿于建筑工程的始终。在工程建 设的各个阶段都离不开测量工作，都要以测量工作为先 导。而且测量工作的精度和速度直接影响到整个工程的 质量和进度。
《测量学》第1章绪论
二、我国测绘事业的发展
上世纪80年代建立自己的大地坐标原点和高 程原点，并已经建立了覆盖全国的一、二等控制 网。 能生产全系列的光学经纬仪，能生产光电测 距仪、电子经纬仪、全站仪、GPS接收机 我国的数字摄影测量技术在世界处于较先进 地位 和欧空局合作，参与伽利略计划 建立了自己的卫星导航系统——北斗导航系 统 完成了一系列重大工程的工程测量工作。
• 1.3 测绘在社会经济中的作用
测绘为各种工程建设服务 测绘信息是规划和资源管理的基础 资料 军事上离不开测绘 科学研究
测量学
地理系 郑元福
准备：
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教材：
《现代普通测量学》清华大学出版社
参考书：
《测绘学概论》宁津生 陈俊勇 李德仁等主编 《数字测图原理与方法》 《测量学》第三版，陆国胜主编。
第1章
测量学概述
• 1.1 测绘学与测量学 一 测绘学的研究对象
地图学
研究地图的编制和应用的学科。
海洋测量学
研究以海洋水体和海底为对象，所进行的测量和 海图的编制理论和方法的学科。
摄影测量学
研究利用摄影或的手段，获取目标物的影像数据， 从中提取几何的或物理、生物的信息，并用图形、图像 或数字形式表达测绘成果的绘工作的理论、 工作方法、技术和应用的学科。 内容包括图根控制网建立、地形图测绘及一般工 程的测设。
二、测绘学分支
测绘学 大地测量学
工程测量学 地图学
海洋测量学
（普通）测量学 摄影测量学
大地测量学
研究和测定地球的形状、大小和地球重力场，以 及测定特定地面上点空间位置。
工程测量学
研究工程建设和资源开发中，在规划、设计、施 工和运营管理的各个阶段进行的控制测量、地形绘和施 工放样，变形监测的理论、技术和方法的学科。
测量与地图学 第一章-绪论
测量等。 与大地测量、地图制图、航海学、海洋学、潮汐学、水
声物理学、电子技术和遥感技术等有密切的联系。
•
本科生课程：测量与地图学_第一章绪论
（二）地图学
地图学是关于地图的科学，它研究的对象是地
又要结合社会和自然信息的地理分布，研究绘制全球和局部地球各种
比例尺的地形图和专题地图的理论和技术(地图学)。
本科生课程：测量与地图学_第一章绪论
二、测量与地图学的任务与分类
一、测量学的任务：
a）确定地球的形状和大小； 实地→地图 b）确定地面上和空间上各点的相对位置或某一坐
标的统一位置，即把地面上施测区域绘制成图； 地图→实地 c）将土地及其附属物的开发、利用、建设的设计
本科生课程：测量与地图学_第一章绪论
机载空间三维数据采集系统
机身利用卫星定位
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本科生课程：测量与地图学_第一章绪论
本科生课程：测量与地图学_第一章绪论
车载空间三维数据采集系统 － 地面摄影测量的自动化
在车辆行进过程中对道路两边采集各种角度和不同分辨率的影像，
然后根据立体像对精确分析，快速建立空间三维模型。
本科生课程：测量与地图学_第一章绪论
绪论
1 课程性质与目的、要求及总体安排 2 测绘科学的研究对象与分类 3 地图产品 4 测绘科学的发展
5 测绘科学对经济建设的作用
本科生课程：测量与地图学_第一章绪论
一、传统地图
传统地图是按照一定数学法则，用规定的图式符号和颜色， 把地球表面的自然现象和社会现象，有选择地缩绘在平面 图纸上的图。如普通地图、专题地图、影像地图、立体地 图等。
测量学课后练习题答案
测量学课后练习题答案第⼀章绪论1、测量学得基本任务就是什么？对您所学专业起什么作⽤？答：测量学就是研究地球得形状与⼤⼩，以及确定地⾯（包括空中、地下与海底）点位得科学。
它得任务包括测定与测设两个部分。
测量学在⼟⽊⼯程专业得⼯作中有着⼴泛得应⽤。
例如，在勘测设计得各个阶段，需要测区得地形信息与地形图或电⼦地图，供⼯程规划、选择⼚址与设计使⽤。
在施⼯阶段，要进⾏施⼯测量，将设计得建筑物、构筑物得平⾯位置与⾼程测设于实地，以便进⾏施⼯；伴随着施⼯得进展，不断地测设⾼程与轴线，以指导施⼯；并且根据需要还要进⾏设备得安装测量。
在施⼯得同时，要根据建（构）筑物得要求，开始变形观测，直⾄建（构）筑物基本上停⽌变形为⽌，以监测施⼯得建（构）筑物变形得全过程，为保护建（构）筑物提供资料。
施⼯结束后，及时地进⾏竣⼯测量，绘制竣⼯图，供⽇后扩建、改建、修建以及进⼀步发展提供依据。
在建（构）筑物使⽤与⼯程得运营阶段，对某些⼤型及重要得建筑物与构筑物，还要继续进⾏变形观测与安全监测，为安全运营与⽣产提供资料。
由此可见，测量⼯作在⼟⽊⼯程专业应⽤⼗分⼴泛，它贯穿着⼯程建设得全过程，特别就是⼤型与重要得⼯程，测量⼯作更就是⾮常重要得。
2、测定与测设有何区别？答：测定就是指使⽤测量仪器与⼯具，通过观测与计算，得到⼀系列测量数据，把地球表⾯得地形缩绘成地形图，供经济建设、规划设计、科学研究与国防建设使⽤。
测设就是把图纸上规划设计好得建筑物、构筑物得位置在地⾯上标定出来，作为施⼯得依据。
3、何谓⽔准⾯？何谓⼤地⽔准⾯？它在测量⼯作中得作⽤就是什么？答：静⽌得⽔⾯称为⽔准⾯，⽔准⾯就是受地球重⼒影响⽽形成得，就是⼀个处处与重⼒⽅向垂直得连续曲⾯，并且就是⼀个重⼒场得等位⾯。
与平均海⽔⾯吻合并向⼤陆、岛屿内延伸⽽形成得闭合曲⾯，称为⼤地⽔准⾯。
⼤地⽔准⾯就是测量⼯作得基准⾯。
4、何谓绝对⾼程与相对⾼程？何谓⾼差？答：某点沿铅垂线⽅向到⼤地⽔准⾯得距离，称为该点得绝对⾼程或海拔。
大地测量学第一章绪论
六、大地测量学的发展简史
第一阶段：地球圆球阶段，从远古至17世纪，人们 用天文方法得到地面上同一子午线上两点的纬度 差，用大地法得到对应的子午圈弧长，从而推得 地球半径（弧度测量 ）。
公元前3世纪，亚历山大学者埃拉托色尼进行了弧度测量， 估算出地球半径（与现代值大约差100km）
用这种方法解决地球大小问题分为两种测量：
物理大地测量标志性成就：
2) 重力位函数的提出：为了确定重力与地球形状的关系， 法国的勒让德提出了位函数的概念。所谓位函数，即是 有这种性质的函数：在一个参考坐标系中，引力位对被 吸引点三个坐标方向的一阶导数,等于引力在该方向上 的分力。研究地球形状可借助于研究等位面。因此，位 函数把地球形状和重力场紧密地联系在一起。
5q
q 2a 1
2
当 90时 ,可 得 重 力 扁 率 :p ee
e
288
q为赤道上的离心力与赤道上重力加速度之比，α为椭球扁率
①同一水准面上的重力值随纬度变化而变化； ②同一水准面上赤道上重力值有最小值，两极处有最大值； ③通过重力测量可以推求地球的大小。
• 几何大地测量学
• 物理大地测量学 • 空间大地测量学 （一）几何大地测量学（即天文大地测量学）
• 基本任务：是确定地球的形状和大小及确定地面 点的几何位置。
• 主要内容：国家大地测量控制网(包括平面控制网 和高程控制网)建立的基本原理和方法，精密角度 测量，距离测量，水准测量；地球椭球数学性质， 椭球面上测量计算，椭球数学投影变换以及地球 椭球几何参数的数学模型等。
从19世纪下半叶至20世纪40年代，人们将对椭球 的认识发展到是大地水准面包围的大地体。
几何大地测量学在这阶段的进展主要体现在以下几 方面：
测量学第一章PPT课件
1、测量学科的发展概况
◆ GIS (Geographic information system)
地理信息系统是 以采集、存储、 描述、检索、分 析和应用与空间 位置有关的相应 属性信息的计算 机系统，它是集 计算机、地理、 测绘、环境科学、 空间技术、信息 科学、管理科学、 网络技术、现代 通讯技术、多媒 体技术为一体的 多学科综合而成 的新兴学科。
1、测量学科的发展概况
◆ 3S技术的结合
1、测量学科的发展概况
◆ 数字地球(Digital Earth)的概念
用经纬仪进行长江水文观测
用水准仪进行地面平整测量
用全站仪进行公路施工测量
青藏高原测量
施工测量
用光电测距仪进行武汉长江大桥变形观测
航摄照片 地形图
☆测量珠穆朗玛峰高程☆
1975年在海拔6120米测量 珠穆朗玛峰高程。 珠峰高程为8848.13m
◆ RS（Remote sense）
遥感是利用遥感器从空中来探 测地面物体性质的，它根据不同物 体对波谱产生不同响应的原理，识 别地面上各类地物，具有遥远感知 事物的意思。也就是利用地面上空 的飞机、飞船、卫星等飞行物上的 遥感器收集地面数据资料，并从中 获取信息，经记录、传送、分析和 判读来识别地物
水准面与大地水准面概念
水准面：处处与铅垂线相垂直的曲面。 大地水准面：与平均海水面重合的水准面。
地球表面 水准面
铅垂线
大地水准面 (平均海水面)
大地水准面是有微小起伏的复杂曲面，其原因是地球内部质量 分布不均匀，看下图：
大地水准面
Z
地
面
地球椭球面
高密度矿体
低密度矿体
O
Y
测量学第一章ppt课件
地图制图学与地理信息工程
§ 1.1 测绘学与测量学
2.测绘学研究的具体内容
（１）测量学 ——研究地球形状和大小(包括地球重力场) ——确定地面点的空间位置(含地下和空间)
（２）地图制图学 ——研究社会和自然信息的地理分布 ——绘制全球和局部地区各种比例尺的地形图
• 望远镜的发明，推动了光学测量仪器（如光学 水准仪、经纬仪）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
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
一、测绘学的发展简史(3)
高斯（C.F.Gauss，1777~1855年） 世界近代测量史的杰出代表，现代测绘科学的奠基人，
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）
• 第二部分：专业部分（后3章） （1）第11、12章——测设基本工作与施工测量 （2）第13章——变形观测
第１章 绪 论
§ 1.1 测绘学与测量学
一、测量学与制图学统称为测绘学
1. 测绘学定义 测绘学是研究地球整体及其表面和外层空间中的
各种自然物体和人造物体的有关信息，并对这些地理 空间信息进行采集、处理、管理、更新和利用的一门 科学。 测绘科学是国家一级学科,其二级学科包括: