工程测量第一章 绪论

1、内容提要：1.1 1.1 测量学的任务及其作用测量学的任务及其作用1.2 1.2 地球的形状和大小地球的形状和大小1.3 1.3 地面点位的确定地面点位的确定1.4 1.4 测量工作概述测量工作概述第一章 绪论1.1 1.1 测量学的任务及其作用测量学的任务及其作用一测量学的发展概况一测量学的发展概况 1 1我国古代测量学的成就我国古代测量学的成就 战国时期甘德和石申合编了世界第一个星表战国时期甘德和石申合编了世界第一个星表甘石星表甘石星表长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国地图长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国地图世界上现发现的最早的军用地图世界上现发现的最早的军用地图西晋斐秀提出世界上最

2、早的制图理论西晋斐秀提出世界上最早的制图理论制图六体制图六体清朝康熙年间，清朝康熙年间， 17181718年完成了世界上最早的地形图年完成了世界上最早的地形图之一之一皇兴全图皇兴全图。 北宋时沈括的北宋时沈括的梦溪笔谈梦溪笔谈中记载了磁偏角的发现。中记载了磁偏角的发现。唐代南宫说主持了世界上最早的一次子午线弧长测唐代南宫说主持了世界上最早的一次子午线弧长测量（三百公里）。量（三百公里）。东汉张衡制造了世界上第一架地震仪东汉张衡制造了世界上第一架地震仪候风地动仪候风地动仪 西汉驻军图测量学发展历史与趋势测量学发展历史与趋势2 2目前测量学发展状况目前测量学发展状况 测量室内外一体化测量室内外一体

3、化 GPS GPS（Global positioning systemGlobal positioning system） RS RS（Remote senseRemote sense） GIS (Geographic information system) GIS (Geographic information system) 3S 3S技术的结合技术的结合 数字地球数字地球(Digital Earth)(Digital Earth)的概念。的概念。 二测量学二测量学(surveying)的定义的定义根据它的任务与作用，其内容包括两个方面：根据它的任务与作用，其内容包括两个方面：测定（测绘）

4、测定（测绘）(location)(location)测设（放样）测设（放样）(seting(seting-out)-out) 地面地面 图纸图纸 图纸图纸 地面地面大地测量学工程测量学地图制图学与遥感学摄影测量海洋测绘学 测 量 学三、测量学的分支学科普通测量学n研究利用摄影或遥感的手段获取目标物的影像数据，从中提取几何的或物理的信息，并用图形、图像和数字形式表达的学科 。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。n研究地球表面局部区域内测绘工作的基本理研究地球表面局部区域内测绘工作的基本理论、技术和方法的学科。论、技术和方法的学科。

5、主要包括局部区域主要包括局部区域内的控制测量和地形图测绘内的控制测量和地形图测绘n研究海洋和陆地水域的测量和绘图的科学。 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 地图编制制作地图的理论和技术地图整饰研究地图的表现形式地图制印地图复制的理论和技术地图应用对地图进行分析、评价、阅读、 量算和在图上进行作业 计算机地图制图用计算机进行地图制图地图制图学四测量学的作用四测量学的作用一、地球的自然形体一、地球的自然形体高低起伏，极其复杂高低起伏，极其复杂局部特点局部特点：1、近似一个两极略扁

6、的椭球；近似一个两极略扁的椭球；2 2、可视为水球（海、可视为水球（海71 %71 %，陆，陆29%29%）；）；3 3、无法用数学公式描述。、无法用数学公式描述。 整体特点整体特点：1.2 1.2 地球的形状和大小地球的形状和大小通过平均海水面并延伸穿过陆地而形成的封闭曲通过平均海水面并延伸穿过陆地而形成的封闭曲面称为面称为大地水准面大地水准面。长半径 a短半径 b扁率 f 当范围较小时，可以把地球看成圆球，当范围较小时，可以把地球看成圆球，其半径其半径R=R=（2a+b2a+b）/3=6371km/3=6371kmWE椭球面椭球面大地水准面大地水准面SN 确定地面点的空间位置需用三个量，在

7、确定地面点的空间位置需用三个量，在测量工作中一般用测量工作中一般用: :u某点在基准面（二维平面或椭球面）上投某点在基准面（二维平面或椭球面）上投影位置影位置u该点离基准面高度该点离基准面高度1.3 1.3 地面点位的确定地面点位的确定 测量工作的实质是确定地面点的测量工作的实质是确定地面点的空间位置。空间位置。一、地理坐标一、地理坐标适用于：在地球椭球面上确定点位。分为：适用于：在地球椭球面上确定点位。分为：1.1.天文地理坐标天文地理坐标天文天文经度经度 天文天文纬度纬度 2.2.大地地理坐标大地地理坐标大地大地经度经度L L大地大地纬度纬度B BNSMP格林尼治格林尼治天天 文文 台台L

8、BHG适用于：测量范围较大适用于：测量范围较大n高斯投影：高斯投影：目的是将椭球面投影到平面上。目的是将椭球面投影到平面上。投影方法：1、在椭球面上划分投影带；划分投影带；2、逐带投影到圆柱面上；3、展开圆柱面成平面直角坐标系；特点：采用正形投影正形投影（即保角变换、保角影射）二、高斯平面直角坐标二、高斯平面直角坐标1 16 6带的划分带的划分u为限制高斯投影离中央子午线愈远，长度变形愈大为限制高斯投影离中央子午线愈远，长度变形愈大的缺点，从经度的缺点，从经度0 0开始，将整个地球分成开始，将整个地球分成6060个带，个带，6 6为一带。为一带。u计算公式：计算公式： N = (L+3)/6N

9、 = (L+3)/6（四舍五入取整）（四舍五入取整） = 6N-3 = 6N-3中央子午线经度中央子午线经度, N, N投影带号。投影带号。23带的划分u若仍不能满足精度要求若仍不能满足精度要求, ,可进行可进行3 3 带的划分。带的划分。u3 3 带计算公式：带计算公式： n =L/3 n =L/3 （四舍五入取整）（四舍五入取整） =3n =3n 中央子午线经度中央子午线经度, n, n投影带号。投影带号。投影投影剪开剪开展展平平高斯平面直角坐标系：高斯平面直角坐标系：（1 1）x x轴：中央子午线投影轴：中央子午线投影（2 2）y y轴：赤道投影轴：赤道投影坐标表示方法：坐标表示方法：（

10、1 1）先将自然值的横坐）先将自然值的横坐标标Y Y加上加上500000500000米；米；（2 2）再在新的横坐标）再在新的横坐标Y Y之前标以之前标以2 2位数的带号位数的带号。 3.3.我国高斯平面直角坐标的表示方法我国高斯平面直角坐标的表示方法WENSABoybyayxWENSABoybya500kmyx 例: B点位于6带(20)三、独立平面直角坐标三、独立平面直角坐标 适用于测量范围较小（半径小于适用于测量范围较小（半径小于10km）数学平面直角坐标系数学平面直角坐标系测量平面直角坐标系测量平面直角坐标系 u不同点：不同点： 1 1测量上北方向为测量上北方向为X X轴正向，轴正向，

11、 东方向为东方向为Y Y轴正向。轴正向。 2 2角度方向顺时针度量；象限顺时针编号。角度方向顺时针度量；象限顺时针编号。u相同点相同点: : 数学中的三角公式在测量中可直接应用。数学中的三角公式在测量中可直接应用。坐标系的异同：坐标系的异同：四.直线定向确定直线与标准方向之间的关系（水平角度）确定直线与标准方向之间的关系（水平角度）称为直线定向。称为直线定向。1 1、标准方向的种类：、标准方向的种类：（1 1）真子午线方向：某点的真子午面切线方向）真子午线方向：某点的真子午面切线方向 确定方法：天文测量方法或陀螺经纬仪确定方法：天文测量方法或陀螺经纬仪（2 2）磁子午线方向：磁针静止时轴线方向

12、）磁子午线方向：磁针静止时轴线方向 确定方法：罗盘仪确定方法：罗盘仪（3 3）坐标纵轴方向：）坐标纵轴方向： 高斯平面直角坐标或假定坐标的坐标纵轴高斯平面直角坐标或假定坐标的坐标纵轴2 2、表示直线方向的方法、表示直线方向的方法方位角：由标准方向的北端起，顺时针方向旋转到方位角：由标准方向的北端起，顺时针方向旋转到某直线的夹角称为该直线的方位角。某直线的夹角称为该直线的方位角。方位角范围：方位角范围：（1 1）真方位角）真方位角（2 2）磁方位角）磁方位角（3 3）坐标方位角）坐标方位角3600ABHAHBHAHB黄海平均海水面大地水准面假定水准面hAB1 1、绝对高程（海拔）、绝对高程（海拔

13、）：指某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，用表示。2 2、相对高程：、相对高程：某点距假定水准面的铅垂距离。3 3、高差：、高差：地面上两点间的高程之差。主要有：主要有：（1 1）19561956年黄海高程系年黄海高程系（2 2）19851985国家高程基准国家高程基准（3 3）地方高程系统。如：珠江高程系统。）地方高程系统。如：珠江高程系统。注：水准原点：青岛市观象山注：水准原点：青岛市观象山H H0 0= 72.260m= 72.260m（8585黄海系）黄海系） = 72.289m= 72.289m（5656黄海系）黄海系）4. 4. 我国的高程系统我国的高程系统一测量工作的基本原则一测量工作的基本原则布局上：由整体到局部布局上：由整体到局部 精度上：由高级到低级精度上：由高级到低级