测量学基本知识

关于测量学基本知识第一页，共四十一页，编辑于2023年，星期二测量学定义311.1测量学概论研究如何测定地面点的平面位置和高程，将地球表面的地形及其他信息测绘成图，以及确定地球的形状和大小等的一门学科。第二页，共四十一页，编辑于2023年，星期二

测量学按学科分类2大地测量学、摄影测量学、地形测量学（海洋测量）、工程测量学以及地图制图学等。1.1测量学概论第三页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.1测量学概论（1）大地测量学是研究和确定地球形状、大小、重力场、整体与局部运动和地表面点的几何位置以及它们的变化的理论和技术的学科。第四页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.1测量学概论第五页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.1测量学概论（2）摄影测量学摄影测量学是利用摄影相片来研究和测定物体的形状、大小和位置的学科。第六页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.1测量学概论ADS40imageatGSD=20cm第七页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.1测量学概论第八页，共四十一页，编辑于2023年，星期二（3）地形测量学研究如何将地球表面局部区域内的地物、地貌及其他有关信息测绘成地形图的理论、方法和技术的学科。1.1测量学概论第九页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.1测量学概论（4）地图制图学利用测量所得的资料，研究如何编绘成图以及地图制作的理论，方法和应用等方面的学科。第十页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.1测量学概论第十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.1测量学概论（5）工程测量学研究工程建设在勘测设计、施工和管理阶段所进行的各种测量工作的学科。总结测量学各分支学科之间互相渗透、相互补充、相辅相成。第十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.2建筑工程测量的任务建筑工程测量属于工程测量一部分，是研究利用测量仪器和工具，对建筑工程场地上地面点的位置进行测量和确定的学科。建筑工程测量学定义31第十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.2建筑工程测量的任务

（1）建筑工程场地大比例尺地形图测绘。建筑工程测量的任务2

（2）建筑物的施工测量。

（3）建筑物的变形观测。第十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.3地面点位的确定1）水准面任何一个静止的液体表面都叫做水准面。测量工作的基准面31.3.1水准面是受地球重力影响形成的，水准面处处与重力方向垂直，重力方向称为铅垂线。水准面和铅垂线是测量工作所依据的基准面和基准线。第十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期二2）大地水准面

人们设想有一个静止的海水面向陆地延伸，由此形成一个包围地球的封闭的曲面，这个曲面称为大地水准面。1.3地面点位的确定第十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期二3）参考椭球由于地球内部质量分布不均匀，导致地面上各点的重力方向即铅垂线方向产生不规则的变化，因而大地水准面实际上是一个有微小起伏的不规则曲面。1.3地面点位的确定第十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.3地面点位的确定

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。第十八页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.3地面点位的确定参考椭球体一个非常接近大地体，并可用数学式表示几何形体，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。参考椭球面：参考椭球体外表面，是球面坐标系的基准面。第十九页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1）大地坐标系

地面点的坐标系31.3.21.3地面点位的确定

过地心O且垂直于地轴的平面称为赤道面，它与球面的交线称为赤道。通过英国格林尼治天文台（用G点表示）的子午线称为起始子午线（首子午线），而包括该子午线的子午面称为首子午面。地面上任一点P的地理坐标是以该点的经度来表示的。经度是过该点的子午线与首子午面的夹角，以L表示。第二十页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.3地面点位的确定从首子午线起向东0°~180°称为东经，向西0°~180°称为西经。P点的纬度就是该点的法线与赤道面的交角，以B表示，从赤道向北0°～90°称为北纬，向南0°～90°称为南纬，如北京的地理坐标为东经116°28′，北纬39°54′。

大地地理坐标系用大地经度L和大地纬度B表示地面点投影在地球椭球面上的位置。第二十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.3地面点位的确定2）高斯平面直角坐标系

高斯投影就是设想将截面为椭圆的一个圆柱面横套在旋转椭球外面，并与旋转椭球面上的某一条子午线相切，同时使圆柱的轴位于赤道面内，并通过椭球中心，相切的子午线称为中央子午线。然后将中央子午线附近的旋转椭球面上的点、线投影到横圆柱面上，再顺着过极点的母线将圆柱面剪开，并展开为平面，这个平面称为高斯投影平面。第二十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.3地面点位的确定高斯投影的分带第二十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.3地面点位的确定由于我国的位于北半球，东西横跨12个6º带，各带又独自构成直角坐标系。故：X值均为正，而Y值则有正有负。世界地图赤道第二十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.3地面点位的确定3）平面直角坐标系当测量的范围较小时，可以把该测区的球面作为平面看待，直接将地面点沿铅垂线投影到水平面上，用平面直角坐标来表示它的投影位置。将坐标原点选在测区西南角，使测区全部在第一象限内，并以该地的子午线为x轴，向北为正，y轴向东为正。测量平面直角坐标系第二十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.3地面点位的确定高斯平面直角坐标系数学坐标系ααooyyxxⅠⅠⅢⅡⅡⅣⅣⅢppx=Dcosαy=Dsinαx=Dcosαy=DsinαDD其与数学中平面直角坐标系相比

不同点：x，y轴互异；坐标象限不同；表示直线方向的方位角定义不同。相同点：数学计算公式相同。第二十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.3地面点位的确定地面点的高程系31.3.3高程和高差的表示高程和高差的表示地面点到大地水准面的铅垂距离，称为绝对高程，又称海拔。如：HA、HB地面点到任意水准面的铅垂距离，称为相对高程。在同一个高程系统中，两个地面点间高程之差称为高差。第二十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1）用水平面代替水准面对距离的影响 水平面代替水准面的限度31.3.41.3地面点位的确定结论：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。第二十八页，共四十一页，编辑于2023年，星期二2）用水平面代替水准面对高程的影响

1.3地面点位的确定

结论:地球曲率的影响对高差而言，即使在很短的距离也必须加以考虑。第二十九页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.4测量工作概述测量的基本工作31.4.1如图1-6所示，若地面点A为已知点，欲确定地面点B、C、D、E在某一坐标系的位置，应先测定各点组成的多边形各边长度和邻边所夹水平角β，以及AB边与北向的夹角α，根据A点的坐标计算出B、C、D、E各点的坐标。第三十页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.4测量工作概述测量的三项基本工作1）角度测量；2）距离测量；3）高程测量。第三十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期二测量工作的基本原则1.4.2如图1-7所示，在A点只能测绘A点附近的房屋、道路、地面起伏等地物、地貌，对于山的另一面或较远的地方就观测不到，因此必须先在整个测区范围内均匀选定若干数量的点作为控制点，如图中的A、B、C、D、E、F诸点，以控制整个测区。1.4测量工作概述第三十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.4测量工作概述基本原则先控制后碎部、从整体到局部、从高级到低级第三十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.4测量工作概述工程测量常用仪器1.4.3测量角度经纬仪全站仪测量高差水平仪全站仪测量距离钢尺、皮尺光学测距仪全站仪第三十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.5测量误差的基本知识测量误差的定义31.5.1若用L表示观测值，X表示真值，则真误差Δ为Δ=L－X第三十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期二测量误差产生的原因31.5.21.5测量误差的基本知识1）仪器误差的影响2）观测者的影响3）外界环境的影响第三十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期二1.系统误差测量误差的分类31.5.3在相同的观测条件下进行一系列的观测，如果误差在大小、符号上表现出系统性，即在观测过程中按一定的规律变化，或者为一常数，那么，这种误差就称为系统误差。例如，水准尺的刻划不准、水准仪的视准轴误差、温度对钢尺量距的误差、尺长误差等均属于系统误差。1.5测量误差的基本知识第三十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期二2.偶然误差测量误差的分类31.5.3在相同的观测条件下进行一系列的观测，如果误差在大小和符号上都表现出偶然性，即从表面看没有任何规律性，那么这种误差称为偶然误差，也称随机误差。观测时的照准误差、读数时的估读误差等都属于偶然误差。1.5测量误差的基本知识偶然误差是测量误差研究的主要对象。第三十八页，共四十一页，编辑于2023年，星期二思考与练习简答题1.建筑测量工作的基本任务是什么？2.什么是水准面、大地水准面和参考椭球面？3.测量工作的基准面和基准线是什么？4.测量中的平面直角坐标系和数学上的平面直角坐标系有哪些不同？5.什么是绝对高程(海拔)、相对高程和高差？第三十九页，共四十一页，编辑于2023年，星期二简答题6.确定地面点的位置必须进行的三项基本测量工作是什么？7.测量误差研究的对象是什么?8.什么是东经及北纬。9.在半径为多少km的