测量学测量学基本知识

测量学测量学根本知识测量学测量学根本知识测量学测量学根本知识1、绪论主要内容二、测绘学的内容及学科分支三、测绘科学技术的地位及作用四、测绘科学技术的开展一、课程简介总结第一页，共183页。1、绪论

主要内容二、测绘学的内容及学科分支三、测绘科学技术的地位及作用四、测绘科学技术的开展一、课程简介总结第二页，共183页。一、课程简介课程性质：必修课课程类别：专业根底课总学时：36(32)学时学分：2讲课：28(24)学时课堂实验：8学时集中实习：2周第一章绪论第二章距离测量和直线定向第三章水准测量第四章经纬仪测量第五章测量误差的根本知识第六章小地区控制测量第七章大比例尺地形图的测绘第八章地形图的读法和应用第九章测设的根本工作第13章地质勘探工程测量第三页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支

1、测绘学2、学科分支3、测量学

第四页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支1、测绘学〔surveyingandMapping;geomatics〕是研究地球的形状与大小以及确定地面点位置的科学。是研究地球和其他实体与地理空间分布有关的信息采集、测量、分析、显示、管理和利用的科学和技术。

第五页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支测量学大地测量学地形测量学摄影测量学工程测量学矿山测量学海洋测绘学地图制图学第六页，共183页。１.大地测量学２.摄影测量与遥感学３.工程测量学４.海洋测量学５.地图制图学６.矿山测量学７.地形测量学——研究整个地球的形状和大小以及大地区范围控制测量问题——利用摄影像片来测定物体的形状与空间位置——为满足工程建立需要，结合工程设计内容而进展的测量工作。——以海洋和陆地水域为对象展开的测量——研究如何利用所获测量资料，编制各种地图。——研究如何确保矿产资源的合理开发和矿区环境治理的。——研究测绘局部地区地形图，地形测量(不考虑地球曲率的影响)二、测绘学的内容及学科分支第七页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支2、学科分支——大地测量学研究和测定地球的形状、大小、重力场、整体与局部运动和测定地面点的几何位置以及它们的变化的理论和技术的学科。WDM94模型描述的地球形状——宁津生第八页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支2、学科分支——大地测量学解决大地测量学任务的方法：几何法——几何大地测量动态监测——动态大地测量卫星法——卫星大地测量或空间大地测量物理法——物理大地测量第九页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支几何法——几何大地测量第十页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支2、学科分支——大地测量学解决大地测量学任务的方法：物理法——物理大地测量中国2000似大地水准面第十一页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支2、学科分支——大地测量学解决大地测量学任务的方法：卫星法——卫星大地测量或空间大地测量第十二页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支2、学科分支——大地测量学解决大地测量学任务的方法：动态监测——动态大地测量第十三页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支2、学科分支——摄影测量与遥感学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。第十四页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支2、学科分支——摄影测量与遥感学航空摄影第十五页，共183页。航空摄影测量二、测绘学的内容及学科分支第十六页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支2、学科分支——摄影测量与遥感学航天摄影用遥感获取地球的数字影像TOPEX/Poseidon托帕克斯卫星UnderstandingourOceans&ClimatefromSpace第十七页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支2、学科分支——摄影测量与遥感学航天摄影第十八页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支2、学科分支——摄影测量与遥感学航空航天摄影测量第十九页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支2、学科分支——摄影测量与遥感学地面摄影测量第二十页，共183页。三维激光扫描系统第二十一页，共183页。三维景观数据的快速测量第二十二页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支2、学科分支——工程测量学研究工程建立和自然资源开发中各个阶段进展控制测量、地形测绘、施工放样和变形监测的理论和技术的学科。://image.baidu/://tfcoal/article/showarticle.asparticleid=2567第二十三页，共183页。大坝监测三峡库区滑坡监测第二十四页，共183页。

桥梁施工与监测道路施工及露天煤矿挖掘监测第二十五页，共183页。高精度工业测量大型强子对撞机

第二十六页，共183页。第二十七页，共183页。隧道开挖中的地质超前预报及断面测量第二十八页，共183页。DISTO手持激光测距仪面向群众用户GIS系统数据采集第二十九页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支2、学科分支——地图制图学〔地图学〕研究模拟和数字地图的根底理论、设计、编绘、复制的技术方法及应用的学科宁津生，测绘学概论PPT第三十页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支2、学科分支——海洋测绘学以海洋水体和海底为对象所进展的测量和海图编制的理论和方法的学科。第三十一页，共183页。二、测绘学的内容及学科分支3、测量学〔surveying〕研究地球外表局部地区内测绘工作的根本理论、技术、方法及应用的学科。陈兰芹.场馆经纬线——2021北京奥运场馆建立测绘保障纪实,中国测绘,2021,(4)第三十二页，共183页。三、测绘科学技术的地位及作用1、学科地位2、实际作用第三十三页，共183页。三、测绘科学技术的地位及作用1、学科地位为研究地球的自然和社会现象，解决人口、资源、环境和灾害等社会可持续开展中的重大问题，为土地、海洋及工程的规划和经济国防建立提供技术支撑和数据保障。第三十四页，共183页。三、测绘科学技术的地位及作用2、实际作用在经济开展的相关领域中进展相应的测绘工作，制成各种地图和建立相应的地理信息系统，供规划、设计、施工、管理和决策使用。第三十五页，共183页。三、测绘科学技术的地位及作用2、实际作用在国防建立和现代战争中，可持续、实时地提供战场环境，为作战指挥和武器的定位与制导提供测绘保障。://zgchb.cn/magazine/show.phpitemid=350第三十六页，共183页。三、测绘科学技术的地位及作用2、实际作用在科学研究中，是测定地球动态变化、研究地壳运动及其机制的重要手段，同时还可用于探索某些自然规律，研究地球内部构造、环境变化、资源勘探、灾害预测和防治等。第三十七页，共183页。工程建立的尖兵军事作战的眼睛科学研究的工具现代管理的根底

三、测绘科学技术的地位及作用第三十八页，共183页。三、测绘科学技术的地位及作用2、实际作用第三十九页，共183页。体育竞赛测量第四十页，共183页。GPS用于大地测量第四十一页，共183页。四、测绘科学技术的开展1、历史沿革2、测绘学中的3S技术3、现代测绘学〔地球空间信息学〕第四十二页，共183页。世界最早的测量记载：公元前21世纪史记.夏本记记载“准、绳、规、距〞世界最早的地球球体说：公元前6世纪，古希腊毕达哥拉斯，地球自转世界最早的测量仪器：公元前3世纪中国四大创造之一司南，即指南针世界最早提出大地测量名词：公元前3世纪古希腊亚里士多德世界最早的地图论著：公元前3世纪古希腊埃拉托色尼地理学提出经纬图，地球周长世界最早的天文测量仪器：公元100年，中国东汉张衡，混天仪四、测绘科学技术的开展第四十三页，共183页。世界最早的地图制图标准：公元265年，中国西晋裴秀禹贡地域图序言“制图六体〞,地形方丈图世界最早的地形模型：公元421年，中国南朝谢庄制造木方丈图世界最早的近代地球仪：1429年，德国白海姆制作世界最早的地球投影：1569年，德国墨卡托投影世界最早的望远镜：1608年，荷兰，汉斯创造望远镜世界最早的近代测量工作：1617年，荷兰，斯纳尔首次进展三角测量世界最早的地球椭球论：1672年，法国里歇通过观测钟摆周期的实验，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四、测绘科学技术的开展第四十四页，共183页。高斯〔C.F.Gauss，1777~1855年〕

世界近代测量史的出色代表，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根底，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〕1822年，创立高斯投影理论，1912年由德国大地测量学家克吕格补充完善，正式建立高斯-克吕格投影和高斯-克吕格平面直角坐标系，简称高斯平面直角坐标系1826年，创立三角测量控制网整体条件平差理论1828年，提出平均海水面概念，为全球建立大地水准面作为高程基准面打下根底四、测绘科学技术的开展第四十五页，共183页。望远镜的创造，推动了光学测量仪器〔如光学水准仪、经纬仪〕的开展和广泛使用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年飞机的创造，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、红外测距仪等电子经纬仪+光电测距仪+计算机=电子全站仪四、测绘科学技术的开展第四十六页，共183页。从游标经纬仪→光学经纬仪→电子经纬仪→电子全站仪→数字智能型全站仪(测量机器人)从光学水准仪→自动安平水准仪→电子水准仪→数字水准仪从地面摄影测量→航空摄影测量→数字摄影测量→卫星遥感〔RS〕图像处理→三维激光扫描系统从野外白纸测图→计算机机助制图→数字化自动成图→地理信息系统〔GIS〕从全球卫星定位系统〔GPS〕→“3S〞集成技术四、测绘科学技术的开展第四十七页，共183页。四、测绘科学技术的开展1、历史沿革1〕测绘学有悠久的历史测量学是从人类生产实践中开展起来的一门历史悠久的科学，是人类与大自然作斗争的一种手段。翻开人类历史，在文化最先兴旺的地区，都有测量工作的史实记载。第四十八页，共183页。四、测绘科学技术的开展1、历史沿革2〕测绘学的研究对象是地球。它随着人类对地球形状认识的深化和测定的准确度提高而向前开展第四十九页，共183页。四、测绘科学技术的开展1、历史沿革3〕测绘学的研究结果是地图。地图的演变及其制作方法的进步是测绘学开展的重要标志西汉驻军图西汉地形图://chinabaike/第五十页，共183页。四、测绘科学技术的开展1、历史沿革3〕测绘学的研究结果是地图。地图的演变及其制作方法的进步是测绘学开展的重要标志大明混一图，公元1389年(洪武二十二年)

://zbjn/现代地形图第五十一页，共183页。四、测绘科学技术的开展1、历史沿革3〕测绘学的研究结果是地图。地图的演变及其制作方法的进步是测绘学开展的重要标志://map.baidu/第五十二页，共183页。四、测绘科学技术的开展1、历史沿革4〕测绘学获取观测成果的工具是测量仪器，它的形成和开展依赖于测绘方法和仪器的创造和变革。第五十三页，共183页。四、测绘科学技术的开展1、历史沿革4〕测绘学获取观测成果的工具是测量仪器，它的形成和开展依赖于测绘方法和仪器的创造和变革。第五十四页，共183页。四、测绘科学技术的开展1、历史沿革4〕测绘学获取观测成果的工具是测量仪器，它的形成和开展依赖于测绘方法和仪器的创造和变革。://leicabj/product第五十五页，共183页。四、测绘科学技术的开展1、历史沿革4〕测绘学获取观测成果的工具是测量仪器，它的形成和开展依赖于测绘方法和仪器的创造和变革。://ea-china/sample/第五十六页，共183页。电子全站仪第五十七页，共183页。光学自动安平水准仪第五十八页，共183页。1、瑞士徕卡LeicaDNA中文数字水准仪数字水准仪第五十九页，共183页。2、美国天宝Trimble(德国蔡司Zeiss)DiNi12数字水准仪数字水准仪第六十页，共183页。四、测绘科学技术的开展2、测绘学中的3S技术全球定位系统〔GlobalPositioningSystem,GPS〕美国开展的新一代卫星导航和定位的军事系统第六十一页，共183页。GPS用于大地测量四、测绘科学技术的开展第六十二页，共183页。GPS导航

飞行高度9,840英尺/3,000米四、测绘科学技术的开展第六十三页，共183页。四、测绘科学技术的开展2、测绘学中的3S技术遥感〔RemoteSensing,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，提醒其几何、物理特性和相互联系及其变化规律的科学技术第六十四页，共183页。卫星遥感图像处理二、测绘学的内容及学科分支第六十五页，共183页。四、测绘科学技术的开展2、测绘学中的3S技术地理信息系统〔GeographicInformationSystem,GIS〕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第六十六页，共183页。地理信息系统GIS建库四、测绘科学技术的开展第六十七页，共183页。GISDTM正射影像制图修测可视化影像分析分类

地面处理GPS、GIS、RS——“3S〞集成彩色多光谱四、测绘科学技术的开展第六十八页，共183页。四、测绘科学技术的开展3、现代测绘学〔地球空间信息学〕20世纪90年代以来，现代测绘科学技术已从单纯的与地形有关的测绘和资料收集开展到数据采集、传输、存储、处理的自动化，并对资料信息进展深加工、作出科学解释与管理，进展数字地图、数字专用图生产，建立各种信息管理系统等。现代测绘科学、定位技术、遥感和地理信息学等学科与现代计算机科学和信息科学、通信科学等相结合的多学科集成，出现了新的学科—“Geomatics〞，即“现代测绘学〞或“地球空间信息学〞。——论“Geomatics〞的中译名〔李德仁.测绘学报，1998，27(2)〕第六十九页，共183页。1、“测绘学〞、“测量学〞的定义2、“测绘科学与技术〞的学科地位及分支3、测绘学的开展〔历史悠久、地球认识、地图表达、仪器方法〕4、“3S技术〞、“现代测绘学〞总结掌握了解了解理解第七十页，共183页。测绘科学与工程学院2、测量学的根本知识测量学多媒体课件://tianmomo/第七十一页，共183页。2、测量学的根本知识主要内容二、地球的形状和大小三、测量常用的坐标系一、测定和测设总结五、高斯平面直角坐标系四、地图投影六、高程七、测量工作概述

第七十二页，共183页。一、测定和测设测量学〔surveying〕研究地球外表局部地区内测绘工作的根本理论、技术、方法及应用的学科。其主要内容包括：测定和测设。陈兰芹.场馆经纬线——2021北京奥运场馆建立测绘保障纪实,中国测绘,2021,(4)宁津生，测绘学概论PPT第七十三页，共183页。一、测定和测设测定〔测绘〕：“实地图纸〞determine,measure使用测量仪器和工具，将测区内的地物和地貌缩绘成地形图，供规划设计、工程建立和国防建立使用。测设〔放样〕：“图纸实地〞setting-outsurvey把图上设计好的建筑物和构筑物的位置标定到实地上去，以便于施工。第七十四页，共183页。一、测定和测设测定〔测绘〕：“实地图纸〞determine,measure://dlkc.cn/bm.aspbmid=3://cjh.cn/第七十五页，共183页。一、测定和测设测设〔放样〕：“图纸实地〞setting-outsurvey第七十六页，共183页。二、地球的形状和大小1、地球的自然外表2、重力、铅垂线和水准面3、大地水准面4、参考椭球体5、参考椭球定位6、测量工作的基准面与基准线第七十七页，共183页。二、地球的形状和大小1、地球的自然外表上下起伏，其形状十分复杂，如珠穆朗玛峰2005高程测量获得的新数据为：8844.43米，马里亚纳海沟深达11022m。海洋的面积占71%，陆地的面积占29%。://zgchb.cn/GoogleEarth第七十八页，共183页。二、地球的形状和大小2、重力、铅垂线和水准面离心力地球引力重力地球上的质点所受的万有引力与惯性离心力的合力称为重力，重力的方向称为铅垂线方向。第七十九页，共183页。二、地球的形状和大小2、重力、铅垂线和水准面离心力地球引力重力垂球铅垂线铅垂线是测量外业工作所依据的基准线。第八十页，共183页。二、地球的形状和大小2、重力、铅垂线和水准面水准面：

静止的水面称为水准面，是一个处处与重力方向垂直的重力等位面。特点：1〕是一个重力等位面；2〕水准面上各点处处与该点的重力方向即铅垂线方向垂直；3〕在地球外表上、下重力的作用空间内，通过任何高度的点都有一个水准面，因而水准面有无数个。第八十一页，共183页。二、地球的形状和大小3、大地水准面大地水准面〔Geoid〕：把一个假想的、与静止的平均海水面重合并向陆地延伸且包围整个地球的特定重力等位面称为大地水准面。特点：1〕一个封闭的曲面；2〕一个略有起伏的不规则曲面，无法用数学公式准确表达；3〕是测量外业工作所依据的基准面；4〕是唯一的，具体数值来自验潮站数据分析结果。第八十二页，共183页。二、地球的形状和大小3、大地水准面大地水准面P铅垂线地形表面第八十三页，共183页。二、地球的形状和大小4、参考椭球体经过长期测量实践研究说明，地球形状极近似于一个两极稍扁的旋转椭球，即一个椭圆绕其短轴旋转而成的形体。旋转椭球面可以用数学公式准确地表达。因此，在测量工作中用这样一个规则的曲面代替大地水准面作为测量计算的基准面。第八十四页，共183页。二、地球的形状和大小4、参考椭球体我国1954年北京坐标系采用了克拉索夫斯基椭球。1980年国家大地坐标系采用了1975大地测量参考系统椭球第八十五页，共183页。二、地球的形状和大小4、参考椭球体总地球椭球：与大地水准面最接近的地球椭球。

参考椭球：与某个区域如一个国家大地水准面拟合最为严密的椭球，其椭球面称为参考椭球面。第八十六页，共183页。4、参考椭球体参考椭球二、地球的形状和大小地形表面大地水准面P法线铅垂线第八十七页，共183页。二、地球的形状和大小5、参考椭球定位参考椭球定位：确定地球椭球面与大地水准面的相关位置，使地球椭球面在某区域内与大地水准面最正确拟合。大地水准面地球椭球面地球表面PP’垂线法线重合第八十八页，共183页。二、地球的形状和大小6、测量工作的基准面与基准线地球自然表面大地水准面参考椭球面水准面外业观测的基准面是大地水准面，基准线是铅垂线；内业计算的基准面是参考椭球面，基准线是法线。第八十九页，共183页。地心地球参考椭球，在一定范围内椭球面与大地水准面有最正确的符合。在全球范围内椭球面与大地水准面有最正确的符合，椭球中心与地心一致或最为接近。地球椭球定义的差异，直接导致坐标系的差异，但其间数学关系明确。WGS84/ITRF1954/1980系参考椭球定位第九十页，共183页。1980国家大地坐标系大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇第九十一页，共183页。三、测量常用的坐标系地面点位的表示方法一、〔一〕平面坐标1、地理坐标〔大地坐标〕(B,L)2、平面直角坐标(X,Y)〔二〕高程(H)二、三维坐标〔X,Y,Z〕第九十二页，共183页。三、测量常用的坐标系1、大地坐标系2、空间直角坐标系3、WGS-84坐标系4、平面直角坐标系第九十三页，共183页。三、测量常用的坐标系1、大地坐标系大地坐标系是以参考椭球面作为基准面，以起始子午面和赤道面作为在椭球面上确定某一点投影位置的两个参考面。地面上一点的空间位置，可用大地坐标〔B，L，H〕表示第九十四页，共183页。三、测量常用的坐标系1、大地坐标系NSMP格林尼治天文台LBHG第九十五页，共183页。三、测量常用的坐标系1、大地坐标系NSMP格林尼治天文台LBHG子午面〔MeridianPlane〕：包含椭球体旋转轴的平面。子午面与椭球面的交线为经线。赤道面〔EquatorialPlane〕:垂直于椭球体旋转轴，且与椭球的长轴重合的平面。与椭球体旋转轴垂直的平面与椭球面的交线为纬线。第九十六页，共183页。三、测量常用的坐标系1、大地坐标系NSMP格林尼治天文台LBHG大地经度〔GeodeticLongitude〕过地面点P的子午面与起始子午面间的夹角，用L表示。从起始子午面算起，向东为正，由0至180°称为东经；向西为负，由0至180°称为西经。第九十七页，共183页。三、测量常用的坐标系1、大地坐标系NSMP格林尼治天文台LBHG大地纬度〔GeodeticLatitude〕过地面点P的椭球面法线与赤道面的夹角，用B表示。从赤道面算起，向北为正，由0至90°称为北纬；向南负，由0至90°称为南纬。大地高〔GeodeticHeight〕地面点P沿椭球面法线到椭球面的距离，用H表示。从椭球面算起，向外为正，向内为负。第九十八页，共183页。三、测量常用的坐标系2、空间直角坐标系OZYXPZYX以椭球体中心O为原点，起始子午面与赤道面交线为X轴,赤道面上与X轴正交的方向为Y轴，椭球体的旋转轴为Z轴，构成右手直角坐标系O-XYZ。迭代第九十九页，共183页。三、测量常用的坐标系3、WGS-84坐标系WGS-84坐标系是全球定位系统〔GPS〕采用的坐标系，属地心空间直角坐标系。WGS-84坐标系采用1979年国际大地测量与地球物理联合会第17届大会推荐的椭球参数。〔WGS-84椭球〕第一百页，共183页。三、测量常用的坐标系4、平面直角坐标系第一百零一页，共183页。三、测量常用的坐标系4、平面直角坐标系OxyⅠⅡⅢⅣ数学平面直角坐标系xyOⅠⅣⅢⅡ测量平面直角坐标系测区？第一百零二页，共183页。4、平面直角坐标在半径R<10km的范围内，可用水平面代替大地水准面作为基准面。测量上选用的平面直角坐标系，规定纵坐标轴为X轴，表示南北方向，向北为正；横坐标轴为Y轴，表示东西方向，向东为正；坐标原点可假定，也可选在测区的点上。象限按顺时针方向编号。独立平面直角坐标系第一百零三页，共183页。三、测量常用的坐标系4、平面直角坐标系两点不同：〔1〕坐标轴的指向不同〔2〕象限的编排顺序不同区别的原因：便于定向，当X轴与Y轴如此互换后，全部平面三角公式均可用于测绘计算中。xyOⅠⅣⅢⅡ第一百零四页，共183页。测量坐标系与数学坐标系的区别？测量坐标系的目的？

x

ⅣαⅠy

ⅢⅡ测量平面直角坐标系

y

ⅡⅠαx

ⅢⅣ数学平面直角坐标系

第一百零五页，共183页。四、地图投影1、定义2、投影变形3、地图投影的分类4、地形图测绘对地图投影的要求第一百零六页，共183页。四、地图投影1、定义地图投影〔MapProjection〕将椭球面上各元素(包括坐标、方向和长度)按一定的数学法则投影到平面上。投影问题也就是建立椭球面元素与投影面相对应元素之间的解析关系。第一百零七页，共183页。四、地图投影2、投影变形〔DistortionTransformation〕椭球面是一个凸起的、不可展平的曲面。如果将这个曲面上的元素，比方一段距离，一个角度，一个图形投影到平面上，就会和原来的距离、角度、图形呈现差异，这一差异称作投影变形。变形种类：长度变形、角度变形、面积变形第一百零八页，共183页。四、地图投影3、地图投影的分类

第一百零九页，共183页。四、地图投影3、地图投影的分类1〕按地球椭球面与投影面的相对位置正轴投影：投影面的中心线与地轴相重合斜轴投影：投影面的中心线与地轴斜交横轴投影：投影面的中心线与地轴垂直为调整变形分布，投影面还可以与地球相切或相割第一百一十页，共183页。四、地图投影3、地图投影的分类2〕按正轴投影时经纬网的形状

圆锥投影

圆柱投影

方位投影第一百一十一页，共183页。第一百一十二页，共183页。四、地图投影3、地图投影的分类

3〕按内在的变形特征

等角投影

等积投影

任意投影第一百一十三页，共183页。四、地图投影3、地图投影的分类3〕按内在的变形特征等角投影：任何点上两微分线段所组成的角度在投影后仍保持不变。亦即投影前后对应的微分面积保持图形相似，故亦称为正形投影。等积投影：某一微分面积投影前后保持相等

第一百一十四页，共183页。四、地图投影3、地图投影的分类3〕按内在的变形特征任意投影：既不能保持等角〔正形〕又不能保持等面积的投影，统称为任意投影。在任意投影中，有一种常用的称为等距离投影的类别，它使沿某一特定方向的距离，投影前后保持不变。通常，在正轴投影时，是在沿经线方向上等距离。第一百一十五页，共183页。四、地图投影4、地形图测绘对地图投影的要求采用等角投影，确保投影后：保角性，即角度不变；伸长的固定性，即投影前后长度之比为一常数。还要求长度和面积变形不大。一个完整的投影名称宜包含各投影分类，如横轴等角切椭圆柱投影——高斯-克吕格投影；横轴等角割椭圆柱投影——通用横轴墨卡托(UTM)投影。它们都广泛用于编制大比例尺地形图。第一百一十六页，共183页。五、高斯平面直角坐标系高斯(1777-1855),德国数学家、天文学家和物理学家，被誉为历史上伟大的数学家之一，和阿基米德、牛顿并列，同享盛名。21岁大学毕业，22岁时获博士学位。高斯的成就遍及数学的各个领域，他十分注重数学的应用，并且在对天文学、大地测量学和磁学的研究中也偏重于用数学方法进行研究。第一百一十七页，共183页。五、高斯平面直角坐标系1、投影原理2、高斯投影的特点3、投影分带4、高斯平面直角坐标系5、国家统一坐标第一百一十八页，共183页。五、高斯平面直角坐标系1、投影原理又称为横轴等角切椭圆柱投影。第一百一十九页，共183页。五、高斯平面直角坐标系1、投影原理高斯于1816-1820年首先推得了其计算公式，1912年克吕格加以研究和补充，故又称高斯-克吕格投影。第一百二十页，共183页。横轴投影示意图第一百二十一页，共183页。五、高斯平面直角坐标系2、高斯投影的特点1〕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。高斯平面直角坐标系第一百二十二页，共183页。五、高斯平面直角坐标系2、高斯投影的特点2〕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。3〕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4〕中央子午线和赤道的投影相互垂直。高斯平面直角坐标系第一百二十三页，共183页。五、高斯平面直角坐标系3、投影分带为了控制长度变形，将地球椭球面按一定的经度差分成假设干范围不大的带，称为投影带。带宽一般分为经差6°、3°，分别称为6°带、3°带第一百二十四页，共183页。五、高斯平面直角坐标系3、投影分带——6°带：从0°子午线起，每隔经差6°自西向东分带，依次编号1，2，3，……60，每带中间的子午线称为轴子午线或中央子午线，各带相邻子午线叫分界子午线。我国领土跨11个6°投影带，即第13～23带。第一百二十五页，共183页。五、高斯平面直角坐标系3、投影分带——6°带：

中央子午线及带号的求取：第一百二十六页，共183页。五、高斯平面直角坐标系3、投影分带——3°带：

以6°带的中央子午线和分界子午线为其中央子午线。即自东经1.5°子午线起，每隔经差3°自西向东分带，依次编号1，2，3，……120。我国领土跨22个3°投影带，即第24～45带。第一百二十七页，共183页。五、高斯平面直角坐标系3、投影分带——3°带：

中央子午线及带号的求取：第一百二十八页，共183页。高斯平面直角坐标系4、高斯平面直角坐标系

以中央子午线和赤道交点O为坐标原点，以中央子午线的投影为纵坐标轴X，规定X轴向北为正；以赤道的投影为横坐标轴Y，Y轴向东为正，构成高斯平面直角坐标系。第一百二十九页，共183页。五、高斯平面直角坐标系5、国家统一坐标我国位于北半球，在高斯平面直角坐标系内，X坐标均为正值，而Y坐标值有正有负。为防止Y坐标出现负值，规定将X坐标轴向西平移500km，即所有点的Y坐标值均加上500km。此外，为便于区别某点位于哪一个投影带内，还应在横坐标值前冠以投影带带号。第一百三十页，共183页。五、高斯平面直角坐标系5、国家统一坐标自然值——未加500km和带号的横坐标值通用值——加上500km和带号的横坐标值〔国家统一坐标〕第一百三十一页，共183页。五、高斯平面直角坐标系5、国家统一坐标例如，P点的坐标假设该点位于第19带内，则P点的国家统一坐标表示为:第一百三十二页，共183页。五、高斯平面直角坐标系5、国家统一坐标——对“500km〞的解释两点要求：1〕使横坐标Y均为正值2〕保证数值的整数位为6，以便于判断带号一点事实：赤道上经差3°的弧长，第一百三十三页，共183页。六、高程

1、定义2、高差3、相对高程/假定高程4、验潮站与水准原点5、国家高程基准〔高程系统〕第一百三十四页，共183页。六、高程

1、定义地面点到高度起算面的垂直距离称为高程。高度起算面又称高程基准面——大地水准面。某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，称为该点的绝对高程或海拔，简称高程，用H表示第一百三十五页，共183页。六、高程

1、定义第一百三十六页，共183页。六、高程

2、高差——两点间的高程之差。第一百三十七页，共183页。六、高程

3、相对高程/假定高程——地面点到假定水准面的铅垂距离。假定方法：指定该区域某个固定点的高程为某一假定值。但必须注意，一个测区内只能假定一个点的高程，亦即只能选择一个假定水准面。否则会造成混乱。第一百三十八页，共183页。六、高程

3、相对高程/假定高程第一百三十九页，共183页。六、高程

4、验潮站与水准原点为了建立全国统一的高程系统，必须确定一个高程基准面。通常采用平均海水面代替大地水准面作为高程基准面，平均海水面确实定是通过验潮站长期验潮来求定的第一百四十页，共183页。六、高程

4、验潮站与水准原点第一百四十一页，共183页。六、高程

4、验潮站与水准原点第一百四十二页，共183页。六、高程

4、验潮站与水准原点水准原点：

为了维护平均海水面的高程，必须设立与验潮站相联系的水准点作为高程起算点，这个水准点叫水准原点水准原点是全国高程的起算点，建在青岛市观象山第一百四十三页，共183页。六、高程

4、验潮站与水准原点水准原点：青岛观象山，山顶正中三岔路口第一百四十四页，共183页。六、高程

4、验潮站与水准原点景点：青岛麦岛，海口路第一百四十五页，共183页。六、高程

5、国家高程基准〔高程系统〕1〕1956年黄海高程系统〔1959年全国统一采用〕

以青岛验潮站1950年至1956年7年间的验潮资料推求的黄海平均海水面作为我国的高程基准面。以此建立的高程系叫“1956黄海高程系〞。其水准原点高程为：72.289m；第一百四十六页，共183页。六、高程

5、国家高程基准〔高程系统〕2〕1985国家高程基准(1988年至今，我国统一采用)

海洋潮汐长期变化周期为18.6年，根据青岛验潮站1952～1979年中取19年的验潮资料推求的黄海平均海水面作为全国高程基准面，称为1985国家高程基准。水准原点的高程为：72.260m。第一百四十七页，共183页。七、测量工作概述

1、地形、地物、地貌2、测量的根本工作3、作业流程简介4、测量工作的根本原则第一百四十八页，共183页。七、测量工作概述

1、地形、地物、地貌地形地物地貌地面上固定性物体，如房屋、道路、桥梁等地球表面各种高低起伏的形态，如高山、深谷、陡坡、悬崖、冲沟等第一百四十九页，共183页。测量工作:测定测设〔放样〕其实质都是确定地面点的点位控制测量碎步测量七、测量工作概述

第一百五十页，共183页。七、测量工作概述

2、测量的根本工作1〕平面直角坐标的测定测定地面点平面直角坐标的主要测量工作是测量水平角和水平距离。第一百五十一页，共183页。七、测量工作概述

2、测量的根本工作2〕高程的测定

测定地面点高程的主要测量工作是测量高差。大地水准面第一百五十二页，共183页。七、测量工作概述

2、测量的根本工作——测角、测距、测高差高差测量水平角测量水平距离测量观测、计算和绘图是测量工作的根本技能！第一百五十三页，共183页。七、测量工作概述

3、作业流程简介控制点–控制网–控制测量先控制后碎部特征点/碎部点–碎部测量/细部测量第一百五十四页，共183页。第一百五十五页，共183页。第一百五十六页，共183页。七、测量工作概述

4、测量工作的根本原则原则一：布局上：由整体到局部精度上：由高级到低级次序上：先控制后碎部作用：保证全国统一的坐标系统和高程系统，使地形图可以分幅测绘，加快测图速度；减少误差的积累，保证测量成果的精度。

——保证坐标统一

——加快测量速度

——减少误差积累第一百五十七页，共183页。七、测量工作概述

4、测量工作的根本原则原则二：步步有检核，即前一步工作未作检核不进展下一步工作。作用：保证测量成果符合技术标准的要求。第一百五十八页，共183页。七、测量工作概述先控制后碎部，从整体到局部

——保证坐标统一

——加快测量速度

——减少误差积累步步有检核

——保证成果质量第一百五十九页，共183页。八、地球外表曲率对测量工作的影响◆据此确定可用水平面代替水准面的最大范围。◆简化计算，对精度无影响。◆在小测区内，用水平面代替水准面，讨论由此对距离、角度、高差的影响；第一百六十页，共183页。D对水平距离的影响SOβ八、地球外表曲率对测量工作的影响第一百六十一页，共183页。可以用不同的距离代入上式：S=3.16Km时，ΔS/S=1/121940000

S=10Km时，ΔS/S=1/12177000

S=20Km时，ΔS/S=1/304400

S=50Km时，ΔS/S=1/48710计算可以看出，当水平距离到达10Km时，用水平面代替水准面时水准面所产生的距离误差为1/12177000，现在最精细距离测量的容许误差为其长度的1/1000000，可得出结论，在半径为10Km的圆面积内进展长度的测量工作时，可以用水平面代替水准面，其误差可以忽略不计。八、地球外表曲率对测量工作的影响第一百六十二页，共183页。

P(km2)

ε

100.05