项目一 测量基本知识.ppt

王琴 13937869868项目一项目一 测量基本知识测量基本知识任务一任务一 测量工测量工作概述作概述任务二任务二 测量基准和测绘系统测量基准和测绘系统任务三任务三 地面点的表示方法地面点的表示方法任务四任务四 用用水平面代替水准面的限度水平面代替水准面的限度任务五任务五 地形测量及其在测绘专业中的地位地形测量及其在测绘专业中的地位 任务一任务一 测量测量工作概述工作概述1.1 测量的任务和作用测量测量是研究如何测定地面点的点位，将地球表面的地物、地貌及其他信息测绘成图，以及确定地球形状和大小的一门科学测量的作用：测量的作用：各种工程建设以及工程建设的各个阶段都离不开测量工作 1.2 测量学科分类 测量工作包括测定和测设测定和测设两部分测定：测定：是指使用测量仪器和工具，通过测 量和计算，测定点的坐标，把地球表面的地形 按比例缩绘成地形图测设：测设：是指把图纸上规划设计好的建筑物 、构筑物等的位置在地面上标定出来，作为施 工的依据控制测量学：是研究在地球表面广大区域内建立国家大地控制网，并测定地球整体形状、大小和重力场的理论、方法和技术的学科• 地形测量学：是研究测绘地形图的理论、方法与技术的学科。

它是测量学的基础地形图是满足国民经济建设、国防建设、科学研究等各方面需要的国家基本图件地 形 测 量 工 作 成 果摄影测量学： 研究如何利用摄影像片来测定物体的形状、大小、位置和获取其他信息的学科称为摄影测量学 工程测量学：研究各种工程建设在勘察设计、施工安装、营运管理等阶段中各种测量问题的理论、方法和技术的学科1.3 测量的基本工作距离、水平角和高差是确定地面点位的三个基本要素 1.4 测量工作的基本原则“从整体后局部、先控制后碎部、高级控制低级”的原则 1.5 测量技术的发展概况 公元前21世纪（准、绳、规、矩等测量工具和方法）清代康熙年间（我国第一部实测的省级图集和国家图集 ）新中国成立后（统一的大地控制网，完成了覆盖全国具有统一坐标系的中 小比例尺地形图）仪器发展（水准仪、经纬仪、电子经纬仪、电磁波测距仪、全站仪、三位 激光扫描仪）测量技术（常规的大地测量发展到人造卫星大地测量，由航空摄影发展到 航天遥感，测量对象已由单一的地球表面扩展到空间星体，由静态发展到 动态）目前测量工作正在向着多领域、多品种、高精度、自动化、数字化的方向 发展，以GPS(全球定位系统),GIS(地理信息系统),RS(遥感技术)为核心的 高科技时代已经到来。

2.1 测绘基准测绘基准是指一个国家的整个测绘的起算依据和各种测绘系统的基础 我国目前采用的测绘基准主要包括大地基准、高程基准、深度基准和重力基准 任务二任务二 测绘基准和测绘系统测绘基准和测绘系统 1.1.地球自然形体地球自然形体天圆地方天圆地方（远古时代） 球体球体（古代环球航行发现） 椭球体椭球体（近代大地测量发现 ，长短半径差约为21km） 梨形椭球体梨形椭球体(现代航天观测分 析发现，两极半径差约几十 米)人类对于地球形体的认识过程：地球自然形体是一个地球自然形体是一个不规则的梨形球体不规则的梨形球体地球的自然表面极不规则，有高山、平原、盆地和海洋其中最 高的珠穆朗玛峰高出海平面8844.43米，最低的马里亚纳海沟低于海 平面11022米,高低起伏近20km但这样的起伏，相对于地球平均半径 6371km来讲，还是很小的再顾及到海洋约占整个地球表面的71％， 因此可把海水所包围的形体看作地球的整体形状高山陆地丘陵海洋任何静止的液体都叫水准面 假想海水静止，并向陆地延伸形成一个封闭的曲面，称为大地水准面它是测量工作的基准面2.2.水准面、大地水准面与大地体水准面、大地水准面与大地体由大地水准面所包围形成的地球形体，称为大地体。

水准面的特性：处处与重力的方向线（铅垂线）垂直铅垂线是测量工作的基准线 测绘上选用一个非常接近大地体，并可用数学公式表示的 规则的几何形体即旋转椭球体来代替地球的形体并通过定位 使旋转椭球与大地体的相对位置固定下来选定了形状和大小，并在地球上定位的旋转椭球称为参考 椭球参考椭球体由长半径a、短半径b和扁率α所决定3.3.参考椭球体参考椭球体我国最早采用克拉索夫斯基椭球，定位点 在苏联的普尔科沃天文台，建立了 “1954北京坐标系”1980年后，采用IUGG推荐的椭球，建立了“1980年国家大地坐标系”并在陕西泾阳县 永乐镇选定大地原点，进行了大地定位我国大地原点位于 陕省泾阳县永乐镇我国统一采用的坐标 系为“1980年国家坐标 系”大地原点：全国统一坐标的起算点大地原点大地原点由于参考椭球体的扁率很小，当测区不大时，可 近似地把地球椭球作为圆球使用，其半径取6371km19751975年年IAGIAG／／IUGGIUGGa=6378140 m a=6378140 mb=6356755 m b=6356755 mα=1:298.257 α=1:298.257任务三任务三 地面点位置的表示方法地面点位置的表示方法地面点位的确定，就 是把地面点的位置用坐标 和高程来表示。

这是测量 工作的基本任务地球椭球面1.大地坐标用大地经度L和纬度B表示地面点在参考椭球面上投影位置的坐标，称为大地坐标 （一）（一）地面点的坐标地面点的坐标1.1.大地坐标（大地经纬度）大地坐标（大地经纬度）子午线:通过地球自转轴的平面与地球表面的交线 首子午线：通过格林威治天文台的子午线 子午面：子午线与地球自转轴构成的面 首子午面：通过格林威治天文台的子午面1 1））大地经度大地经度: :地面上某一地面上某一点子午面与首子午面的夹角点子午面与首子午面的夹角东经东经: :首子午面以东首子午面以东0~1800~180度度 西经西经: :首子午面以西首子午面以西0~1800~180度度2 2））大地大地纬度纬度：地面上某点：地面上某点的铅垂线与赤道面的夹角的铅垂线与赤道面的夹角北纬：赤道以北北纬：赤道以北0~900~90度南纬：赤道以南南纬：赤道以南0~900~90度2.2.高斯平面直角坐标高斯平面直角坐标当测区范围较大时，为保证测绘图形的精度和 统一广大范围的测绘成果，采用高斯-克吕格平面 直角坐标系，简称高斯坐标系此坐标系由德国 科学家高斯首创，其学生克吕格改良完成★高斯投影 ★高斯坐标系高斯投影的原理高斯投影的原理◆高斯投影采用分带投 影。

将椭球面按一定经 差分带，分别进行投影 投影剪开展平3.3.平面直角坐标平面直角坐标当测区不大时（如半径不大于10km的范围），可以 用水平面来代替水准面作为投影面，地面点在投影面上 的位置就可以用平面直角坐标系来确定测量坐标 系与数学 坐标系有 何异同？测量坐标 系与数学 坐标系有 何异同？地心坐标系统是以坐标原点与地球质心重 合的大地坐标系统，或空间直角坐标系统WGS-84坐标系2000国家大地坐标系4.4.地心坐标地心坐标1.绝对高程：绝对高程：地面点到大地水准面的铅垂距离，亦称地面点到大地水准面的铅垂距离，亦称海拔海拔 (二二) )地面点的高程地面点的高程A大地水准面HABHB大地水平面确定（青岛验潮站） （1）1956年黄海高程系（1950~1956 ）青岛大港验潮站一号军用码头 （2）1985国家高程基准（1952~1979 ）青岛大港1号码头验 潮站标牌水准原点:全国高程的起算点1956年黄海高程系 （72.289m）1985年国家高程 （72.260m）目前我国统一采用1985年国家高程基准 水准原点H0验 潮 站大地水 准面我国的高程系统我国的高程系统水准原点水准原点位于青岛观象山上的一幢小石屋，屋内全部由崂山花岗岩砌成，顶部中央及四角各竖一石柱，雕凿精细， 玲珑别致，室内墙壁上镶一块刻有“中华人民共和国水准原 点”的黑色大理石石碑，室中有一约2米深的旱井，水袋玛 瑙位于旱井底部。

全国的海拔高度都是以这一原点为准测量 计算出来的2.相对高程：地面点到任意水准面的垂直距离,称 为该点的相对高程或假定高程,也称高度◆两地面点高程之差为高差任务四任务四 用水平面代替水准面的限度用水平面代替水准面的限度1.对距离的影响2.对水平角的影响 ε=(P/R2)206265” 3.对高程的影响用水平面代替水准面，可使测绘工作大大简化 但当测区范围超过一定限度时，由此产生的测量 误差会超出有关的规定△D= D3/(3R2)△ h= D2/(2R )地球曲率对水平距离和高程的影响距离 d(km)距离误差△d(mm)相对距离误差△d/d高程误差△h(mm)0.10.0000081/1250000万0.810.0081/12500万78.5108.21/120万7850.025128.31/19.5万49050.0用水平面代替水准面的范围 测量 要素距离测量角度测量高差测量距离小于距离小于10km10km 可以不考虑地球可以不考虑地球 曲率对距离测量曲率对距离测量 的影响的影响在在100km100km2 2时范时范 围内，用水平面围内，用水平面 代替水准面，测代替水准面，测 水平角时可以不水平角时可以不 考虑地球曲率的考虑地球曲率的 影响。

影响在进行高程测量在进行高程测量 时，即使距离很时，即使距离很 短，也应考虑地短，也应考虑地 球曲率对高程的球曲率对高程的 影响。