第一章 测量学概述PPT讲稿.ppt

《第一章 测量学概述PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章 测量学概述PPT讲稿.ppt（46页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一章第一章 测量学概述测量学概述第1页，共46页，编辑于2022年，星期二1.1测量学的任务、内涵和发展测量学是研究地球的形状和大小以及地球表面上各种物体的几何形状及其空间位置，目的是为人们了解自然和改造自然服务。测量学是一门非常古老的科学。发展到今天，成为一门综合科学。它应用当代空间、遥感、通信、电子、微电子等各种先进技术与设备，以及光学、机械、电子的实用技术设备，采集与地球形状和大小、地球表面上的各种物体的几何形状及空间位置相关的数据和信息，并对其进行处理、解释和管理，为经济建设、国防建设的各个部门和行业提供服务。第2页，共46页，编辑于2022年，星期二1 1、大地测量学、大地测量学、

2、大地测量学、大地测量学2 2、卫星大地测量学、卫星大地测量学、卫星大地测量学、卫星大地测量学3 3、地形测量学、地形测量学、地形测量学、地形测量学 4 4、摄影测量与遥感、摄影测量与遥感、摄影测量与遥感、摄影测量与遥感 航天摄影测量航天摄影测量 航空摄影测量航空摄影测量 地面立体摄影测量地面立体摄影测量 水下地形测量水下地形测量 遥感测量遥感测量5 5、海洋测量学、海洋测量学、海洋测量学、海洋测量学工程测量工程测量 的任务：的任务：1、为规划设计提供地形资料、为规划设计提供地形资料 2、施工放样、施工放样 3、变形观测、变形观测7 7、工程测量学、工程测量学、工程测量学、工程测量学测量学大致分

3、类测量学大致分类6 6、地图制图学、地图制图学、地图制图学、地图制图学第3页，共46页，编辑于2022年，星期二大地测量学第4页，共46页，编辑于2022年，星期二摄影测量与遥感第5页，共46页，编辑于2022年，星期二地形图地形图专题地图制作专题地图制作地图制图学地图制图学地图制图学地图制图学第6页，共46页，编辑于2022年，星期二测绘地形图测绘地形图水水下下地地形形测测量量地形测量学地形测量学地形测量学地形测量学第7页，共46页，编辑于2022年，星期二建建筑筑变变形形监监测测城市测量城市测量工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学第8页，共46页，编辑于2022年，星期二 内容提要：1

4、.2 地面点位的确定地面点位的确定 测量基准面测量基准面 地面点的坐标地面点的坐标 1.3 测量工作概述测量工作概述讲题讲题:地面点位的确定地面点位的确定第9页，共46页，编辑于2022年，星期二1.2 地面点位的确定 确定地面点的空间位置需用三个量，在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某点在基准面上投影位置（某点在基准面上投影位置（x,yx,y）uu该点离基准面高度（该点离基准面高度（H H）第10页，共46页，编辑于2022年，星期二一测量基准面一测量基准面1测量工作基准面测量工作基准面水准面、大地水准面。水准面、大地水准面。水准面水准面静止海水面所形成

5、的封闭曲面。静止海水面所形成的封闭曲面。大地水准面大地水准面其中通过平均海水面的那个其中通过平均海水面的那个水准面。水准面。大地水准面是否为规则的数学曲面？第11页，共46页，编辑于2022年，星期二图形：水准面及大地水准面图图形：水准面及大地水准面图水准面的特性水准面的特性处处与铅垂线正交、封闭处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面。的重力等位曲面。铅垂线铅垂线测量工作的基准线测量工作的基准线第12页，共46页，编辑于2022年，星期二2测量计算基准面测量计算基准面旋转椭球旋转椭球 由椭圆（长半轴由椭圆（长半轴a a，短半轴，短半轴b b）绕）绕b b轴旋转而轴旋转而成的椭球体。可用数学式表示

6、的光滑曲面。成的椭球体。可用数学式表示的光滑曲面。第13页，共46页，编辑于2022年，星期二第14页，共46页，编辑于2022年，星期二第15页，共46页，编辑于2022年，星期二第16页，共46页，编辑于2022年，星期二为什么需要抽象出两个椭球第17页，共46页，编辑于2022年，星期二n n几种著名的地球椭球参数推算者推算者长半轴长半轴a/ma/m短半轴短半轴b/mb/m扁率扁率 推算年代和国家推算年代和国家德兰布尔德兰布尔6 375 6536 375 6536 356 5646 356 5641:3341:33418001800美国美国白塞尔白塞尔6 377 3976 377 397

7、6 356 0796 356 0791:299.21:299.218411841德国德国克拉克克拉克6 378 2496 378 2496 356 5156 356 5151:293.51:293.518801880英国英国海福特海福特6 378 3886 378 3886 356 9126 356 9121:297.01:297.019091909美国美国克拉索夫斯基克拉索夫斯基6 378 2456 378 2456 356 8636 356 8631:298.31:298.319401940前苏联前苏联IUGG-75IUGG-756 378 1406 378 1406 356 755.36

8、 356 755.31:298.2571:298.25719791979国际大地测量与国际大地测量与地球物理联合会地球物理联合会WGS-84WGS-846 378 1376 378 1371:298.257 223 5631:298.257 223 56319841984美国美国第18页，共46页，编辑于2022年，星期二二地面点的坐标(一一)地理坐标（属于球面坐标系统）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：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

9、经度B B，大地，大地纬度纬度L L)第19页，共46页，编辑于2022年，星期二第20页，共46页，编辑于2022年，星期二(二二)平面直角坐标平面直角坐标 适用于：研究范围较小。适用于：研究范围较小。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 第21页，共46页，编辑于2022年，星期二uu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，东方向为轴正向，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。uu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

10、用。坐标系的异同：坐标系的异同：第22页，共46页，编辑于2022年，星期二适用于：研究范围较大。适用于：研究范围较大。1、问题的提出：、问题的提出：1 1）测区范围较小：可把地球表面的一部分当作平面看待，）测区范围较小：可把地球表面的一部分当作平面看待，）测区范围较小：可把地球表面的一部分当作平面看待，）测区范围较小：可把地球表面的一部分当作平面看待，所测得地面点的位置或一系列点子所构成的图形，可直接所测得地面点的位置或一系列点子所构成的图形，可直接所测得地面点的位置或一系列点子所构成的图形，可直接所测得地面点的位置或一系列点子所构成的图形，可直接用相似而缩小的方法描绘到平面上去。用相似而缩

11、小的方法描绘到平面上去。用相似而缩小的方法描绘到平面上去。用相似而缩小的方法描绘到平面上去。2 2）测区范围较大：不能把地球很大一块地表面当作平面）测区范围较大：不能把地球很大一块地表面当作平面）测区范围较大：不能把地球很大一块地表面当作平面）测区范围较大：不能把地球很大一块地表面当作平面看待，必须采用适当的投影方法来解决这个问题，即可采看待，必须采用适当的投影方法来解决这个问题，即可采看待，必须采用适当的投影方法来解决这个问题，即可采看待，必须采用适当的投影方法来解决这个问题，即可采用高斯投影的方法。用高斯投影的方法。用高斯投影的方法。用高斯投影的方法。（三）高斯平面直角坐标第23页，共46

12、页，编辑于2022年，星期二2 2高斯投影的表达高斯投影的表达1 1）横圆柱描述法）横圆柱描述法把地球看作一个圆球，设想把一个平面卷成一个横圆柱，把它套在圆球外面，使横圆柱的中心轴线通过圆球的中心，把圆球面上一根子午线与横圆柱相切，即这条子午线与横圆柱重合。以此子午线为中心将其左右一定带宽范围内的球面用正形投影（即高斯投影）的方法投影至圆柱面上。Np1sP1S p2P2o赤道Sx中央子午线y边缘子午线第24页，共46页，编辑于2022年，星期二2 2）纵横轴线）纵横轴线中央子午线和赤道面投影至横圆柱面上都是一条直线，且互相垂直，它们构成了平面直角坐标系统的纵横轴，即x轴和y轴，因此经过这种投影

13、后，其坐标既是平面直角坐标，又与大地坐标的经纬度发生联系，对大范围的测量工作也就适用了。第25页，共46页，编辑于2022年，星期二图形：高斯投影方法图一图形：高斯投影方法图一第26页，共46页，编辑于2022年，星期二图形：高斯投影方法图二图形：高斯投影方法图二投影投影剪开剪开展平展平第27页，共46页，编辑于2022年，星期二a6带的划分为限制高斯投影离中央子午线愈远，长为限制高斯投影离中央子午线愈远，长度变形愈大的缺点，从经度度变形愈大的缺点，从经度00开始，开始，将整个地球分成将整个地球分成6060个带，个带，66为一带。为一带。计算公式：计算公式：=6N-3中央子午线经度中央子午线经

14、度,N投影带号投影带号3 3）投影分带）投影分带第28页，共46页，编辑于2022年，星期二第29页，共46页，编辑于2022年，星期二b3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、带、1.5 1.5 带的划分。带的划分。u3 带计算公式：带计算公式：=3N 中央子午线经度中央子午线经度,N投影带号。投影带号。第30页，共46页，编辑于2022年，星期二第31页，共46页，编辑于2022年，星期二方法：方法：（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之之前标以前标

15、以2 2位数的带号位数的带号。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第32页，共46页，编辑于2022年，星期二例：国家高斯平面点例：国家高斯平面点P P（2433586.6932433586.693，3838514366.157514366.157）所表示的意义）所表示的意义:(1)(1)表示点表示点P P在高斯平面上至赤道的距离在高斯平面上至赤道的距离;X=X=2433586.693m2433586.693m(2)(2)其投影带的带号为其投影带的带号为38 38、P P点离点离3838带的纵轴带的纵轴X X轴的实际坐标轴的实际坐标Y=Y=514366.157-51

16、4366.157-500000=500000=14366.157m14366.157m第33页，共46页，编辑于2022年，星期二可参考教材 地球椭球及其数学投影变换的原理与应用 椭球面元素归算至高斯平面高斯投影控制测量学 武汉大学出版社 第34页，共46页，编辑于2022年，星期二（四）（四）、WGS-84坐标系坐标系 坐标系的原点设在椭球的中心O，用相互垂直的x，y，z三个轴表示，x轴通过起始子午面，z轴为椭球旋转轴。该坐标系是世界大地坐标系，坐标原点在地心，采用 WGS-84椭球。利用GPS卫星定位系统得到的地面点位置是WGS-84坐标。第35页，共46页，编辑于2022年，星期二高程1

17、 1、绝对高程绝对高程（H H0）：地面点）：地面点到大地水准面的铅垂距离，到大地水准面的铅垂距离，也称海拔。也称海拔。两点间的高程差称为高差两点间的高程差称为高差(h)(h)。三、地面点的高程第36页，共46页，编辑于2022年，星期二19851985国家高程基准的高程值国家高程基准的高程值=1956=1956年黄海高程系的高程值年黄海高程系的高程值 0.029m0.029m。2020世纪世纪8080年代初，我国根据年代初，我国根据1952-19791952-1979年的验潮资料，重新推算平均海水面，获年的验潮资料，重新推算平均海水面，获得国家水准原点的高程为得国家水准原点的高程为72.26

18、0m72.260m，该系，该系统称为统称为19851985国家高程基准。于国家高程基准。于19851985年年1 1月月1 1日开始执行。日开始执行。解放后我国在青岛建立了验潮站，根据1950-1956年的验潮资料，推算的黄海平均海水面作为我国的高程起算面。由此推求的青岛国家水准原点高程为72.289m，该系统简称1956年黄海高程系。第37页，共46页，编辑于2022年，星期二我国曾采用的高程系及其与1985国家高程基准的差距高程系1985高程基准1954黄海系1956黄海系废黄河口系大沽零点吴淞零点坎门零点珠江高程系广州高程系零点差00.055-0.029-0.092-1.952-1.85

19、6-0.2310.586-4.443第38页，共46页，编辑于2022年，星期二在局部地区或某项工程建设中，当引测绝对高程有困难时，在局部地区或某项工程建设中，当引测绝对高程有困难时，可任意假定一个水准面为高程起算面。可任意假定一个水准面为高程起算面。从某点到假定水准面的垂直距离从某点到假定水准面的垂直距离称为该点的相对高程。称为该点的相对高程。采用相对高程时，先在测区内选一采用相对高程时，先在测区内选一高程基准点并确定其相对高程，以高程基准点并确定其相对高程，以此为基准推算其它各点。此为基准推算其它各点。采用相对高程同样可得任意两点采用相对高程同样可得任意两点间的高差。间的高差。一个特定区域

20、只能选择一个相对的水一个特定区域只能选择一个相对的水准面。准面。2、相对高程（假定高程）：第39页，共46页，编辑于2022年，星期二3、高差 地面两点间的高程或相对高程之差称为高差，用h表示。图2-5中从A点至B点的高差为hABHBHAHBHA (1-1)可见，两点间高差与高程起算面无关。另外，从B点至A点的高差为hBAHAHBHAHB因此 hAB-hBA 第40页，共46页，编辑于2022年，星期二第三节 用水平面代替水准面的限度弧AB=R=D,平距AB=Rtg=D D=DD=RtgR=R(tg)将tg级数展开，略去五次方以上各项：tg=(1/3)3 代入上式，有：D=R3/3=R(D/R

21、)3/3=D3/3R2 相对误差：D/D=D2/3R2 从相对误差看，此影响很小（当D=10km时，D=8mm，D/D=1/120万）。故小区域（如小于10公里时），可不考虑地球曲率对水平距离的影响。一、对距离的影响Bt=D hADBRR O第41页，共46页，编辑于2022年，星期二Bt=D hADBRR O二、对高程的影响即第42页，共46页，编辑于2022年，星期二因，可忽略不计，则：当时，；当时，从上述计算表明：地球曲率的影响对高差而言，即使在很短的距离内也必须加以考虑。用水平面代替水准面对高差的影响值D(km)0.10.20.40.60.81510(mm)0.83.113285080

22、19607850第43页，共46页，编辑于2022年，星期二 1.3 1.3 测量工作概述测量工作概述一测量的基本工作一测量的基本工作 测角、量边、测高差测角、量边、测高差二测量工作中用水平面代替水准面的限度二测量工作中用水平面代替水准面的限度1 1对水平角、距离的影响对水平角、距离的影响在面积约在面积约320km320km2 2内，可忽略不计。内，可忽略不计。2 2对高程的影响对高程的影响即使距离很短也要顾及地即使距离很短也要顾及地球曲率的影响。球曲率的影响。第44页，共46页，编辑于2022年，星期二三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：由高级到低级次序上：先控制后细部次序上：先控制后细部测量工作的又一原则测量工作的又一原则:“前一步工作未作检核，不进行下一步工作前一步工作未作检核，不进行下一步工作”。第45页，共46页，编辑于2022年，星期二四四.角度与弧度的换算关系角度与弧度的换算关系第46页，共46页，编辑于2022年，星期二