第一章 测量学的基本知识

航 空 摄 影
摄影测量学 各种类型 传感器 被摄物体 影 像
通过量测和 解译过程
自然物体及其环境的可靠信息
DEM
DLG
DRG
DOM
航空摄影图
施 工 测 量
变 形 观 测
计算机地图制图
海 底 地 形 测 量
平均海水面
地 球 梨 形 形 状
地 球 椭 球
地球自然表面、平均海水面、 地球椭球面之间的关系
4.测绘学的分支学科 测 绘 学
大 地 测 量
普 通 测 量
摄 影 测 量
工 程 测 量
地 图 制 图
矿 山 测 量
海 洋 测 绘
地 籍 测 量
（1）大地测量学 （主要内容：控制测量:测定控制点，提供已知数据）
研究地球的形状、大小和在地表大范围区域内 进行的测绘工作 。
（2） 普通(地形)测量学 (野外测绘地形图)
百度文库
3.水准面曲率对高差的影响
结论：水准面曲率对高差的影响远远大于对距离的影响， 故不能忽视，必须加以改正或采取一定措施减少影响。
七、测量工作的原则
原则：在布局上“由整体到局部”； 在工作步骤上“先控制后碎部”， 即先进行控制测量，然后进行碎部测量； 在精度上“由高级到低级”。 优点：减少测量误差的传递和积累; 可以分区平行作业， 加快测量工作的进展速度。
5、地心空间直角坐标系（补充） 原点在椭球中心，X轴通过起始线与赤道的交点， Z轴与地球旋轴重合的右手坐标系
五、外业测量的基本工作
有：投影、
归算等问题
水平距离、水平角及高程是确定地面点相对位置的三个基本 几何要素 测量的三项基本工作: 水平角(方向)测量 距离测量 高程测量。 水平距离和水平角确定平面位置，高程确定高度
结束
谢谢
普通测量（地形测量）
水准仪
普通光学经纬仪
激光测距仪
全 站 仪
GPS接收机
数 字 摄 影 测 量 工 作 站
数字绘图仪
现 代 纸 质 地 形 图
见教材后面
现 代 电 子 地 形 图
施工测量（需要测设）
三角测量
水 准 测 量
测 量 标 志
GPS
测 量
轻松快速的GPS RTK作业
将测绘区域内的地球表面看作平面，即在地表 的小范围区域内进行一般的测绘工作
（3） 摄影测量学 (用航空摄影像片测绘地形图 )
用摄影或非接触传感器获得地表信息进行测绘工作
（4）工程测量学
研究工程建设和自然资源开发中各个阶 段进行控制测量、地形测绘、施工放样 和变形监测的理论和技术的学科
（5）地图制图学（地图学）
三、测量基准面与测量坐标系的概念
6、参考椭球面——归算基准面 7、大地高:沿法线方向到参考椭球面的距离 垂线与法线，自然表面、水准面与参考椭球面的关系 8、1954年北京坐标系： 克拉索夫斯基椭球 a=6378245m α=1:298.3 大地原点：在苏联普尔科沃天文台 9、1980国家大地坐标系： 1975年国际椭球 a=6378140m α=1：298.257 大地原点：（定位）在陕西省泾阳县永乐镇 10、坐标转换 同一工程必须共用一个坐标系
推荐参考教材
• 覃辉主编的《土木工程测量》（第三版）. 上海：同济大学出版社，2008 带有光盘，内容非常丰富。 我综合编辑的《覃辉测量学教案》（818MB） 内有课件，新仪器录象介绍，试题库与答案 愿意要者可以拷贝。
• 陆国胜等编著的《测绘学基础》. 北京：测绘出版社，2006 结构新颖，属于权威性教材。
地球自然表面、平均海水面、 地球椭球面之间的关系
平均海水面
72.289m 72.260m
1985 年国家高程基准 1956 年黄海高程系统
两高程基准的关系 水准原点
72.260m 72.289m 1985国家高程基准平均海水面
0.029m
1956年黄海高程系统平均海水面
地理坐标系
N
S
空间直角坐标系
三、测量基准面与测量坐标系的概念
1、高程基准面 ── 大地水准面 2、高程——沿垂线方向到大地水准面的距离 绝对高程 → 相对高程 3、水准原点：一个国家（一个高程系统）的高程起 算点. 在青岛市观象山 4、1956年黄海高程系统 水准原点高程72.289m （验潮站：1950—1956） 5、1985年国家高程基准 水准原点高程72.260m （验潮站：1950—1979）
法线（大地）投影到椭球面上）
大地纬度B为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角；大 地经度L为过地面点的椭球子午面与格林尼治平子午面之间 的夹角。
东经0——180°，西经0——180° 南纬0——90°， 北纬0——90°
四、地面点在投影面上的坐标表示方法
3、高斯平面直角坐标 4、平面直角坐标系 （独立坐标系）
六、地球弯曲对观测量的影响
1.水准面曲率对水平距离的影响
结论：若在20km范围内进行测图时将水准面当作水平面(即 沿圆弧丈量的距离当水平距离)，其距离误差可忽略不计。
2.水准面曲率对水平角的影响
结论：对于面积在100㎞2以内的多边形，地球曲率对水平角 度的影响只有在最精密的测量中才需要考虑，一般的测量工 作是不必考虑的。
研究如何将地表的自然形态和各种物体在 平面上表示（绘制成各种地图）的工作
（6）海洋测绘学 等等
以海洋水体和海底为对象所进行的测量和 海图编制的理论和方法的学科 。
二、地球的形状和大小的概念
1、地球形状：最高高出海水面8.8km； 最低低于海水面11km，海洋面约占71%； 近似球体，平均半径6371km； 地表面不规则；椭球—犁形。 2、水准面：静止的水面 → 水平面（小：平面；大：曲面） 3、水准面的特性：处处与铅垂线垂直 → 铅垂线 水准面⊥铅垂线 铅垂线 ── 测量工作的基准线 4、大地水准面：平均海水面 并向大陆、岛屿延伸。 大地水准面── 测量工作的基准面
北极
z
z
A (x,y,z) y
x
o
y
x
高斯投影
四、地面点在投影面上的坐标表示方法
1、（参考）椭球面上的点、线、面 南极、北极、旋转轴（自转轴）、子午面、子午线 =经线、起始子午面、法线、赤道、赤道面、纬度 2、地理坐标 区分天文坐标（对应大地体） 和大地坐标（对应参考椭球）
（天文经度λ和天文纬度φ； （地面点沿铅垂线（天文）或
大地经度L和大地纬度B）
第一章
测绘学的基本知识
测量学与测绘学科 地球的形状和大小的概念 测量基准面与测量坐标系的概念 地面点在投影面上的坐标表示方法 测量的基本工作 测量工作的基本原则
一、测量学与测绘学科
1.广义测量学(测绘学 )：是研究地球的大小和形状 以及地面点位的科学。 或：是研究与地球有关的基础空间信息的采集、处 理、显示、管理、利用的科学与技术。 2.狭义测量学(测量学或测绘学基础 ) ：是测定地球表面 形态及按设计要求确定地物的空间位置。 包括两部分：测定（坐标、地图）和测设（放样） 3.测量学(测绘学 )的主要任务 掌握有关仪器的 ①测绘规划、设计用图 ②将规划的结果测设于实地 使用方法、作业方法 ③安全监测变形观测
二、地球的形状和大小的概念
5、大地体：大地水准面包围的形体。 不规则，不能用简单的数学模型来描述。 6、地球椭球：最接近大地体的椭球。 理想的 未知的 7、参考椭球：大小已知，位置确定 法线——与参考椭球面垂直的直线 8、椭球定位的概念： 大地水准面与参考椭球面在大地原点相切 铅垂线与法线重合
在某地区大地水准面与参考椭球面的差距平方和最小