测量学(第五版)第1章 绪论
测量学课后答案
第一章：绪论1.名词解释：测量学、测定、测设、大地水准面、地球椭球面、绝对高程、相对高程、6°带、高斯平面直角坐标、参心坐标系、地心坐标系、正高、大地高。
(1)测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面、水下及空间点位的科学。
（2）测定是指用测量仪器对被测点进行测量、数据处理，从而得到被测点的位置坐标，或根据测量得的数据绘制地形图。
（3）测设是指把设计图纸上规划设计好的工程建筑物、构筑物的位置通过测量在实地标定出来。
（4）大地水准面是由静止海水面并向大陆、岛屿延伸而形成的不规则的闭合曲面。
（5）地球椭球面是把拟合地球总形体的旋转椭球面。
（6）绝对高程是指地面点沿垂线方向至大地水准面的距离。
（7）相对高程是指选定一个任意的水准面作为高程基准面，地面点至此水准面的铅垂距离。
（8）6°带，即从格林尼治首子午线起每隔经差6°划分为一个投影带。
（9）高斯平面直角坐标：经投影所得的影响平面中，中央子午线和赤道的投影是直线，且相互垂直，因此以中央子午线投影为X轴，赤道投影为Y轴，两轴交点为坐标原点，即得高斯平面直角坐标系。
（10）参心坐标系是以参考椭球的几何中心为基准的大地坐标系。
（11）地心坐标系是以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系。
（12）正高是指地面点到大地水准面的铅垂距离。
（13）大地高是指地面点沿法线至地球椭球面（或参考椭球面）的距离，称为该点的大地高。
2. 测量学主要包括哪两部分内容？二者的区别是什么？测量学主要包括测定和测设两部分内容；区别：测定是用测量仪器对被测点进行测量根据测量得的数据绘制地形图，而测设是指把设计图纸上设计好的坐标实地标定出来。
3. 简述Geomatics的来历及其含义。
来历：自20世纪90年代起，世界各国将大学里的测量学专业、测量学机构好测量学杂志都纷纷改名为Geomatics。
Geomatics是一个新造出来的英文名词，以前的英文词典中找不到此词，因此也没有与之对应的汉译名词。
测量学-第一章-绪论
§1 绪1.3 论 测量常用的坐标系统 1.3.4 平面直角坐标系
当测区的范围较小时，可以把测区球面当作平面处 理，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。平面直角坐标原点一般选在测区西南方， 以该测区子午线方向(真子午线或磁子午线)为x轴，北方 向为正。y轴与x轴垂直，东方向为正。
“1954北京坐标系”：1954年，通过与前苏联1942年普 尔科沃坐标系联测，经我国东北传算过来的坐标系称 “1954北京坐标系”(Beijing geodetic coordinate system 1954)，其大地原点位于前苏联列宁格勒天文台中央。
“1980西安坐标系”：1980年， 我国以陕西省泾阳县永 乐镇大地原点(geodetic origin)为起算点，由此建立的大地坐 标系，称为“1980西安坐标系”(Xian geodetic coordinate system 1980)，简称80系或西安系。
3°带 是在6°带基础上划分的，从1°30′起，其中央子午线在奇数带时
与6°带中央子午线重合，每隔3°为一带，共120带，各带中央子午线经度为：
各带中央子午线经度(L03)按下式计算：
L30 3n'
(1-5)
已知某点大地经度L，可按下式计算所属的带号：
n' L 1.5 (的整数商)+1(有余数时) 3
③离开赤道的纬线是弧线， 凸向赤道。
工程测量
§1 绪1.3 论 测量常用的坐标系统
1.3.3 高斯平面直角坐标系
高斯投影可将椭球面变成平面，但离开中央子午线越远变形越 大，这种变形将会影响测图和施工的精度。为对长度变形加以控 制，测量中采用限制投影宽度的方法——分带投影。投影带宽以 相邻两子午线的经差i来划分。有6°、3°带等不同投影方法。
测量学第一章绪论
°
°
°
°
14
15
16
17
18
19
20
78
84
90
96
102° 108° 114° 120°
°
°
°
°
27
29
31
33
35
37
39
图1-6 高斯平面直角坐标系6˚带投影与3˚带投影的关系
我国境内6°带号在13~23之间， 3°带号在24~45之间，根据y坐标前 的带号便可区分是那一种分带方式。
第二节 地面点位的确定
（2）测设 测设是指将设计图纸上规划设计好的建筑物位置，在实 地标定出来，作为施工的依据。
二、土木工程测量的任务
土木工程测量是测量学的一个组成部分。它是研究土木工程 在勘测设计、施工和运营管理阶段所进行的各种测量工作的理论、 技术和方法的学科。它的主要任务是：
（1）测绘大比例尺地形图、纵断图和横断图。 （2）用图。设计阶段、城市规划、城镇建设等。 （3）建筑物的施工测量。（放样） （3）建筑物的变形观测。
第三节 用水平面代替水准面的限度
当测区范围较小时，可以把水准面看作水平面。探讨用水平面代替 水准面对距离、角度和高差的影响，以便给出限制水平面代替水 准面的限度。
B
一、对距离的影响
如 图 1-10 所 示 ， 地 面 上 A、B两点在大地水准面 上的投影点是a、b，用 过a点的水平面代替大 地水准面，则B点在水 平面上的投影为b′。
以不同的面积P代入式（1-11），可求出球面角超值，如表1-2所示。
第三节 用水平面代替水准面的限度
表1-2 水平面代替水准面的水平角误差
球面多边形面积P/km2
测量学 第1章绪论
1、测量学的定义
它是研究地球的形状、大小以及地 球表面各种形态的科学。
主要任务： 确定地球的形状和大小 确定地面点的位置和高程 测绘地面地形图
2、测量学分类
大地测量学
测
地形测量学
量
学
的
摄影测量与遥感
分
类
工程测量学
地图制图学
大地测量学
是“测定和描绘地球表面的科学”
在广大区域建立国家大地控制网，测定地球形状、 大小、重力场及其变化的技术方法的学科。
大地测量学--GPS
地形测量学
研究小区域内地表各类物体形状和大小， 将小区域内地物和地面起伏按一定比例缩 小后，绘制成平面图或地形图的学科。
摄影测量与遥感
对非接触传感器获取的影像和数字表达的记 录进行量测和解译的过程。是影像信息的获 取，处理，提取和成果表达的一门信息科学。
原始影像
处理后的影像
地图制图学（续）
3、测量的基准线和基准面
外业：铅垂线和大地水准面
内业：法线和参考椭球面
N
P地球表面
P0
R
参考椭球面
W
E
大地水准面
S
4、地面上点位的表示方法
坐标
高程
地理坐标
绝对高程
高斯平面直角坐标 相对高程
平面直角坐标
（1）投影的基本概念
N
高
N
斯
|
克
W
E
吕
格
S
投 投影的基本条件：
S
影 1、中央子午线的投影为直线而且是投影的对称轴。
教学内容
第一部分（第1章）
测量学的基本概念和基本知识
第二部分（第2-4章）
《测量学》第01章 绪论02
§1.4 用水平面代替水准面的限度
一、对水平距离的影响
水准面上弧长为S，其所对圆心角为θ， 地球的半径为R。水平面上直线长为t，其差 值为ΔS。
S AC AB t S
1 S3 S 3 R2 S 1 S 2 相对差值： ( ) S 3 R
上式中取R=6371km，则 S/km
2.平面直角坐标系
数学平面直角坐标系
测量平面测区范围较小（半径为10km的范围内）， 能够忽略地球曲率对该区的影响而将其当 作平面看待。
一般选定子午线方向为纵 轴，即x轴，原点设在测区 的西南角，以避免坐标出 现负值。 O
X
测区
Y
（2）高斯平面直角坐标系
地理坐标对局部测量工作来说是非常不 方便的。例如，在赤道上，1º 的经度差或纬 度差对应的地面距离约为110km。测量计算 最好在平面上进行，但地球是一个不可展的 曲面，必须通过投影的方法将地球表面上的 点位化算到平面上。地图投影有多种方法， 我国采用的是高斯－克吕格正形投影，简称 高斯投影。
高斯投影-1
高斯投影是高斯在1820~1830年间，为解 决德国汉诺威地区大地测量投影问题而提出 的一种投影方法。1912年起，德国学者克吕 格(Kruger)将高斯投影公式加以整理和扩充 并推导出了实用计算公式。从几何意义上看， 就是假设一个椭圆柱横套在地球椭球体外并 与椭球面上的某一条子午线相切，这条相切 的子午线称为中央子午线。
高差——h
地面上两点的高程之差。
高差计算公式
hAB HB H A HB H H A HB hBA A
由上式可知，高差与起算面无关， 并且有正、有负之分，并用下标注明其 方向。在土木建筑工程中，又将绝对高 程和相对高程统称为标高。
《测量学》复习资料
《测量学》复习资料第一章绪论1.测量学：就是研究地球的形状与大小以及确定地面点位置的学科。
2.测量学的任务：测图、测设、用图。
3.测量学的作用：测量在国民经济、国防和科学研究中起着重要作用。
4.测图：也称测绘，就是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、工程建设和国防建设使用。
5.测设：也称放样、标定，就是把图上设计好的建筑物和构筑物的位置标定到实地去，作为施工的依据。
6.用图：指识别和使用地形图的知识、方法和技能。
7.铅垂线：重力的方向线。
是测量工作的基准线。
8.水准面：海洋或湖泊的水面在静止时的表面。
9.水平面：与水准面相切的平面。
10.大地水准面：与平均海水面相吻合的水准面。
是测量工作的基准面。
11.大地体：大地水准面所包围的地球形体。
12.参考椭球：旋转椭球面所包围的球体。
长半径a =6378143 m；短半径b =6356758 m；扁率f= a-b/a=1:298.25513.高斯投影规律：1中央子午线投影后为直线，长度不变，其他子午线为对称且凹向中央子午线的曲线。
2赤道投影后为直线，与中央子午线正交，其他纬线为对称且凸向赤道的曲线。
3经纬线保持正交，投影后无角度变形。
14.高斯平面直角坐标系的建立：X轴：中央经线；Y轴：赤道；原点：交点。
通用坐标：Y=带号＋y(自然) + 500000 m15.高斯坐标系与数学坐标系的异同：坐标轴不同；坐标象限不同；方位角的起算基准不同。
16.相对高程：地面点沿铅垂线到假定水准面的距离。
17.绝对高程：地面点沿铅垂线到大地水准面的距离。
18.高差：地面上任意两点之间的高程之差。
后视-前视。
Hab=a-b（负，a高）19.1956年黄海高程系统H水准原点＝72.289 m20.1985年国家高程基准H水准原点＝72.2604 m21.测量工作的基本内容：距离测量、角度测量、高程测量、制图。
22.测量工作的原则：由高级到低级、先控制后碎部；步步有检核。
测量学课后练习题答案
测量学课后练习题答案第⼀章绪论1、测量学得基本任务就是什么？对您所学专业起什么作⽤？答：测量学就是研究地球得形状与⼤⼩，以及确定地⾯（包括空中、地下与海底）点位得科学。
它得任务包括测定与测设两个部分。
测量学在⼟⽊⼯程专业得⼯作中有着⼴泛得应⽤。
例如，在勘测设计得各个阶段，需要测区得地形信息与地形图或电⼦地图，供⼯程规划、选择⼚址与设计使⽤。
在施⼯阶段，要进⾏施⼯测量，将设计得建筑物、构筑物得平⾯位置与⾼程测设于实地，以便进⾏施⼯；伴随着施⼯得进展，不断地测设⾼程与轴线，以指导施⼯；并且根据需要还要进⾏设备得安装测量。
在施⼯得同时，要根据建（构）筑物得要求，开始变形观测，直⾄建（构）筑物基本上停⽌变形为⽌，以监测施⼯得建（构）筑物变形得全过程，为保护建（构）筑物提供资料。
施⼯结束后，及时地进⾏竣⼯测量，绘制竣⼯图，供⽇后扩建、改建、修建以及进⼀步发展提供依据。
在建（构）筑物使⽤与⼯程得运营阶段，对某些⼤型及重要得建筑物与构筑物，还要继续进⾏变形观测与安全监测，为安全运营与⽣产提供资料。
由此可见，测量⼯作在⼟⽊⼯程专业应⽤⼗分⼴泛，它贯穿着⼯程建设得全过程，特别就是⼤型与重要得⼯程，测量⼯作更就是⾮常重要得。
2、测定与测设有何区别？答：测定就是指使⽤测量仪器与⼯具，通过观测与计算，得到⼀系列测量数据，把地球表⾯得地形缩绘成地形图，供经济建设、规划设计、科学研究与国防建设使⽤。
测设就是把图纸上规划设计好得建筑物、构筑物得位置在地⾯上标定出来，作为施⼯得依据。
3、何谓⽔准⾯？何谓⼤地⽔准⾯？它在测量⼯作中得作⽤就是什么？答：静⽌得⽔⾯称为⽔准⾯，⽔准⾯就是受地球重⼒影响⽽形成得，就是⼀个处处与重⼒⽅向垂直得连续曲⾯，并且就是⼀个重⼒场得等位⾯。
与平均海⽔⾯吻合并向⼤陆、岛屿内延伸⽽形成得闭合曲⾯，称为⼤地⽔准⾯。
⼤地⽔准⾯就是测量⼯作得基准⾯。
4、何谓绝对⾼程与相对⾼程？何谓⾼差？答：某点沿铅垂线⽅向到⼤地⽔准⾯得距离，称为该点得绝对⾼程或海拔。
测量学-第一章 绪论
– 定位
• 大地水准面与椭球体最接近 • 单点定位：大地原点参考椭球面和大地水准面相切，
法线和垂线重合。
北纬34°32′27.00″东经108°55′25.00″。
地球
大地体
大地水准面
大地水准面和铅垂线 是测量工作的基准面 和基准线
参考椭球
参考椭球面
参考椭球面和法线测量 内业计算的基准面和基 准线
• 施工阶段：把线路和各种建筑物正确的测设到 地面上。
• 竣工测量：对建筑物进行竣工测量。（是否符 合设计的要求）
• 运营阶段：为改建、扩建而进行的各种测量。 • 变形观测：为安全运营，防止灾害进行变形测
量。
§1.2 测量学的发展概况
世界最早的地图
公元前3200年古埃及绘在苇草上的金矿图
陶片上的古巴比伦
§1.3.2 空间位置表示方法
地面点的空间位置表示方法
1.二维坐标系和一维坐标系组合表示
地理坐标和高程 平面直角坐标和高程
2.三维的空间直角坐标
天文地理坐标系
大地水准面和铅垂线是天文地理坐 标系的基准面和基准线
地面点的坐标是它沿铅垂线在大地 水准面上投影点的经度和纬度（
） ,
正高是地面点沿铅垂线到大地水准 面的距离
N
P
首
子 午
O
线
赤道
大地水准面 S
图5-1 天文地理坐标系
大地地理坐标系
– 基准面：参考椭球面 – 基准线：法线
表示地面点在地球椭球面上 的位置，用地面点沿投影到 椭球面上的投影点的大地经 度L和大地纬度B，表示。
我国目前采用的国家大地坐标系是1954年北京坐标 系和1980年国家大地坐标系 。
测量学 第一章 测量学绪论
后为凸向赤道的曲线，并以 赤道为对称轴。
平行圈
（5）经线与纬线投影后仍然保持
正交。
赤道
O
y
（6）离中央子午线愈远，长度变 子午线
形愈大。
中央子午线
4、投影带的划分
我国规定按经差6º和3º进 行投影分带。
6º带自首子午线开始，按6º的 经差自西向东分成60个带。
3º带自1.5 º开始，按3º的经差 自西向东分成120个带。
几何形体，作为地球的参考形状和大小。
二、测量工作的基准线和基准面
测量工作的基准线—铅垂线。 测量工作的基准面—大地水准面。 测量内业计算的基准面—参考椭球面。
O 铅垂线
G
大地水 准面
三、地面点位的确定（X Y H）
地面点位的确定
高程 地理坐标
天文坐标
大地坐标
坐标
高斯平面直角坐标
平面直角坐标
独立平面直角坐标
例： 有一国家控制点的坐标: x=3102467.280m ,y=19367622．380m， （1）该点位于6˚ 带的第几带？ （第19带） （2）该带中央子午线经度是多少？ （L。=6º×19-3º=111˚） （3）该点在中央子午线的哪一侧？
（先去掉带号，原来横坐标y＝367622.380—500000＝-132377.620m，在西侧）
（距中央子午线132377.620m，距赤道310状相关概念
1、地球自然形体：是一个不规则的几何体，海洋面积约占地
球表面的71%。
2、水准面：静止的水面。
3、大地水准面：设想处于完全静止的平均海水面向陆地和岛
屿延伸所形成的闭合曲面。 4、大地体：大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形
测量学习题集及参考答案
填空题库及参考答案第1章绪论1-1、测量工作的基准线是铅垂线。
1-2、测量工作的基准面是水准面。
1-3、测量计算的基准面是参考椭球面。
1-4、水准面是处处与铅垂线垂直的连续封闭曲面。
1-5、通过平均海水面的水准面称为大地水准面。
1-6、地球的平均曲率半径为6371km。
1-7、在高斯平面直角坐标系中，中央子午线的投影为坐标x轴。
1-8、地面某点的经度为131°58′，该点所在统一6°带的中央子午线经度是129°。
1-9、为了使高斯平面直角坐标系的y坐标恒大于零，将x轴自中央子午线西移500km。
1-10、天文经纬度的基准是大地水准面，大地经纬度的基准是参考椭球面。
1-11、我国境内某点的高斯横坐标Y=22365759.13m，则该点坐标为高斯投影统一 6°带坐标，带号为 22 ，中央子午线经度为 129°，横坐标的实际值为-134240.87m，该点位于其投影带的中央子午线以西。
1-12、地面点至大地水准面的垂直距离为该点的绝对高程，而至某假定水准面的垂直距离为它的相对高程。
第2章水准测量2-1、高程测量按采用的仪器和方法分为水准测量、三角高程测量和气压高程测量三种。
2-2、水准仪主要由基座、水准器、望远镜组成。
2-3、水准仪的圆水准器轴应与竖轴平行。
2-4、水准仪的操作步骤为粗平、照准标尺、精平、读数。
2-5、水准仪上圆水准器的作用是使竖轴铅垂，管水准器的作用是使望远镜视准轴水平。
2-6、望远镜产生视差的原因是物像没有准确成在十字丝分划板上。
2-7、水准测量中，转点TP的作用是传递高程。
2-8、某站水准测量时，由A点向B点进行测量，测得AB两点之间的高差为0.506m，且B点水准尺的读数为2.376m，则A点水准尺的读数为2.882 m。
2-9、三等水准测量采用“后—前—前—后”的观测顺序可以削弱仪器下沉的影响。
2-10、水准测量测站检核可以采用变动仪器高或双面尺法测量两次高差。
测量学(第五版)电子资料目录
测量学(第五版)电子资料目录一、测量学讲授提纲幻灯片(PPT)集（一）第一章绪论（二）第二章水准测量与水准仪（三）第三章角度测量与经纬仪（四）第四章距离测量与全站仪（五）第五章测量误差基本知识（六）第六章控制测量（七）第七章地形测量（八）第八章地形图应用（九）第九章建筑工程测量（十）第十章道路桥梁隧道测量二、导线和交会定点计算EXCEL表集（一）导线交会定点EX CEL计算表1.支导线计算表2.闭合导线计算表3.附合导线计算表4.无定向导线计算表5.前方交会计算表6.测边交会计算表7.后方交会计算表（二）EXCEL计算表设计与使用说明1．EXCEL常用函数表2．导线与交会定点EXCEL计算表设计3．导线与交会定点EXCEL计算表使用说明三、地形绘图CAD独立符号库（一）独立符号库(72种符号)（二）符号库使用说明1．独立符号库使用说明（doc）2．独立符号样图（一）（dwg）3．独立符号样图（二）（dwg）四、地形绘图CAD图案填充符号库（一）图案填充符号库1．地形绘图填充符号定义文件（pat）2．地形绘图填充符号样图（dwg）（二）图案填充符号库的使用说明(doc)五、地形绘图CAD线型设计（一）地形绘图线型文件(lin)(35种线型)（二）地形绘图线型的设计加载与使用1.地形绘图线型的设计加载与使用说明(doc)2.地形图式线型样图（一）(dwg)3.地形图式线型样图（二）(dwg)六、机助成图LISP程序及应用（一）地形测量展点程序及应用1.地形测量展点程序(Topoline.lsp)2.地形点编码及展点程序应用说明(doc)3.地形展点样图数据文件(txt)4.展点连续连线示例图(dwg)5.国泰厂地形测量数据文件(txt)6.国泰厂地形展点图(dwg)7.国泰厂地形图(dwg)8.施惠厂地形测量数据文件(txt)9.施惠厂地形展点图(dwg)10.施惠厂地形图(dwg)（二）建筑测绘展点程序及应用1.建筑结测量展点程序(Archline.lsp)2.建筑结构点编码及展点程序应用说明(doc)3.飞机楼测量数据文件（局部）(txt)4.楼梯测量数据文件（局部）(txt)5.旭日楼测量数据文件(txt)6.旭日楼展点图(dwg)7.旭日楼三维模型图(dwg)（三）地形绘图常用线形符号LISP自定义函数集1.围墙符号（7种）2.栅栏符号（2种）3.铁路符号（2种）4.内部道路符号（3种）5.土堤符号（2种）6.陡坎符号（4种）7.斜坡符号（4种）七、工程测量LISP程序及应用（一）空间前方交会计算1．空间前方交会程序、数据文件及算例(lsp,txt,dwg) 2．空间前方交会程序使用说明 (doc)（二）缓和曲线坐标计算1.缓和曲线坐标计算LISP程序（lsp）2.缓和曲线坐标计算程序使用说明（doc）3.缓和曲线坐标计算算例（txt）八、建筑物三维模型测绘（一）建筑物三维模型测绘方法(doc)（二）建筑物实体拉伸程序1.墙体的拉伸(lsp)2.斜屋顶的拉伸(lsp)（三）建筑三维模型测绘1.校区建筑测绘(dwg)2.江南民宅测绘(dwg)九、测量学习题集测量学的各章“思考题与练习题”（包括练习作业所需的图和计算表）十、测量学参考图。
测量学第1章：绪论
注意事项
4、上课不定期点名，若缺席超过3次， 整门课程作零分记。实验缺席1次或迟到、 早退2次者，实验成绩作零分记。 5、本门课程学习有问题者可到办公室询 问。（十一教二楼） 6、本门课程无考前辅导，无复习参考题， 请同学们上课或实验实习认真听讲。
第一章 绪论
具体知识: (1)测量的任务与作用 (2)地面点位的确定
二、建筑测量在建筑施工中的作用
基本理论 勘测设计
基本知识
测量
施工阶段
基本技能
竣工阶段
第二节 地面点位的确定
测量工作的实质：确定地面点的位置。
X
Y H
一、地球的形状和大小
水准面：静止、水平面 大地水准面：静止、平衡的水平面、延伸、闭合
Байду номын сангаас
椭球体的提出
大地水准面是物理面、研究地球重力场、地球内 部构造的重要依据。
建筑测量学
主讲教师: 艾晏
主要讲授内容
第一章:绪论 第二章:水准测量 第三章:角度测量
测 量 学
第四章:距离测量与直线定向
第五章:测量误差的基本知识
第六章:控制测量
第七章:大比例尺地形图测绘 第八章:地形图的识读与应用 第九章:施工测量
注意事项
1、本课程讲授26学时，实验21学时， 实习1周（与实验同步进行，不单独 停课实习。） 2、成绩评定：考试（笔试）占60%， 实验占30%，平时上课、实验表现占 10%。 3、实验实习分小组进行，若有仪器 损坏、丢失或实验实习不认真者，将 影响整个小组的成绩。
(3)测量工作的原则和程序
第一节 测量的任务与作用
一、测量的任务
测量学:研究测定地面点的几何位置、地 球形状、地球重力场、以及地球表面自然 形态和人工设施的几何形态。 测图：将测区内的地物与地面起伏按一 定比例尺缩小绘制成地形图（或平面图） 或将地面上各种工程设施测绘到图上。 放样：将土地及其附属物的开发、利用、 建设的设计方案在实地标定，即将各种的 工程设计测设到现场。
测量学课件 第一章 绪论
第一章绪论第一节工程测量的任务和作用第二节地面点位的确定第三节测量三要素第四节用水平面代替水准面的限度第五节测量工作概述exit第一节工程测量的任务和作用一、测量学的一般概念测量学(Surveying)是测定地面点的空间位置，将地球表面地形和其它地理信息测绘成图，研究并确定地球形状和大小的科学。
工程测量是研究工程建设在勘测设计、施工过程和管理阶段所进行的各种测量工作的学科。
主要内容有：工程控制网的建立、地形测绘、施工放样、设备安装测量、竣工测量、变形观测和维修养护测量等。
第一节工程测量的任务和作用二、工程测量的任务和作用•测量学将地表物体分为地物和地貌,地物和地貌总称为地形(landform) 。
•地物(feature)：地面上天然或人工形成的物体，它包括平原、湖泊、河流、海洋、房屋、道路、桥梁等；•地貌(geomorphy)：地表高低起伏的形态，它包括山地、丘陵和平原等。
• 1.测定(location)：使用测量仪器和工具，通过测量和计算将地物和地貌的位置按一定比例尺、规定的符号缩小绘制成地图。
• 2. 测设(setting-out)：将在地形图上设计出的建筑物和构筑物的位置在实地标定出来，作为施工的依据。
•测绘科学在建筑类各专业的工作中有着广泛的应用。
例如：勘测设计、施工、竣工测量和对重要建筑物进行变形观测等。
第一节工程测量的任务和作用三、测量在国民经济建设中的应用1)城市规划、给排水、煤气管道、工业厂房和高层建筑建设•①设计阶段——测绘各种比例尺地形图，供结构物平面及竖向设计使用；•②施工阶段——将设计建构物的平面位置•和高程在实地标定出来，作为施工的依据；•③工程完工后——测绘竣工图，供日后扩建、•改建、维修和城市管理用；•对某些重要建构筑物在建设中和建成后进行•变形观测，保证建筑物安全。
第一节工程测量的任务和作用2) 铁路、公路建设的测量工作①测绘路线附近地形图，在地形图上设计路线，将设计路线位置标定到地面。
测量学第一章绪论
天文纬度
某点天顶方向与天球赤道面的夹角
在大地测量学中，常以天文经纬度定义地理坐标
地图与测量 第1章 绪 论
三、大地坐标 —— 地面点在参考椭球面上的位置
法线 在参考椭球面上过某一个点作一个 与椭球体相切的平面，再通过这个 点所作的垂直于这个平面的直线 通过椭球旋转轴和地球上任意一点的平面 通过格林尼治天文台的子午面 子午面与椭球面的交线，也称作经线或经圈 起始子午面与椭球面的交线 垂直于旋转轴的平面与椭球面的交线
地图 投影 按照一定的数学法则，将参考椭球面上的经 纬网转换到平面上，使地面点位的地理坐标 与地图上相对应点位的平面直角坐标或平面 极坐标间，建立起一一对应的函数关系 长度 投影 变形 角度 面积
变形性质 分 类
等角投影 等面积投影 任意投影
高斯——克吕格投影 高斯——克吕格投影
地图与测量 第1章 绪 论
技术设计 在全测区内选择有控制意义且密度较小 的点，组成整体控制网，各控制点的位 置用精密仪器和相应方法测定 在控制测量的基础上测定碎部点的工作
控制测量
碎部测量
检查验收
地貌、地物的特征点、拐点
地面上高低起伏的形态
地图与测量 第1章 绪 论
地面上固定性的物体
地图与测量 第1章 绪 论
平面控制测量 控制测量 高程控制测量 利用仪器在野外测出控制点 之间或控制点与碎部点之间 的距离、角度、高差，从而 确定点的位置的工作 将外业成果在室内进行整理 、计算和绘制成图的工作
测设
地面
测定
地图
规划设计图
测设
地面
地图与测量 第1章 绪 论
地图与测量 第1章 绪 论
地图与测量 第1章 绪 论
§2
(完整版)测量学(第五版)第1章绪论
•110
•12
测量工作在工程建设中作用
测绘和采集表示各种地物和 地貌的形状、大小、位置等空 间几何数据，进行数字化管理， 提供工程设计所必要的地形信 息(地形图和地形数据)。
把设计的建筑物、大型设 备等按设计的形状、大小和位 置准确地在实地标定出来，才 能进行施工(称为测设或施工放 样，并贯穿于施工全过程)。
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世界屋脊 - 珠穆朗玛峰的高程测定
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用经纬仪作三角高程测量
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用水准仪作精密水准测量
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上述:三角高程测量和水准测量,都属 于几何大地测量，几何大地测量中还包 括三角测量和天文测量等。
天文测量研究测定恒星的坐标，以及 利用观测恒星确定地面点的大地位置(经 度、纬度、方位角)和十分精确的时间
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•2
第一章 绪论
§1-1 测量学的任务与主要内容
一、测量学的产生
生产、生活的需要 城市建设、农田、水利建设等
交通运输的需要 物流运输、航空、航海、旅行等
军事的需要
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•3
二、测量学的作用
(一) 测量学在生活上的作用
城 市 交 通 图
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•4
上海市水系专题图
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•5
同济校园图(四平路校本部)
用高科技测量手段标定国界，常在国 家间的领土争执中起到重要作用;也常以 对方出版的地图上对国境线的表示,作为 有利于己方的证据。
•110
•8
(四) 测量学在工程建设中的作用
在工程建设的规划设计中，首先需要有 地形图。在修建工厂和居民点时，须要先 平整地基和设计房屋的放样。在建设城市 道路网（包括高架道路、地下铁道和桥梁)， 都需要用测量方法精确地定向,定位和定高 程。
01第1章 绪论
第1章绪论【学习要求】本章主要介绍了测量的概念，测量在工程建设中作用和任务，学习测量的目的和意义；确定地面点的基本方法、基本要素，以及测量工作的原则和基本要求。
通过本章的学习，学生能够了解建筑工程测量是一门技能性要求很强的课程，并在建筑工程、市政、城镇建设和环境工程等领域均具有广泛的应用和十分重要的作用。
1.1 测量学概述1.1.1测量学发展史“测量”一词来源于希腊字“γηδάιω”，是“土地划分”的意思。
古埃及尼罗河每年洪水泛滥，淹没了土地界限，待水退去后需要重新划界，从而产生了测量工作。
我国的测绘方法出现很早，最早可以追溯到四千年以前。
在《史记·夏本纪》中叙述了夏禹治理洪水的情况：“左准绳，右规矩。
载四时，以开九州，通九道，坡九泽，度九山”。
这说明在公元前21世纪，我国人民已经开始使用简单的测量工具进行了测量工作了。
春秋战国时期，测绘有了新的发展。
从《周髀算经》、《九章算术》、《管子·地图篇》、《孙子兵法》等书的有关论述都说明了我国的测量、计算和军事地形图的技术在当时都已经达到了相当高的水平。
长沙马王堆汉墓出土的公元前2世纪的地形图、驻军图和城邑图，是迄今发现的最古老、翔实的地图。
魏晋时刘徽著《海岛算经》，阐述了测算海岛之间的距离和高度的方法。
西晋的裴秀主持编制了反映晋十六州的郡国县邑、山川原泽和境界的大型地图集——《禹贡地域图十八篇》，并总结出分率、准望、道里、高下、方斜、迂直的“制图六体”，从此，地图制图有了标准和原则。
唐代高僧一行（俗名张遂）于公元724年主持进行了世界最早的子午线测量，在河南平原南北伸展约200km，近似位于同一子午线的四个点上，测量冬至、夏至、春分、秋分中午的日影长度和北极高，又用步弓实地丈量了四点间的距离，推算北极星每差一度相应的地面距离。
北宋沈括发展了裴秀的制图理论；编结了“二寸折一百里”（相当于1:90万比例尺）的《天下州县图》；他还发明和发展了许多精密易行的测量技术，如用分级筑堰静水水位方法，测量了汴渠的高差，用平望尺、干尺和罗盘测量地形，并在世界上最早发现了磁偏角。
测量学 1章绪论(1)
地球椭球体（参考椭球、旋转椭球）： 长轴a=6378140米 短轴b=6356755米 扁率α=（a－b ）/ a =1/ 298.257 地球近似半径 R=1/3（a＋a＋b）=6371公里
b
a
二．确定地面点位的方法
1．高程：地面点到基准面的铅垂距离 海拔高程（绝对高程）:地面点到大地水准面的铅垂 距离 HA . HB 假定高程（相对高程）：地面点到任一水准面的铅 垂距离 H'A . H'B 国家水准原点:1956年黄海高程系H=72.289米(50-56) 1985高程基准:H=72.260米(52-79) 高差：两点间的高程之差 hAB=HB－HA=H'B－H'A
12
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
6°带投影 LO=6ºN–3º
3° 9°
69° 75° 81° 87° 93° 99° 105°111°117° 123°129°135°
123
23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45
3º带:自东经1º30‘起，自西向东，经差3º、分成120带 任意带中央子午线经度 L’O=3ºn（我国25－45)
分支:大地测量、普通测量、摄影测量、工程 测量.地图制图、海洋测量 二．任务 1．宏观 国家控制网、大型工程、研究地球形状 2．微观 各种比例尺图、土地开发、放样、安装
三．作用 经济建设尖兵 四. 学习方法 技术基础课.实践性强.实验与实习.
大作业
1.2 测量学的发展现状
古代 73年发掘长沙马王堆汉墓,发现公元前二世 纪 的地图,驻军图,使用水平尺,罗盘仪进行测量,比欧洲 早700年. 公元724年,唐代高僧测量子午线200公里 北宋发展制图理论,应用比例尺,磁偏角. 1794年德国高斯提出最小二乘原理 横圆柱正形投影 古人测量地球方法
测量学 第一章
A、 高斯投影是等角横切椭圆柱投影。
等角投影就是正形投影。所谓正形投影，就是在极小 的区域内椭球面上的图形投影后保持形状相似。即投 影后角度不变形。
K
中央子午线
N
母线
K′
O
L
S
母线
L′
B、投影带的划分
投影带的划分高斯投影除中央经线无变形外，离中央经线愈远变形就 愈大，为了控制变形的大小而采用分带投影法，根据地图比例尺精度 的要求，常采用6°和3°投影带。
机载空间三维数据采集系统
4、工程测量学（Engineering surveying） 工程测量学是研究各项工程在规划设计、施工建设和 运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。 各项工程包括：工业建设、铁路、公路、桥梁、隧道、 水利工程、地下工程、管线（输电线、输油管）工程、 矿山和城市建设等。一般的工程建设分为规划设计、 施工建设和运营管理三个阶段。工程测量学是研究这 三阶段所进行的各种测量工作。
C、高斯直角坐标系的建立
理论上中央子午线的投影是X轴，赤道的投影是Y轴， 其交点是坐标原点。 点的X坐标是点至赤道的距离； 点的Y坐标是点至中央子午线的距离，设为y’；y’有 正有负。 为了避免Y坐标出现负值，把原点向西平移500公里。 为了区分不同投影带中的点，在点的Y坐标值上加带 号N 所以点的横坐标通用值为 y=N*1000000+500000+y’
行测量，以量测距离为主。 17世纪初发明了望远镜，1617年创立了三角测量法，开 始了角度测量 1730年英国的西森制成第一架经纬仪，促进了三角测 量的发展 1794年德国的高斯发明了最小二乘法，1809年发表， 1806年法国的勒让德也提出了同样的观测数据处理方 法。
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•62
二、确定地面点位的坐标系
（一）大地坐标系
子午面 －
首子午面
地球上任一点与
格林尼治
地球旋转轴所组
G
成的平面。
首子午面 －
通过英国格林尼
治(Greenwich)
天文台的子午面。
地球旋转轴 A点子午面
A
赤道平面
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大地经度 －
通过A点的子午面 与首子午面之间 的夹角(L)
（第五版）
作者 ：程效军 鲍 峰 顾孝烈 同济大学出版社
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•1
测量学的教学目的
《测量学》是城市规划、土木工程、道路 交通工程、测绘工程、地质工程、港口航道与 海岸工程等专业必修的专业基础课，是一门实 践性强，理论和实践相结合的课程。
掌握测量的基本理论，基本方法和基本技 能，培养学生动手、实践和创新能力，为学生 从事城市规划、土木工程勘测、设计、施工、 管理奠定基础。
(世界时、恒星时)，它对于地球科学和 空间技术(卫星发射、定位和宇宙航行) 都十分重要。
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天文台的天文观测
天文台外观
Байду номын сангаас
用天文望远镜观测
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物理大地测量学研究地球的重力测 量方法,重力分布情况(重力场)及其应 用。 测定重力加速度G的目的：
1.建立国家重力基准网和基本网； 2.确定全球重力场模型及其变化； 3.确定区域的和地球的大地水准面
用高科技测量手段标定国界，常在国 家间的领土争执中起到重要作用;也常以 对方出版的地图上对国境线的表示,作为 有利于己方的证据。
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(四) 测量学在工程建设中的作用
在工程建设的规划设计中，首先需要有 地形图。在修建工厂和居民点时，须要先 平整地基和设计房屋的放样。在建设城市 道路网（包括高架道路、地下铁道和桥梁)， 都需要用测量方法精确地定向,定位和定高 程。
旋转椭球体
由于大地水准面 受地球内部质量 分布不均匀影响， 是不规则曲面， 无法用数学方法 准确描述和计算， 也难以在其面上 处理测量成果。
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旋转椭球体
用一非常接大地水准面 的数学面－旋转椭球面 代替大地水准面，用旋 转椭球体描述地球，称 参考椭球体。椭球参数：
长半径 a = 6378137m 短半径 b = 6356752m 扁 率 f = (a- b) / a
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测量的主要仪器之一
用卫星定位的 GNSS接收机
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测量的主要仪器之一
从 经纬仪 发展到全能的 电子全站仪
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T4
高精密经纬仪
用于大地测量 及天文测量
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T3
精密光学经纬仪
用于大地测量
及
精密工程测量
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光 学 经 纬 仪
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电子经纬仪
19世纪50年代,发明了摄影测量,后来 发展成为航空、航天摄影测量和遥感。 1948年发明电磁波测距仪，解决了远程 精密测距的测量难题。
20世纪60年代,发明电子计算机，应 用于测绘界,创立“计算机辅助成图”, 出现了数字地图,开创了数字化新时代。
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三、测量学科的分支
大地测量学
研究和测定地球的形状、大小、重 力场和地面点几何位置及其变化的理论 和技术的学科。地球的形状大小以大地 水准面为代表。大地点的定位，用经纬 度或空间直角坐标，定位方法有几何法 大地测量、物理法大地测量和近代的卫 星法大地测量。
地图投影 地图编绘 地图整饰 地图出版
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世界地图
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上海市地图
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测量仪器学
研究测量仪器的制造、改进和创新 的学科。
测绘学科的发展离不开测绘理论的 进展和测绘仪器的发明和创新。17世纪 发明了望远镜、经纬仪、水准仪、平板 仪，使控制测量和地形测量精度提高。 19世纪摄影技术发明，便应用于测量， 到20世纪初，创造出自动航空摄影机， 实现了大面积航空摄影测量。
摄影测量的方法有地面摄影、航空
摄影和航天摄影和遥感。小范围的地
形测量或工程测量可利用地面摄影测
量方法。
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航空摄影测量
机载空间三维数据采集系统
机身利用卫星定位
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同济大学的车载空间三维数据采集系统
－ 地面摄影测量的自动化
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工程测量学
研究工程建设和自然资源开发中进行的 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。是测绘学科在国 民经济和国防建设中的直接应用。
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地形图图例1
地形图图例2
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地形图图例2
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§1-3 地面点位的确定和坐标系
一、地球的形状和大小
认识地球是人类探索自然的目标之 一，也是测量学 的任务之一。
绝大多数测量工作是在地球面上进 行，以地球作为参考系。
因此，有必要首先讨论地球的形 状和大小。
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地球的制高点 － 珠穆朗玛峰
海拔高程 8844.43m
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地球海面下最深处
马里亚纳海沟 － 斐查兹海渊剖面图
•高程为 －11000 m
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大地水准面
液体受重力而形成的静止表面称为水准面
与平静的平均海水面相重合，并延伸通过
陆地而形成的封闭曲面称为“大地水准面”
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•60
大地纬度 －
通过A点的 椭球面法线与 赤道平面的交角(B)
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世界上最古老的天文台
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英国格林尼治(Greenwich)天文台
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英国 格林尼治 皇家天文台
世界时 授时钟
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（一）大地坐标系（地理坐标系）
以经度与纬度表示点位的坐标系 (球面坐标系统)
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我国的考古工作者研究证实，早在2000 多年前已经有在修建帝都、宫殿时大规模 平整地基和定街道与建筑轴线的措施，当 时也需要有原始的测量手段。
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工程的竣工和变形监测
为了保障建筑物的施工和运行 时的安全，需要测量工作者以技术 上可行的最高精度，监测建筑物的 变形量和变形的发展情况。经常需 要在一段时间内进行连续观测，为 此要使用自动化的监测和记录的测
研究以海洋水体和海底为对象的学科。 包括：海洋大地测量、海底地形测量、海 道测量、海洋专题测量等。
海洋测区条件复杂,受潮汐、气象、透 明度差等影响，需用特种仪器和方法:卫星 导航、惯性组合导航、天文测量、水声定 位系统、水下摄影测量等。
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地图制图学
研究模拟地图和数字地图的设计、编绘、 复制的理论和方法的科学。主要内容：
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二、测绘学科的历史和近代进展
“ 地球的形状是什么样的？”
“ 如何用图形来表示地面形态？”
这是人类为了生存和发展，在历史上 长期探索的问题，并知道需要用大地测量 的方法来解决。 早在公元前6世纪,古希腊的毕达哥拉斯 (Pythagoras)就提出了地球形态的概念。
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亚里士多德（Aristotle） 作了进 一步论证 ，支持这一学说。又一世纪 后 ，埃拉托斯特尼（Eratosthenes） 用在南北两地同时观测日影的办法,首 次推算出地球子午圈的周长。
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世界屋脊 - 珠穆朗玛峰的高程测定
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用经纬仪作三角高程测量
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用水准仪作精密水准测量
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上述:三角高程测量和水准测量,都属 于几何大地测量，几何大地测量中还包 括三角测量和天文测量等。
天文测量研究测定恒星的坐标，以及 利用观测恒星确定地面点的大地位置(经 度、纬度、方位角)和十分精确的时间
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第一章 绪论
§1-1 测量学的任务与主要内容
一、测量学的产生
生产、生活的需要 城市建设、农田、水利建设等
交通运输的需要 物流运输、航空、航海、旅行等
军事的需要
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二、测量学的作用
(一) 测量学在生活上的作用
城 市 交 通 图
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上海市水系专题图
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同济校园图(四平路校本部)
量仪器，在各种工程建设中的应 用愈来愈广泛。
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§1-2 测绘学科的内涵 和发展简史
一、测绘学科的定义和内涵 二、测绘科学的历史和近代发展 三、测绘学科的分支
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一、测量学的定义和内涵
1.早期的定义
研究地球的形状和大小，确定 地面点的坐标的学科。
2.当前的定义
研究测定和描绘地球及其表面 的各种形态的理论和方法的学科。
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电子全站仪
功能： 角度测量 距离测量 地面定位 施工放样 卫星定位
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地形测量学
研究将地球表面局部地区的地貌和地 物测绘成地形图、编制地籍图和房产图 等的基本理论和方法的科学。
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地形测量及施工放样
在控制测量的基础 上,测绘地形图(表 示地物和地貌),或 进行施工放样。
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(二) 测量学在军事的作用