华南农业大学《测量学》第一章测量学的基本知识

N
椭球面
面(geoid)。水准面有无穷个， W
E
而大地水准面是唯一的。
大地水准面
S
测量学
华南农业大学信息学院：于红波
测量学基本知识
§1.2 地球形状及地面点位置的确定
特点：
水准面是受地球重力影响而形成的，其特点 是水准面上任意一点的铅垂线(重力作用线)都 垂直于该点的曲面。由于地球内部质量分布不 均匀，重力也受其影响，故引起了铅垂线方向 的改变，致使大地水准面成为一个有微小起伏 的复杂曲面。
测量学
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§1.1 测绘学
• 三、测量学的学科分类
• 大地测量学：研究地球表面广大区域点位测 定的理论和方法。包括地球的大小和形状的 测定、大地区控制测量、天文和重力测量。
• 普通测量学：研究确定地球表面小范围 （10—25公里）内点位的理论和方法，不顾 及地球曲率，把地球表面当作平面看待。
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§1.2 地球形状及地面点位置的确定
• 二、地面点位的确定
空间上任一地面的位置，通常是指地面点沿铅垂线到基准 面的投影和距离，它包括包括平面位置和高程位置，平 面位置用坐标表示，高程位置用高程表示。
测量工作的实质是确定地面点的空间位置，首先必须了解 测量的坐标系统和高程系统。
§1.1 测绘学
四、测量学的作用：
• 科学研究 • 国防建设 • 经济建设
即： 提供基础数据 提供地图 行政勘界与权属定界 提供各种工程需要的测量技术 军事测绘
五、测量学的发展：
• 古代
• 现代
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§1.2 地球形状及地面点位置的确定
一、地球的形状和大小
测量数据或成果，将地球表面的地形缩绘成地形图，供经
济建设、规划设计、国防建设及科学研究使用。
•
测量学
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测量学基本知识
二、内容：
§1.1 测绘学
测设：
（ 图纸
地面）
测设是指用一定的测量方法，按照一定的精度， 把设计图纸上划设计好的建(构)筑物的平面位 置和高程标定在实地上，作为施工的依据。
华南农业大学《测量学》第一章测量学的基本知识
测量学基本知识
测量学
主讲：于红波
华南农业大学信息学院：于红波
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任务
（测绘、放样、监测）
测量学
研究地球形状、 大小及 地球 表面信息的科
学
作用
（经济、国防、科研） 教育
普通测量学 工程测量学 大地测量学 摄影测量与遥感学 地图制图学
规划、设计、施工 大区域、空间
论和方法的学科。（城市建设、大型厂矿建筑、农田水利 及道路修建等在勘测设计、施工放样、竣工验收和工程监 测保养等方面的测绘工作。）
• 海洋测ຫໍສະໝຸດ Baidu学、及地图制图学等。
• 本课程主要介绍普通测量学及部分工程测量学的内容，以 便能为土木工程相关专业提供测量专业服务。
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铅垂线
法线
测量学
地球自然表面 大地水准面 地球椭球面
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§1.2 地球形状及地面点位置的确定
大地体与大地水准面
大地体：静止海水面向陆地延伸形成的封闭曲面所包围的地 球实体。代表了地球的形状和大小 铅垂线：重力的作用线，是外业测量工作的基准线
测量学
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1、二维坐标系统
表示地面点Ａ在地球椭球面或投影在水平面上的位置， 通常有下列三种坐标系统:
（1）地理坐标（球面坐标）
地理坐标系又可分为天文地理坐标系和大地地理坐标 系两种。
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§1.2 地球形状及地面点位置的确定
1) 天文地理坐标系
天文地理坐标又称天文坐标，表示地面点在大地水准面 上的位置，它的基准是铅垂线和大地水准面，它用天 文 经 度 (astronomical longitude)λ 和 天 文 纬 度 φ(astronomical latitude)两个参数来表示地面点 在球面上的位置。
测量学基本知识
地球椭球或旋转椭球：
经测量实践证明，大地体与一个以椭圆的短 轴为旋转轴的旋转椭球的形状十分近似，而旋 转椭球是可以用数学式严格表示的，测量工作 便取大小和大地体很接近的旋转椭球作为地球 的参考形状和大小。（计算的基准面）
N
b
W
o
a
E
测量学
S 华南农业大学信息学院：于红波
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小区域、
运行、管理
RS
GIS
忽略地球曲率影响
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§1.1 测绘学
• 一、测量学定义：
•
研究地球的形状和大小以及确定地面（包含空中、地
下和水下）点空间位置信息并绘制成图的科学。
• 二、任务：
•
测定： （地面
图纸 ）
•
使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列
• 地球自然表面
• 是最自然的面，包括海洋底部、高山高原在内 的固体地球表面。难以用一个简洁的数学表达式 描述出来，所以不适合于数学建模。
• 陆地：29.2%
• 海洋：70.8%
• 最高：8844.43m，最低：-11022m
• 地球半径：平均6371km
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测 量 学 基 本 知 识 §1.2 地球形状及地面点位置的确定
测量学
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§1.1 测绘学
三、测量学的学科分类
• 摄影测量学：利用摄影相片或遥感技术来确定地 面物体的形状、大小、性质、特征和空间位置的 学科。
测量学
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测量学基本知识
§1.1 测绘学
三、测量学的学科分类
工程测量学：研究工程建设中所进行的各种测量工作的理
§1.2 地球形状及地面点位置的确定
旋转椭球体（双轴椭球体）：假定赤道面为
圆形，即用a代替b，方程为：
x2 a2
y2 a2
z2 c2
1
cc bb
旋转椭球体表面是测量计算和制图基准。
椭球定位：确定大地水准面与椭球面之间的 相对关系以使椭球体与大地体间达到最好密 合。 大地原点：椭球定位中选取的相切点
测量学
一、地球的形状和大小
地球是一个南北极稍扁，赤道稍长，平均半径约为6371km的椭球。
1 水准面：假想静止不动的水面延伸穿过陆地，包围整个地球， 形成一个封闭的曲面，这个封闭曲面称为水准面(level surface)。水准面也可以定义为：处处与铅垂线垂直的连续封闭 曲面。
2 大地水准面：与平均海水面 相吻合的水准面称为大地水准