测量学基础优秀课件
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地形测量学 假如要研究的只是地球自然表面上一个小区域，则 由于地球半径很大，就可以把这块球面当作平面看 待而不考虑其曲率。
4
摄影测量学 摄影测量学是利用摄影像片来研究地表形状和大 小的测绘科学。因获得像片的方法不同，摄影测 量学又可分为地面摄影测量和航空摄影测量学。
工程测量学 城市建设、大型厂矿建筑、水利枢纽、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，统称工程测 量学。
点的经度、纬度以及大地高。
24
大地经度(L)
过地面点的子午面与起 始子午面之间的夹角
大地纬度(B)
过地面点的法线与赤道 面之间的夹角
大地高(H)
地面点沿法线至参考椭 球面的距离
格林尼治 天文台
G
P
N
H
M
B L
S
25
二、地图投影——平面坐标系
为了简化计算，要将（椭）球面上的元素归算（投 影）到平面上。
9
四、测量学发展历史与趋势
发展阶段
测量仪器
测量理论
测量产品
古代
17世纪前
绳尺、步弓、矩尺 弧度测量、面积计算 粗糙的
简单机械式
理论原始简单
地图
近代
17-20世纪初
现代
20世纪至今
望远镜、经纬仪、 水准仪、平板仪 光学机械式
电子仪器、航空摄 影、GPS 电子智能仪器
将来
数字化、自动化、 小型化、智能化
现今的定义： 研究和确定三维空间中各种物体的形状、大小、位置、 方向和其分布等信息的科学。
3
二、测量学科的组成
大地测量学 凡研究的对象是地表上一个较大的区域甚至整个地 球时，就必须考虑地球的曲率。这种以研究广大地 区为对象的测绘科学是大地测量学的范畴。这门学 科的基本任务是建立国家大地控制网，测定地球的 形状、大小和研究地球重力场的理论、技术和方法。
第一章 测量学基础
《养殖工程学》
1
第一章 测量学基础
第一节 测量学的内容与任务 第二节 地球的形状和大小 第三节 地面点位的确定 第四节 地球表面曲率对测量工作的影响 第五节 测量的度量单位 第六节 误差与精度
2
第一节 测量学的内容与任务
一、测量学的定义
传统的定义： 研究确定地面点位相对位置的科学。
所谓投影就是建立起（椭）球面上的点与平面上的 点一一对应的数学关系。
地图投影学就是研究这个问题的学科，是数学、也 是地理学的一个分支学科。
投影基本类型有：圆锥投影，圆柱投影，平面投影， 任意投影等。
26
（一）高斯平面直角坐标系
采用高斯投影的方法，将旋转椭球体面投影到平面 上表示。
在椭球面上划分投影带逐带投影到圆柱面上展 开圆柱面成平面直角坐标系；
27
高斯投影示意图
使投影带的中央子午线与圆柱体相切，投影 时其长度不变，展开后为X轴，向北为正；赤道 与中央子午线正交，展开后为Y轴向东为正。
28
中央子午线是直线，其长度不变形， 离开中央子午线的其他子午线是弧 形，凹向中央子午线。离开中央子 午线越远，变形越大。
投影后赤道是一条直线，赤道与中 央子午线保持正交。
三、大地水准面
与平静的平均海水面相重合、并延伸穿过陆地而形 成的封闭曲面称为大地水准面。
14
由于地表起伏以及地球内质量分布不均 匀，所以大地水准面是个复杂的曲面。
水准面和铅垂线是野外观测的基准面和 基准线。
由于大地水准面是不规则曲面，无法准确描述和计 算。也难以在其面上处理测量成果。
15
16
离开赤道的纬线是弧线，凸向赤道。 高斯投影可以将椭球面变成平面，
三角测量、最小二乘 法、地图投影
测量走向精确
实测的 地图
GIS(地理空间信息)、 RS(遥感)、GPS
数字测图
数字 地图
测量走向自动化
数字地球
Baidu Nhomakorabea
大众化的
数字地图
10
第二节 地球的形状和大小
认识地球是人类探索的目标之一，也是测量学的任 务之一。
绝大多数测量工作是在地球上进行，或用地球作为 参考系。
11
一、地球的自然形体
局部特点： 高低起伏，极其复杂
整体特点： 1、近似一个两极略扁的椭球； 2、可视为水球（海71%，陆29%）； 3、无法用数学公式描述。
12
二、水准面
液体受重力而形成的静止表面称为水准面。 特性
同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面 相正交。
是不规则的表面，有无穷多
13
5
三、测量学的基本任务
测定 测设
6
（一）测定（地面 图纸）
测定地面现状的位置。测定的成果： 数据
坐标(球面坐标、平面坐标) 、高程、角度、距离、地 面直线的方位角、坡度、面积等。 图 地形图、平面图、地籍图、断面图、沉降图、工程图 等。
7
（二）测设（图纸 地面）
将图纸上设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程， 放样于实地，作为施工的依据。也叫施工放样。
参考椭球体
因此，用一非常接近大地水准面的数学 面---旋转椭球面代替大地水准面，用
旋转椭球体描述地球。
P
称参考椭球体。
长半径a=6378137m 短半径b=6356752m 扁率f=(a-b)/b=1/298.257
17
P
当范围较小时，可以把地球看成圆球， 其半径R=（2a+b）/3=6371km
测设的成果： 体现设计的平面位置和高程的现场标志。
8
（三）地形图应用
地形图应用于广泛的领域，如国土整治、资源勘测、 城乡建设、交通规划、土地利用、环境保护、工程 设计、矿藏采掘、河道整理、等，可在地形图上获 取详细的地面现状信息。在国防和科研方面，更具 重要用途。数字化地形图使地形图在管理和使用上 体现出图纸地形图所无法比拟的优越性。
18
经度与纬度
子午面---地球上任一点的铅 垂线与地轴所组成的平面。
经度---所在的子午面与首子 午面（过英国格林尼治天文 台）的夹角
19
纬度---所在点的铅垂线与赤 道平面之间的夹角。
20
第三节 地面点位的确定
一、球面坐标系统
二、平面坐标系 三、空间三维坐标系 四、地面点的高程
21
一、球面坐标系统
天文地理坐标系 大地地理坐标系
22
（一）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。
23
（二）大地地理坐标系
大地地理坐标系是建立在地球椭球面上的坐标系。 地球椭球面和法线是大地地理坐标系的主要面和线。 地面点的大地坐标是它沿法线在地球椭球面上投影
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摄影测量学 摄影测量学是利用摄影像片来研究地表形状和大 小的测绘科学。因获得像片的方法不同，摄影测 量学又可分为地面摄影测量和航空摄影测量学。
工程测量学 城市建设、大型厂矿建筑、水利枢纽、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，统称工程测 量学。
点的经度、纬度以及大地高。
24
大地经度(L)
过地面点的子午面与起 始子午面之间的夹角
大地纬度(B)
过地面点的法线与赤道 面之间的夹角
大地高(H)
地面点沿法线至参考椭 球面的距离
格林尼治 天文台
G
P
N
H
M
B L
S
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二、地图投影——平面坐标系
为了简化计算，要将（椭）球面上的元素归算（投 影）到平面上。
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四、测量学发展历史与趋势
发展阶段
测量仪器
测量理论
测量产品
古代
17世纪前
绳尺、步弓、矩尺 弧度测量、面积计算 粗糙的
简单机械式
理论原始简单
地图
近代
17-20世纪初
现代
20世纪至今
望远镜、经纬仪、 水准仪、平板仪 光学机械式
电子仪器、航空摄 影、GPS 电子智能仪器
将来
数字化、自动化、 小型化、智能化
现今的定义： 研究和确定三维空间中各种物体的形状、大小、位置、 方向和其分布等信息的科学。
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二、测量学科的组成
大地测量学 凡研究的对象是地表上一个较大的区域甚至整个地 球时，就必须考虑地球的曲率。这种以研究广大地 区为对象的测绘科学是大地测量学的范畴。这门学 科的基本任务是建立国家大地控制网，测定地球的 形状、大小和研究地球重力场的理论、技术和方法。
第一章 测量学基础
《养殖工程学》
1
第一章 测量学基础
第一节 测量学的内容与任务 第二节 地球的形状和大小 第三节 地面点位的确定 第四节 地球表面曲率对测量工作的影响 第五节 测量的度量单位 第六节 误差与精度
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第一节 测量学的内容与任务
一、测量学的定义
传统的定义： 研究确定地面点位相对位置的科学。
所谓投影就是建立起（椭）球面上的点与平面上的 点一一对应的数学关系。
地图投影学就是研究这个问题的学科，是数学、也 是地理学的一个分支学科。
投影基本类型有：圆锥投影，圆柱投影，平面投影， 任意投影等。
26
（一）高斯平面直角坐标系
采用高斯投影的方法，将旋转椭球体面投影到平面 上表示。
在椭球面上划分投影带逐带投影到圆柱面上展 开圆柱面成平面直角坐标系；
27
高斯投影示意图
使投影带的中央子午线与圆柱体相切，投影 时其长度不变，展开后为X轴，向北为正；赤道 与中央子午线正交，展开后为Y轴向东为正。
28
中央子午线是直线，其长度不变形， 离开中央子午线的其他子午线是弧 形，凹向中央子午线。离开中央子 午线越远，变形越大。
投影后赤道是一条直线，赤道与中 央子午线保持正交。
三、大地水准面
与平静的平均海水面相重合、并延伸穿过陆地而形 成的封闭曲面称为大地水准面。
14
由于地表起伏以及地球内质量分布不均 匀，所以大地水准面是个复杂的曲面。
水准面和铅垂线是野外观测的基准面和 基准线。
由于大地水准面是不规则曲面，无法准确描述和计 算。也难以在其面上处理测量成果。
15
16
离开赤道的纬线是弧线，凸向赤道。 高斯投影可以将椭球面变成平面，
三角测量、最小二乘 法、地图投影
测量走向精确
实测的 地图
GIS(地理空间信息)、 RS(遥感)、GPS
数字测图
数字 地图
测量走向自动化
数字地球
Baidu Nhomakorabea
大众化的
数字地图
10
第二节 地球的形状和大小
认识地球是人类探索的目标之一，也是测量学的任 务之一。
绝大多数测量工作是在地球上进行，或用地球作为 参考系。
11
一、地球的自然形体
局部特点： 高低起伏，极其复杂
整体特点： 1、近似一个两极略扁的椭球； 2、可视为水球（海71%，陆29%）； 3、无法用数学公式描述。
12
二、水准面
液体受重力而形成的静止表面称为水准面。 特性
同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面 相正交。
是不规则的表面，有无穷多
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5
三、测量学的基本任务
测定 测设
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（一）测定（地面 图纸）
测定地面现状的位置。测定的成果： 数据
坐标(球面坐标、平面坐标) 、高程、角度、距离、地 面直线的方位角、坡度、面积等。 图 地形图、平面图、地籍图、断面图、沉降图、工程图 等。
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（二）测设（图纸 地面）
将图纸上设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程， 放样于实地，作为施工的依据。也叫施工放样。
参考椭球体
因此，用一非常接近大地水准面的数学 面---旋转椭球面代替大地水准面，用
旋转椭球体描述地球。
P
称参考椭球体。
长半径a=6378137m 短半径b=6356752m 扁率f=(a-b)/b=1/298.257
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P
当范围较小时，可以把地球看成圆球， 其半径R=（2a+b）/3=6371km
测设的成果： 体现设计的平面位置和高程的现场标志。
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（三）地形图应用
地形图应用于广泛的领域，如国土整治、资源勘测、 城乡建设、交通规划、土地利用、环境保护、工程 设计、矿藏采掘、河道整理、等，可在地形图上获 取详细的地面现状信息。在国防和科研方面，更具 重要用途。数字化地形图使地形图在管理和使用上 体现出图纸地形图所无法比拟的优越性。
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经度与纬度
子午面---地球上任一点的铅 垂线与地轴所组成的平面。
经度---所在的子午面与首子 午面（过英国格林尼治天文 台）的夹角
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纬度---所在点的铅垂线与赤 道平面之间的夹角。
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第三节 地面点位的确定
一、球面坐标系统
二、平面坐标系 三、空间三维坐标系 四、地面点的高程
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一、球面坐标系统
天文地理坐标系 大地地理坐标系
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（一）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。
23
（二）大地地理坐标系
大地地理坐标系是建立在地球椭球面上的坐标系。 地球椭球面和法线是大地地理坐标系的主要面和线。 地面点的大地坐标是它沿法线在地球椭球面上投影