工程測(cè)量第一章 緒論

1、內(nèi)容提要：1.1 1.1 測(cè)量學(xué)的任務(wù)及其作用測(cè)量學(xué)的任務(wù)及其作用1.2 1.2 地球的形狀和大小地球的形狀和大小1.3 1.3 地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)位的確定1.4 1.4 測(cè)量工作概述測(cè)量工作概述第一章 緒論1.1 1.1 測(cè)量學(xué)的任務(wù)及其作用測(cè)量學(xué)的任務(wù)及其作用一測(cè)量學(xué)的發(fā)展概況一測(cè)量學(xué)的發(fā)展概況 1 1我國(guó)古代測(cè)量學(xué)的成就我國(guó)古代測(cè)量學(xué)的成就 戰(zhàn)國(guó)時(shí)期甘德和石申合編了世界第一個(gè)星表戰(zhàn)國(guó)時(shí)期甘德和石申合編了世界第一個(gè)星表甘石星表甘石星表長(zhǎng)沙馬王堆三號(hào)墓出土的西漢時(shí)期長(zhǎng)沙國(guó)地圖長(zhǎng)沙馬王堆三號(hào)墓出土的西漢時(shí)期長(zhǎng)沙國(guó)地圖世界上現(xiàn)發(fā)現(xiàn)的最早的軍用地圖世界上現(xiàn)發(fā)現(xiàn)的最早的軍用地圖西晉斐秀提出世界上最

2、早的制圖理論西晉斐秀提出世界上最早的制圖理論制圖六體制圖六體清朝康熙年間，清朝康熙年間， 17181718年完成了世界上最早的地形圖年完成了世界上最早的地形圖之一之一皇興全圖皇興全圖。 北宋時(shí)沈括的北宋時(shí)沈括的夢(mèng)溪筆談夢(mèng)溪筆談中記載了磁偏角的發(fā)現(xiàn)。中記載了磁偏角的發(fā)現(xiàn)。唐代南宮說主持了世界上最早的一次子午線弧長(zhǎng)測(cè)唐代南宮說主持了世界上最早的一次子午線弧長(zhǎng)測(cè)量（三百公里）。量（三百公里）。東漢張衡制造了世界上第一架地震儀東漢張衡制造了世界上第一架地震儀候風(fēng)地動(dòng)儀候風(fēng)地動(dòng)儀 西漢駐軍圖測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史與趨勢(shì)測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史與趨勢(shì)2 2目前測(cè)量學(xué)發(fā)展?fàn)顩r目前測(cè)量學(xué)發(fā)展?fàn)顩r 測(cè)量室內(nèi)外一體化測(cè)量室內(nèi)外一體

3、化 GPS GPS（Global positioning systemGlobal positioning system） RS RS（Remote senseRemote sense） GIS (Geographic information system) GIS (Geographic information system) 3S 3S技術(shù)的結(jié)合技術(shù)的結(jié)合 數(shù)字地球數(shù)字地球(Digital Earth)(Digital Earth)的概念。的概念。 二測(cè)量學(xué)二測(cè)量學(xué)(surveying)的定義的定義根據(jù)它的任務(wù)與作用，其內(nèi)容包括兩個(gè)方面：根據(jù)它的任務(wù)與作用，其內(nèi)容包括兩個(gè)方面：測(cè)定（測(cè)繪）

4、測(cè)定（測(cè)繪）(location)(location)測(cè)設(shè)（放樣）測(cè)設(shè)（放樣）(seting(seting-out)-out) 地面地面 圖紙圖紙 圖紙圖紙 地面地面大地測(cè)量學(xué)工程測(cè)量學(xué)地圖制圖學(xué)與遙感學(xué)攝影測(cè)量海洋測(cè)繪學(xué) 測(cè) 量 學(xué)三、測(cè)量學(xué)的分支學(xué)科普通測(cè)量學(xué)n研究利用攝影或遙感的手段獲取目標(biāo)物的影像數(shù)據(jù)，從中提取幾何的或物理的信息，并用圖形、圖像和數(shù)字形式表達(dá)的學(xué)科 。主要內(nèi)容包括： 獲取目標(biāo)物的影像； 對(duì)所攝得的影像進(jìn)行處理； 用圖形、圖像或數(shù)字形式表示所處理的成果。n研究地球表面局部區(qū)域內(nèi)測(cè)繪工作的基本理研究地球表面局部區(qū)域內(nèi)測(cè)繪工作的基本理論、技術(shù)和方法的學(xué)科。論、技術(shù)和方法的學(xué)科。

5、主要包括局部區(qū)域主要包括局部區(qū)域內(nèi)的控制測(cè)量和地形圖測(cè)繪內(nèi)的控制測(cè)量和地形圖測(cè)繪n研究海洋和陸地水域的測(cè)量和繪圖的科學(xué)。 研究模擬和數(shù)字地圖的基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)、 編繪、復(fù)制的技術(shù)方法及應(yīng)用的學(xué)科 。 地圖投影依據(jù)數(shù)學(xué)原理將地球橢球面上的 經(jīng)緯度線網(wǎng)描繪在平面上相應(yīng)的 經(jīng)緯線網(wǎng) 地圖編制制作地圖的理論和技術(shù)地圖整飾研究地圖的表現(xiàn)形式地圖制印地圖復(fù)制的理論和技術(shù)地圖應(yīng)用對(duì)地圖進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)、閱讀、 量算和在圖上進(jìn)行作業(yè) 計(jì)算機(jī)地圖制圖用計(jì)算機(jī)進(jìn)行地圖制圖地圖制圖學(xué)四測(cè)量學(xué)的作用四測(cè)量學(xué)的作用一、地球的自然形體一、地球的自然形體高低起伏，極其復(fù)雜高低起伏，極其復(fù)雜局部特點(diǎn)局部特點(diǎn)：1、近似一個(gè)兩極略扁

6、的橢球；近似一個(gè)兩極略扁的橢球；2 2、可視為水球（海、可視為水球（海71 %71 %，陸，陸29%29%）；）；3 3、無法用數(shù)學(xué)公式描述。、無法用數(shù)學(xué)公式描述。 整體特點(diǎn)整體特點(diǎn)：1.2 1.2 地球的形狀和大小地球的形狀和大小通過平均海水面并延伸穿過陸地而形成的封閉曲通過平均海水面并延伸穿過陸地而形成的封閉曲面稱為面稱為大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面。長(zhǎng)半徑 a短半徑 b扁率 f 當(dāng)范圍較小時(shí)，可以把地球看成圓球，當(dāng)范圍較小時(shí)，可以把地球看成圓球，其半徑其半徑R=R=（2a+b2a+b）/3=6371km/3=6371kmWE橢球面橢球面大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面SN 確定地面點(diǎn)的空間位置需用三個(gè)量，在

7、確定地面點(diǎn)的空間位置需用三個(gè)量，在測(cè)量工作中一般用測(cè)量工作中一般用: :u某點(diǎn)在基準(zhǔn)面（二維平面或橢球面）上投某點(diǎn)在基準(zhǔn)面（二維平面或橢球面）上投影位置影位置u該點(diǎn)離基準(zhǔn)面高度該點(diǎn)離基準(zhǔn)面高度1.3 1.3 地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)位的確定 測(cè)量工作的實(shí)質(zhì)是確定地面點(diǎn)的測(cè)量工作的實(shí)質(zhì)是確定地面點(diǎn)的空間位置?？臻g位置。一、地理坐標(biāo)一、地理坐標(biāo)適用于：在地球橢球面上確定點(diǎn)位。分為：適用于：在地球橢球面上確定點(diǎn)位。分為：1.1.天文地理坐標(biāo)天文地理坐標(biāo)天文天文經(jīng)度經(jīng)度 天文天文緯度緯度 2.2.大地地理坐標(biāo)大地地理坐標(biāo)大地大地經(jīng)度經(jīng)度L L大地大地緯度緯度B BNSMP格林尼治格林尼治天天 文文 臺(tái)臺(tái)L

8、BHG適用于：測(cè)量范圍較大適用于：測(cè)量范圍較大n高斯投影：高斯投影：目的是將橢球面投影到平面上。目的是將橢球面投影到平面上。投影方法：1、在橢球面上劃分投影帶；劃分投影帶；2、逐帶投影到圓柱面上；3、展開圓柱面成平面直角坐標(biāo)系；特點(diǎn)：采用正形投影正形投影（即保角變換、保角影射）二、高斯平面直角坐標(biāo)二、高斯平面直角坐標(biāo)1 16 6帶的劃分帶的劃分u為限制高斯投影離中央子午線愈遠(yuǎn)，長(zhǎng)度變形愈大為限制高斯投影離中央子午線愈遠(yuǎn)，長(zhǎng)度變形愈大的缺點(diǎn)，從經(jīng)度的缺點(diǎn)，從經(jīng)度0 0開始，將整個(gè)地球分成開始，將整個(gè)地球分成6060個(gè)帶，個(gè)帶，6 6為一帶。為一帶。u計(jì)算公式：計(jì)算公式： N = (L+3)/6N

9、 = (L+3)/6（四舍五入取整）（四舍五入取整） = 6N-3 = 6N-3中央子午線經(jīng)度中央子午線經(jīng)度, N, N投影帶號(hào)。投影帶號(hào)。23帶的劃分u若仍不能滿足精度要求若仍不能滿足精度要求, ,可進(jìn)行可進(jìn)行3 3 帶的劃分。帶的劃分。u3 3 帶計(jì)算公式：帶計(jì)算公式： n =L/3 n =L/3 （四舍五入取整）（四舍五入取整） =3n =3n 中央子午線經(jīng)度中央子午線經(jīng)度, n, n投影帶號(hào)。投影帶號(hào)。投影投影剪開剪開展展平平高斯平面直角坐標(biāo)系：高斯平面直角坐標(biāo)系：（1 1）x x軸：中央子午線投影軸：中央子午線投影（2 2）y y軸：赤道投影軸：赤道投影坐標(biāo)表示方法：坐標(biāo)表示方法：（

10、1 1）先將自然值的橫坐）先將自然值的橫坐標(biāo)標(biāo)Y Y加上加上500000500000米；米；（2 2）再在新的橫坐標(biāo)）再在新的橫坐標(biāo)Y Y之前標(biāo)以之前標(biāo)以2 2位數(shù)的帶號(hào)位數(shù)的帶號(hào)。 3.3.我國(guó)高斯平面直角坐標(biāo)的表示方法我國(guó)高斯平面直角坐標(biāo)的表示方法WENSABoybyayxWENSABoybya500kmyx 例: B點(diǎn)位于6帶(20)三、獨(dú)立平面直角坐標(biāo)三、獨(dú)立平面直角坐標(biāo) 適用于測(cè)量范圍較?。ò霃叫∮谶m用于測(cè)量范圍較小（半徑小于10km）數(shù)學(xué)平面直角坐標(biāo)系數(shù)學(xué)平面直角坐標(biāo)系測(cè)量平面直角坐標(biāo)系測(cè)量平面直角坐標(biāo)系 u不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： 1 1測(cè)量上北方向?yàn)闇y(cè)量上北方向?yàn)閄 X軸正向，軸正向，

11、 東方向?yàn)闁|方向?yàn)閅 Y軸正向。軸正向。 2 2角度方向順時(shí)針度量；象限順時(shí)針編號(hào)。角度方向順時(shí)針度量；象限順時(shí)針編號(hào)。u相同點(diǎn)相同點(diǎn): : 數(shù)學(xué)中的三角公式在測(cè)量中可直接應(yīng)用。數(shù)學(xué)中的三角公式在測(cè)量中可直接應(yīng)用。坐標(biāo)系的異同：坐標(biāo)系的異同：四.直線定向確定直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的關(guān)系（水平角度）確定直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的關(guān)系（水平角度）稱為直線定向。稱為直線定向。1 1、標(biāo)準(zhǔn)方向的種類：、標(biāo)準(zhǔn)方向的種類：（1 1）真子午線方向：某點(diǎn)的真子午面切線方向）真子午線方向：某點(diǎn)的真子午面切線方向 確定方法：天文測(cè)量方法或陀螺經(jīng)緯儀確定方法：天文測(cè)量方法或陀螺經(jīng)緯儀（2 2）磁子午線方向：磁針靜止時(shí)軸線方向

12、）磁子午線方向：磁針靜止時(shí)軸線方向 確定方法：羅盤儀確定方法：羅盤儀（3 3）坐標(biāo)縱軸方向：）坐標(biāo)縱軸方向： 高斯平面直角坐標(biāo)或假定坐標(biāo)的坐標(biāo)縱軸高斯平面直角坐標(biāo)或假定坐標(biāo)的坐標(biāo)縱軸2 2、表示直線方向的方法、表示直線方向的方法方位角：由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到方位角：由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到某直線的夾角稱為該直線的方位角。某直線的夾角稱為該直線的方位角。方位角范圍：方位角范圍：（1 1）真方位角）真方位角（2 2）磁方位角）磁方位角（3 3）坐標(biāo)方位角）坐標(biāo)方位角3600ABHAHBHAHB黃海平均海水面大地水準(zhǔn)面假定水準(zhǔn)面hAB1 1、絕對(duì)高程（海拔）、絕對(duì)高程（海拔

13、）：指某點(diǎn)沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的距離，用表示。2 2、相對(duì)高程：、相對(duì)高程：某點(diǎn)距假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。3 3、高差：、高差：地面上兩點(diǎn)間的高程之差。主要有：主要有：（1 1）19561956年黃海高程系年黃海高程系（2 2）19851985國(guó)家高程基準(zhǔn)國(guó)家高程基準(zhǔn)（3 3）地方高程系統(tǒng)。如：珠江高程系統(tǒng)。）地方高程系統(tǒng)。如：珠江高程系統(tǒng)。注：水準(zhǔn)原點(diǎn)：青島市觀象山注：水準(zhǔn)原點(diǎn)：青島市觀象山H H0 0= 72.260m= 72.260m（8585黃海系）黃海系） = 72.289m= 72.289m（5656黃海系）黃海系）4. 4. 我國(guó)的高程系統(tǒng)我國(guó)的高程系統(tǒng)一測(cè)量工作的基本原則一測(cè)量工作的基本原則布局上：由整體到局部布局上：由整體到局部 精度上：由高級(jí)到低級(jí)精度上：由高級(jí)到低級(jí)