測量學(xué)第1章緒論

1、2用戶名：hhu_密碼：celiangxue網(wǎng)易公共信箱：網(wǎng)易公共信箱：2022-7-232022-7-242022-7-25計計 算：算：按平差規(guī)則、作計算檢核、保按平差規(guī)則、作計算檢核、保證證 計算精度計算精度2022-7-262022-7-2測量學(xué)的產(chǎn)生測量學(xué)的產(chǎn)生生產(chǎn)、生活的需要以及建筑、農(nóng)田、水利建設(shè)等生產(chǎn)、生活的需要以及建筑、農(nóng)田、水利建設(shè)等 公元前二十七世紀建設(shè)的埃及大金字塔，其形狀與方向都很準確，公元前二十七世紀建設(shè)的埃及大金字塔，其形狀與方向都很準確，說明當時已有放樣的工具和方法。說明當時已有放樣的工具和方法。 我國夏商時代，早期的水利工程多為河道的疏導(dǎo)，以利防洪和灌我國夏商

2、時代，早期的水利工程多為河道的疏導(dǎo)，以利防洪和灌溉，其主要的測量工作是確定水位和堤壩的高度。溉，其主要的測量工作是確定水位和堤壩的高度。戰(zhàn)國李冰父子戰(zhàn)國李冰父子曾用一個石頭人來標定水位；（現(xiàn)代水位測量）曾用一個石頭人來標定水位；（現(xiàn)代水位測量）沈括沈括測得測得“京師之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分京師之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分”。（水準）。（水準）長沙馬王堆漢墓出土的地圖長沙馬王堆漢墓出土的地圖包括了地形圖、駐軍圖和城邑圖。包括了地形圖、駐軍圖和城邑圖。宋朝宋朝按鄉(xiāng)登記和清丈土地，出現(xiàn)地塊圖。按鄉(xiāng)登記和清丈土地，出現(xiàn)地塊圖。明朝洪武四年明朝洪武四年，全國進行土地大清查和勘丈，編制的魚鱗圖

3、冊，全國進行土地大清查和勘丈，編制的魚鱗圖冊，是世界最早的地籍圖冊。是世界最早的地籍圖冊。漢漢.馬王堆軍事圖馬王堆軍事圖都都江江堰堰.石石人人宋宋 .地地塊塊圖圖明明 .魚魚鱗鱗圖圖埃埃及及 .金金字字塔塔軍事、交通運輸?shù)男枰娛隆⒔煌ㄟ\輸?shù)男枰?旅行、航海等旅行、航海等 工程測量學(xué)的發(fā)展也受到了戰(zhàn)爭的促進。中國戰(zhàn)國時期修筑的午道工程測量學(xué)的發(fā)展也受到了戰(zhàn)爭的促進。中國戰(zhàn)國時期修筑的午道，秦始皇秦始皇修建修建的直的直道，道，古羅馬構(gòu)筑的兵道古羅馬構(gòu)筑的兵道，公元前，公元前218218年歐洲修建的通向意大利的年歐洲修建的通向意大利的“漢尼撥通道漢尼撥通道”等都等都是著名軍用是著名軍用道路。道路。

4、修建中應(yīng)用了測量工具修建中應(yīng)用了測量工具進行勘測進行勘測、定線測量和隧道定向開挖測量。、定線測量和隧道定向開挖測量。唐代唐代李筌指出李筌指出“以水佐攻者強，以水佐攻者強，先設(shè)水平測其高下先設(shè)水平測其高下，可以漂城，灌軍，浸營，可以漂城，灌軍，浸營，敗將也敗將也”，說明了測量地勢高低對軍事成敗的，說明了測量地勢高低對軍事成敗的作用作用據(jù)據(jù)周禮周禮記載，在周朝已建立了專門的采礦部門，開采時很重視礦體形狀，并使用記載，在周朝已建立了專門的采礦部門，開采時很重視礦體形狀，并使用礦產(chǎn)地質(zhì)圖礦產(chǎn)地質(zhì)圖來辨別礦產(chǎn)的分布。來辨別礦產(chǎn)的分布。意大利意大利都靈保存有公元前十五世紀的都靈保存有公元前十五世紀的金礦巷

5、道圖金礦巷道圖。公元前十三世紀公元前十三世紀埃及也有按比例縮小的埃及也有按比例縮小的巷道圖巷道圖。公元前一世紀公元前一世紀，希臘學(xué)者格羅，希臘學(xué)者格羅亞里山德里斯基對亞里山德里斯基對地下測量和定向地下測量和定向進行了敘述進行了敘述。德國德國在礦山測量方面有很大貢獻，在礦山測量方面有很大貢獻，15561556年格年格阿格里柯拉出版的阿格里柯拉出版的采礦與冶金采礦與冶金一書，一書，專門論述了開采中用專門論述了開采中用羅盤羅盤測量井下巷道的一些問題。測量井下巷道的一些問題。 9 夏禹時，準、繩、規(guī)、矩的測量工具；夏禹時，準、繩、規(guī)、矩的測量工具； 戰(zhàn)國時，最早的指方向的儀器戰(zhàn)國時，最早的指方向的儀器

6、司南開始應(yīng)用；司南開始應(yīng)用； 東漢張衡的渾天儀和地動儀；東漢張衡的渾天儀和地動儀； 宋沈括繪制宋沈括繪制天下州縣圖天下州縣圖，制做木圖，比歐洲早，制做木圖，比歐洲早700年；年； 元朝郭守敬進行天文測量，實測元朝郭守敬進行天文測量，實測27個點。推算一年為個點。推算一年為365.02425天天我國測量學(xué)的發(fā)展我國測量學(xué)的發(fā)展唐代賈耽華夷圖禹陸行乘車，水行乘舟，泥行乘橇，山行乘攆，左準繩，右規(guī)矩，載四行，以開九州，通九道2022-7-210通俗來說通俗來說解決的問題解決的問題 山有多高、海有多深？山有多高、海有多深？ 路有多遠、地有多大？路有多遠、地有多大？ 敢問路在何方？敢問路在何方？ 202

7、2-7-2112022-7-212 2022-7-213確定地球形狀及其外部重力場及其隨時間的變化，建立統(tǒng)一的大地測量坐標系，研究地殼形變（包括地殼垂直升降及水平位移），測定極移以及海洋水面地形及其變化等。研究月球及太陽系行星的形狀及其重力場。建立國家和全球的各種控制網(wǎng)。研究高精度儀器和方法等。研究地球表面向橢球面或平面的投影變換及有關(guān)的大地測量計算。研究地面、空間及其聯(lián)合網(wǎng)的數(shù)學(xué)處理理論和方法。14珠峰測量-高度測量歷史2022-7-21852年，以英國人華夫為首的測量隊用大地測量的方法，在印度平原上測定珠峰高度為8840米，首次確定珠峰為世界最高峰。20世紀初，國外采用氣壓測定的8882米

8、作為珠峰高程。1954年，印度測量局在1852年測量基礎(chǔ)上，重新測定珠峰為8847.6米。1975年，我國首次在珠峰設(shè)置3.5米的覘標，測定珠峰高程為8848.13米。1987年3，意大利人阿迪托德希奧，采用全球定位系統(tǒng)求得珠峰正高8872米。1992年5月和10月間，美國、意大利分別采用GPS技術(shù)和光電測距儀技術(shù)，重新測定珠峰高程，德希奧提供的數(shù)據(jù)為8846.10米。2005珠峰峰頂巖石面海拔高程8844.43米,峰頂冰雪深度3.50米1975年年5月月27日，我國首次將測量覘標立于珠峰之顛。從珠峰附近日，我國首次將測量覘標立于珠峰之顛。從珠峰附近選擇了選擇了9個測站點，它們分布在以珠峰為中

9、心的個測站點，它們分布在以珠峰為中心的69度的扇形區(qū)域內(nèi)度的扇形區(qū)域內(nèi)，至珠峰的距離為，至珠峰的距離為8.521.2公里，高程為公里，高程為56006240米。在米。在9個測個測站上對珠峰覘標觀測水平角和垂直角，根據(jù)水平角確定珠峰的水站上對珠峰覘標觀測水平角和垂直角，根據(jù)水平角確定珠峰的水平位置和各測站至珠峰的水平距離。根據(jù)三角高程測量原理，由平位置和各測站至珠峰的水平距離。根據(jù)三角高程測量原理，由這些垂直角和水平距離確定各測站同珠峰之間的高差，在進行了這些垂直角和水平距離確定各測站同珠峰之間的高差，在進行了天文、重力、氣象測量等修正后，進而推得從我國黃海平均海面天文、重力、氣象測量等修正后，

10、進而推得從我國黃海平均海面起算的珠峰高程為起算的珠峰高程為 8848.13米。米。珠峰測量-重測珠峰背景D D測量原理：大地測量的方法測量的特點：只測量角度改正：重力改正，氣壓改正等珠峰測量-1975年測量原理 起算面也即海拔原點的選擇不同。我國珠峰高程起算面黃海海平面與印度洋海平面為例比較，兩者就存在20厘米左右的差距。大地水準面的確定更加精確。 珠峰冰雪層的變化，變化的范圍為12m 測量精度。1975年我國珠峰測高沒有采用激光測距手段。2005采用激光測距，使測量精度提高了一倍以上。珠峰測量-8848.13受質(zhì)疑的原因18珠峰測量-2005年珠峰測量測量方法測量方法（1）傳統(tǒng)大地測量方法包

11、括導(dǎo)線測量、水準測量、三角高程測量等（2）GPS測量方法實現(xiàn)過程：實現(xiàn)過程：（1）從拉孜出發(fā)行進500km到達珠峰5600m處，采用精密水準測量方法（2）5600米起使用覘標、GPS、冰雪深雷達綜合測量峰頂高度。第一階段測量：精密水準測量，路線長度500km,測量誤差為：0.5mm/km。202022-7-2第二階段測量：三角高程測量（6250米）米）22豎立在珠峰頂?shù)臏y量覘標2022-7-2 綜合考慮各種誤差的影響，本次測量的綜合考慮各種誤差的影響，本次測量的精度約為精度約為0.3m。 珠峰高度為珠峰高度為8844.43米。米。242022-7-22526地形測量實地景觀一角實地景觀一角 輸

12、出的等高線圖輸出的等高線圖輸出的三維透視圖輸出的三維透視圖27對非接觸傳感器獲取的影像和數(shù)字表達的記錄對非接觸傳感器獲取的影像和數(shù)字表達的記錄進行量測和解譯的過程。是影像信息的獲取，進行量測和解譯的過程。是影像信息的獲取，處理，提取和成果表達的一門信息科學(xué)。處理，提取和成果表達的一門信息科學(xué)。2022-7-228原始影像原始影像處理后的影像處理后的影像再處理后的影像再處理后的影像立面圖立面圖攝影測量改變了傳統(tǒng)的對地測量方式，擴大了攝影測量改變了傳統(tǒng)的對地測量方式，擴大了應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域292022-7-2302022-7-231遙感遙感 ( RemoteSensing)南南京京遙遙感感衛(wèi)衛(wèi)星星

13、影影像像322002年9月5日 2006年8月27日 2007年10月21日 2008年8月18日 對遙感數(shù)據(jù)進行處理生成所需的正射影像圖，將生成的正射影像圖與基期土地利用現(xiàn)狀空間數(shù)據(jù)庫進行空間疊加分析，提取變化信息。變化信息以變更調(diào)查記錄表和變更圖斑位置示意圖的方式來表示，以便于后面的GPS測量鳥巢、水立方、國家體育館變遷鳥巢、水立方、國家體育館變遷2022-7-23334三維激光掃描三維激光掃描掃掃描描點點云云三三維維建建模模2022-7-235三維激光掃描（續(xù)）激光腳點坐標的獲取激光腳點坐標的獲取2022-7-236三維激光掃描（續(xù)）2022-7-237三維激光掃描（續(xù)）三維激光掃描現(xiàn)場

14、圖2022-7-238三維激光掃描（續(xù)）激光點云數(shù)據(jù)建模2022-7-239三維激光掃描（續(xù)）2022-7-240工程測量學(xué)是研究在工程建設(shè)和自然資工程測量學(xué)是研究在工程建設(shè)和自然資源開發(fā)的勘測、設(shè)計、施工、管理各個源開發(fā)的勘測、設(shè)計、施工、管理各個階段進行測量的理論和技術(shù)的學(xué)科。階段進行測量的理論和技術(shù)的學(xué)科。工程測量學(xué)包含控制測量、地形測繪、工程測量學(xué)包含控制測量、地形測繪、施工放樣、變形監(jiān)測及建立相應(yīng)信息系施工放樣、變形監(jiān)測及建立相應(yīng)信息系統(tǒng)等內(nèi)容。統(tǒng)等內(nèi)容。2022-7-241道道 路路 測測 量量42預(yù)預(yù) 制制 板板 檢檢 測測43水水 位位 監(jiān)監(jiān) 測測44場場 地地 平平 整整20

15、22-7-245橋橋 梁梁 監(jiān)監(jiān) 測測2022-7-246隧隧 道道 測測 量量2022-7-247地圖制圖學(xué)是研究繪制或表述地球表面及其地圖制圖學(xué)是研究繪制或表述地球表面及其附屬物形狀的成圖理論與方法的學(xué)科。附屬物形狀的成圖理論與方法的學(xué)科。地圖的表現(xiàn)形式有地圖的表現(xiàn)形式有圖形圖形、圖像圖像和和數(shù)字數(shù)字，是測，是測繪行業(yè)的主要產(chǎn)品形式之一。繪行業(yè)的主要產(chǎn)品形式之一。2022-7-248南京市南京市1:5萬地形圖萬地形圖2022-7-249鉛垂線鉛垂線:某點的重力方向線稱為鉛垂線，簡稱垂線。50水水 準準 面面假設(shè)有個靜止的海水面，向陸地延伸形成的封閉曲面。假設(shè)有個靜止的海水面，向陸地延伸形成

16、的封閉曲面。 地球上自由靜止的水面都是水準面（無數(shù)個）地球上自由靜止的水面都是水準面（無數(shù)個）大地水準面大地水準面通過觀測，求出平均高度海水面、并延伸通過陸地的通過觀測，求出平均高度海水面、并延伸通過陸地的 不規(guī)則封閉曲面。不規(guī)則封閉曲面。它是重力等位面。它是重力等位面。（僅有一個）（僅有一個）大地水準面大地水準面和和鉛垂線鉛垂線是野外觀測的基準面和基準線是野外觀測的基準面和基準線廈門各驗潮站地理位置平均水位：5.52m51 由于地表起伏以及地球內(nèi)質(zhì)量分布不均勻，所以大由于地表起伏以及地球內(nèi)質(zhì)量分布不均勻，所以大地水準面是個地水準面是個復(fù)雜的曲面復(fù)雜的曲面。 無法準確描述和計算，也無法準確描述

17、和計算，也難以在其面上處理測量成果。難以在其面上處理測量成果。 用一非常接近大地水準面的用一非常接近大地水準面的數(shù)學(xué)面數(shù)學(xué)面代替大地水準面，代替大地水準面，這個面稱為這個面稱為參考（旋轉(zhuǎn)）參考（旋轉(zhuǎn)）橢球面橢球面，橢球面所包含的形體，橢球面所包含的形體稱為稱為參考（旋轉(zhuǎn)）參考（旋轉(zhuǎn)）橢球體橢球體。2022-7-252各種參考橢球各種參考橢球目前最常用的參考橢球是美國國防部制圖局在目前最常用的參考橢球是美國國防部制圖局在1984年構(gòu)建的年構(gòu)建的WGS84 橢球橢球53測量工作的基本任務(wù)是測量工作的基本任務(wù)是確定點的空間位置確定點的空間位置。一個點。一個點的空間位置，需要用坐標系中的三個量來確定的

18、空間位置，需要用坐標系中的三個量來確定為什么要建立測量坐標系？點的空間位置（三維）點的空間位置（三維）球面或平面位置（二維）球面或平面位置（二維） 高程（一維）高程（一維）高斯平面直角坐標系獨立平面直角坐標系空間直角坐標系大地地理坐標系天文地理坐標系1. 地理坐標系作用：基準：表示方法：主要描述地面點在大地水準面大地水準面上的位置鉛垂線鉛垂線大地水準面大地水準面天文坐標系大地坐標系投影定義：所謂投影就是建立起（橢）球面上的點與平投影定義：所謂投影就是建立起（橢）球面上的點與平面上的點一一對應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系。面上的點一一對應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系。投影目的：為了簡化計算，要將（橢）球面上的元素歸投影目的：為了簡

19、化計算，要將（橢）球面上的元素歸算（投影）到平面上。算（投影）到平面上。投影類型：高斯投影類型：高斯-克里格克里格正形投影正形投影，等積投影，任意投，等積投影，任意投影等。影等。2. 直角坐標系投 影高斯投影投影的基本特征：投影的基本特征：NSWENS 中央子午線投影后為直線，且長度不變，距離中央子午線越遠，投影后中央子午線投影后為直線，且長度不變，距離中央子午線越遠，投影后彎曲越大，長度變形也越大。彎曲越大，長度變形也越大。 除中央子午線外，其余子午線的投影均為凹向中央子午線的曲線并向兩除中央子午線外，其余子午線的投影均為凹向中央子午線的曲線并向兩極收斂，對稱于中央子午線和赤道。極收斂，對稱

20、于中央子午線和赤道。 赤道線投影后為有長度變形直線，其余緯圈投影后仍為對稱的曲線，并赤道線投影后為有長度變形直線，其余緯圈投影后仍為對稱的曲線，并與子午線的投影曲線互相垂直且凹向兩極。與子午線的投影曲線互相垂直且凹向兩極。59174-186 -1921807284 90 9678012 186高斯投影1、6 6分帶法分帶法：從格林尼治零度經(jīng)線起每：從格林尼治零度經(jīng)線起每6 6為一為一個投影帶，全球共分個投影帶，全球共分6060個投影帶個投影帶 L L0 0=6N-3=6N-3131415161233031321201 2 3 4 5 658 59606162636424 25262728293

21、031323 9 1575 818793177 -183 -189格格林林尼尼治治零零度度經(jīng)經(jīng)線線6度帶度帶3度帶度帶60例：已知某點大地經(jīng)度為126度36分，問該點各在6度帶和3度帶的那一帶上？解：6度帶：N=L/6（取整）+1=126.6/6（取整）+1=22度帶3度帶：N=L/3（四舍五入）=126.6/3（四舍五入）=41.2=41度帶61 中央子午線中央子午線投影后的直投影后的直線為線為X X軸、向北為正，軸、向北為正，以以赤道赤道投影后的直線為投影后的直線為Y Y軸軸, ,向東為正，它們的向東為正，它們的交點為坐標原點。坐標交點為坐標原點。坐標象限自縱軸北方向順時象限自縱軸北方向順

22、時針順序編號。針順序編號。XYOO由于我國的位于北半球，東西橫跨由于我國的位于北半球，東西橫跨11個個6帶帶(13-23)，各帶又，各帶又獨自構(gòu)成直角坐標系。獨自構(gòu)成直角坐標系。 故：故：X值均為正，值均為正，Y值則有正有負。值則有正有負。XYO赤道長：40000km6度帶個數(shù)：60個每個6度帶長度為40000/60=666km每帶邊緣距離坐標原點約333km666km一、定義原點：橢球中心OZ 軸：與橢球短軸重合，指向北極方向X軸：指向起始大地子午面與橢球赤道的交點方向Y軸：構(gòu)成右手坐標系空間直角坐標系（spacerectangularcoordinatesystem）S參考橢球HPXYZ地面點X坐標：大地空間直角坐標（X，Y，Z）地面點Y坐標：地面點Z坐標：S參考橢球HPXYZ67將球面視為平面，將地將球面視為平面，將地面點直接沿鉛垂線投影面