測量學(xué)基本知識基本分類

測量學(xué)基本知識基本分類第一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日測設(shè):圖紙地面測定:地面圖紙第一章:測量學(xué)基本知識§1.1緒論

一．測量學(xué)定義及學(xué)科分類1．測量學(xué)(surveying)的定義

根據(jù)它的任務(wù)與作用，包括兩個方面：◆測定（測繪）(location)◆測設(shè)（放樣）(seting-out)第二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2．測量學(xué)科的分類◆大地測量學(xué)◆普通測量學(xué)（地形測量學(xué)）◆攝影測量學(xué)◆海洋測繪學(xué)◆工程測量學(xué)◆制圖學(xué)第三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日三．測量學(xué)的發(fā)展概況

1．我國古代測量學(xué)的成就

◆長沙馬王堆三號墓出土的西漢時期長沙國地圖——世界上現(xiàn)發(fā)現(xiàn)的最早的軍用地圖注：世界上現(xiàn)存最古老的地圖是在古巴比倫北部的加蘇古巴城（今伊拉克境內(nèi)）發(fā)掘的刻在陶片上的地圖。

第四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日◆北宋時沈括的《夢溪筆談》中記載了磁偏角的發(fā)現(xiàn)?！羟宄滴跄觊g，1718年完成了世界上最早的地形圖之一《皇興全圖》。

第五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2．目前測量學(xué)發(fā)展?fàn)顩r及展望◆測量內(nèi)外一體化。◆GPS（Globalpositioningsystem）◆RS（Remotesense）◆GIS(Geographicinformationsystem)◆3S技術(shù)的結(jié)合◆數(shù)字地球(DigitalEarth)的概念。

第六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日三．學(xué)習(xí)本課程的意義及要求

1．學(xué)習(xí)本課程的意義?！舨傻V工程的建設(shè)、生產(chǎn)階段、擴(kuò)建維修及變形監(jiān)測、地面建筑物的保護(hù)等均要進(jìn)行測量工作?！魪母呗殞I(yè)的特點看，更要學(xué)好測量學(xué)。第七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日２．學(xué)習(xí)好本課程的要求。

◆認(rèn)真聽課；◆做好筆記；◆獨立完成作業(yè)；◆實驗課認(rèn)真對待。第八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日§1.2

地面點位的確定

確定地面點的空間位置需要用三個量，在測量工作中一般用:某點在基準(zhǔn)面上投影位置（x,y）該點離基準(zhǔn)面高度（H）第九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日一．測量工作的基準(zhǔn)面1.地球的形狀1）天圓地方2）天如斗笠，地如覆盤3）麥哲倫環(huán)球航行證實地球是球體西班牙大西洋南美洲太平洋好望角印度洋菲律賓群島4）被靜止的海水面所包圍的球體。第十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2．測量工作基準(zhǔn)面——大地水準(zhǔn)面?！羲疁?zhǔn)面——靜止海水面所形成的封閉曲面?！舸蟮厮疁?zhǔn)面——其中通過平均海水面的那個水準(zhǔn)面，即測量工作基準(zhǔn)面第十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日圖形：水準(zhǔn)面及大地水準(zhǔn)面圖◆水準(zhǔn)面的特性——處處與鉛垂線正交、封閉的重力等位曲面?！魷y量工作的基準(zhǔn)線——鉛垂線第十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日3．測量計算基準(zhǔn)面——旋轉(zhuǎn)橢球

由橢圓（長半軸a，短半軸b）繞b軸旋轉(zhuǎn)而成的橢球體?？捎脭?shù)學(xué)式表示的光滑曲面。第十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日二．地面點位置的表示方法(一)平面坐標(biāo)1.地理坐標(biāo)（屬于球面坐標(biāo)系統(tǒng)）適用于：在地球橢球面上確定點位。分為：1）天文地理坐標(biāo)(天文經(jīng)度，天文緯度

)2）大地地理坐標(biāo)(大地經(jīng)度B，大地緯度L)第十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日第十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2.平面直角坐標(biāo)系

適用于：研究范圍較小。數(shù)學(xué)平面直角坐標(biāo)系測量平面直角坐標(biāo)系

第十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日不同點：

1．測量上北方向為X軸正向，東方向為Y軸正向。

2．角度方向順時針度量；象限順時針編號。相同點:

數(shù)學(xué)中的三角公式在測量中可直接應(yīng)用。坐標(biāo)系的異同：第十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日方法：

1）先將自然值的橫坐標(biāo)Y加上500000米；

2）再在新的橫坐標(biāo)Y之前標(biāo)以2位數(shù)的帶號。

(3)我國高斯平面直角坐標(biāo)的表示方法第十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日例：國家高斯平面點P（2633586.693，38514366.157）所表示的意義:(1)表示點P在高斯平面上至赤道的距離;X=2633586.693m(2)其投影帶的帶號為38、P點離38帶的縱軸X軸的實際坐標(biāo)Y=514366.157-500000=14366.157m第十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日（二）地面點的高程

1.絕對高程H——到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離。

2.假定（相對）高程H’——到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。

3.高差——hAB=HB-HA=H’B-H’A第二十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日主要有：（1）1985國家高程系統(tǒng)（2）1956黃海高程系統(tǒng)（3）地方高程系統(tǒng)。注：水準(zhǔn)原點：青島市觀象山H0=72.260m（85黃海系）

=72.289m（56黃海系）4.我國的高程系統(tǒng)第二十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日

§1.3測量工作概述一．測量的基本工作

——測角、量邊、測高差二．測量工作中用水平面代替水準(zhǔn)面的限度1．對水平角、距離的影響——兩點距離10Km內(nèi)，可用水平面代替水準(zhǔn)面。2．對高程的影響——即使距離很短也要顧及地球曲率的影響。第二十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日A~E點控制點．

1~16點地物特征點、即碎部點。三．測量工作的基本原則第二十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日（一）控制測量平面控制測量、高程控制測量（二）碎部測量碎部點：表示地物形態(tài)變化的地物特征點測定碎部點的坐標(biāo)第二十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日(三）．測量工作的基本原則布局上：由整體到局部精度上：由高級到低級次序上：先控制后碎部測量工作的又一原則:“前一步工作未作檢核，不進(jìn)行下一步工作”。第二十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日四.角度與弧度的換算關(guān)系第二十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日§1.4直線定向直線定向:確定一直線與標(biāo)準(zhǔn)方向間角度關(guān)系一、標(biāo)準(zhǔn)方向的種類1真子午線方向(真北方向)

地球表面某點的真子午線的切線方向2磁子午線方向(磁北方向)

地球表面某點上磁針?biāo)傅姆较驗樵擖c的磁子午線方向。3坐標(biāo)縱線方向(坐標(biāo)北方向)

測量工作中采用高斯直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)縱線北端所指的方向為坐標(biāo)北方向。

第二十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日磁偏角：某點的磁子午線方向和真子午線方向間的夾角。子午線收斂角：地表某點的真子午線方向與該點坐標(biāo)縱線之間的夾角。第二十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日二、表示直線方向的方法1.方位角定義：由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端順時針方向量到某直線的夾角，稱為該直線的方位角真方位角磁方位角坐標(biāo)方位角第二十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日三種方位角的關(guān)系：A=Am+δA=α+γ正、反坐標(biāo)方位角關(guān)系：αAB=αAB±180°第三十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日圖形：正反方位角關(guān)系圖及例題例1已知:AB=88°20′24″

JK=316°12′3″

求BA

，KJ解：BA=268°20′24″KJ=136°12′3″XYABABBAAB第三十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2、象限角定義：直線與標(biāo)準(zhǔn)方向線所夾的銳角稱為象限角。象限角的取值范圍為0°-90°第三十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日象限名稱由方位角α求象限角R由象限角R求方位角αⅠ北東（NE） R=α α=R Ⅱ南東（SE）R=180°-αα=180°-RⅢ南西（SW）R=α-180°α=180°+RⅣ北西（NW）R=360°-α α=360°-R第三十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日

§1.5測量誤差的概念

一、測量誤差的來源(1)外界條件：主要指觀測環(huán)境中氣溫、氣壓、空氣濕度和清晰度、風(fēng)力以及大氣折光等因素的不斷變化，導(dǎo)致測量結(jié)果中帶有誤差。

(2)儀器條件：儀器在加工和裝配等工藝過程中，不能保證儀器的結(jié)構(gòu)能滿足各種幾何關(guān)系，這樣的儀器必然會給測量帶來誤差。

(3)觀測者的自身條件：由于觀測者感官鑒別能力所限以及技術(shù)熟練程度不同，也會在儀器對中、整平和瞄準(zhǔn)等方面產(chǎn)生誤差。第三十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日二、測量誤差的分類

測量誤差按其對測量結(jié)果影響的性質(zhì)，可分為：系統(tǒng)誤差和偶然誤差。一）系統(tǒng)誤差(systemerror)1．定義：在相同觀測條件下，對某量進(jìn)行一系列觀測，如誤差出現(xiàn)符號和大小均相同或按一定的規(guī)律變化，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。第三十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2．特點：具有積累性，對測量結(jié)果的影響大，但可通過一般的改正或用一定的觀測方法加以消除。

例如：鋼尺尺長誤差、鋼尺溫度誤差、水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸誤差、經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸誤差。第三十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日二）偶然誤差

(accidenterror)1、定義：在相同觀測條件下，對某量進(jìn)行一系列觀測，如誤差出現(xiàn)符號和大小均不一定，這種誤差稱為偶然誤差。但具有一定的統(tǒng)計規(guī)律。第三十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2、特征：（見圖）（1）具有一定的范圍。（2）絕對值小的誤差出現(xiàn)概率大。（3）絕對值相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會多.

（4）偶然誤差的算術(shù)平均值隨觀測次數(shù)的無限增大而趨于零,即：此外，在測量工作中還要注意避免粗差(grosserror)（即：錯誤）的出現(xiàn)。

第三十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日圖形：偶然誤差分布頻率直方圖正態(tài)分布曲線四個特性即有界性，趨向性，對稱性，抵償性。

-21-15-9-3+3+9+15+21-24-18-12-60+6+12+18+24x=

y誤差分布頻率直方圖第三十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日三、衡量精度的指標(biāo)

一)中誤差(meansquareerror)

1.用真誤差（trueerror）計算中誤差的公式真誤差：中誤差公式為：舉例第四十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2.用改正數(shù)計算中誤差的公式當(dāng)觀測值的真值未知時：設(shè)某未知量的觀測值為：則該量的算術(shù)平均值為：

則該量的改正數(shù)：計算得：觀測值的中誤差舉例第四十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日二)相對誤差(relativeerror)

1、相對中誤差K2、往返測較差率K三)極限誤差(limiterror)或容許誤差(tolerance）

常以兩倍或三倍中誤差作為偶然誤差的容許值。第四十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日四、誤差傳播定律

設(shè)函數(shù)為獨立觀測值，則有全微分轉(zhuǎn)換成中誤差關(guān)系式即誤差傳播定律