测量学基础第一章绪论

第一章 绪论
测量学在人类认识地球中的作用 “地球的形状是什么样的？” What is the shape of the earth?
这是人类长期探索的问题。早在公元前6 世纪古希腊的毕达哥拉（Pythagoras）就 提出了地的球形状的概念。
高度夸张的地球重力图
2002年NASA发射的 GRACE双子卫星正 对地球的重力场进 行详细的测量。
位置标定到实地上去，以便施工。
（1）研究测绘地形图的理论和方法——测图 （2）研究在地形图上进行规划、设计的基本原理和方法 —— 图的应用 （3）研究建筑物施工放样、建筑质量检验的技术和方法 —— 放样（测设） （4）对大型建筑物的安全性进行位移和变形监测
1.1 测量学的任务及其在工程中的应用
美国发展的新一代卫星导航和定位的军事系统
◆ 遥感（Remote Sensing, RS）
不接触物体本身，用传感器收集目标物的电磁波信息， 经处理、分析后，识别目标物，揭示其几何、物理特 性和相互联系及其变化规律的科学技术
主要内容包括：
• 获取目标物的影像； • 对所摄得的影像进行处理； • 用图形、图像或数字形式表示所处理的成果。
从摄影测量学到摄影测量与遥感学。
机载空间三维数据采集系统
Fast digital terrain modeling
Laser Scanning from the air – digital earth models with and without vegetation
的科学。早期的定义
• 测量学是一门研究地面点位的空间位置的确定，将地球表 面的地貌、地物、行政和权属界线测绘成图，以及将规划 设计的点和线在实地定位的科学，它包括测定和测设（施 工放样）两部分。

§1.4 用水平面代替水准面的限度
一、对水平距离的影响
水准面上弧长为S，其所对圆心角为θ， 地球的半径为R。水平面上直线长为t，其差 值为ΔS。
S AC AB t S
1 S3 S 3 R2 S 1 S 2 相对差值： ( ) S 3 R
上式中取R=6371km，则 S/km
2.平面直角坐标系
数学平面直角坐标系
测量平面测区范围较小（半径为10km的范围内）， 能够忽略地球曲率对该区的影响而将其当 作平面看待。
一般选定子午线方向为纵 轴，即x轴，原点设在测区 的西南角，以避免坐标出 现负值。 O
X
测区
Y
（2）高斯平面直角坐标系
地理坐标对局部测量工作来说是非常不 方便的。例如，在赤道上，1º 的经度差或纬 度差对应的地面距离约为110km。测量计算 最好在平面上进行，但地球是一个不可展的 曲面，必须通过投影的方法将地球表面上的 点位化算到平面上。地图投影有多种方法， 我国采用的是高斯－克吕格正形投影，简称 高斯投影。
高斯投影-1
高斯投影是高斯在1820~1830年间，为解 决德国汉诺威地区大地测量投影问题而提出 的一种投影方法。1912年起，德国学者克吕 格(Kruger)将高斯投影公式加以整理和扩充 并推导出了实用计算公式。从几何意义上看， 就是假设一个椭圆柱横套在地球椭球体外并 与椭球面上的某一条子午线相切，这条相切 的子午线称为中央子午线。
高差——h
地面上两点的高程之差。
高差计算公式
hAB HB H A HB H H A HB hBA A
由上式可知，高差与起算面无关， 并且有正、有负之分，并用下标注明其 方向。在土木建筑工程中，又将绝对高 程和相对高程统称为标高。

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确定地面点的空间位置需用三个量，在测量工作 中一般用:
某点在基准面上投影位置（x,y） 该点离基准面高度（H）
一．测量基准面 1．测量工作基准面——水准面、大地
水准面。 ◆水准面——静止海水面所形成的封闭
曲面。 ◆大地水准面——其中通过平均海水面
的那个水准面。
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◆水准面的特性——处处与铅垂线正交、 封闭的重力等位曲面。 ◆铅垂线——测量工作的基准线
形成的闭合水准面 • 特性: 唯一性、等位面、 不规则曲面 • 作用：测量野外工作的基准面 • 4. 大地体 • 由大地水准面包围的地球形体，是不规则球体。
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2．测量计算基准面——旋转椭球 由椭圆（长半轴a，短半轴b）绕b轴旋转而成
的椭球体。可用数学式表示的光滑曲面。
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二．地面点的坐标
• (一)地理坐标（属于球面坐标系统） • 适用于：在地球椭球面上确定点位。分为： • 1.天文地理坐标(天文经度 ，天文纬度 ) • 2.大地地理坐标(大地经度B，大地纬度L )
• 相关课程：测量教学实习（2周）
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《建筑工程测量》教材内容 分为两大部分
第一部分：基本部分（前8章）
（1）第1章——绪论 （2）第2 、 3、4章——测量三项基本工作(H、β、D） （3）第5章——测量误差的基本知识 （4）第6章——小地区控制测量 （5）第7 、8章——大比例尺地形图测绘和地形图的应用
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二、建筑测量在建筑施工中的应用
土木工程（包括公路、建筑）的设计、施工、竣工、扩建 维修及变形监测均要进行测量工作。
◆从高职专业的特点看，更要学好测量学 建筑测量是为建筑工程提供服务的。它服务于建筑
工程的每一个阶段，贯穿于建筑工程的始终。在工程建 设的各个阶段都离不开测量工作，都要以测量工作为先 导。而且测量工作的精度和速度直接影响到整个工程的 质量和进度。

二、我国测绘事业的发展
上世纪80年代建立自己的大地坐标原点和高 程原点，并已经建立了覆盖全国的一、二等控制 网。 能生产全系列的光学经纬仪，能生产光电测 距仪、电子经纬仪、全站仪、GPS接收机 我国的数字摄影测量技术在世界处于较先进 地位 和欧空局合作，参与伽利略计划 建立了自己的卫星导航系统——北斗导航系 统 完成了一系列重大工程的工程测量工作。
• 1.3 测绘在社会经济中的作用
测绘为各种工程建设服务 测绘信息是规划和资源管理的基础 资料 军事上离不开测绘 科学研究
测量学
地理系 郑元福
准备：
便宜的16K作业本，20页左右即可。 科学计算器（智能手机或支持jar程序的手机也可以）
教材：
《现代普通测量学》清华大学出版社
参考书：
《测绘学概论》宁津生 陈俊勇 李德仁等主编 《数字测图原理与方法》 《测量学》第三版，陆国胜主编。
第1章
测量学概述
• 1.1 测绘学与测量学 一 测绘学的研究对象
地图学
研究地图的编制和应用的学科。
海洋测量学
研究以海洋水体和海底为对象，所进行的测量和 海图的编制理论和方法的学科。
摄影测量学
研究利用摄影或的手段，获取目标物的影像数据， 从中提取几何的或物理、生物的信息，并用图形、图像 或数字形式表达测绘成果的绘工作的理论、 工作方法、技术和应用的学科。 内容包括图根控制网建立、地形图测绘及一般工 程的测设。
二、测绘学分支
测绘学 大地测量学
工程测量学 地图学
海洋测量学
（普通）测量学 摄影测量学
大地测量学
研究和测定地球的形状、大小和地球重力场，以 及测定特定地面上点空间位置。
工程测量学
研究工程建设和资源开发中，在规划、设计、施 工和运营管理的各个阶段进行的控制测量、地形绘和施 工放样，变形监测的理论、技术和方法的学科。