测量学基本知识基本分类1.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1.1,绪论,1.2,地面点位的确定,1.3,测量工作概述,1.4,直线定向,1.5,测量误差的概念,第一章,:,测量学基本知识,测设,:,图纸 地面,测定,:,地面 图纸,第一章,:,测量学基本知识,1.1,绪论,一测量学定义及学科分类,1,测量学,(surveying),的定义,根据它的任务与作用，包括两个方面：,测定（测绘）,(location),测设（放样）,(seting-out),2,测量学科的分类,大地测量学,普通测量学（地形测量学）,摄影测量学,海洋测绘学,工程测量学,制图学,三测量学的发展概况,1,我国古代测量学的成就,长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国地图,世界上现发现的最早的军用地图,注：世界上现存最古老的地图是在古巴比伦北部的加苏古巴城（今伊拉克境内）发掘的刻在陶片上的地图。,北宋时沈括的,梦溪笔谈,中记载了磁偏角的发现。,清朝康熙年间，,1718,年完成了世界上最早的地形图之一,皇兴全图,。,2,目前测量学发展状况及展望,测量内外一体化。,GPS,（,Global positioning system,）,RS,（,Remote sense,）,GIS(Geographic information system),3S,技术的结合,数字地球,(Digital Earth),的概念。,1.2,地面点位的确定,确定地面点的空间位置需要用三个量，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,）,一测量工作的基准面,1.,地球的形状,1,）天圆地方,2,）天如斗笠，地如覆盘,3,）麦哲伦环球航行证实地球是球体,西班牙 大西洋 南美洲 太平洋,好望角 印度洋 菲律宾群岛,4,）被静止的海水面所包围的球体。,2,测量工作基准面,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，即,测量工作基准面,图形：水准面及大地水准面图,水准面的特性,处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面。,测量工作的基准线,铅垂线,3,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。,二地面点位置的表示方法,(,一,),平面坐标,1.,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,),2.,平面直角坐标系,适用于：研究范围较小。,数学平面直角坐标系,测量平面直角坐标系,不同点：,1,测量上北方向为,X,轴正向，东方向为,Y,轴正向。,2,角度方向顺时针度量；象限顺时针编号。,相同点,:,数学中的三角公式在测量中可直接应用。,坐标系的异同：,方法：,1,）先将自然值的横坐标,Y,加上,500000,米；,2,）再在新的横坐标,Y,之前标以,2,位数的带号,。,(3),我国高斯平面直角坐标的表示方法,例：国家高斯平面点,P,（,2633586.693,，,38,514366.157,）所表示的意义,:,(1),表示点,P,在高斯平面上至赤道的距离,;,X=,2633586.693m,(2),其投影带的带号为,38,、,P,点离,38,带的纵轴,X,轴的实际坐标,Y=,514366.157-,500000=,14366.157m,（二）地面点的高程,1.,绝对高程,H,到大地水准面的铅垂距离。,2.,假定（相对）高程,H,到假定水准面的铅垂距离。,3.,高 差,h,AB,=H,B,-H,A,=H,B,-H,A,主要有：,（,1,）,1985,国家高程系统,（,2,）,1956,黄海高程系统,（,3,）地方高程系统。,注：水准原点：青岛市观象山,H,0,=72.260m,（,85,黄海系）,=72.289m,（,56,黄海系）,4.,我国的高程系统,1.3,测量工作概述,一测量的基本工作,测角、量边、测高差,二测量工作中用水平面代替水准面的限度,1,对水平角、距离的影响,两点距离,10Km,内，可,用水平面代替水准面,。,2,对高程的影响,即使距离很短也要顾及地球曲率的影响。,AE,点控制点,116,点地物特征点、即碎部点。,三测量工作的基本原则,（一）控制测量,平面控制测量、高程控制测量,（二）碎部测量,碎部点：表示地物形态变化的地物特征点,测定碎部点的坐标,(,三）测量工作的基本原则,布局上：由整体到局部,精度上：由高级到低级,次序上：先控制后碎部,测量工作的又一原则,:,“,前一步工作未作检核，不进行下一步工作,”,。,四,.,角度与弧度的换算关系,1.4,直线定向,直线定向,:,确定一直线与标准方向间角度关系,一、标准方向的种类,1,真子午线方向,(,真北方向,),地球表面某点的真子午线的切线方向,2,磁子午线方向,(,磁北方向,),地球表面某点上磁针所指的方向为该点的磁子午线方向。,3,坐标纵线方向,(,坐标北方向,),测量工作中采用高斯直角坐标系，坐标纵线北端所指的方向为坐标北方向。,磁偏角：,某点的磁子午线方向和真子午线方向间的夹角。,子午线收敛角：,地表某点的真子午线方向与该点坐标纵线之间的夹角。,二、表示直线方向的方法,1.,方位角,定义：,由标准方向的北端顺时针方向量到某直线的夹角，称为该直线的方位角,真方位角,磁方位角,坐标方位角,三种方位角的关系：,A=Am+A=+,正、反坐标方位角关系：,AB,=,AB,180,图形：正反方位角关系图及例题,例,1,已知,:,AB,=88,20,24,JK,=316,12,3,求,BA,，,KJ,解：,BA,=268,20,24,KJ,=136,12,3,X,Y,A,B,AB,BA,AB,2,、象限角,定义,：,直线与标准方向线所夹的锐角称为象限角。象限角的取值范围为,0-90,象限 名称 由方位角,求象限角,R,由象限角,R,求方位角,北东（,NE,）,R=R,南东（,SE,）,R=180-=180-R,南西（,SW,）,R=-180 =180+R,北西（,NW,）,R=360-=360-R,1.5,测量误差的概念,一、测量误差的来源,(1),外界条件：主要指观测环境中气温、气压、空气湿度和清晰度、风力以及大气折光等因素的不断变化，导致测量结果中带有误差。,(2),仪器条件：仪器在加工和装配等工艺过程中，不能保证仪器的结构能满足各种几何关系，这样的仪器必然会给测量带来误差。,(3),观测者的自身条件：由于观测者感官鉴别能力所限以及技术熟练程度不同，也会在仪器对中、整平和瞄准等方面产生误差。,二、测量误差的分类,测量误差按其对测量结果影响的性质，可分为：,系统误差和偶然误差。,一）系统误差,(system error),1,定义：,在相同观测条件下，对某量进行一系列观测，如误差出现符号和大小均相同或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。,2,特点：,具有积累性，对测量结果的影响大，但可通过一般的改正或用一定的观测方法加以消除。,例如：钢尺尺长误差、钢尺温度误差、水准仪视准轴误差、经纬仪视准轴误差。,二）偶然误差,(accident error),1,、定义：,在相同观测条件下，对某量进行一系列观测，如误差出现符号和大小均不一定，这种误差称为偶然误差。但具有一定的统计规律。,2,、特征：,（见图）,（,1,）具有一定的范围。,（,2,）绝对值小的误差出现概率大。,（,3,）绝对值相等的正、负误差出现的机会多,.,（,4,）偶然误差的算术平均值随观测次数的无限增大而趋于零,即：,此外，在测量工作中还要注意避免,粗差,(gross error),（即：错误）的出现。,图形：偶然误差分布频率直方图,正态分布曲线,四个特性即,有界性，趋向性，对称性，,抵偿性,。,-21 -15 -9 -3 +3 +9 +15 +21,-24 -18 -12 -6 0 +6 +12 +18 +24,x=,y,误差分布频率直方图,三、衡量精度的指标,一,),中误差,(mean square error),1.,用真误差（,true error,）计算中误差的公式,真误差：,中误差公式为：,举 例,2.,用改正数计算中误差的公式,当观测值的真值未知时：,设某未知量的观测值为：,则该量的算术平均值为：,则该量的改正数：,计算得：观测值的中误差,举 例,二,),相对误差,(relative error),1,、相对中误差,K,2,、往返测较差率,K,三,),极限误差,(limit error),或容许误差,(tolerance,）,常以两倍或三倍中误差作为偶然误差的容许值。,四、误差传播定律,设函数,为独立观测值，,则有全微分,转换成中误差关系式即,误差传播定律,：,（误差传播定律应用举例）,五、算术平均值及其中误差,1.,算术平均值,设在相同的观测条件下对未知量观测了,n,次，观测值为,l,1,、,l,2,l,n,，中误差为,m,1,、,m,2,m,n,，则其算术平均值（最或然值、似真值）,x,为：,2.,算术平均值中误差,因为,设平均值的中误差为,m,x,，则有,即：,由此可知，算术平均值的中误差为观测值的中,误差的 倍,。,