测量1绪论.pptx

第第1章章 绪论绪论1.1 1.1 测绘学的定义、任务、分科及在园林工测绘学的定义、任务、分科及在园林工程中作用程中作用1.2 1.2 地面点位的确定地面点位的确定1.3 测量工作概述测量工作概述 一、定义：测量学是研究对自然地理要素和人工设施的形状、大一、定义：测量学是研究对自然地理要素和人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等进行测定、采集、表述以及小、空间位置及其属性等进行测定、采集、表述以及对获取的数据、信息进行处理、存储、管理的一门应对获取的数据、信息进行处理、存储、管理的一门应用科学。其核心问题是研究如何测定点的空间位置。用科学。其核心问题是研究如何测定点的空间位置。二、任务：二、任务：1、测绘：地面的地物地貌、测绘：地面的地物地貌测量绘制成测量绘制成 平面图平面图或地形图或地形图 2、测设（放样）：、测设（放样）：将图上设计建（构）筑物的图形和位置将图上设计建（构）筑物的图形和位置在实地标定，作为施工或定界的依据在实地标定，作为施工或定界的依据 图上的设计图上的设计实地实地 1.1 1.1 测绘学的定义、任务、分科及测绘学的定义、任务、分科及在园林工程中的作用在园林工程中的作用大地测量学大地测量学大地测量学大地测量学:研究地球的大小和形状，研究大范研究地球的大小和形状，研究大范围地区的控制测量和地形测量等。围地区的控制测量和地形测量等。卫星大地测量学：卫星大地测量学：卫星大地测量学：卫星大地测量学：观测卫星确定地面点位，观测卫星确定地面点位，即即GPSGPSGPSGPS全球定位全球定位全球定位全球定位系统系统系统系统。普通测量学普通测量学普通测量学普通测量学:研究地球表面小区域测绘工作。研究地球表面小区域测绘工作。摄影测量学摄影测量学摄影测量学摄影测量学:研究利用摄影或遥感技术获取被测研究利用摄影或遥感技术获取被测物体的信息，以确定物体的形状、物体的信息，以确定物体的形状、大小和空间位置的理论和方法。大小和空间位置的理论和方法。工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学:研究各种工程在规划设计、施工放研究各种工程在规划设计、施工放样和运营中测量的理论和方法。样和运营中测量的理论和方法。地图制图学地图制图学地图制图学地图制图学:研究各种地图的制作理论、原理、研究各种地图的制作理论、原理、工艺技术和应用的一门学科。工艺技术和应用的一门学科。三、测绘学分科三、测绘学分科 1 1、测绘地形图。为总体规划、工程设计及竣工验收提、测绘地形图。为总体规划、工程设计及竣工验收提供不同比例的地形图。供不同比例的地形图。在规划、设计阶段：利用地形图在规划、设计阶段：利用地形图作设计、方案比较等。作设计、方案比较等。2 2、施工测量。以设计施工图为依据，建立施工控制网并、施工测量。以设计施工图为依据，建立施工控制网并针对各单项工程进行测设（又称为施工放样），针对各单项工程进行测设（又称为施工放样），标定设标定设计物体的位置和高程计物体的位置和高程。3 3、用城市规划图、用城市规划图 旅游图等解决一些实际应用问题旅游图等解决一些实际应用问题.四、在园林工程中的作用四、在园林工程中的作用测绘工作主要完成以下任务测绘工作主要完成以下任务:3 3、在其它方面、在其它方面科研、国防建设、经济建设等方面科研、国防建设、经济建设等方面.下面看几张图片下面看几张图片在南极长城站进行控制测量在南极长城站进行控制测量 航空摄影测量航空摄影测量 航空照片航空照片城市测量城市测量 西藏拉萨地形测量西藏拉萨地形测量地形图地形图 武汉长江大桥变形观测武汉长江大桥变形观测在长江上游虎跳峡测量在长江上游虎跳峡测量GPS全球定位系统全球定位系统在海拔在海拔6120米测量珠穆朗玛峰高程米测量珠穆朗玛峰高程1.2 1.2 地面点位的确定地面点位的确定 概念：概念：水准面：水准面：处处与重力方向垂直的连续曲面。处处与重力方向垂直的连续曲面。重重 力：力：离心力和地球引力的合力。离心力和地球引力的合力。铅垂线：铅垂线：重力的方向线。为测量工作的基准线重力的方向线。为测量工作的基准线 水平面：与水准面相切的平面。水平面：与水准面相切的平面。大地水准面：与平均海水面相吻合的水准面。大地水准面：与平均海水面相吻合的水准面。大地体：由大地水准面所包围的地球形体。大地体：由大地水准面所包围的地球形体。地球的形状：椭球体代替地球的形状，作为测量工作的地球的形状：椭球体代替地球的形状，作为测量工作的基准面。基准面。由于扁率很小，测区范围不大时，可近似看作为圆球体由于扁率很小，测区范围不大时，可近似看作为圆球体。地球的大小：平均半径地球的大小：平均半径R=6371公里公里需需3个参数：个参数：X（纵坐标）（纵坐标）,Y（横坐标）（横坐标）,H（高程）或（高程）或 （经度）（经度）（经度）（经度）,（纬度）（纬度）（纬度）（纬度）,H（高程）（高程）1.1.地理坐标地理坐标 从整个地球考虑点的位置，通常是用经纬度表示。用经从整个地球考虑点的位置，通常是用经纬度表示。用经纬度表示点的位置，称为地理坐标。纬度表示点的位置，称为地理坐标。地面点在投影面上的坐标：地面点在投影面上的坐标：半径小于半径小于20公里公里 切平面代替曲面切平面代替曲面 2.(1)独立独立平面直角坐标系（平面直角坐标系（假定平面直角坐标系假定平面直角坐标系）OXY m(x,y)X轴为南北方向，轴为南北方向，Y轴为垂直于南北的东西方向，坐标原点在测轴为垂直于南北的东西方向，坐标原点在测区西南角区西南角 X轴可采用：轴可采用：(1)真子午线方向；真子午线方向；(2)磁子午线方向；磁子午线方向；(3)建筑物主轴线方向。建筑物主轴线方向。测量上测量上数学上OYXx y测区 Xm(x,y)Y(2)高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系 1)高斯投影的原理高斯投影的原理 把地球椭球面上的图形展绘到平面上，必然产生变形。为了减少把地球椭球面上的图形展绘到平面上，必然产生变形。为了减少变形误差，采用一种适当的投影方法，这就是高斯投影。变形误差，采用一种适当的投影方法，这就是高斯投影。高斯投影是将地球划分为若干个带，先将每个带投影到圆柱面高斯投影是将地球划分为若干个带，先将每个带投影到圆柱面上。然后展成平面。我们可以设想将一个空心的椭圆柱横套地球，上。然后展成平面。我们可以设想将一个空心的椭圆柱横套地球，使椭圆柱的中心轴线位于赤道面内并通过球心。将地球按使椭圆柱的中心轴线位于赤道面内并通过球心。将地球按66分带分带,从从00起算往东划分起算往东划分,0,06,66,612,12,174 174180,180,东半球共分东半球共分3030个投影，按带进行投影。个投影，按带进行投影。进行第进行第1 1带投影时，使地球带投影时，使地球33经线与圆柱面相切，经线与圆柱面相切，33经线长不变形。经线长不变形。高斯投影原理演示高斯投影原理演示横切圆柱投影横切圆柱投影横切圆柱投影横切圆柱投影高斯投影分带方法高斯投影分带方法高斯投影分带方法高斯投影分带方法高斯投影分带高斯投影分带图中上半部为图中上半部为6带分带情况。带分带情况。将地球按将地球按6分带分带,从从0起算往东划分起算往东划分,06（第（第1带）带）,612（第（第2带）带）,174180（第（第30带）带）,东半球共分东半球共分30个投影，我国领土个投影，我国领土从从1323带。带。图中下半部为图中下半部为3带分带情况。带分带情况。1 304 30（第（第1带），带），4 307 30（第（第2带）带）,高斯投影特点：高斯投影特点：(1)等角等角:即椭球面上图形的角度投即椭球面上图形的角度投影到平面之后，其角度相等，无角影到平面之后，其角度相等，无角度变形，但距离与面积稍有变形。度变形，但距离与面积稍有变形。(2)中央经线投影后仍直线，且长中央经线投影后仍直线，且长度不变形，见右图。度不变形，见右图。因此用这条直因此用这条直线作为平面直角坐标系的纵轴线作为平面直角坐标系的纵轴x轴。轴。而两侧其他经线投影后呈向两极收而两侧其他经线投影后呈向两极收敛的曲线，并与中央经线对称，距敛的曲线，并与中央经线对称，距中央经线越远长度变形越大。中央经线越远长度变形越大。(3)赤道投影也为直线。因此赤道投影也为直线。因此,这条直线作为平面直角坐标的横轴这条直线作为平面直角坐标的横轴y轴。轴。南南北纬线投影后呈离向两极的曲线，且与赤道投影对称。北纬线投影后呈离向两极的曲线，且与赤道投影对称。高斯投影各带构成独立的坐标系，中央经线为高斯投影各带构成独立的坐标系，中央经线为x轴，赤道投影为轴，赤道投影为y轴，两轴，两轴的交点为坐标原点。轴的交点为坐标原点。以中央子午线作为坐标纵轴以中央子午线作为坐标纵轴（用（用X表示）表示），以赤道的投影作为坐标横轴，以赤道的投影作为坐标横轴（用（用Y表示），表示），坐标原点坐标原点O在赤道上。在赤道上。在在X轴西边各点的轴西边各点的Y值均为负，为值均为负，为使使Y值为正值，将值为正值，将Y实际实际 均加均加500km，称称Y的的通用通用横坐标横坐标,即即 Y通用通用=Y实际实际+500kmYXXmYm500km omX2)高斯平面直角坐标系定义及通用横坐标高斯平面直角坐标系定义及通用横坐标例：例：Y通用通用=20225760m20为带号为带号,Y实际实际=Y通用通用-500km=-274240m 判别通用横坐标数中的哪一个数是带号方法是，由于通用横坐标整数部分的数判别通用横坐标数中的哪一个数是带号方法是，由于通用横坐标整数部分的数均为均为6 6位数，从小数点起向左数第位数，从小数点起向左数第7 7、8 8位数才是带号。例如，位数才是带号。例如，y通通=2123456.77m=2123456.77m，从小数点起向左数第从小数点起向左数第7 7位数为位数为2 2，即带号，千万不要看成是，即带号，千万不要看成是2121带。带。3.地面点的高程地面点的高程地面点的高程地面点的高程 绝对高程绝对高程绝对高程绝对高程：从地面某点沿铅垂线到大地水准面：从地面某点沿铅垂线到大地水准面 的垂直距离的垂直距离 相对高程相对高程相对高程相对高程：从地面某点沿铅垂线到假定水准面的垂直距离：从地面某点沿铅垂线到假定水准面的垂直距离 两点之间高程之差称为两点之间高程之差称为高差高差高差高差：h hABAB=H=HB B-H-HA A=H=HB B-H-HA Ah hABAB有正负，有正负，B B点高于点高于A A点时，点时，h hABAB为（），表示上坡。为（），表示上坡。B B点低于点低于A A点时，点时，h hABAB为（），表示下坡。为（），表示下坡。地面上任意点至水准面的垂直距离，称为该点的高程。某点至大地水准面的地面上任意点至水准面的垂直距离，称为该点的高程。某点至大地水准面的垂直距离称该点的垂直距离称该点的绝对高程绝对高程（海拔）。我国规定青岛验潮站（海拔）。我国规定青岛验潮站1950年至年至1956年统计年统计资料所确定的黄海平均海水面作为统一全国基准面。并在青岛观象山建了水准原资料所确定的黄海平均海水面作为统一全国基准面。并在青岛观象山建了水准原点。水准原点至黄海平均海水面的高程为点。水准原点至黄海平均海水面的高程为72.289m72.289m,这个高程系统称为这个高程系统称为“19561956年黄年黄年黄年黄海高程系海高程系海高程系海高程系”。80年代初，国家又根据年代初，国家又根据1953年至年至1979年青岛验潮站观测资料，算得水准原点年青岛验潮站观测资料，算得水准原点高程为高程为72.2604m72.2604m,该高程系统称为该高程系统称为“19851985年国家高程基准年国家高程基准年国家高程基准年国家高程基准”。从。从1985年年1月月1 日起日起执行新的高程基准。执行新的高程基准。水准原点水准原点水准原点水准原点青岛验朝站青岛验朝站青岛验朝站青岛验朝站海海海海底底底底黄海平均海水面黄海平均海水面黄海平均海水面黄海平均海水面72.289m72.289m72.289m72.289m 用用用用1950 1950 1950 1950 1956 1956 1956 1956 的的的的观观观观测测测测结结结结果果果果，建建建建立立立立了了了了“1956195619561956年年年年黄黄黄黄海高程系统海高程系统海高程系统海高程系统”。其中。其中。其中。其中H H H H0 0 0 0=72.289m=72.289m=72.289m=72.289m。72.260m72.260m72.260m72.260m 用用用用1953 1953 1953 1953 1979197919791979的的的的观观观观测测测测结结结结果果果果，建建建建立立立立了了了了“1985198519851985年年年年国国国国家高程基准家高程基准家高程基准家高程基准”。其中。其中。其中。其中H H H H0 0 0 0=72.260m=72.260m=72.260m=72.260m。中国黄海高程系统示意图中国黄海高程系统示意图高程高程AB大 地 水 准 面假 定 水 准 面B相对高程HAHBHAH绝对高程hAB水准原点水准原点水准原点设在青岛市，高程为72.260m（1985国家高程基准）（注：1956黄海高程系为72.289m)1.19541954年北京坐标系年北京坐标系年北京坐标系年北京坐标系 采用前苏联克拉索夫斯基参采用前苏联克拉索夫斯基参 考椭球体参数（考椭球体参数（a=6378245m，=1:298.3）。大地原点实际上是在苏联普尔）。大地原点实际上是在苏联普尔科沃。该系统所对应的参考椭球面与我国大地水准面差异存科沃。该系统所对应的参考椭球面与我国大地水准面差异存在着自西向东系统倾斜，最大可达到在着自西向东系统倾斜，最大可达到+65m，全国平均达，全国平均达29m。2.19801980年国家大地坐标系年国家大地坐标系年国家大地坐标系年国家大地坐标系 采用国际大地测采用国际大地测 量协会与地球物理联合量协会与地球物理联合会在会在1975年推荐的年推荐的IUGG-75地球椭球参数（地球椭球参数（a=6378140m，=1：298.257）。大地原点是在）。大地原点是在陕西省泾阳县永乐镇。陕西省泾阳县永乐镇。1980年坐标系还采用了我国大地网整体平差的数据，椭球面与大地年坐标系还采用了我国大地网整体平差的数据，椭球面与大地水准面平均差仅为水准面平均差仅为10m左右。左右。三、国家大地坐标系三、国家大地坐标系大地原点设在陕西省泾阳县永乐镇北洪流村大地原点设在陕西省泾阳县永乐镇北洪流村3.WGS-84世界大地坐标系世界大地坐标系 用用GPS卫星定位系统得到的大地坐标系。坐标原点在地球卫星定位系统得到的大地坐标系。坐标原点在地球质心质心M，Z轴轴-BIH 1984.0定义的协议地球北极定义的协议地球北极(CTP)方向方向 X轴轴-BIH 1984.0零子午面与零子午面与CTP赤道的交点赤道的交点 Y轴轴-XMZ平面垂直平面垂直(BIH：国际时间)1.4 测量工作概述测量工作概述（二）测量工作组织原则（二）测量工作组织原则 布局：从整体到局部布局：从整体到局部 程序：从控制到碎部程序：从控制到碎部 精度：从高级到低级精度：从高级到低级 （一）基本工作（一）基本工作 测量工作测量工作:距离、距离、角度和高差，故又称测量工作三要素。角度和高差，故又称测量工作三要素。(三三)测量工作的操作原则测量工作的操作原则 步步检核步步检核,第一步检核不合要求第一步检核不合要求,绝不做第二步。绝不做第二步。实实地地地地形形图图测测量量工工作作的的组组织织原原则则一、本课程与其它课程的联系一、本课程与其它课程的联系学习本课程之前，应先修高等数学，具有微分的学习本课程之前，应先修高等数学，具有微分的基本知识。先修物理学，以便具有几何光学、电基本知识。先修物理学，以便具有几何光学、电学等基本知识。本课程还与美术、绘画、制图有学等基本知识。本课程还与美术、绘画、制图有密切的联系。应较好地掌握计算机绘图技术和有密切的联系。应较好地掌握计算机绘图技术和有关地学知识。关地学知识。二、本课程的考核方式二、本课程的考核方式本课程考核方式分别为期末闭卷考试成绩和实验本课程考核方式分别为期末闭卷考试成绩和实验成绩两个。考核范围在所教学的内容中。周实习成绩两个。考核范围在所教学的内容中。周实习成绩单独计算，按优、良、中、及格、不及格评成绩单独计算，按优、良、中、及格、不及格评定。定。三、建议教材与教学参考书三、建议教材与教学参考书教材教材1 1：园林工程测量园林工程测量 中国建材工业出版社中国建材工业出版社 20052005年年4 4月月教材教材2 2：遥感导论遥感导论 主编主编 梅安新梅安新 高教出版社高教出版社参考书：参考书：1 1实用工程测量实用工程测量主编主编 陈学平陈学平 中国建材中国建材工业出版社工业出版社 20072007年年2 2月。月。2 2遥感原理及在森林环境中的应用遥感原理及在森林环境中的应用主编主编 游先祥游先祥 林业出版社林业出版社3 3航空摄影及遥感航空摄影及遥感刘文熙等合编刘文熙等合编 中国铁道出版社中国铁道出版社4 4航测与遥感航测与遥感 主编主编 丁匡衡丁匡衡 北京农业大学出版北京农业大学出版社社测量习题与解答（在课件中）测量习题与解答（在课件中）测量实习指导书在本教材后面附录一、附录二中测量实习指导书在本教材后面附录一、附录二中 与测量相关的专业课：与测量相关的专业课：园林工程园林工程 主编主编 孟兆孟兆祯等祯等 中国林业出版社中国林业出版社园林设计园林设计 主编主编 唐学山等唐学山等 中国林业出版社中国林业出版社四、本课程的特点及要求四、本课程的特点及要求 理论联系实际，掌握操作技能，以小组为单位理论联系实际，掌握操作技能，以小组为单位实习，要求学生严格要求自己，主动、虚心学习，实习，要求学生严格要求自己，主动、虚心学习，能有较强的合作精神，完成实习外业任务及独立能有较强的合作精神，完成实习外业任务及独立完成作业。完成作业。