测量与工程测量-测量工作概述.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,*,测 量 学,第一章 概述,测量学概念及主要任务,测量学发展历史,地球的形状及大小,地面点位的确定,测量工作概述,测量学概念,测量学是研究,地球的形状和大小,以及确定,地球表面点位关系,的科学。,研究三维空间中各种物体的形状、大小、位置、方向和其分布的学科,空间信息技术,（,Geomatics,),测量学主要任务,研究确定地球的形状和大小，为地球科学提供必要的数据和资料；,将地球表面的地物地貌测绘成图；,测设、放样和测绘,测设,:,图纸 地面,测定,:,地面 图纸,测量学分类,工程测量学,地形测量学,大地测量学,摄影测量学,地图制图学,(,含,GIS,）,工程测量学:,Engineering Surveying,将图上设计成果移至现场或工程设施转绘到图上,研究对象：,工程建设中的测绘工作。,基本任务：,把地面上的情况描绘到图纸上，把图纸上设计的建筑物桩定到地面上，以及为建筑物施工过程中和竣工后所产生的各种变化而进行的变形观测。,测量学分类,道路测量,道路高程放样,水位监测,面水准测量,场地平整,大桥监测,隧道测量,地形测量学(普通测量学):,Topographic surveying,研究如何将地球表面局部区域内的地物、地貌及其它有关信息测绘成地形图的理论、方法和技术的学科。,研究对象,：地球自然表面上一个较小区域.由于地球半径很大，可以把这块球面当作平面看待而不考虑其曲率。,基本任务,：测绘地表面各类物体形状和大小。,测量学分类,地形测量学(普通测量学),大地测量学:,(,Geodetic Surveying),研究和确定地球形状及其大小,研究对象,：,地表上一个较大的区域甚至整个地球，必须考虑地球的曲率,基本任务:,建立国家大地控制网,测定地球的形状，大小和研究地球重力场的理论，技术和方法.为地形测图和各种工程测量提供基础起算数据,测量学分类,大地测量学:,球形地球,扁球形,地球,梨形地球,摄影测量学:,Photogrammetry,通过对摄影像片或遥感图像进行处理、量测、解译，以测定物体的形状、大小和位置进而制作成图,。,测量学分类,地图制图学:,Cartography,利用测量所得资料，研究如何投影编绘成地图，及地图制作的理论、工艺和应用等。,测量学分类,测量学应用领域,经济建设,国防事业,科学研究,发展概况,实质就是测量,仪器与技术,发展的过程,古代,指南针、浑天仪、测绳、记里鼓等机械工具,罗洪先广舆图,广州老地图,近代,17世纪，伽利略发明了望远镜光学仪器19世纪末，出现了照相技术摄影测量飞机的发明航空摄影测量,发展概况,现代,本世纪60年代以来，现代光学及电子学理论,微波测距,电子计算机的出现,全站仪,ETS(Electronic Total Station)地理信息系统,GIS(Geographic Information System),人造卫星的发明,遥感,RS(Remote Sensing)、,全球定位系统,GPS(Global Positioning System),发展概况,风云二号卫星,地理信息系统的应用,基于,GPS,和,GIS,技术的导航系统,地形仿真图,GPS,的应用,GPS,的应用,遥感的应用,罗马梵蒂冈大教堂,0.7m,真彩色,光谱反射曲线,影象,遥感的应用,发展阶段,测量仪器,测量理论,测量产品,古代,17世纪前,绳尺、步弓、矩尺,简单机械式,弧度测量、面积计算,理论原始简单,粗糙的,地图,近代,17-20世纪初,望远镜、,经纬仪,、,水准仪,、平板仪,光学机械式,三角测量、最小二乘法、地图投影,测量走向精确,实测的,地图,现代,20世纪至今,电子仪器,、航空摄影、,GPS,电子智能仪器,GIS、RS、GPS,数字测图,测量走向自动化,数字,地图,将来,数字化、自动化、小型化、智能化,数字地球,大众化的,数字地图,测量学发展历史与趋势,本课程的目的和任务,测量学,如何测定地面点的位置，,并将结果描绘下来,如何描述,点的位置？,地球的形状和大小；,坐标系；,如何测定,点的位置？,测量的技术手段：,仪器/方法,如何保证测,量工作满足,精度要求？,误差理论；,工作原则和程序,达到的目标？,1、认识和使用地形图；,2、掌握地理坐标，坐标系的概念；,3、掌握定点的方法，使用的仪器；,4、初步掌握地形图的测绘，工程放样的过程；,5、初步掌握相关的理论：地图投影，误差；,本课程的特点,总学时：40学时,讲 课：24学时,实 习：16学时,（分组实习）,强调动手能力和实践,理论指导实践,二、测量学的基本理论,地面点位的确定和表示,测量工作概述,一、地球的自然形体,高低起伏，极其复杂,局部特点,：,1、,近似一个两极略扁的椭球；,2、可视为水球（海,71%,，陆,29%,）；,3、无法用数学公式描述。,整体特点,：,地球的形状及大小,特性,二、水准面,处处与铅垂线垂直,是不规则的表面，有无穷多,铅垂线可作为野外测量的基准线,液体受重力而形成的静止表面称为,水准面,。,概念,三、大地水准面,与平静的平均海水面相重合、并延伸通过陆地而形成的封闭曲面称为,大地水准面,大地水准面包围的形体称为,大地体,概念,大地水准面,海洋,陆地,地球表面,不规则、唯一,点位的投影面,高程的起算面,三、大地水准面,特性,用一个非常接近大地水准面的数学面-旋转椭球面代替大地水准面，用旋转椭球体描述地球。称,参考椭球体,特征参量：,长半径：,a,短半径：,b,扁率：,=(a-b)/a,四、参考椭球体,概念,大地水准面,海洋,陆地,地球表面,参考椭球,大地原点：,椭球定位中选取的相切点,在适当的地点选择一点,P，,设想把椭球体和大地体相切，切点,P,位于,P,点的铅垂线方向上，这时，椭球面上,P,的法线与该点对大地水准面的铅垂线相重合,大地原点,我国参考椭球体的选择,我国在解放前采用海福特椭球,解放后曾一度采用克拉索夫斯基椭球,a=6 378 245m,b=6 356 863m,e=1/298.3,目前采用的是1975年,“,国际大地测量与地球物理联合会,”,推荐的椭球，其大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇。,a=6 378 137m,b=6 356 752m,e=1/298.257,四、参考椭球体,小结,地球自然表面,大地水准面,参考椭球面,不规则，无法用数学公式描述,不规则，与占地球面积71%的平均海水面重合，与地球的自然表面接近，且处处与铅垂线正交,选取与大地水准面形状非常接近，密合的旋转椭球作为地球的数学表面,确定地面点的空间位置需用三个量，在测量工作中一般用,:,地面点位的确定,某点在基准面上投影位置（,x,y,）,该点离基准面高度（,H,）,地面点位的确定,一、地理坐标天文地理坐标系,用天文经度,，纬度表示地面某点的坐标,大地水准面和铅垂线是天文地理坐标系的基准面和基准线,子午面：,通过地轴（自转轴）的任一平面。,子午线（经线）,：子午面与球面的交线。,首子午线：,过英国格林威治天文台的子午线。,纬线：,垂直于地轴的平面与地球表面的交线。,赤道：,垂直于地轴并通过地心,O,与地球表面相交的纬线。,天文经度,：过某点的子午面与首子午面的夹角,天文纬度,：过某点的铅垂线与赤道面在该子午面内的夹角,地面点位的确定,一、地理坐标大地地理坐标系,地面点的大地坐标是它沿法线在参考椭球面上投影点的经度,L,和纬度,B,参考椭球面和法线是大地地理坐标系的基准面和基准线,地面点位的确定,二、平面直角坐标,坐标系以当地的,水平面,为主要面,通常以当地的,北方向,为坐标轴的正方向,坐标系只用于,小的局部地区,数学平面直角坐标系,测量平面直角坐标系,地面点位的确定,三、高程,高程,（绝对高程、海拔）-地面点到,大地水准面,的铅垂距离。,相对,（假定）高程-地面点到,假定水准面,的铅垂距离。,高差,-两点间的高程之差。,2.高程系统与高程基准,我国国家,高程系统：,黄海高程系,我国国家,高程基准：,1985年,国家,高程基准,我国取青岛附近黄海平均海水面为大地水准面,水准原点建在青岛市内，作为我国的国家高程,基准。1956年高程基准的高程为,72.289,米，,1985年高程基准的高程为,72.260,米。,高程系统与高程基准,四、我国新旧两种坐标系,1954年北京坐标系,参考椭球体：,克拉索夫斯基椭球体,大地原点：,苏联普尔科伐,2.1980年国家大地坐标系,参考椭球体：,国际大地测量与地球物理联合会1975年推荐参数,大地原点：,陕西省泾阳县永乐镇,地面点位的确定,地面点位的确定,五、水平面代替水准面的范围,对距离的影响,当在半径为10,km,的圆面积内进行长度的测量工作时可以不必考虑地球曲率。,五、水平面代替水准面的范围,对高程的影响,地球曲率的影响对高差而言，即使在很短的距离内也必须加以考虑。,地面点位的确定,小结：,地面点位确定,地面点的坐标,地理坐标,平面直角坐标,地面点的高程,测量工作概述,一、测量的基本工作,1.平面直角坐标的测定,B,A,P,D,AP,测定地面点平面直角坐标的主要测量工作是,测量水平角,和,水平距离,测定地面点高程的主要测量工作是测量高差。,测量工作概述,一、测量的基本工作,2.高程的测定,测量工作概述,一、测量的基本工作,角度测量,距离测量,高差测量,原则,1.先控制后碎部，从整体到局部,2前一步工作未检核不进行后一步工作。,测量工作概述,布局上,由整体到局部,次序上,先控制后碎部,1.理解并掌握测量学的概念，明确测量学的任务。,2.学会地面点位的确定方法。,3掌握水准面、大地水准面、参考椭球体、绝对 高程、相对高程等基本概念,4理解并掌握测量工作的基本原则,小结,思考题,如何确定地面点位置？,测量学的主要任务是什么？,