第一二章(測量學課程)第一二章(測量學課程)第一二章(測量學課程)第一節測量學的研究對象及其作用測量學的定義：研究地球的形狀、大小及地球表面各種形態的科學。其任務主要表現為：確定地球的形狀和大小；確定地面點的平面位置和高程；將地球表面的起伏狀態和其它信息測繪成圖。第一二章(測量學課程)第一二章(測量學課程)第一二章(測量學1第一節測量學的研究對象及其作用測量學的定義：研究地球的形狀、大小及地球表面各種形態的科學。其任務主要表現為：確定地球的形狀和大小；確定地面點的平面位置和高程；將地球表面的起伏狀態和其它信息測繪成圖。第一節測量學的研究對象及其作用測量學的定義：2測量學的分支大地測量學：是研究在地球表面大范圍內建立國家大地控制網，精確測定地球形狀和大小以及重力場的理論、技術和方法的學科。地形測量學：是研究地球表面的起伏狀態和其它信息測繪成圖的理論、技術和方法的學科測量學的分支大地測量學：是研究在地球表面大范圍內建立國家大地3測量學的分支攝影測量學：是研究利用攝影像片等手段測定物體的形狀、大小及其空間位置的學科。如地面攝影測量學、航空攝影測量學、航天攝影測量學、水下攝影測量學等。工程測量學：是研究各項工程建設在規劃設計、施工和竣工運營階段所進行的各種測量工作的學科。它把各種測量理論應用于不同的工程建設，并研究各種測量新技術和新方法。測量學的分支攝影測量學：是研究利用攝影像片等手段測定物體的形4測量學的分支制圖學：是研究地圖及其制作理論、工藝和應用的學科。根據已測得的成果成圖，編制各種基本圖和專業地圖，完成各種地圖的復制和印刷出版。測量學的分支制圖學：是研究地圖及其制作理論、工藝和應用的學5工程測量在工程建設的三個階段中任務規劃設計階段：提供所需的地形資料和地形圖施工階段：進行必要的施工放樣和施工監測運營階段：進行建筑物的穩定性監測和變形情況分析工程測量在工程建設的三個階段中任務規劃設計階段：提供所需的地6第二節地球的形狀和大小測量工作是在地球表面上進行的，要確定地面點的相互關系，將地球表面測繪成圖，需了解地球的形狀和大小，這也是測量學研究的重要內容之一。第二節地球的形狀和大小測量工作是在地球表面上進行的，要確7地球特點地球的自然表面高低起伏，是一個復雜的不規則的表面。海洋面積占地球表面積的71%，陸地海洋面積占地球表面積的29%。地球的半徑約為6371公里。最高的珠穆朗瑪峰高出海平面8848.13m，最低的馬里亞納海溝低于海平面11022m。地球特點地球的自然表面高低起伏，是一個復雜的不規則的表面。8測量學的幾個基本概念水準面假想有一個靜止的海水面，向陸地延伸形成一個封閉的曲面，這個曲面稱為水準面。大地水準面，大地體，鉛垂線在海濱設立驗潮站，通過長期觀測，求出平均高度的海水面，這個水準面與重力方向處處垂直，稱為大地水準面。旋轉橢球面，旋轉橢球體，法線選擇與大地水準面非常接近的且能用數學模型表達的曲面，這個曲面為旋轉橢球面。測量學的幾個基本概念水準面9大地水準面和參考橢球體

a=6378140mb=6356740m大地水準面和參考橢球體10第三節地面點位置的表示方法（一）地理坐標地面點的位置用經度和緯度表示，則稱為地理坐標。地軸子午線（經線）緯線地理坐標系統是全球統一的坐標系統第三節地面點位置的表示方法（一）地理坐標地理坐標系統是全11我國：1954年將大地原點設在北京，稱“1954年北京坐標系統”1980年將大地原點設在陜西省徑陽縣永樂鎮，稱“1980年北京坐標系統”我國：12（二）高斯平面直角坐標1高斯投影的概念（二）高斯平面直角坐標1高斯投影的概念13高斯平面直角坐標系的形成高斯正形投影就是將地球套于一個空心圓柱體內，圓柱體的軸心通過地球的中心，地球上某一條子午線（中央子午線）于圓柱相切。將中央子午線左右兩側按3度或1.5度范圍的圖形元素投影到橫圓柱體表面，再將橫圓柱體面沿兩條母線剪開展平。即得6度帶或3度帶的高斯平面直角坐標系高斯平面直角坐標系的形成高斯正形投影就是將地球套于一個空心圓14高斯平面直角坐標系的特征（1）中央子午線投影為一條直線，且長度沒有發生變形，其余的子午線凹向并對稱于中央子午線，且較球面上對應的子午線略長。距中央子午線越遠，長度變形越大。（2）赤道也投影為一條直線，其余緯線凸向并對稱于赤道。（3）中央子午線和赤道投影后為相互垂直的直線，其它經緯線投影后也保持相互垂直的性質。高斯平面直角坐標系的特征（1）中央子午線投影為一條直線，且長15高斯投影分帶與編號高斯投影分帶與編號166度帶L0=6N-3L0：投影帶中央子午線的經度。N：投影帶帶號第一度帶中央子午線經度為3度.6度帶L0=6N-3173度帶L0=3NL0：投影帶中央子午線的經度。N：投影帶帶號第一度帶中央子午線經度為1.5度.3度帶L0=3N18中央子午線為X軸，赤道為Y軸，兩軸交點為坐標原點。我國的高斯平面直角坐標為正值，原因如下：我國位于北半球，X值為正值。將每一度帶的中央子午線向西移500km。使得每度帶的Y值為正值。高斯平面直角坐標系的建立中央子午線為X軸，赤道為Y軸，兩軸交點為坐標原點。高斯平面直19例子：實際坐標（x,y）------->高斯坐標（X，Y）6度帶中第20帶中y=-34240.2m，Y=y+500000=465759.8m，Y=20*106+465759.8=20465759.8m中央子午線經度為L0=6N-3=117例子：實際坐標（x,y）------->高斯坐標（X，Y）20(三)平面直角坐標系及其建立平面直角坐標系也稱獨立坐標系縱軸為X軸,向北為正,向南為負;橫軸為Y軸,向東為正,向西為負;交點O為原點;坐標象限從縱軸順時針順序編號.(三)平面直角坐標系及其建立平面直角坐標系也稱獨立坐標系縱軸21二高程確定地面一點的空間位置，除了其平面位置外，海包括高程。高程分為：絕對高程、相對高程二高程確定地面一點的空間位置，除了其平面位置外，海包括高22絕對高程地面上一點沿鉛垂線方向到大地水準面的距離，成為該點的絕對高程，簡稱高程。一般用H表示如：HA和HB絕對高程地面上一點沿鉛垂線方向到大地水準面的距離，成為該點的23相對高程地面上一點沿鉛垂線方向到任意水準面的距離，成為該點的相對高程，或稱假定高程。一般用H’表示如：H’A和H’B高差為兩點之間的高程之差。用hAB表示。hAB=HB-HA=H’B-H’A相對高程地面上一點沿鉛垂線方向到任意水準面的距離，成為該點的24第一二章測量學課程課件25我國的高程系統1980年以前，主要采用“1956年黃海高程系”1953-1956年觀測資料計算而來，水準原點高程為72.289m。“1985年國家高程系”1953-1979年觀測資料計算而來，水準原點高程為72.260m。我國的高程系統1980年以前，主要采用“1956年黃海高程系26第四節用水平面代替水準面的限度地球表面可視為：大地水準面橢球面球面高斯平面平面第四節用水平面代替水準面的限度地球表面可視為：27一、地球曲率對水平距離的影響d=t-d=Rtg-RR為地球半徑，可取6371km為弧長d所對的圓心角。一、地球曲率對水平距離的影響d=t-d=Rtg-R28第一二章測量學課程課件29二、地球曲率對高程的影響二、地球曲率對高程的影響30第五節測量的基本工作和原則第五節測量的基本工作和原則31第五節測量的基本工作研究地面點的相互位置關系，即確定地面上點與點之間的平面位置和高程位置的關系，是測量學的主要任務之一。水平角、水平距離和高程是確定地面點位置關系的三個基本幾何要素，測量地面點的水平角、水平距離和高程是測量的基本工作。第五節測量的基本工作研究地面點的相互位置關系，即確定地面上32第五節測量的基本原則測量工作總體上分為地形測量、施工測量和變形測量。測量工作中必須按照“從整體到局部，由高級到低級”；工作步驟中，先控制測量，后碎部測量。控制測量包括平面控制測量和高程控制測量目的控制測量誤差的傳遞。第五節測量的基本原則測量工作總體上分為地形測量、施工測量和33第二章水準測量測定高程的主要方法：水準測量三角高程測量氣壓高程測量第二章水準測量測定高程的主要方法：34第二章水準測量水準測量定義：利用提供水平視線的儀器在豎立的兩個標尺上讀數，求得兩點間的高差，推算出某地面點的高程。第二章水準測量水準測量定義：35第二章水準測量A、B點的高差：hAB=a-b后視點前視點后視讀數a前視讀數bHB=HA+hAB=(HA+a)-b第二章水準測量A、B點的高差：36A、B點的高差：

hAB=h1+h2+h3+…=(a1-b1)+

(a2-b2)+(a3-b3)+…=a-b)A、B點的高差：

hAB=h1+h2+h3+…=(a1-37第二節水準測量的儀器和工具及其使用DS05、DS1、DS3、DS10等級。第二節水準測量的儀器和工具及其使用DS05、DS1、D38（一）內對光望遠鏡物鏡、對光透鏡、十字絲分劃板、目鏡（一）內對光望遠鏡物鏡、對光透鏡、十字絲分劃板、目鏡39十字絲分劃板視距絲豎絲十字絲分劃板視距絲40水準器（一）圓水準器圓圈中心和球心的連線稱為圓水準軸（LL）靈敏度：8’/2mm水準器（一）圓水準器41水準器（二）管水準器（符合水準器）水準管圓弧的中心點S，稱為水準器的零點，過零點和圓弧相切的直線（HH’）靈敏度：20”/2mm水準器（二）管水準器42DSZ3型自動安平水準儀DSZ3型自動安平水準儀43水準標尺和尺墊水準標尺和尺墊44四、水準儀的使用水準儀的使用：安置粗平照準精平讀數四、水準儀的使用水準儀的使用：45四、水準儀的使用二、粗略整平一、安置水準儀第二步第一步四、水準儀的使用二、粗略整平一、安置水準儀第二步第一步46三、瞄準標尺十字絲視差三、瞄準標尺十字絲視差47四、精確整平水準儀視線處于精確水平狀態四、精確整平水準儀視線處于精確水平狀態48五、讀數中絲讀數五、讀數中絲讀數49第三節水準測量的基本方法水準路線的布設形式（a）閉合水準路線（b）附合水準路線（c）支水準路線（d）水準網第三節水準測量的基本方法水準路線的布設形式50水準測量的實施水準測量的實施51水準測量的測站檢查水準測量的測站檢查二、雙面尺法一、變更儀器高法兩次儀器差值大于10cm，高差小于5mm。三、基輔分劃法水準測量的測站檢查水準測量的測站檢查二、雙面尺法一、變更儀器52一、計算相鄰固定點之間的高差和距離（或測站數）二、計算水準路線的高差閉合差和允許閉合差高差閉合差允許閉合差三、計算高差改正數

第四節水準測量的高程計算一、計算相鄰固定點之間的高差和距離（或測站數）第四節水準53四、計算改正后的高差五、計算各點的高程第四節水準測量的高程計算一、計算相鄰固定點之間的高差和距離（或測站數）二、計算水準路線的高差閉合差和允許閉合差高差閉合差允許閉合差三、計算高差改正數

四、計算改正后的高差第四節水準測量的高程計算一、計算相鄰54附合水準路線高程計算算例一條附合水準路線，兩個已知水準點的高程分別為HA=8.924m，HB=9.899m，水準路線的觀測方向由A到B，水準路線中有兩個固定點1、2。現已測得各測段的高差和距離如下：hA1=-1.362m，h12=2.9791m，d12=518m；h2B=-0.484m，d2B=314m。求各固定點高程。附合水準路線高程計算算例一條附合水準路線，兩個已知水準點的高55附合水準路線高程計算算例附合水準路線高程計算算例56第五節水準儀檢查和校正水準儀各軸線應滿足下列條件：（1）圓水準軸平行于儀器的豎軸，即LL//VV（2）十字絲的橫絲應垂直于豎軸。（3）水準管軸平行于視準軸。即HH//CC。第五節水準儀檢查和校正水準儀各軸線應滿足下列條件：57水準儀的軸線示意圖水準儀的軸線示意圖58一、圓水準軸平行于儀器的豎軸的檢校檢驗方法

整平后，旋轉180后檢查校正方法一、圓水準軸平行于儀器的豎軸的檢校檢驗方法59二、十字絲的橫絲應垂直于豎軸的檢校檢驗方法1.水平微動法2.懸掛垂球法校正方法二、十字絲的橫絲應垂直于豎軸的檢校檢驗方法校正方法60三、水準管軸平行于視準軸

(i角檢驗)i角檢驗方法三、水準管軸平行于視準軸

(i61i角檢驗計算i角檢驗計算62第六節水準測量的誤差來源與注意事項一、儀器誤差（一）儀器校正不完善的誤差（二）調焦誤差（三）水準標尺零點不等誤差第六節水準測量的誤差來源與注意事項一、儀器誤差63二、觀測誤差整平誤差照準誤差估讀誤差二、觀測誤差整平誤差估讀誤差64（四）水準尺傾斜誤差（四）水準尺傾斜誤差65三、外界條件的影響三、外界條件的影響66第一二章測量學課程課件67第一二章測量學課程課件68第一、二章結束第一、二章結束69謝謝謝謝70第一二章(測量學課程)第一二章(測量學課程)第一二章(測量學課程)第一節測量學的研究對象及其作用測量學的定義：研究地球的形狀、大小及地球表面各種形態的科學。其任務主要表現為：確定地球的形狀和大小；確定地面點的平面位置和高程；將地球表面的起伏狀態和其它信息測繪成圖。第一二章(測量學課程)第一二章(測量學課程)第一二章(測量學71第一節測量學的研究對象及其作用測量學的定義：研究地球的形狀、大小及地球表面各種形態的科學。其任務主要表現為：確定地球的形狀和大小；確定地面點的平面位置和高程；將地球表面的起伏狀態和其它信息測繪成圖。第一節測量學的研究對象及其作用測量學的定義：72測量學的分支大地測量學：是研究在地球表面大范圍內建立國家大地控制網，精確測定地球形狀和大小以及重力場的理論、技術和方法的學科。地形測量學：是研究地球表面的起伏狀態和其它信息測繪成圖的理論、技術和方法的學科測量學的分支大地測量學：是研究在地球表面大范圍內建立國家大地73測量學的分支攝影測量學：是研究利用攝影像片等手段測定物體的形狀、大小及其空間位置的學科。如地面攝影測量學、航空攝影測量學、航天攝影測量學、水下攝影測量學等。工程測量學：是研究各項工程建設在規劃設計、施工和竣工運營階段所進行的各種測量工作的學科。它把各種測量理論應用于不同的工程建設，并研究各種測量新技術和新方法。測量學的分支攝影測量學：是研究利用攝影像片等手段測定物體的形74測量學的分支制圖學：是研究地圖及其制作理論、工藝和應用的學科。根據已測得的成果成圖，編制各種基本圖和專業地圖，完成各種地圖的復制和印刷出版。測量學的分支制圖學：是研究地圖及其制作理論、工藝和應用的學75工程測量在工程建設的三個階段中任務規劃設計階段：提供所需的地形資料和地形圖施工階段：進行必要的施工放樣和施工監測運營階段：進行建筑物的穩定性監測和變形情況分析工程測量在工程建設的三個階段中任務規劃設計階段：提供所需的地76第二節地球的形狀和大小測量工作是在地球表面上進行的，要確定地面點的相互關系，將地球表面測繪成圖，需了解地球的形狀和大小，這也是測量學研究的重要內容之一。第二節地球的形狀和大小測量工作是在地球表面上進行的，要確77地球特點地球的自然表面高低起伏，是一個復雜的不規則的表面。海洋面積占地球表面積的71%，陸地海洋面積占地球表面積的29%。地球的半徑約為6371公里。最高的珠穆朗瑪峰高出海平面8848.13m，最低的馬里亞納海溝低于海平面11022m。地球特點地球的自然表面高低起伏，是一個復雜的不規則的表面。78測量學的幾個基本概念水準面假想有一個靜止的海水面，向陸地延伸形成一個封閉的曲面，這個曲面稱為水準面。大地水準面，大地體，鉛垂線在海濱設立驗潮站，通過長期觀測，求出平均高度的海水面，這個水準面與重力方向處處垂直，稱為大地水準面。旋轉橢球面，旋轉橢球體，法線選擇與大地水準面非常接近的且能用數學模型表達的曲面，這個曲面為旋轉橢球面。測量學的幾個基本概念水準面79大地水準面和參考橢球體

a=6378140mb=6356740m大地水準面和參考橢球體80第三節地面點位置的表示方法（一）地理坐標地面點的位置用經度和緯度表示，則稱為地理坐標。地軸子午線（經線）緯線地理坐標系統是全球統一的坐標系統第三節地面點位置的表示方法（一）地理坐標地理坐標系統是全81我國：1954年將大地原點設在北京，稱“1954年北京坐標系統”1980年將大地原點設在陜西省徑陽縣永樂鎮，稱“1980年北京坐標系統”我國：82（二）高斯平面直角坐標1高斯投影的概念（二）高斯平面直角坐標1高斯投影的概念83高斯平面直角坐標系的形成高斯正形投影就是將地球套于一個空心圓柱體內，圓柱體的軸心通過地球的中心，地球上某一條子午線（中央子午線）于圓柱相切。將中央子午線左右兩側按3度或1.5度范圍的圖形元素投影到橫圓柱體表面，再將橫圓柱體面沿兩條母線剪開展平。即得6度帶或3度帶的高斯平面直角坐標系高斯平面直角坐標系的形成高斯正形投影就是將地球套于一個空心圓84高斯平面直角坐標系的特征（1）中央子午線投影為一條直線，且長度沒有發生變形，其余的子午線凹向并對稱于中央子午線，且較球面上對應的子午線略長。距中央子午線越遠，長度變形越大。（2）赤道也投影為一條直線，其余緯線凸向并對稱于赤道。（3）中央子午線和赤道投影后為相互垂直的直線，其它經緯線投影后也保持相互垂直的性質。高斯平面直角坐標系的特征（1）中央子午線投影為一條直線，且長85高斯投影分帶與編號高斯投影分帶與編號866度帶L0=6N-3L0：投影帶中央子午線的經度。N：投影帶帶號第一度帶中央子午線經度為3度.6度帶L0=6N-3873度帶L0=3NL0：投影帶中央子午線的經度。N：投影帶帶號第一度帶中央子午線經度為1.5度.3度帶L0=3N88中央子午線為X軸，赤道為Y軸，兩軸交點為坐標原點。我國的高斯平面直角坐標為正值，原因如下：我國位于北半球，X值為正值。將每一度帶的中央子午線向西移500km。使得每度帶的Y值為正值。高斯平面直角坐標系的建立中央子午線為X軸，赤道為Y軸，兩軸交點為坐標原點。高斯平面直89例子：實際坐標（x,y）------->高斯坐標（X，Y）6度帶中第20帶中y=-34240.2m，Y=y+500000=465759.8m，Y=20*106+465759.8=20465759.8m中央子午線經度為L0=6N-3=117例子：實際坐標（x,y）------->高斯坐標（X，Y）90(三)平面直角坐標系及其建立平面直角坐標系也稱獨立坐標系縱軸為X軸,向北為正,向南為負;橫軸為Y軸,向東為正,向西為負;交點O為原點;坐標象限從縱軸順時針順序編號.(三)平面直角坐標系及其建立平面直角坐標系也稱獨立坐標系縱軸91二高程確定地面一點的空間位置，除了其平面位置外，海包括高程。高程分為：絕對高程、相對高程二高程確定地面一點的空間位置，除了其平面位置外，海包括高92絕對高程地面上一點沿鉛垂線方向到大地水準面的距離，成為該點的絕對高程，簡稱高程。一般用H表示如：HA和HB絕對高程地面上一點沿鉛垂線方向到大地水準面的距離，成為該點的93相對高程地面上一點沿鉛垂線方向到任意水準面的距離，成為該點的相對高程，或稱假定高程。一般用H’表示如：H’A和H’B高差為兩點之間的高程之差。用hAB表示。hAB=HB-HA=H’B-H’A相對高程地面上一點沿鉛垂線方向到任意水準面的距離，成為該點的94第一二章測量學課程課件95我國的高程系統1980年以前，主要采用“1956年黃海高程系”1953-1956年觀測資料計算而來，水準原點高程為72.289m。“1985年國家高程系”1953-1979年觀測資料計算而來，水準原點高程為72.260m。我國的高程系統1980年以前，主要采用“1956年黃海高程系96第四節用水平面代替水準面的限度地球表面可視為：大地水準面橢球面球面高斯平面平面第四節用水平面代替水準面的限度地球表面可視為：97一、地球曲率對水平距離的影響d=t-d=Rtg-RR為地球半徑，可取6371km為弧長d所對的圓心角。一、地球曲率對水平距離的影響d=t-d=Rtg-R98第一二章測量學課程課件99二、地球曲率對高程的影響二、地球曲率對高程的影響100第五節測量的基本工作和原則第五節測量的基本工作和原則101第五節測量的基本工作研究地面點的相互位置關系，即確定地面上點與點之間的平面位置和高程位置的關系，是測量學的主要任務之一。水平角、水平距離和高程是確定地面點位置關系的三個基本幾何要素，測量地面點的水平角、水平距離和高程是測量的基本工作。第五節測量的基本工作研究地面點的相互位置關系，即確定地面上102第五節測量的基本原則測量工作總體上分為地形測量、施工測量和變形測量。測量工作中必須按照“從整體到局部，由高級到低級”；工作步驟中，先控制測量，后碎部測量。控制測量包括平面控制測量和高程控制測量目的控制測量誤差的傳遞。第五節測量的基本原則測量工作總體上分為地形測量、施工測量和103第二章水準測量測定高程的主要方法：水準測量三角高程測量氣壓高程測量第二章水準測量測定高程的主要方法：104第二章水準測量水準測量定義：利用提供水平視線的儀器在豎立的兩個標尺上讀數，求得兩點間的高差，推算出某地面點的高程。第二章水準測量水準測量定義：105第二章水準測量A、B點的高差：hAB=a-b后視點前視點后視讀數a前視讀數bHB=HA+hAB=(HA+a)-b第二章水準測量A、B點的高差：106A、B點的高差：

hAB=h1+h2+h3+…=(a1-b1)+

(a2-b2)+(a3-b3)+…=a-b)A、B點的高差：

hAB=h1+h2+h3+…=(a1-107第二節水準測量的儀器和工具及其使用DS05、DS1、DS3、DS10等級。第二節水準測量的儀器和工具及其使用DS05、DS1、D108（一）內對光望遠鏡物鏡、對光透鏡、十字絲分劃板、目鏡（一）內對光望遠鏡物鏡、對光透鏡、十字絲分劃板、目鏡109十字絲分劃板視距絲豎絲十字絲分劃板視距絲110水準器（一）圓水準器圓圈中心和球心的連線稱為圓水準軸（LL）靈敏度：8’/2mm水準器（一）圓水準器111水準器（二）管水準器（符合水準器）水準管圓弧的中心點S，稱為水準器的零點，過零點和圓弧相切的直線（HH’）靈敏度：20”/2mm水準器（二）管水準器112DSZ3型自動安平水準儀DSZ3型自動安平水準儀113水準標尺和尺墊水準標尺和尺墊114四、水準儀的使用水準儀的使用：安置粗平照準精平讀數四、水準儀的使用水準儀的使用：115四、水準儀的使用二、粗略整平一、安置水準儀第二步第一步四、水準儀的使用二、粗略整平一、安置水準儀第二步第一步116三、瞄準標尺十字絲視差三、瞄準標尺十字絲視差117四、精確整平水準儀視線處于精確水平狀態四、精確整平水準儀視線處于精確水平狀態118五、讀數中絲讀數五、讀數中絲讀數119第三節水準測量的基本方法水準路線的布設形式（a）閉合水準路線（b）附合水準路線（c）支水準路線（d）水準網第三節水準測量的基本方法水準路線的布設形式120水準測量的實施水準測量的實施121水準測量的測站檢查水準測量的測站檢查二、雙面尺法一、變更儀器高法兩次儀器差值大于10cm，高差小于