測量員培訓主講教師吳英山聯系電Q號6235077871第一章緒論

§1-1測量學的任務與主要內容

生產、生活的需要城市建設、農田、水利建設等交通運輸的需要物流運輸、航空、航海、旅行等軍事的需要

1102

一、測量學的產生(一)測量學在生活上的作用城市交通圖1103二、測量學的作用(二)測量學在軍事的作用“天時，地利，人和”是打勝仗的三大要素。地利就要了解和利用地形。地圖上詳細表示著山脈、河流、道路、居民點等地形和地物，具有確定距離、位置、辨識方向的作用。1104

(三)測量學在國土管理中的作用

城市土地的規劃，城市道路的紅線規劃，房地產開發，地籍的界址點測定,都需要由測量提供地形圖和有關土地信息。用高科技測量手段標定國界，常在國家間的領土爭執中起到重要作用;也常以對方出版的地圖上對國境線的表示,作為有利于己方的證據。1105(四)測量學在工程建設中的作用

在工程建設的規劃設計中，首先需要有地形圖。在修建工廠和居民點時，須要先平整地基和設計房屋的放樣。在建設城市道路網（包括高架道路、地下鐵道和橋梁)，都需要用測量方法精確地定向,定位和定高程。我國的考古工作者研究證實，早在2000多年前已經有在修建帝都、宮殿時大規模平整地基和定街道與建筑軸線的措施，當時也需要有原始的測量手段。1106工程的竣工和變形監測為了保障建筑物的施工和運行時的安全，需要測量工作者以技術上可行的最高精度，監測建筑物的變形量和變形的發展情況。經常需要在一段時間內進行連續觀測，為此要使用自動化的監測和記錄的測量儀器，在各種工程建設中的應用愈來愈廣泛。1107§1-2測繪學科的內涵

和發展簡史1108一、測繪學科的定義和內涵二、測繪科學的歷史和近代發展三、測繪學科的分支一、測量學的定義和內涵1.早期的定義

研究地球的形狀和大小，確定地面點的坐標的學科。2.當前的定義研究測定和描繪地球及其表面的各種形態的理論和方法的學科。1109

測繪和采集表示各種地物和地貌的形狀、大小、位置等空間幾何數據，進行數字化管理，提供工程設計所必要的地形信息(地形圖和地形數據)。把設計的建筑物、大型設備等按設計的形狀、大小和位置準確地在實地標定出來，才能進行施工(稱為測設或施工放樣，并貫穿于施工全過程)。11010測量工作在工程建設中作用二、測量學科科的分支1.大地測量學研究和測定地地球的形狀、、大小、重力力場和地面點點幾何位置及及其變化的理理論和技術的的學科。地球球的形狀大小小以大地水準準面為代表。。大地點的定定位，用經緯緯度或空間直直角坐標，定定位方法有幾幾何法大地測測量、物理法法大地測量和和近代的衛星星法大地測量量。11011世界屋脊-珠穆朗瑪峰的的高程測定11012用經緯儀作三三角高程測量量11013用水準儀作精精密水準測量量11014上述:三角高程測量量和水準測量量,都屬于幾何大地測測量，幾何大大地測量中還還包括三角測量和和天文測量等等。天文測量研究究測定恒星的的坐標，以及及利用觀測恒星星確定地面點點的大地位置置(經度、緯度、方方位角)和十分精確的的時間(世界時、恒星星時)，它對于地球球科學和空間技術(衛星發射、定定位和宇宙航航行)都十分重要。。11015天文臺的天文文觀測11016天文臺外觀用天文望遠鏡鏡觀測物理大地測量量學研究地球球的重力測量量方法,重力分布情況況(重力場)及其應用。測定重力加速速度G的目的：1.建立國家重力力基準網和基基本網；2.確定全球重力力場模型及其其變化；3.確定區域的和和地球的大地地水準面及其變化(重力異常使大大地水準面產產生不規則變化化)。11017在大地重力點點上作重力測測量11018在珠峰高山地地區作重力測測量11019利用衛星作地地球重力測量量110202.攝影測量與遙遙感學研究利用攝影影或遙感手段段，獲取地面面目標物的影影像數據，從從中提取幾何何或物理信息息，用圖形、、圖像和數字字信息表達的的理論和方法法的學科。攝影測量的方方法有地面攝攝影、航空攝影和航天攝攝影和遙感。。小范圍的地地形測量或工程程測量可利用用地面攝影測測量方法。11021機載空間三維維數據采集系系統11022航空攝影測量量機身利用衛星星定位同濟大學的車載空間三維維數據采集系系統－地面攝影測量量的自動化110233.工程測量學研究工程建設設和自然資源源開發中進行行的控制測量量、地形測繪繪、施工放樣樣和變形監測測的理論和技技術的學科。。是測繪學科科在國民經濟濟和國防建設設中的直接應應用。工程規劃設計計階段：提供地形資料料；施工興建階段段：標定設計建筑筑的位置；運行管理階段段：竣工測量和變變形監測。高精度工程測測量用于大型型、精密工程程和設備的精確定定位、安裝和和變形觀測。11024道路測量道路建筑高程程放樣用數字水準儀儀和條碼水準尺尺。11025渠道水位監測測11026110271102811029工業測量(屬于精密工程程測量)研究各種工業業設備和大型型工業產品（（船舶、飛機機等）的施工工放樣、細部部安裝、竣工工測量和變形形測量。11030軌道梁架設中中用全站儀施施工定位1103111032用激光跟蹤儀儀檢測飛機外外形4.海洋測繪學研究以海洋水水體和海底為為對象的學科科。包括：海洋大大地測量、海海底地形測量量、海道測量、海洋洋專題測量等等。海洋測區條件件復雜,受潮汐、氣象象、透明度差等影響響，需用特種種儀器和方法法:衛星導航、慣性組組合導航、天天文測量、水水聲定位系統、水下下攝影測量等等。110335.地圖制圖學研究模擬地圖圖和數字地圖圖的設計、編編繪、復制的的理論和方法法的科學。主主要內容：地圖投影地圖編繪地圖整飾地圖出版1103411035世界地圖11036上海市地圖圖測量儀器學學研究測量儀儀器的制造造、改進和和創新的學學科。測繪學科的的發展離不不開測繪理理論的進展展和測繪儀儀器的發明明和創新。。17世紀發明了了望遠鏡、、經緯儀、、水準儀、、平板儀，，使控制測測量和地形形測量精度度提高。19世紀攝影技技術發明，，便應用于于測量，到到20世紀初，創創造出自動動航空攝影影機，實現現了大面積積航空攝影影測量。1103720世紀50年代，測繪繪儀器向電電子化和自自動化方向向發展。1948年發明了電電磁波測距距儀，實現現遠程精密密測距。電電子計算機機的發明，，使測繪儀儀器、測量量作業、測測量數據處處理和制圖圖逐步實現現了自動化化。1957年,前蘇聯第一一顆人造地地球衛星發發射成功，，測繪學科科產生“衛衛星測量””的分支。。從美國的GPS,俄羅斯的GLONASS,歐盟的Galileaous,我國的“北北斗星”等等衛星導航航系統的建建立，衛星星定位GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)接收機,已成為測量量的主要儀儀器之一。。11038用衛星定位位的GNSS接收機11039測量的主要要儀器之一一測量的主要要儀器之一一11040從經緯儀發展到全能能的電子全站儀儀T4高精密經緯儀用于大地測測量及天文測量量11041T3精密光學經經緯儀用于大地測測量及精密工程測測量11042光學經緯儀儀11043電子經緯儀儀11044電子全站儀儀11045功能：角度測量距離測量地面定位施工放樣衛星定位地形測量學學研究將地球球表面局部部地區的地地貌和地物物測繪成地地形圖、編編制地籍圖圖和房產圖圖等的基本本理論和方方法的科學學。1104611047地形測量及及施工放樣樣在控制測量量的基礎上上,測繪地形圖圖(表示地物和和地貌),或進行施工工放樣。地形圖圖例例211048地形圖圖例例1地形圖圖例例211049認識地球是是人類探索索自然的目目標之一，，也是測量量學的任任務之一。。絕大多數測測量工作是是在地球面面上進行，，以地球作作為參考系系。因此，有必必要首先討討論地球的的形狀和大大小。11050§1-3地面點位的的確定和坐坐標系一、地球的的形狀和大大小地球的制高高點－珠珠穆朗瑪瑪峰海拔高程8844.43m11051馬里亞納海海溝－－斐查查茲海淵剖剖面圖11052地球海面下下最深處高程為－－11000m大地水準面面與平靜的平平均海水面面相重合，，并延伸通通過陸地而而形成的封封閉曲面稱稱為“大地水準面面”11053液體受重力力而形成的的靜止表面面稱為水準準面旋轉橢球體體由于大地水水準面受地地球內部質質量分布不不均勻影響響，是不規規則曲面，，無法用數數學方法準準確描述和和計算，也也難以在其其面上處理理測量成果果。11054旋轉橢球體體用一非常接接大地水準準面的數學面－－旋轉橢球球面代替大地水水準面，用用旋轉橢球體描描述地球，，稱參考橢球體體。橢球參參數：11055長半徑a=6378137m短半徑b=6356752m扁率f=(a-b)/a=1/298.257參考橢球面面的特性：：參考橢球面面處處與法線(過地面某點點與參考橢橢球面垂直直的直線)正交,是內業測量量成果處理理和制圖的的基準面和和基準線。。測量工作的的基準線和和基準面測量工作的的基準線—鉛垂線。測量工作的的基準面—大地水準面面。測量內業計計算的基準準線—法線。測量內業計計算的基準準面—參考橢球面面。OG大地水準準面鉛垂線二、確定地地面點位的的坐標系子午面－地球上任一一點與地球旋轉軸軸所組成的平面。。首子午面－通過英國格格林尼治(Greenwich)天文臺的子子午面。11058G（一）大地坐標系A首子午面地球旋轉軸赤道平面格林尼治A點子午面大地經度－通過A點的子午面與首子午面之間間的夾角(L)大地緯度－通過A點的橢球面法線與赤道平面的交角角(B)11059世界上最古老的的天文臺11060英國格林尼治(Greenwich)天文臺1106111062英國格林尼治皇家天文臺世界時授時鐘（一）大地坐標標系（地理坐標標系）11063以經度與緯度表表示點位的坐標標系(球面坐標系統)以地球橢球的中中心為原點，首子午面面與赤道平面的交線線為X軸，赤道平面內通過原點與X軸垂直的為Y軸。地面某點A的空間三維直角角坐標：（XYZ）（二）空間三維維直角坐標系（地心坐標系））11064A，A，A（三）高斯平面面直角坐標系高斯投影是等角角橫切橢圓柱投投影。等角投影影就是正形投影影。就是在極小小的區域內橢球球面上的圖形，，投影后保持持形狀相似。即即投影后角度不不變形。11065NSc中央子午線赤道高斯投影平面赤道中央子午線高斯投影的原理理高斯投影采用分帶投影。。將橢球面按一定經差分帶，，分別進行投影影。高斯投影的分帶帶和編號11067中央子午線經度度投影分帶號N投影帶在高斯投影中，，為了限制子午午線兩側的長度度變形，按經差差分別為60，30，1.50分割橢球面，每每個瓜瓣形地帶帶稱為一個投影影帶。六度帶用于比例例尺1:2.5萬;1:5萬的地形圖分幅幅,三度帶用于1:1萬比例尺的地形形圖分幅。投影帶的劃分我國規定按經差差6o和3o進行投影分帶。。6o帶自首子午線開始，按6o的經差自西向東東分成60個帶。3o帶自1.5o開始，按3o的經差自西向東東分成120個帶。高斯投影帶劃分分按照6o帶劃分的規定，第第1帶中央子午線的的經度為3o，其余各帶中央央子午線經度與與帶號的關系是是：L。=6oN－3o（N為6o帶的帶號）例：20帶中央子午線的的經度為L。＝6o×20－3o＝117o按照3o帶劃分的規定，第第1帶中央子午線的的經度為3o，其余各帶中央央子午線經度與與帶號的關系是是：L。=3on（n為3o帶的帶號）例：120帶中央子午線的的經度為L。＝3o×120＝360o6o帶與3o帶中央子午線之之間的關系如圖圖:3o帶的中央子午線線與6o帶中央子午線及及分帶子午線重合，減減少了換帶計算算。工程測量采用3o帶，特殊工程可可采用1.5o帶或任意帶。若已知某點的經經度為L，則該點的6o帶的帶號N由下式計算：N＝（取整）+1若已知某點的經經度為L，則該點所在3o帶的帶號按下式式計算：n＝（四舍五入）高斯平面直角坐坐標系坐標系的建立：：x軸—中央子午線的的投影y軸—赤道的投影原點O—兩軸的交點OxyP（X，Y）高斯自然坐標標注：X軸向北為正，y軸向東為正。赤道中央子午線由于我國的位位于北半球，，東西橫跨12個6o帶，各帶又獨獨自構成直角角坐標系。故：X值均為正，而Y值則有正有負負。世界地圖赤道點在高斯平面面直角坐標系系中的坐標值值中央子午線的的投影是X軸，赤道的投投影是Y軸，其交點是坐標原原點。點的X坐標是點至赤赤道的距離,赤道以北x值為正；點的Y坐標是點至中中央子午線的的距離，y值有正有負。11076點在高斯平面面直角坐標系系中的坐標值值為了避免Y坐標出現負值值，把Y坐標值加500公里。11077為了區分不同同投影帶中的的點，在點的的Y坐標值上加帶帶號N所以點的橫坐坐標以下式表表示：Y=N×1000000+500000+yxyo500km=500000+=+636780.360m=500000+=+227559.720m國家統一坐標標：（帶號）（帶號）例：有一國家控制制點的坐標:x=3102467.280m,y=19367622．380m，（1）該點位于6?帶的第幾帶？？（2）該帶中央子子午線經度是是多少？（3）該點在中央央子午線的哪哪一側？（4）該點距中央央子午線和赤赤道的距離為為多少？（第19帶）（L。=6o×19-3o=111?）（先去掉帶號號，原來橫坐坐標y＝367622.380——500000＝-132377.620m，在西側）（距中央子午午線132377.620m，距赤道3102467.280m）（四）地平坐坐標系地平坐標系為為小范圍的平平面直角坐標標系地平坐標系以以當地的水平平面為投影面面通常以當地的的正北方向為為X坐標軸的正方方向某一建筑地區區的“建筑坐坐標系”也是是一種地平坐坐標系地平坐標系為為獨立坐標系系應與國家或或城市坐標系系進行連測11080不同點：1、x，y軸互異。2、坐標象限限不同。3、表示直線方方向的方位角角定義不同。相同點：數學計算公式式相同。高斯平面直角角坐標系與數學上的笛笛卡爾平面直直角坐標系的的異同點：：高斯平面直角坐標系笛卡爾坐標系ααooyyxxⅠⅠⅢⅡⅡⅣⅣⅢppx=Dcosαy=Dsinαx=Dcosαy=DsinαDD（五）平面坐坐標變換—坐標軸的平移移和旋轉11082建筑坐標系(x′,y′)變換為城市坐標系(x,y)變換參數(x,y),α00平移量(x0,y0)旋轉角α（五）平面坐坐標變換11083城市坐標系(x,y)變換為建筑坐標系（x′,y′）變換參數(x0,y0),α（六）地面點的高程程高程（絕對高高程、海拔））－地面點點到大地水準準面的鉛垂距距離。假定高程（相相對高程）－－地面點到到假定水準面面的鉛垂距離離。11084高差－兩點點間的高程之之差(不論絕對高程程或相對高程程)測定平均海水水面(高程為零)的驗潮站11085水準原點至1985國家高程基準準“零海平面面”的高程72.2604m11086青島觀象山水水準原點11087水準原點旱井井11088水準原點瑪瑙瑙石標志11089水準原點標牌牌11090從水準原點測測定全國各基基準點高程的的精密水準測測量11091§1-4測測量工作的程程序及基本內內容基本原則控制測量地形測量施工放樣基本觀測量：：距離,角度,高差11092布局上：由整體到局部部精度上：由高級到低級級次序上：先控制后細部部過程中：步步檢核一、測量工作作的基本原則則所有測量工作作都必須遵循循以上原則也是測量的工工作程序11093測量工作的程程序由整體到局部部由高級到低級級先控制后細部部步步檢核1109411095一等三角鎖為為國家平面控控制網的基礎礎傳統平面控制制網布置形式式二、控制測量量1109611097A級GNSS網為國家平面面控制網的基基礎現代GNSS控制網布置形形式中國的法定大大地坐標中心心—中華人民共和和國大地原點點，坐落在西西安之北約100公里的涇陽縣縣內。大地原點的地地面海拔高程程為417.7米，它距我國國陸邊正北880公里，東北2500公里，正東1000公里，正南1750公里，西南2250公里，正西2930公里，西北2500公里。大致位位于我國大陸陸領土的中心心。1109811099我國大地坐標標系原點所在在地的大門國家測繪地理理信息局建立立的“大地原原點”110100中國大地坐標標系的基準點點建筑外觀110101國家大地原點點地面標志110102大地原點瑪瑙瑙中心標志三、細部測量110103在控制測量基基礎上，測繪繪地形細部或進行建筑物物的細部放樣樣。浦東運河小灣灣橋擴建工程程細部測繪110104四、基本觀測測量－確定地面點位位的三個基本本要素:110105距離-S角度-α,β高差-h§1-5水準面曲率對對觀測量的影影響在小測區內，，用水平面代替水準面，討論由此對距離和高差測量的影響：：110106一、水準面曲曲率對距離測測量的影響110107S(km)ΔΔS(cm)ΔS/S100.81：120萬2512.81：20萬50102.71：4.9萬100821.21：1.2萬結論：在半徑小于于10km的范圍內測測量距離不必考考慮水準面面曲率改正正。水準面曲率率對距離測測量影響的的具體數值值：110108二、水準面面曲率對高高差測量的的影響110109水準面曲率率對高差測測量影響的的具體數值值：S(m)Δh(mm)1000.82003500201000802000310110110進行高程測測量應顧及及這種影響并加改改正或設法法抵消（一）長度度單位公制單位：：公里(千米)、米、分分米、厘米米、毫米市制單位：：里、丈、尺尺、寸、英制單位：：海里、碼、、英尺、英英寸110111§1-6測量的