測量基礎知識任務1-1認識地球的形狀和大小 任務1-2掌握地面點位的確定 任務1-3了解測量工作概述任務1-1認識地球的形狀和大小任務描述測繪科學的研究對象主要是地球的形狀、大小和地表面上各種物體的幾何形狀及其空間位置，目的是為人們了解自然和改造自然服務。本節任務是了解地球的形狀和大小，掌握水準面已經參考橢球體的概念，本節是本門課的基礎知識，是今后測量理論知識學習所必須掌握的知識。任務1-1認識地球的形狀和大小任務目標1．了解地球的形狀；地球的大小；2．了解水準面、基準面的概念；（重點與難點）3．掌握基準線的概念、參考橢球體（難點）任務1-1認識地球的形狀和大小任務實施1.形狀近似橢球體

地球的自然表面極為復雜，有高山、丘陵、平原和海洋等，如我國西藏與尼泊爾交界處的珠穆朗瑪峰高達8846.27m，而太平洋西部的馬里亞內海溝深達11022m，這些高低起伏差異與巨大的地球半徑（平均約6371km）相比仍可忽略不計。因此，地球表面是起伏不平的不規則曲面，地球是個近似的橢球體。任務1-1認識地球的形狀和大小2.參考橢球面為了便于用數學模型來描述地球的形狀和大小，測繪工作便取大小與大地體非常接近的旋轉橢球體作為地球的參考形狀和大小，因此旋轉橢球體又稱為參考橢球體，它的外表面又稱為參考橢球面。我國目前采用的參考橢球體的幾何參數為1980年國家大地坐標系：長半徑a=6378140m短半徑b=6356755m扁率α＝（a－b）／a=1／298.257由于參考橢球的扁率a很小，當測區面積不大時，可以把地球看作是圓球，其半徑為6371km。任務1-1認識地球的形狀和大小3、水準面地球表面水域面積占地球總面積達71%，而陸地僅占29%。設想將靜止的海水面向陸地延伸，形成一個封閉的曲面，稱為水準面。水準面上任意一點的鉛垂線都垂直于該點的曲面。與水準面相切的平面，稱為水平面。由于地球水面可高可低，因此水準面有無數個，為此，我們設想一個假想的處于流體靜平衡狀態的海洋面重合并延伸向大陸且包圍整個地球的重力等位面，這個等位面稱大地水準面，它是測量工作的基準面。一.水準面（無窮個）二.大地水準面（唯一的）三.鉛垂線四.旋轉橢球面

測量外業工作依據面與線：基準面是大地水準面。基準線是鉛垂線。本節重點概念：地球自然表面大地水準面（平均海水面）鉛垂線旋轉橢球面鉛垂線與法線一致任務1-1認識地球的形狀和大小

拓展提升1、測量工作的基準面是（）。A.大地水準面B.水準面C.水平面D.平均海水面任務1-1認識地球的形狀和大小

拓展提升2、地球的近似半徑為（）千米。A.6471B.6371C.6271任務1-2掌握地面點位的確定任務描述工程測量最基本的內容是確定地面點的空間位置，所以應建立一個能表達地面點空間位置的定位體系。地面點是相對于地球定位的,如果選擇一個能代表地球形狀和大小且相對固定的理想曲面作為測量基準面，就可以用地面點在這個基準面上的投影位置和高度來確定地面點的空間位置。本任務是學習用地面點在基準面上的投影位置和該點到基準面的鉛垂距離，即為平面坐標和高程，來確定地面點的空間位置。任務1-2掌握地面點位的確定任務目標1．理解地理坐標系。2．理解高斯平面坐標系;(難點)3．理解絕對高程、相對高程、高差的概念。(重點和難點)4.學會計算兩點的高差。（重點）任務實施任務1-2掌握地面點位的確定一、地理坐標系

（1）天文坐標系（2）大地坐標系二、平面直角坐標系三、地面點的高程任務1-2掌握地面點位的確定一地面點位的確定概念測量工作的實質就是確定地面點的位置。測量學上，地面點的位置由坐標和高程表示。坐標表示地面點和基準線投影到基準面上的位置，高程表示地面點沿基準線到基準面的距離。基準線可以是點的鉛垂線，也可以是法線；基準面又稱為投影面，可以是橢球面，也可以是平面任務1-2掌握地面點位的確定一、地理坐標系

概念：地面點在地球表面上的位置，一般用經度和緯度表示，稱為地理坐標，如地面點P的坐標可表示為（λ，φ）。1.點的經度

地面上任一點P的經度，為過該點的子午線與起始子午線之間的夾角λ，經度由起始子午線向東度量為東經，向西度量為西經，其值均為0°～180°。2.點的緯度

地面上M點的緯度，即通過M點的鉛垂線與赤道面的夾角，用φ表示。從赤道向北自0°～90°為北緯，向南0°～90°為南緯。1、幾個概念子午面、子午線、赤道、天文經度、天文緯度、經線、緯線等。2、地面點位的確定把地面點沿著鉛垂線投影在大地水準面上用(λ,φ,H)來表示。任務1-2掌握地面點位的確定1、坐標系特點用旋轉橢球體來代替地球形體，以法線基準線。2、地面點的位置用大地經度、大地緯度和大地高度表示，稱為大地坐標系，如圖所示，地面點P可表示為（L，B）。3、地面上點位的表示

地面上D沿法線投影到旋轉橢球體上，D點點位用（L，B，H）來表示。我國以設立在陜西涇陽縣永樂鎮的大地原點為大地坐標的起算點，由此建立的坐標系稱為“1980年國家大地坐標系”格林威治L起始子午面DHB任務1-2掌握地面點位的確定二、平面直角坐標系

在研究大范圍的地球形狀和大小時,采用地理坐標表示地面點的位置較符合實際。但一般的工程測量中,采用地理坐標表示不夠直觀與方便，所以常將球面坐標按照一定的數學法則投影到平面上,形成平面直角坐標系,即測量工作中所稱的投影。我國采用的是高斯投影法。(1)高斯-克呂格坐標系地球表面是封閉且復雜的曲面，要把地球表面某一區域的形狀和大小，縮繪在平面的圖紙上，必然產生變形。為了讓變形限制在一定范圍內，必須采用適當的方法解決這個問題。

在研究大范圍的地球形狀和大小時,采用地理坐標表示地面點的位置較符合實際。但一般的工程測量中,采用地理坐標表示不夠直觀與方便，所以常將球面坐標按照一定的數學法則投影到平面上,形成平面直角坐標系,即測量工作中所稱的投影。我國采用的是高斯投影法。任務1-2掌握地面點位的確定1)高斯投影

設想用空心橫圓柱套在地球橢球外，使橫圓柱的中心軸通過圓球的中心，把圓球面上一個子午線與橫圓柱相切，即這條子午線（中央子午線）與橫圓柱重合，這即是高斯投影。任務1-2掌握地面點位的確定

2)分帶投影

在高斯投影中，中央子午線的長度投影沒有變形，但是球面上其余的曲線，投影后都會發生變形，且離中央子午線越遠，長度變形越大。為了使投影后的變形不超過測量所要求的精度，投影的范圍必須以中央子午線為中心，限制兩邊的寬度。常采用分帶投影的方法來克服高斯投影這個缺點，分為6°分帶法和3°分帶法兩種任務1-2掌握地面點位的確定

①6°分帶法：6°帶是從英國格林尼治起始子午線開始，自西向東，每隔經差6°分為一帶，將地球分成60個帶，其編號分別為1、2、…、60。每帶的中央子午線經度可用下式計算：①3°分帶法：每3°為一帶，共120帶，其中央子午線在奇數帶時與6°帶中央子午線重合，每帶的中央子午線經度可用下式計算：任務1-2掌握地面點位的確定

三、獨立平面直角坐標研究小范圍地面形狀和大小時，常把地球的投影面當作平面看待，為了便于測量與計算，常采用平面直角坐標。如圖1-2-6所示，在實際測量中，一般把原點選在西南角，使測區內點的坐標均為正直。如圖1-2-7所示，測量工作以X軸為縱軸，向北為正；Y為橫軸，向東為正。任務1-2掌握地面點位的確定

空間直角坐標系隨著衛星定位技術的發展，采用空間直角坐標來表示空間一點的位置，已在各個領域越來越多地得到應用。空間直角坐標系是以地球的質心為原點O，z軸指向地球北極，x軸指向格林尼治子午面與地球赤道的交點E，過O點與x0z面垂直，按右手規則確定y軸方向，如圖1-2-9所示。圖1-2-8空間直角坐標圖1-2-9右手定律任務1-2掌握地面點位的確定

國家大地坐標系1）1954年北京坐標系大地原點在現在俄羅斯的普爾科沃2）1980年國家大地坐標系1980年國家大地坐標系采用IGA-75橢球，大地原點在陜西省涇陽縣永樂鎮，按局部密切條件重新定位。任務1-2掌握地面點位的確定

二、高程與高差概念如右圖所示絕對高程起算點的高程為H=72.260m。相對高程起算點的高程可任意假設，一般依地區高程假設。高差概念

定義:⑴地面兩點高程之差稱為高差。用h表示

⑵兩個點之間的絕對高程之差與相對高程之差相同。AB大地水準面HAHBHAhAB任務1-2掌握地面點位的確定

四、地面上點的高程

1、1956年黃海高程系

根據青島驗潮站1950-1956年的驗潮資料確定的平均海平面作為高程基準面。由此建立的水準原點其高程為72.289m。2、1985年國家高程基準

由于1956年黃海高程系采用的資料較短，不到一個潮汐周期（18.61)。根據青島驗潮站1952-1979年的驗潮資料確定的平均海平面作為高程基準面。水準原點的高程為72.260m。任務1-2掌握地面點位的確定

二、高程與高差概念地面點的高程地面點的高程是指地面點到基準面的鉛垂距離。我們常說的高程因選用的基準面不同而分為絕對高程、相對高程。如在圖1-5中，符號H代表高程：Ha、Hb詳解：（1）由地面點沿鉛垂線方向至大地水準面的距離，稱為絕對高程或海拔，簡稱高程，如圖中Ha為絕對高程。（2）某點沿鉛垂線方向至任意水準面的距離，稱為相對高程，如圖中Hb為相對高程。地面兩點的高程之差稱為高差，以h表示。A、B兩點的高差為

AB大地水準面HAHBHAhAB任務1-2掌握地面點位的確定拓展提升1、相對高程的起算面是（）。A.平均海水面B.水準面C.大地水準面D.假定水準面任務1-2掌握地面點位的確定拓展提升2、測量學中，稱（）為測量工作的基準線。A.鉛垂線B.大地線C.中央子午線D.赤道線任務1-2掌握地面點位的確定拓展提升3、某建筑物首層地面標高為±0.000m，其絕對高程為46.000m；室外散水標高為-0.550m，則其絕對高程為（）m。A.-0.550B.45.450C.46.550D.46.000任務1-3了解測量的基本工作和基本原則任務描述任何一種測量工作，無論采用多么精密的儀器和完善方法，測量結果中總會有誤差，因此應采取有效的措施，遵守測量基本原則，有效的將誤差限制在允許范圍內，并盡量防止誤差的累積，以保證測量成果的質量。本任務是了解測量有哪些基本的工作，測量中需要遵守的基本原則，以及對測量數據計算結果的取值原則。任務1-3了解測量的基本工作和基本原則任務目標1．了解測量工作的基本內容。2．掌握測量的基本原則（重點）3．掌握測量計算結果取值原則（重點與難點）4.理解平面坐標的測量。5.理解高程的測定。任務1-3了解測量的基本工作和基本原則

測量工作的基本內容測量工作的主要目的是確定點的坐標和高程。在實際工作中，常常不是直接測量點的坐標和高程，而是觀測坐標和高程已知的點與坐標、高程未知的待定點之間的幾何位置關系，然后計算出待定點的坐標和高程。

為測定出地面點P的平面直角坐標，通過觀測與已知地面點A、B相關的水平角β和水平距離DAP，再根據已知點A的平面坐標、方向推算出P點的平面坐標。1.平面直角坐標的測定平面直角坐標的測定測定地面點平面直角坐標的主要測量工作是測量水平角和水平距離。任務1-3了解測量的基本工作和基本原則2、高程的測定

為測定出地面點P的高程，通過觀測與已知地面點A、的高差h，再根據已知點A的高程，推算出P點的高程。測定地面點高程的主要測量工作是測量高差。任務1-3了解測量的基本工作和基本原則測量工作程序的基本原則在布局上遵循“