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1、CUG,测量学基础,中国地质大学测绘工程系,第一章 绪论,第一节 测量学的定义及分类 一、定义 是一门研究测定地面点的空间位置，确定地球形状和大小，将地球表面的形状和其他信息以图表的形式表达的科学 二、主要任务： 精确地测定地面点的位置；确定 地球的形状和大小； 将地球表面的形态及其他相关信息测绘成图,二、测量学的分类,二、测量学的分类,学习本课程要求： 掌握普通测量学的基本知识和基础理论；能正确使用工程水准仪、工程经纬仪等仪器和工具；了解大比例尺地形图的成图原理和方法；在工程设计和施工中，要求具有应用地形图和有关测量资料的能力和进行一般工程施工测设的能力，以便能灵活应用所学的测量知识为专业工
2、作服务。简而言之 ,通过学习本课程之后，要求大家 1.会测地形图 2.会用地形图 3.会工程放样,第二节测量工作的基准面,一、地球的形状和大小 天圆地方（最早）球形（古希腊毕达哥拉斯公元前6世纪）200年后亚里士多德证明地圆说-公元前3世纪埃拉托色尼推算出地球子午圈的周长公元8世纪一行实地测量子午弧长17世纪末牛顿（英国）和惠更斯（荷兰）应用力学原理提出地扁说1873利斯廷（德国）提出大地水准面1945莫洛坚斯基创立用地面重力测量数据研究真实地球自然表面 陆地：29.2% 海洋：70.8% 最高：8844.43m，最低：-11022m 地球平均半径：6371km,第一章 绪论,一、水准面和铅垂
3、线 处于自由静止状态的水面 水平面：与水准面相切的平面 水平线：水平面上的直线 铅垂线和水准面是测量工作中野外观测的基准线和基准面。,第三节测量工作的基准面,寻找基准面,二、大地水准面 1、水准面( Geoidal surface) 水准面的特性： 是一个重力等位面，处处与铅垂线方向相垂直 是一个有微小起伏的不规则的曲面 大地水准面自由静止的平均海水面无限穿过大陆岛屿而形成的自行封闭曲面 大地体,2、旋转椭球体 旋转椭球体表面是测量计算和制图基准面,我国目前采用的是1975年“国际大地测量与地球物理联合会”推荐的椭球参数（IAG-75)，称为“1980年国家大地坐标系” 三元素：长半径a=63
4、78140m;短半径b=6356755m 扁率：1/298.257,参考椭球：与某国或某一地区局部大地水准面符合最佳的 旋转椭球 地球椭球：与整个大地水准面符合最佳的旋转椭球,第三节 确定地面点位的坐标系,1.大地坐标系(L,B) 地轴：NS 子午面：包括椭球旋转轴NS的平面 起始子午面：通过格林尼治平均天文台的子午面 子午线或经线、经圈：子午面与椭球面的交线 纬圈：垂直于旋转轴NS 的平面与椭球面的交线 赤道面：通过椭球中心 且垂直于旋转轴的平面 赤道：赤道面与椭球面 的交线,基准线：法线 基准面：旋转椭球面,大地经度L (longitude)地面点在椭球面上投影点所在的子午面与起始子午面间
5、的平角，从首子午线起算，向东为东经(0 180)，向西为西经(0 180) 。我国的经度全部为东经。 大地纬度B (latitude)过某点的法线与赤道面的交角。由赤道面起算，向北为北纬(0 90)，向南为南纬(0 90)我国的纬度全部是北纬。,2、天文坐标系 （，） 天文经度（） 天文纬度（） 经纬度表示方法同大地坐标系,基准线：铅垂线 基准面：大地水准面,天文经纬度由天文测量方法直接测定大地原点推算大地经纬度 大地原点：在适当地点选择一点P，设想把椭球体与大地体相切，即此时铅垂线与法线相重合。相切点P 称为大地原点,“大地原点”建于年月，坐落在西安市北60km处泾阳县永乐镇北洪流村。坐标为
6、东经、北纬，海拔米，占地公顷，由主体建筑、中心标志、测量仪器台和投影亭等组成。主体建筑为六方体圆柱状，塔楼高米，原点在主体建筑的地下室 ，为红色玛瑙石制成，直径公分，标志中部凸起的半球上镌刻的精密“”字,3、高斯平面直角坐标系 南北方向为纵轴：x轴 东西方向为横轴：y轴 测量坐标系的、象限为顺时针方向编号。,4、高程 高程 某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，又称为绝对高程、海拔 我国的大地水准面以黄海平均海水面 高为准，并在青岛建立了水准原点 1956年黄海高程系 水准原点：72.289m 1985年国家高程基准 水准原点：72.260m 高差 两点的高程之差，如hAB、hBA hAB=HB
7、-HA，hBA=HA-HB,相对高程 从某点到假定水准面的垂直距离,在青岛观象山上，有一个神秘的，由花岗岩建造的小屋，外面有两层高栅栏，石屋子内还有三道铁将军把门。在石屋子里面，有一口旱井，井底岩石板上镶嵌着一颗直径约4.7cm的黄色玛瑙球，玛瑙上一个红色小点，上面标出“此处海拔高度72260米”，这就是我国的“水准原点”。,第四节 用水平面代替水准面的限度,一、地球曲率对水平距离的影响 当S=3.16km时，s:s=1:12194000 当S=10km时，s:s=1:1217700 当S=20km时，s:s=1:304400 所以，在进行距离测量时可用水平面代替水准面。,二、地球曲率对水平角
8、度的影响 下式中P为水平面上三角形面积，R6371km 当P=10平方公里时，=0.05 当P=100平方公里时，=0.51 当P=400平方公里时，=2.03 当P=2500平方公里时，=12.71 所以，地球曲率对水平角度的影响很小,可不予考虑。,三、地球曲率对高差的影响 例：当t=10km时，h=7.8m 当t=100m时，h=0.78mm 所以，测量高差时必须考 虑地球曲率的影响。,结论： 在半径R小于10KM的圆面积范围内进行距离测量和角度测量时可用水平面代替水准面，而在进行高差测量时必须考虑地球曲率的影响,第五节 测量工作的内容,测定三个元素：水平角、水平距离D和高差h。 测量的基本工作：高程测量、距离测量和水平角测量 测量工作的基本技能：观测、计算和绘图,