测量与地图学第一讲绪论.ppt

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1、第一讲 绪 论第一节 测量学的任务及作用 一、测量学的测量学的研究内容1、定义研究地球空间具体几何形体的空间描绘和抽象几何形体的测设实践的理论、技术和方法的一门应用性学科。确定（空中、地面、地下）地面点位置的科学；2、学科基本内容地面点位置包括：平面位置、高程1 1）测量量 采用一定的技采用一定的技术手段和方法手段和方法测定地面点定地面点的位置。的位置。2 2）绘图 根据根据测定的点按定的点按规定的比例尺和表示方定的比例尺和表示方法法绘成地形成地形图。学科核心内容：学科核心内容：测量和量和绘图的的理论、技术、方法二、学科分支二、学科分支：现代测量学现代测量学大大地地测测量量学学工工程程测测量量

2、学学摄摄影影测测量量学学地地形形测测量量学学海海洋洋测测量量学学地地图图制制图图学学1 1、大地测量学、大地测量学：研究和研究和测定地球的形状、定地球的形状、大小和地球重力大小和地球重力场，以及，以及测定地面上特定定地面上特定点的空点的空间位置。位置。基本任务基本任务：建立高精度的建立高精度的地面控制网地面控制网及及重重力水准网力水准网-为测量提供量提供已知点已知点。2、工程测量学、工程测量学：研究在工程施工和资源开发利研究在工程施工和资源开发利用中的勘测设计、建设施工、竣工验收、生产运用中的勘测设计、建设施工、竣工验收、生产运营、变形监测及灾害预报等方面测绘理论与技术。营、变形监测及灾害预报

3、等方面测绘理论与技术。道道路路高高程程放放样水位监测大桥监测3 3、摄影测量学、摄影测量学：研究研究影像信息影像信息与被与被测物体物体之之间内在的几何和物理关系，并内在的几何和物理关系，并进行行分析、分析、处理和解译处理和解译，以确定，以确定被测物体的形状、大被测物体的形状、大小、性质及空间位置小、性质及空间位置的一的一门学科。学科。摄影影测量可分量可分为航天航天摄影影测量量、航空航空摄影影测量量、地面立体地面立体摄影影测量量。航空摄影测量4 4、海洋测量学、海洋测量学：是以：是以海洋水体海洋水体及及海底地形海底地形为对象，它是研究海洋定位象，它是研究海洋定位,测定海洋大地水准面及平定海洋大地

4、水准面及平均海平面、海面及海底地形，海洋重力及磁力等均海平面、海面及海底地形，海洋重力及磁力等自然及社会信息的自然及社会信息的地理分布地理分布，并，并编制成各种制成各种海海图的理的理论与技与技术的学科。的学科。为准确测绘，海事局相继从国外引进了具有世界先进水平的为准确测绘，海事局相继从国外引进了具有世界先进水平的多波束测探、旁侧声纳、磁力仪、海流计、地层剖面仪等海多波束测探、旁侧声纳、磁力仪、海流计、地层剖面仪等海洋测绘设施，建造了一批综合测量船，海事测绘技术水平达洋测绘设施，建造了一批综合测量船，海事测绘技术水平达到国际先进水平，海图合格率达到国际先进水平，海图合格率达100100。日本深海

5、探测调查船5 5、普通测量学普通测量学 主要研究地球表面主要研究地球表面局部区域局部区域的的测绘理理论、技、技术、方法、方法及及应用。用。它是将局部区域地球球面近似的当作平面，无需它是将局部区域地球球面近似的当作平面，无需顾及地球曲率的影响，及地球曲率的影响，对地球表面的地物及地地球表面的地物及地貌貌进行行测绘，因此，普通，因此，普通测量学又称量学又称为地形测地形测量学量学。6 6、地图制图学、地图制图学 利用测量所得的资料，研究如何投影编绘成地图，以及地图制作的理论、工艺技术和应用等方面的测绘科学。是制图学的范畴。三、测量学的作用三、测量学的作用在规划过程中在规划过程中在建在建设过程中程中一

6、、地球的形状、大小及其模拟一、地球的形状、大小及其模拟 1 1、地球的自然形、地球的自然形态 地球的自然表面既有山岳平原，又有地球的自然表面既有山岳平原，又有江河湖海，最高峰珠穆朗江河湖海，最高峰珠穆朗玛海拔海拔88448844.4343米米，最低最低处马里里亚纳海沟海拔海沟海拔-1102211022米米的。的。地表是一个极其复地表是一个极其复杂的凸凹不平的球的凸凹不平的球体，无法用数学公式来描述，故不能直接作体，无法用数学公式来描述，故不能直接作为测量的基准面，必量的基准面，必须找一个平滑的自然表找一个平滑的自然表面来代替它。面来代替它。第二节第二节 地形图测制基本知识地形图测制基本知识1

7、1）水准面）水准面（代替（代替陆表的平滑的自然表面）表的平滑的自然表面）依据：依据：地表的起伏与地球的巨大半径比较是微地表的起伏与地球的巨大半径比较是微不足道的；其不足道的；其形状近于一个两极略扁平的椭球形。形状近于一个两极略扁平的椭球形。自然水体的表面是平滑的自然水体的表面是平滑的 设想存在一个高低位置平均、且无波浪、潮想存在一个高低位置平均、且无波浪、潮汐、水流和大气汐、水流和大气压变化的化的扰动而静止的封而静止的封闭海水海水面面,这个静止海水面向大个静止海水面向大陆延伸所形成的一个封延伸所形成的一个封闭的曲面。的曲面。2、地球形态模拟2）大地水准面与平均海水面重合的与平均海水面重合的代替

8、海水静止水面的特定重力位代替海水静止水面的特定重力位水准面，水准面，是实地测量的基准面是实地测量的基准面。实测时获得重力方向的一般方法：用细绳悬挂一个垂实测时获得重力方向的一般方法：用细绳悬挂一个垂球，细绳即为悬挂点的重力方向，通常称它为球，细绳即为悬挂点的重力方向，通常称它为垂线垂线或或铅垂线铅垂线方向。方向。3）大地体 大地水准面向大陆内部延伸所包围的形体。大地水准面向大陆内部延伸所包围的形体。地球上任一质点都会受到地地球上任一质点都会受到地球引力与离心力的合力球引力与离心力的合力-重力的作用。静止而不流重力的作用。静止而不流动水面上的每一个分子，都动水面上的每一个分子，都受到重力作用，在

9、重力位相受到重力作用，在重力位相同时，这些水分子便不流动同时，这些水分子便不流动而成静止状态，形成一个重而成静止状态，形成一个重力等位面力等位面-水准面。水准面。1-1由物理学知，等位面处处与产生等位能的力的方向由物理学知，等位面处处与产生等位能的力的方向垂直，故垂直，故水准面是一个处处与重力方向垂直的连续水准面是一个处处与重力方向垂直的连续曲面。曲面。地地球球引引力力大大小小与与地地球球内内部部质量量有有关关，而而地地球球内内部部的的质量量分分布布又又不不均均匀匀，这引引起起地地面面上上各各点点的的铅垂垂线方方向向产生生不不规则的的变化化(指指向向高高密密度度矿体体），因因而而大大地地水水准

10、准面面实际上上是是一一个个有有微微小小起起伏伏的的不不规则曲曲面面，大大地体也不地体也不规则，无法用数学公式描述。，无法用数学公式描述。图1-24)旋旋转椭球体球体多年的研究和多年的研究和测定表明，地球的形状近于一个两定表明，地球的形状近于一个两极略扁平的极略扁平的椭球形。因此可以构造一个球形。因此可以构造一个椭圆（以地（以地轴长度度为其短其短轴，赤道半径做其，赤道半径做其长轴），），使其使其绕短短轴旋旋转而形成一个而形成一个椭球，球，这个个椭球叫球叫旋旋转椭球体球体。与大地体最接近的地球椭球称为总地球椭球体；不同国家或地区使用的，局部与自己国家或地区大地体密合最好的地球椭球称为参考椭球，即一

11、个国家为处理其大地测量成果而采用的与地球形状大小接近的地球椭球。图1-3椭球体是绕椭圆的短轴NS（图1一4）旋转而成的，也就是说包含旋转轴NS的平面与椭球面相截的线是一个椭圆，而垂直于旋转轴的平面与椭球面相截的线是一个圆。图1-4它 椭球体椭球体是一个规则表面，是一个规则表面，基准线为法线，基准线为法线，可以用数学公式表达，可以用数学公式表达，其表达式如下：其表达式如下：测量计算和测量计算和制图制图用椭球体用椭球体替代地球自然表面。替代地球自然表面。椭球体球体元素元素：椭球长半径椭球长半径a、短半径、短半径b和扁率和扁率，其中：其中：几个世纪以来，许多学者曾分别测算出参考椭几个世纪以来，许多学

12、者曾分别测算出参考椭球体的元素值；如表球体的元素值；如表1 11 1。椭球面是测量计算和制图的基准面椭球面是测量计算和制图的基准面。（一）（一）大地坐大地坐标系系 表示地面点在表示地面点在参考参考椭球面上球面上位置的一种位置的一种球面坐球面坐标，通常用通常用L L表示大地表示大地经度、度、B B表示大地表示大地纬度、度、H H表示表示大地高程，表示法大地高程，表示法为（B B、L L、H H）。）。1 1、大地坐标系构成大地坐标系构成大地大地纬度度的起算面的起算面为赤道面赤道面；大地大地经度度的起算面的起算面为首子午面首子午面（也称起始大地子午面或本初子午（也称起始大地子午面或本初子午面）。面

13、）。18841884年世界各国将年世界各国将过英国格林威治天文台的大地英国格林威治天文台的大地子午面作子午面作为首子午面，其与参考首子午面，其与参考椭球面的交球面的交线，称称为首子午首子午线或或本初子午本初子午线。二、测量中常用的坐标系统3、大地纬度过过地面上任一点P的法法线与赤道面的夹角线与赤道面的夹角B。大地纬度由赤道向北量大地纬度由赤道向北量为正，称为为正，称为北纬北纬；向南；向南量为负，称为量为负，称为南纬南纬，故，故纬度取值范围纬度取值范围090。P2、大地经度过过地面上任一点P的大地子午面与首子午面的夹角大地子午面与首子午面的夹角L。由首子午面向东量为正由首子午面向东量为正-东经东

14、经；向西量为负；向西量为负-西西经经，故经度取值范围，故经度取值范围0180。图1-5大地大地经度与大地度与大地纬度以度以法法线为基准基准线，以，以参考椭球面参考椭球面作作为基准面。基准面。我国版我国版图范范围：位于：位于大地坐大地坐标系的系的东经7474至至135135、北北纬3 3至至5454之之间。北京位于北北京位于北纬4040，东经116116，用用B=40 B=40 N N，L=116L=116 E E 表示（表示（N N 表示北表示北纬；E E 表表示示东经）。）。测测量量时时，必必须须首首先先确确定定大大地地水水准准面面与与参参考考椭椭球球面面的的相相对对关关系系。确确定定椭椭球

15、球体体与与大大地地体体之之间间相相互互关关系系并并固固定定下下来来的的工工作作，即即参参考考椭椭球球体体的的定位定位，图图1 16 6 4、参考椭球定位、参考椭球定位 如如图图1-6所所示示，在在适适当当地地点点选选择择一一点点P，该该点点沿沿铅铅垂垂方方向向投投影影到到大大地地水水准准面面的的P，以以P为为切切点点使使椭椭球球体体和和大大地地体体相相切切，并并使使椭椭球球的的短短轴轴与与地地球球自自转转轴轴平平行行。椭椭球球面面上上过过 P的的法法线线与与该该点点对对大大地地水水准准面面的的铅铅垂垂线线相相重重合合，P点点称称为为大大地地原原点点，是国家平面位置测量的起算点是国家平面位置测量

16、的起算点。1）北京）北京-54坐标系坐标系通过与前苏联通过与前苏联1942年年普尔科沃坐标系联测，普尔科沃坐标系联测，经我国东北传算过来经我国东北传算过来的坐标系称的坐标系称“1954北北京坐标系京坐标系”，其大地，其大地原点位于前苏联列宁原点位于前苏联列宁格勒天文台中央。格勒天文台中央。5、我国的大地坐、我国的大地坐标系系2 2）19801980西安大地坐西安大地坐标系系 19781978年我国根据自己年我国根据自己实测的天文大地的天文大地资料推料推算出适合本地区的地球算出适合本地区的地球椭球参数，从而建立球参数，从而建立的大地坐的大地坐标系，其系，其大地原点大地原点设于于陕西省西省泾阳阳县

17、永永乐镇。19801980大地大地测量参考系量参考系统参数：参数：a=6378140m f=1:298.257a=6378140m f=1:298.257国家国家80（西安（西安80坐坐标）原点）原点我国以陕西省我国以陕西省-泾阳县泾阳县-永乐镇永乐镇-北洪流村大地原点建立的大地坐北洪流村大地原点建立的大地坐标系，称为标系，称为“1980西安坐标系西安坐标系”。3 3）WGS-84WGS-84坐坐标系系 世界大地坐世界大地坐标系系统其坐其坐标原点在地心，采用原点在地心，采用WGS-84WGS-84椭球：球：长半径半径 a=6378137ma=6378137m短半径短半径b=6356752mb=

18、6356752m扁率扁率f=(a-b)/a=1/298.257f=(a-b)/a=1/298.257GPSGPS卫星采用此坐星采用此坐标系系统 由于地球的扁率很小，接近于由于地球的扁率很小，接近于圆球，球，因因此在要求精度不高的情况下，可以近似地将其此在要求精度不高的情况下，可以近似地将其当作一个当作一个圆球体，半径球体，半径6371km6371km。（二）天文坐标系（二）天文坐标系亦称亦称为地理坐地理坐标。它以。它以铅垂垂线为基准基准线，以，以大地水准大地水准面面为基准面。用天文基准面。用天文测量的方法来量的方法来测定定P P点的位置，点的位置，这时，仪器的器的竖轴必然与必然与铅垂垂线相重合

19、。用相重合。用天文天文经度度和和天文天文纬度度表示求得的某点位置。表示求得的某点位置。由于由于铅垂垂线与法与法线并不重合，所以并不重合，所以L L，B B。依。依据据铅垂垂线相相对于法于法线的关系（称的关系（称为垂垂线偏差偏差），可），可以将以将、改算改算为L L、B B。在在测量量计算工作中，某点的投影位置一般用大地算工作中，某点的投影位置一般用大地坐坐标L及及B来表示。来表示。实际进行观测实际进行观测时，如量距或，如量距或测角都是以角都是以铅垂线铅垂线为准，因而所准，因而所测得的数据若要求精确得的数据若要求精确换算成大地坐算成大地坐标，则必必须经过改化改化。普通普通测量由于要求的精确程度不

20、很高，所以可不量由于要求的精确程度不很高，所以可不考考虑这种改化。种改化。用用经度、度、纬度表示度表示P点位置的坐点位置的坐标系是在球面上系是在球面上建立的，故称建立的，故称为球面坐球面坐标。（三）空（三）空间直角坐直角坐标系系1 1、坐、坐标原点原点选在地球在地球椭球球体中心，体中心，对总椭球体而言，球体而言，原点与地球原点与地球质心重合；心重合；2 2、z z轴指向北极；指向北极；3 3、x x轴指向首子午面与地球指向首子午面与地球赤道面的交赤道面的交线；4 4、y y轴垂直于垂直于xozxoz平面，构平面，构成右手坐成右手坐标系。系。Pzxy（四）（四）高斯平面直角坐标高斯平面直角坐标

21、大地坐大地坐标系是大地系是大地测量的基本坐量的基本坐标系，常用来系，常用来研究研究地球形状大小和地球形状大小和编制地制地图。如果直接用于。如果直接用于地形地形测绘和和应用会很不方便。故要将球面上的用会很不方便。故要将球面上的大地坐大地坐标按一定的数学法按一定的数学法则归算到平面上，即算到平面上，即采用采用地地图投影投影的理的理论绘制的地形制的地形图。椭球体面是一个球体面是一个不可直接展开不可直接展开的曲面。要将的曲面。要将椭球球体面上的要素按一定的条件投影到平面上，肯定体面上的要素按一定的条件投影到平面上，肯定会会产生生变形形，高斯高斯克克吕格投影格投影便是便是为合理控制合理控制这些些变形以形

22、以满足地形足地形图绘制精度和要求而提出的制精度和要求而提出的一种投影一种投影 。（四）（四）高斯平面直角坐标高斯平面直角坐标1、高斯-克吕格投影以以椭圆柱面椭圆柱面作作为投影面，横切于参考投影面，横切于参考椭球面上的球面上的一条子午一条子午线（中央子午中央子午线或或中央中央经线）上，按）上，按等角条件等角条件将中央将中央经线两两侧的的经纬线投影到投影到椭圆柱面上，再沿柱面上，再沿过极点的母线过极点的母线将将椭圆柱面裁开展柱面裁开展平得到的平面上的投影。平得到的平面上的投影。SN赤道中央子午线中央子午线EWL1S赤 道L2K1NK2 投影特点与性投影特点与性质 等角投影等角投影；长度和面度和面积

23、存在着存在着变形形,且离且离中央子午中央子午线越越远变形越大。形越大。中央子午中央子午线投影后投影后为一条一条长度保持不度保持不变直直线；除中央除中央经线外，其余外，其余经线投影投影为凹向凹向中央中央经线，并，并对称于中央称于中央经线和赤道，和赤道，且收且收敛于两极的曲于两极的曲线；在在椭球面上球面上对称于赤道的称于赤道的纬圈，投影圈，投影为凸向并凸向并对称于赤道的曲称于赤道的曲线；经纬线相互正交；相互正交；为了限制了限制长度和面度和面积变形形误差，采用差，采用分分带投投影影的方法，即按一定的方法，即按一定经差将参考差将参考椭球面划分球面划分成若干个瓜瓣形的投影成若干个瓜瓣形的投影带，每，每带

24、分分别独立独立进行高斯投影。行高斯投影。划分投影划分投影带的原的原则：分分带投影后的投影后的变形误差变形误差应能能满足地形足地形图的精度要求；分的精度要求；分带后的后的带数数不宜不宜过多，以减少多，以减少邻带间的地形的地形图拼接和坐拼接和坐标换带计算。算。投影投影带的划分方法：的划分方法：目前我国有目前我国有六度六度带和和三三度度带两种分两种分带法。法。2、高斯投影分带的方法高斯投影分带的方法1)1)六度六度带划分的方法：划分的方法：从从首子午首子午线开始，开始，由西向由西向东每隔每隔经差经差6 6 为一一带，依次将参考依次将参考椭球面分球面分为6060带，相，相应的的带号分号分别为1 1、2

25、 2、6060。投影前后的投影前后的图形形,如右如右图所所示。示。格林尼治596012357赤 道0612 1846六度六度带中央子午中央子午线经度的度的计算：算：L L（6 6）=6n-3 =6n-3 式中，式中，n n为6 6度度带的的带号。号。求六度求六度带带号的方法：号的方法：n=L/6n=L/6（取整）（取整）+1+1（有余数（有余数时）式中，式中，L0,LL0,L为某点的大地某点的大地经度。度。2）三度分带的方法三度分带的方法A A、三度、三度带的划分。的划分。在六度在六度带的基的基础上划分而成的，即从上划分而成的，即从东经1 1 3030开始，开始，由西向由西向东每隔每隔经差差3

26、 3 为一一带，依次将参考，依次将参考椭球面球面分分为120120带，相，相应带号号为1 1、2 2、3 3.120.120。B B、三度三度带中央子午中央子午线经度的度的计算：算：若若3 3度度带带号号为n n，则其各其各带中央子午中央子午线经度度L(3)L(3)为:L(3)=3nL(3)=3n C C、求三度、求三度带带号的方法：号的方法：已知某点大地已知某点大地经度度为L L，则该点所属点所属3 3度度带带号：号：n n=L/3+1=L/3+1（余数大于（余数大于1 1 3030时）L 1 L 1 3030 3）三度分带与六度分带的关系）三度分带与六度分带的关系 关系：三度带的关系：三度

27、带的奇数带中央子午线奇数带中央子午线和六度带的中央和六度带的中央子午线重合，；子午线重合，；三度分带三度分带适合于测制适合于测制大于大于1:11:1万万比例尺地形图，比例尺地形图，六度分带六度分带法适合测制法适合测制小于小于1:2.51:2.5万万比例尺地形图。比例尺地形图。我国境内我国境内66带最西一最西一带的的带号号为1313，最，最东的一的一带为2323，全国共，全国共1111个个66带。3、高斯平面直角坐高斯平面直角坐标1 1）高斯平面直角坐）高斯平面直角坐标系构成系构成由于由于中央子午线中央子午线和和赤道赤道投影后成投影后成为相互正交的两相互正交的两条直线条直线，故取投影后的，故取投

28、影后的中央子午线中央子午线为高斯平面坐高斯平面坐标系的系的纵轴X X，投影后的，投影后的赤道赤道为坐坐标的的横横轴Y Y，两，两轴的交点的交点为坐坐标原点，并原点，并规定定纵坐坐标由原点向北由原点向北量量为正，向南量正，向南量为负；横坐；横坐标由原点向由原点向东量量为正，正，向西量向西量为负，这样建立的坐建立的坐标系称系称为高斯平面直高斯平面直角坐角坐标系。系。顺时针右手坐右手坐标系系XYXYOO笛卡尔坐标系笛卡尔坐标系测量直角坐标系测量直角坐标系213421342 2）通用坐）通用坐标我国领土全部位于赤道以北，所以X值全部为正，但每一投影带的Y值却有“正”有“负”，通过计算可得知：Y的绝对值

29、最大约为330公里，为了避免Y出现负值，规定将每带的纵坐标轴西移500公里，并在Y坐标前面冠以代号，这样的坐标称为通用坐标。例如：Ya=+189 672.3米,Ya=20 689 672.3米 Yb=105 374.7米,Yb=20 394 625.3米500km思考题1已知某点P的高斯平面直角坐标（通用坐标）为XP=2050442.5m，YP=18523775.2m，则该点位于6度带的第几带内？位于该6度带中央子午线的东侧还是西侧？距中央经线和赤道多少公里？2上题中，P点所在6度带的中央子午线为多少度？当采用3度分带时，P点所在3度带的中央子午线为多少度？3、某点位于东经11330，则该点位

30、于高斯投影6上的第几带？该带的中央经线是多少？3带呢？105,35,105（五）高程系（五）高程系统1、高程和高差 确定地面点的空间位置，除了沿该点的法确定地面点的空间位置，除了沿该点的法线方向投影到参考椭球面上得到其大地坐标外，线方向投影到参考椭球面上得到其大地坐标外，还需要确定该地面点距某一基准面的高度。还需要确定该地面点距某一基准面的高度。地形测量中，通常以大地水准面作为基准面。地形测量中，通常以大地水准面作为基准面。所以地面某点的高程，就是指该点距大地水准所以地面某点的高程，就是指该点距大地水准面的垂直距离面的垂直距离H H，有时它也称为，有时它也称为海拔、绝对高程海拔、绝对高程或或正

31、高。正高。高程由大地水准面向上量为正，向下高程由大地水准面向上量为正，向下量为负。量为负。地地面面两两点点的的高高程程之之差差，称称为为高高差差。高高差差是是相相对对的的，其其值值可可正正可负，表示高差时一定要冠以正、负号。可负，表示高差时一定要冠以正、负号。如如图图，若若地地面面上上A A点点的的高高程程H HA A为为98.1298.12米米，B B点点的的高高程程H HB B为为46.0346.03米，则米，则B B点对点对A A点的高点的高差差h hABAB为：为：h hABAB=H=HB B-H-HA A=-52.09=-52.09米米 A A点对点对B B点的高差为：点的高差为：h

32、 hBABA=H=HA A-H-HB B=+52.09=+52.09米米 测测量量中中，高高程程和和高高差差计计算算必必须须采采用用国国家家统统一一规规定定的的高高程程系系统统和和坐坐标标系系统统。不不同同系系统统的的成成果果不不能能混混杂杂利利用用；如如确确需需利利用用，则应经过联测和化算。则应经过联测和化算。2、我国的高程系统我我国国自自5050年年代代起起以以青青岛岛验验潮潮站站19501950年年至至19561956年年观观测测的的海海水水面面升升降降平平均均位位置置，作作为为水水准准零零点点。过过该该点点的的静静止止、封封闭闭的的海海水水面面即即为为我我国国高高程程起起算算面面-大地

33、水准面大地水准面。为为保保证证高高程程起起算算面面稳稳定定可可靠靠和和便便于于利利用用，我我国国于于19551955年年在在青青岛岛附附近近还还设设置置有有水水准准原原点点。原原点点的的高高程程是是以以精精密密水水准准测测量量方方法法与与验验潮潮站站的的水水准准零零点点联联测测求求得得的的，其其值值为为72.28972.289米米，该该点点是是推推算算我我国国高高程的起算点。程的起算点。由由上上述述原原点点推推算算的的全全国国各各点点的的高高程程系系统，称称为19561956年黄海高程系年黄海高程系。19881988年起，年起，我国以青岛验潮站我国以青岛验潮站19521952年至年至19791

34、979年的验潮资料年的验潮资料推算水准零点，求得原水准零点的高程为推算水准零点，求得原水准零点的高程为72.26072.260米（比原米（比原高程低高程低0.0290.029米），并以此基准点及其相应的高程基准数据米），并以此基准点及其相应的高程基准数据推算全国各点的高程。上述基准点及其相应的高程基准数推算全国各点的高程。上述基准点及其相应的高程基准数据，称为据，称为19851985国家高程基准国家高程基准。3 3、局部独立的高程系、局部独立的高程系统在在我我国国的的珠珠江江流流域域等等存存在在着着独独立立的的高高程程系系统统，这些些独独立立的的高高程程系系统是是在在国国家家高高程程系系统的的

35、基基础上上加上或减去一常数加上或减去一常数后形成的。后形成的。例例如如，珠珠江江高高程程系系统在在广广州州地地区区与与国国家家高高程程系系统的关系如下：的关系如下：19561956黄海高程系黄海高程系统的高程的高程 =-0.586=-0.586米米 +珠江高程系珠江高程系统的高程的高程 19851985国家高程基准的高程国家高程基准的高程 =-0.744=-0.744米米 +珠江高程系珠江高程系统的高程的高程 三、用水平面代替水准面的范三、用水平面代替水准面的范围实际测量量时，在一定的，在一定的测量精度要求和量精度要求和测区面区面积不大的情况下，往往以不大的情况下，往往以水平面水平面直接代替直

36、接代替水准水准面面，即把，即把较小一部分地球表面上的点投影到水小一部分地球表面上的点投影到水平面上来决定其位置。平面上来决定其位置。必必须加以加以讨论的的问题：多大面积范围能容许以多大面积范围能容许以平面投影代替球面投影？平面投影代替球面投影？下面在假定大地水准下面在假定大地水准面面为一个一个圆球面来探球面来探讨此此问题。S=R,AC=Rtgtg=+3/3+S=AC-S=R(+3/3-)=S3/(3R)21、水准面曲率、水准面曲率对水平距离的影响水平距离的影响 如图，设DAE为水准面，水准面，AB为其其上的一段上的一段圆弧，其弧弧，其弧长为S，所，所对圆心角心角为。地球半径。地球半径为R。另自

37、。另自A点作切点作切线AC，设长为t。如果用切。如果用切于于A点的水平面代替水准面，即以点的水平面代替水准面，即以相相应的切的切线段段AC代替代替圆弧弧AB，则在距离方面将在距离方面将产生生误差差S，由，由图得得 当当水水平平距距离离为10km10km时，以以水水平平面面代代替替水水准准面面所所产生生的的距距离离误差差为距距离离的的1 112177001217700，现在在最最精精密密距距离离丈丈量量时的的容容许误差差为其其长度度的的1 1100100万万。因因此此可可得得出出结论：在在半半径径为为10km10km的的圆圆面面积积内内进行行长度度测量量时，可可以以不不考考虑地地球球曲曲率率的的

38、影影响响；即即可可以以把把水水准准面面当当作作水水平平面面看看待待，将将实实际际圆圆弧弧长长度度作作为水水平距离平距离，其，其误差可忽略不差可忽略不计。距离距离S S（kmkm）距离误差距离误差SS（cmcm）相对误差（相对误差（SSS S）1 10.00-50.101:5 000 000100.821:1 217 700152.771:541 5162 2、对水平角度的影响水平角度的影响 由由球球面面三三角角学学知知道道，多多边形形在在球球面面上上投投影影的的各各内内角角之之和和，比比其其在在平平面面上上投投影影的的各各内内角角之之和和大大一一个个球球面角超面角超的数的数值。其公式。其公式为

39、：式式中中：为以以秒秒计的的弧弧度度，P P为球球面面多多边形形面面积，R R为地球半径。地球半径。计算算表表明明，对于于面面积在在100k100k以以内内的的多多边形形，地地球球曲曲率率对水水平平角角度度的的影影响响（0.510.51秒秒）只只有有在在最最精精密密的的测量中才需要考量中才需要考虑，一般不必考，一般不必考虑。球面面积/km210501005000.050.250.512.543 3、对高程的影响、对高程的影响利用下述公式，讨论水准面曲率对高程的影响。利用下述公式，讨论水准面曲率对高程的影响。计计算算表表明明：地地球球曲曲率率的的影影响响对对高高差差而而言言，即即使使在在很很短短

40、的距离内也必须加以考虑的距离内也必须加以考虑D(m)10501002005001000h(mm)0.00.20.83.119.678.5第三节第三节 测量工作基本内容测量工作基本内容一、一、测量的量的目的目的按按规定要求定要求测定地物、地貌的定地物、地貌的相相对位置位置或或绝对位置位置，并按一定的投影方式和，并按一定的投影方式和规定定的文字符号将其的文字符号将其转绘于于图纸上，形成地上，形成地形形图。地形：地貌和地物地形：地貌和地物二、二、测量原量原则测量工作在布局上：由整体到局部 测量次序：先控制后碎部 测量精度：从高级到低级 步步有检核三、三、测量的量的实施施顺序序1.控制测量 （1）平面

41、控制网（2）高程控制网 利用人造地球卫星的全球定位系统利用人造地球卫星的全球定位系统GPSGPS，可以同时，可以同时测定控制点的坐标和高程，是控制测量发展方向。测定控制点的坐标和高程，是控制测量发展方向。控制测量与细部测量2 2、碎部测量、碎部测量1）地形图测绘的碎部测量）地形图测绘的碎部测量 地物测量：测轮廓转折点地物测量：测轮廓转折点 地貌测量：测特征高程点，内插连成等高线。地貌测量：测特征高程点，内插连成等高线。根本在于根本在于确定地面点的空间位置确定地面点的空间位置，包括，包括 平面位置：地面点沿投影线（铅垂线或法线）平面位置：地面点沿投影线（铅垂线或法线）到投影面（大地水准面、椭球面

42、、平面）的坐标。到投影面（大地水准面、椭球面、平面）的坐标。高程：点沿投影线到投影面的距离。高程：点沿投影线到投影面的距离。2）施工放样中的碎部测量）施工放样中的碎部测量四、基本四、基本观测量量基本观测量用几何元素表示为：基本观测量用几何元素表示为：1）距离）距离 2）角度）角度 3）高差）高差 两点间沿铅垂线方向距离两点间沿铅垂线方向距离归根结底是测定归根结底是测定点的位置点的位置。习题及思考题1、大地水准面、旋转椭球面的定义与作用。2、参考椭球与总椭球有何区别？3、高斯投影的定义与特点。4、测量中常用的坐标系统5、绝对高程、相对高程、高差。6、什么是测量中的基准线和基准面？实际测量时，如何与基准面和基准线建立联系？什么是测量计算和制图的基准线和基准面？7、测量工作包括哪些基本原则和基本工作？预习预习范围：P12-22，思考下述问题：1、水准测量原理描述中最关键的词2、仪器的哪个部件可获得视线？哪个部件可使视线水平？如何确定视线的位置？3、水准仪的操作螺旋有哪些？其作用如何？如何操作？为什么要这样操作？4、视差产生的原因？如何消除？5、水准测量为什么要沿特定的路线进行？6、为什么要进行测站校核和计算校核？