测量学总结

第一章绪论思考1:测量学及在本专业中的应用测量学的概念1.传统的定义测量学是一门研究地球形状和大小以及确定空间点位的科学。2.现代测量学定义是“研究空间数据采集、传输、处理、变换、存贮、分析、制图、显示的科学技术”。测量学(测绘学geometric)的分类地球的自然表面---不规则的曲面人类对地球的认识过程：春秋时期（BC.770~476）：盖地说--天圆地方后汉（AD.78~139）：浑天说—大地是球体古希腊：托勒密的地心说；毕达格拉斯和亚里斯多德的球型说；埃拉托色尼现代：近于梨形的椭球体地球概述地球的物理表面---大地水准面大地水准面-平均静止海水面大地水准面(geodeticlevelsurface)是由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。它是重力gravity等位面，即物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的）。大地水准面是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是高程elevation系统的起算面地球的数学表面¡ª旋转椭球面选用一个与大地球体相近的，可以用数学方法来表达的旋转椭球来代替地球旋转是一个椭圆绕其短轴旋转而成的。它是测量与制图的基础。凡是与局部地区（一个或几个国家）的大地水准面符合得最好的旋转椭球，称之为¡°参考椭球¡±。数学表面，大小由长半径a，短半径b和扁率e来表示。1952年前采用海福特椭球a=6378.388b=6356.9f=1:297.01953年后采用克拉索夫斯基a=6378.245b=6356.863f=1:298.3（1980年前使用）1975年国际椭球(推荐值)a=6378.140f=1:298.257（现用）1980年国际椭球(推荐值)a=6378.137f=1:298.257。对地球形状a，b，f测定后，还必须确定大地水准面与椭球体面的相对关系。即确定与局部地区大地水准面符合最好的一个地球椭球体——参考椭球体，这项工作就是参考椭球体定位。通过数学方法将地球椭球体摆到与大地水准面最贴近的位置上，并求出两者各点间的偏差，从数学上给出对地球形状的三级逼近。中国1952年前采用海福特（Hayford）椭球体；1953—1980年采用克拉索夫斯基椭球体（坐标原点是前苏联玻尔可夫天文台）；自1980年开始采用GRS1975（国际大地测量与地球物理学联合会IUGG1975推荐）新参考椭球体系，并确定陕西泾阳县永乐镇北洪流村为“1980西安坐标系”大地坐标的起算点。地球坐标系与大地定位地理坐标我国的大地坐标系统全球定位系统地理坐标用经纬度表示地面点的球面坐标。天文经纬度（天球，纬度以铅垂线确定）大地经纬度(参考椭球，纬度以法线确定)地心经纬度（纬度以地心连线确定）①天文经纬度：表示地面点在大地水准面上的位置，用天文经度和天文纬度表示。②大地经纬度：表示地面点在参考椭球面上的位置，用大地经度、大地纬度和大地高h表示。③地心经纬度：即以地球椭球体质量中心为基点，地心经度同大地经度，地心纬度是指参考椭球面上某点和椭球中心连线与赤道面之间的夹角。中国的大地坐标系统大地控制网：平面网和高程控制网平面坐标系1）平面极坐标系：M（r.θ）2）平面直角坐标系：χ=r*cosθ；y=r*sinθ高斯平面坐标系中国的大地控制网我国的大地坐标系统大地坐标系20世纪20---50年代，1954年坐标系，克拉索夫斯基椭球体1980国家坐标系，1975年国际椭球：大地坐标原点geodeticorigin在陕西省泾阳县永乐镇，又称西安坐标系coordinatesystem高程控制网:按统一规范，由精确测定高程的地面点组成，以水准测量或三角高程测量完成。依精度不同，分为四等。平面控制网高程控制网水准面示意图大地控制网：平面网和高程控制网高程系及高程控制点绝对高程：地面点到大地水准面的高度―――海拔；相对高程：地面点到任一水准面的高度；高差：地面上两点的高程差。我国高程的起算面是黄海平均海水面。1956年在青岛设立了水准原点，其他各控制点的绝对高程都是根据青岛水准原点推算的，称此为1956年黄海高程系。1987年国家测绘局公布：中国的高程基准面启用《1985国家高程基准》。地球的形状和大小地球的形状和大小2、旋转椭球面oblateellipsoidofrotation数学表面，大小由长半径a，短半径b和扁率e来表示。我国1980年以后采用1975年国际大地测量协会（IGG）推荐的全球坐标系的数值为：a=6378140m，e=1/298.25780国家坐标系：大地坐标原点geodeticorigin在陕西省泾阳县永乐镇，又称西安坐标系coordinatesystem54国家坐标系-北京坐标系克拉索夫斯基椭球体a=6378245m，e=1/298.3。¿¼²ÎÍÖÇòÌåreferenceellipsoid地面点位置确定1、测量工作的根本任务就是确定地面点的位置。无论是地形图的测绘还是建（构）筑物的放样，都可以归结为确定点位的问题。2、所谓确定地面上某一点的点位position，就是确定它的平面位置horizontallocation和高程elevation。地理坐标-经度longitude、纬度latitude1、世界各国统一将通过英国格林尼治天文台的子午面meridianplane作为经度起算面，地面上某一点M的经度，就是过该点的子午面与首子午面的夹角，以λ表示。经度从首子午线起向东180°称东经；向西180°称西经。2、点的纬度，就是该点的法线normal与赤道equator平面的交角，以表示。纬度从赤道起，向北由0°～90°称北纬；向南由0°～90°称南纬。例如，北京的地理坐标，经度是东经116°28´，纬度是北纬39°54´。平面直角坐标planerectangularcoordinates高斯直角坐标1、横切圆柱投影transverselycolumnprojection：高斯-克吕格投影的方法来建立平面直角坐标系，简称为高斯直角坐标系。2、高斯投影平面上的中央子午线centralmeridian投影为直线且长度不变，其余的子午线均为凹向中央子午线的曲线，其长度大于投影前的长度，离中央子午线愈远长度变形愈长，为了将长度变化限制在测图精度允许的范围内，通常采用六度分带法。3、采用高斯直角坐标来表示地面某点位置时，需要比较复杂的数学（投影）计算才能求得该地面点在高斯直角坐标系的坐标值。高斯直角坐标系用于大面积的测区。地面点的高程1、高程：就是地面上一点到大地水准面的铅垂距离，用H表示。2、我国曾采用青岛验潮站1950～1956年观测成果推算的黄海平均海水面作为高程零点，称1956年黄海高程系。自1987年起采用青岛验潮站1953～1979年观测成果推算的黄海平均海水面作为高程零点，由此算得的青岛国家水准原点高程为72.260m。3、高差：地面上两点间高程的差值，用h表示。测量工作概述测量工作组织原则：整体integer---局部part，控制control---碎部detailsurvey，高级---低级测量工作的操作原则—步步检核测量工作三要素：距离测量distancemeasurement、角度测量angulardistance、高程测量heightsurvey测图的发展概况传统的地形测量conventionaltopographicsurvey是利用测量仪器对地球表面局部区域内的各种地物groundfeature、地貌landfeature\relief特征点的空间位置进行测定，以一定的比例尺并按图示符号绘制在图纸上，即通常所称的白纸测图topographicmappingwithwhite。这种测图方法的实质是图解法测图graphicalmethod，在测图过程中，数字的精度由于刺点、绘图、图纸伸缩变形等因素的影响会大大降低，而且工序多、劳动强度大、质量管理难。图解法测图的最终成果是地形图，图纸是地形信息的惟一载体。测图的发展概况广义的数字测图digitalmapping包括：利用全站仪或其它测量仪器进行野外数字化测图；利用手扶数字化仪或扫描数字化仪对纸质地形图的数字化；以及利用航摄、遥感像片进行数字化测图等技术。利用上述技术将采集到的地形数据传输到计算机，由数字成图软件进行数据处理，经过编辑editing、图形处理graphicprocessing，生成数字地形图。测图的发展概况数字测图是一种全解析机助测图方法，数字测图地形信息的载体是计算机的存储介质(磁盘或光盘)，其提交的成果是可供计算机处理、远距离传输、多方共享的数字地形图数据文件，通过数控绘图仪可输出地形图。另外，利用数字地形图可生成电子地图和数字地面模型（DTM）。更具深远意义的是，数字地形信息作为地理空间数据的基本信息之一，成为地理信息系统(GIS)的重要组成部分。第二章距离测量与直线定向§2-1直线丈量§2-2直线定向§2-3用罗盘仪compass测定磁方位角azimuth§2-4电磁波测距electromagneticdistance量距的工具1：钢尺：是钢制带状尺。分端点尺，刻线尺。2：皮尺：是用细铜丝和麻线合织而成的带状尺。端点尺，耐拉力差，只能适用于低精度的量距工作。3：测绳：是由一束细金属丝外裹带胶的粗布制成的。每米一注记。用于低精度测量。另外还有测钎，标杆，和垂球以及弹簧称，温度计。点的标志及直线定线点的标志：临时性，永久性直线定线：把多根标杆标定在已知直线的工作。（1）两点间定线（2）直线延长线上的定线（3）不通视两点间定线（4）峡谷的两点间定线直线丈量1、一般量距方法：整尺段法:L=n*l+q式中：l为钢尺段长度；n为丈量整尺段数，q为余长。2、串尺法丈量相对误差相对误差等于往返丈量距离之差与距离平均值之比相对误差1/M=（D往-D返）/D平均比值化为分子为1的分数，称为相对误差，用来衡量距离丈量的精度。一般要求相对误差不应大于1/2000。注意事项1：认清零点2：保持直线方向3：尺要拉平，拉直，拉力要均匀4：不要读错数5：严防钢尺扭折，被车辆行人压踏6：用毕要擦干净。直线定向概念：确定地面上的一直线与标准方向的角度关系，称直线定向。直线定向1、标准方向的种类真子午线方向，磁子午线方向，坐标纵轴方向.2、方位角由标准方向的北端起，顺时针方向量到某直线的夹角，称为该直线的方位角。角值由0°～360°。方位角由标准方向的北端起，顺时针到已知直线所夹的水平角。范围从0度到360度。象限角由标准方向的北端或南端起算至已知直线的水平夹角。0度到90度。方位角与象限角之间的换算关系正反坐标方位角几种方位角之间的关系1：真方位角与磁方位角之间的关系磁偏角变化的影响因素：年变，日变，磁暴磁力异常。真方位角与磁方位角之间的关系直线的真方位角A与磁方位角Am可用下式进行换算A=Am+δδ：东偏取正值，西偏取负值。真方位角与磁方位角之间的关系N真方位角与坐标方位角之间的关系真方位角与坐标方位角之间的关系γ=（L－L0）sinBL0为中央子午线的经度；γ为子午线收敛角真方位角A12与坐标方位角α12之间的关系：可用下式进行换算：A12=α12+γ坐标方位角与磁方位角的关系某点的磁偏角δ与子午线收敛角γ，则坐标方位角α与磁方位角Am之间的换算式为α=Am+δ－γ坐标方位角的推算第六节：罗盘仪罗盘仪构造：（1）望远镜（2）磁针（3）刻度盘用罗盘仪测定磁方位角1、对中、将罗盘仪安置在直线的起点2、整平、用水准器批示仪器是否水平3、瞄准、通过瞄准设备去瞄准直线另一端的标杆4、读数、待磁针静止后，读出磁针北端所指的读数，即为该直线的磁方位角。罗盘仪构造第三章水准测量ordinaryleveling§3-1水准测量原理§3-2水准测量仪器和工具§3-3水准测量的外业§3-4水准测量的内业§3-5水准测量的误差分析水准测量leveling确定地面点高程的测量工作称为高程测量。它分水准测量，三角高程测量trigonometricle