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* * 第一章 绪 论 1-1 测量学的任务及其在工程中的应用 1-2 地面点位的测定 1-3 测量工作概述 复习思考题 第一章 绪 论 1-1 测量学的任务及其在工程中的作用 测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位置的科学。它的主要内容包括测定和测设两部分。测定就是使用测量仪器和工具，将测区内的地物和地貌缩绘成地形图，供规划设计、工程建设和国防建设使用。测设(也称放样)就是把图上设计好的建筑物和构筑物的位置标定到实地上去，以便于施工。 测量学的许多分支学科：大地测量学；地形测量学；摄影测量学（航空摄影测量学、地面摄影测量学、水下摄影测量学和航天摄影测量学等）；海洋测绘学；工程测量学；矿山测量学；制图学。随着遥感(RS)、卫星全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)等新技术的不断发展，新的测量分支学科将不断涌现。 第一章 绪 论 1-2 地面点位的确定 地球上最高的珠穆朗玛峰，高出海水面8846.27 m,最低的马里亚纳海沟，低于海水面11022 m。这些高低起伏与巨大的地球半径(平均为6371 km)相比，可以忽略不计。地球上陆地面积仅占整个地球表面的29%，而海洋面积占了71%，可以认为地球是被静止的海水面所包围的球体。 由于地球的自转运动，地球上任一点都受到地球引力和离心力的双重作用，这两个力的合力，称为重力。重力的方向线称为铅垂线，铅垂线是测量工作的基准线。静止的水面所形成的曲面称为水准面。过水准面上的任意一点所作的铅垂线，在该点均与水准面正交。与水准面相切的平面称为水平面。由于水面可高可低，因此水准面有无穷多个，其中与平均海水面重合并向陆地延伸所形成的封闭曲面，称为大地水准面。大地水准面是测量工作的基准面。由大地水准面所包围的地球形体，称为大地体，它代表了地球的自然形状和大小。 第一章 绪 论 大地水准面与地球自然表面相比，可称得上是一个光滑的曲面。但由于地球内部质量分布的不均匀性，使得铅垂线的方向产生不规则的变化，结果大地水准面就变成了一个有微小起伏变化的、不规则的复杂曲面。为了计算和绘图方便，通常选择一个非常接近于大地水准面、并可用数学式表示的几何曲面来代表地球的形状，这个面称为旋转椭球体面或地球椭球体面。 我国解放前采用海福特椭球，解放后曾采用前苏联的克拉索夫斯基椭球，并选择西安附近的泾阳县永乐镇某点作为大地原点，建立“1980年国家大地坐标系”。 因地球椭球扁率很小，所以当测区范围不大时，可将地球视为圆球，其半径为6371 km。 第一章 绪 论 二、 地面点位置的表示方法 测量工作的基本任务是确定地面点的位置。确定地面点的空间位置需要三个量，即平面坐标和高程。 (一) 平面坐标 1 地理坐标 通过地轴和地球上任意一点P的平面与地球表面的交线称为P点的真子午线或经线。通过英国格林尼治天文台的子午线，称为首子午线。垂直于地轴的各平面与地球表面的交线，称为纬线。 过地心且与地轴垂直的平面称为赤道面，赤道面与地球表面的交线称为赤道。 经度从首子午线起算，向东为东经(0°-180°)，向西为西经(0°-180°)，经度通常用符号λ表示；纬度从赤道起算，向北为北纬(0°-90°)，向南为南纬(0°-90°)，纬度通常用符号φ表示。 第一章 绪 论 2 平面直角坐标 大地水准面虽是曲面，但当测量区域较小(如在半径小于10km的范围内)时，可以将其当做平面来看待。在这种情况下，地面点的位置可用平面直角坐标表示。右图为测量工作中采用的坐标系。规定南北方向为纵轴，记为x轴，x轴向北为正，向南为负；以东西方向为横轴，记为y轴，y轴向东为正，向西为负。测量坐标系的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限为顺时针方向编号。测量坐标系与数学坐标系的规定是不同的，其目的是为了便于定向，可以不改变数学公式而直接将其应用于测量计算中。和Y地面某点P的平面位置可用XＰ和YＰ表示。 第一章 绪 论 (二) 高程 1 绝对高程 地面点到大地水准面的铅垂 距离，称为该点的绝对高程或海 拔。两点间的高程差，称为高差。 两点间的高程差 h=H2-H1。 2 假定高程 在局部地区或某项工程建设中，当引测绝对高程有困难时，可以任意假定一个水准面为高程起算面。从某点到假定水准面的垂直距离，称为该点的假定高程或相对高程。采用假定高程时，应先在测区内选定一个高程基准点并确定其假定高程值，再以它为基准 推算其他各点的假定高程。 第一章 绪 论 1-3 测量工作概述 测量工作不外乎两大类：即地形图测绘和施工放样。其基本工作内容就是测角、测距和测高差