06版-测量学稿(通用)-20108983235886.doc

第一章 绪论 §1 测量学的概念 测量学是一门非常古老的科学。发展到今天，成为一门综合科学。它应用当代空间、遥感、通信、电子、微电子等各种先进技术与设备，以及光学、机械、电子的实用技术设备，采集与地球形状和大小、地球表面上的各种物体的几何形状及空间位置相关的数据和信息，并对其进行处理、解释和管理，为经济建设、国防建设的各个部门和行业提供服务。其分类大致为： 1.大地测量学 几何大地测量学 物理大地测量学（重力大地） 卫星大地测量学 海洋大地测量学 空间大地测量学（天文大地） 2.摄影测量与遥感 航天摄影测量 航空摄影测量 地面立体摄影测量 遥感测量 3.地图制图学 4.海洋测量学 5.地形测量学 研究地球表面局部地区测绘问题 6.工程测量学 ①研究内容 有关城市建设、矿山工厂、水利水电、农林牧业、道路交通、地质矿产等领域各种工程的勘测设计，建设施工，竣工验收，生产经营，变形监测等方面的测绘工作。 ②主要工作 测绘 测设 变形监测 §2 地面点位的确定 一、地球的形状和大小 几个概念： 地球的自然表面——不规则；海面占表面的71%、扁梨形。 大地水准面——假想的平均海水面延伸穿过陆地形成的闭合曲面；物理曲面。 ∵大地水准面具有性质：大地水准面上任一点处的垂线（重力方向）与该点处切面正交； 又：重力是离心力与地心引力的合力（离心力与地心引力之比约1：300），而大地水准面上各点处引力不等，造成各点处垂线方向各异。 ∴各点处切面组成的曲面——大地水准面亦不规则，有微小起伏，是一个具有物理性质的曲面。 旋转椭球——以椭圆的短轴为旋转轴形成的椭球；旋转椭球面为数学曲面。 总地球椭球——与大地体（大地水准面包围的球体）最接近的旋转椭球体。 ①其中心与地球质心重合； ②旋转轴与地轴重合，赤道与地球赤道重合； ③体积与大地体体积相等； ④其表面与大地水准面之间的高差平方和最小。 参考椭球——与某一局部大地水准面密切配合的椭球。 二、我国采用的参考椭球 1932年前——白塞尔椭球 1932年后——海福特椭球 1952年后——1954北京坐标系：克拉索夫斯基椭球 1980年后——国家大地坐标系：国际75椭球（IAG1975推荐值） 目前BJ-54和国家80两个坐标系并行使用 三、地面点位平面坐标的确定 1.地理坐标 ①大地经度和大地纬度（L、B） L——P点所在子午面与起始子午面所夹的两面角；分为：东经0～180°；西经0～180° B——过P点法线与赤道平面的交角；分为：南纬0～90°；北纬0～90° ②天文经度和天文纬度（λ、?） λ——P点所在天文子午面与本初子午面所夹的两面角 ??——过P点的重力线与地球赤道平面的交角 2.平面直角坐标 ①高斯投影 ——横轴椭圆柱投影 ②高斯投影带 为了限制变形，高斯投影只限于很窄的一条，称投影带。为满足1/100万～1/2.5万比例尺测图，可采用经差6°的投影，称6°带；为满足1/10000、1/5000比例尺测图，可采用经差3°的投影，称3°带；有些测图还须采用1.5°带等。3°带是6°带的加密。 各点y坐标的规定： 1）原点西移500km；2）y坐标前加带号。 例：y0＝18.068km，写成：y＝36518.068km y0＝－2.005km，写成：y＝20497.995km （我国位于北半球，东经69°～135°；x值均为正值，y值：6°带12～23带，3°带24～45带） 四、地面点高程位置的确定 点的高程是指点沿与基准面的切平面正交的方向线投影到基准面的距离。高程基准面（大地水准面）： 1.1956年黄海高程系统（中华人民共和国水准原点高程72.289m） 2.1985年国家高程基准（中华人民共和国水准原点高程72.260m） 五、地球曲率的影响 1.地球曲率对水平距离的影响（右图） 弧 AB=Rθ=D 平距 AB′=R tanθ=D′ ⊿D=D′－D=R tanθ－Rθ=R (tanθ－θ) 将tanθ级数展开，略去五次方以上各项 代入上式，有 相对误差 从相对误差看，此影响很小（当D=10km时，⊿D=8mm，⊿D/D=1/120万）。故小区域（如半径小于10km时），可不考虑地球曲率对水平距离的影响。 2.地球曲率对高差的影响（右图） R2＋D′2=(R+⊿h)2=R2+2R⊿h+(⊿h)2 即 D′2=2R⊿h+(⊿h)2=⊿h(2R+⊿h) 可得 ⊿h与R比甚小，忽略不计，D以代D′，可得 当D=500m ⊿h=20mm D=1000m ⊿h=80mm D=