《矿山测量学》第一讲教案.ppt

第1章 绪论 §1.1 测量学简介 1、测量学将地表物体分为地物和地貌 ⑴ 地物(feature)：地面上天然或人工形成的物体，它包括湖泊、河流、海洋、房屋、道路、桥梁、森林等； ⑵ 地貌(geomorphy)：地表高低起伏的形态，它包括山地、丘陵和平原等。 地物和地貌总称为地形(landform)。 测量学(surveying)是研究地球的形状和大小，确定地球表面各种物体的形状、大小和空间位置的科学。 2、测量学的任务是测定和测设 ⑴ 测定(location)：使用测量仪器和工具，通过测量和计算将地物和地貌的位置按一定比例尺、规定的符号缩小绘制成地形图，供科学研究和工程建设规划设计使用。 ⑵ 测设(setting-out)：将地形图上设计出的建筑物、构筑物的位置在实地标定出来，作为施工的依据。 3、测量学的发展简介 古老应用科学，中国，埃及，希腊；指南针，浑天仪等，地球圆球概念提出，实测地球大小，长度单位提出； 主要事例： __我国远古，“天圆地方”的说法； __公元前６世纪后半叶，通过观察月全食时地球在月球上的投影以及观察航船在地平线消失的情况，古希腊的毕达哥拉斯（Pythagoras）提出了地球是圆球的说法； __公元前4世纪，我国就利用磁石制成了世界上最早的工具称为“司南”，宋代出现人工磁铁制成的指南针； __公元三世纪，西晋裴秀，综合前人经验，制成《制图六体》。即分率－－比例尺，准望－－方位角，道理－－距离，高下－－地形起伏，方邪－－地物形状，迂直－－河流道路的曲直，是世界上最早的制图规范； __公元二世纪（后汉）张衡制成浑天仪，进行了天文观察； __用子午弧长规定长度单位是我国首创，清康熙年间，为统一尺度，规定二百里合经线一度的弧长，即每尺合经线上百分之一秒（一尺等于0.317m）,这比1792年法国建立米为长度单位早90年。 公元前３世纪，亚历山大学者埃拉托色尼（Eratosthenes）首次用子午圈测量法估算地球半径。 埃拉托色尼测量原理如下图所示。 他认为亚历山大城与赛尼城位于同一子午线上。他发现在夏至（６月２１日）这一天正午，日光正直射赛尼城的井底，同日正午在亚历山大城日光偏南7012’ ，又认为这两束太阳光彼此平行，故可认为两城的纬度差Δ＝ 7012’ ，即α＝ 7012’；他由埃及地籍图估计这两城的距离为５０００古埃及尺，即Ｓ＝ ５０００古埃及尺，由Ｓ＝Ｒ* α,可得Ｒ＝Ｓ／ α 。所得数值与现代比较误差１００ＫＭ左右。 现代测量时期（20世纪40年代至今） 20世纪下半叶，以电磁波测距、人造地球卫星定位系统等为代表的新的测量技术的出现，为测绘学科又带来了一次飞跃。 （1）1948年瑞典人贝尔斯特兰德（E. Bergstrand）首先研制成功世界上第一台光电测距仪，60年代又出现了激光测距仪； （2）1956年南非人沃德利（T. L. Wadley）研制成功世界上第一台微波测距仪； （3）70年代德国首先研制成功测距、测角相结合的电子速测仪（全站仪）；它具有自动计算测点三维坐标、自动保存观测数据和将观测数据传输到计算机，结合测绘成图软件从而实现数字化测图； （4）美国1973年开始的于1994年3月28日彻底完成的GPS（Global Positioning System）系统彻底改变了传统的通过测角量边计算地面点位坐标的方法，测量 人员只需将GPS接收机安置在测点上，通过接收卫星信号，使用专门的数据处理软件就可以快速计算出测点的三维坐标。 除了美国的卫星定位系统外，俄罗斯开发了格Glonass系统，欧洲正在开发伽利略系统，中国开发了北斗卫星导航系统。 北斗卫星导航系统: 1983年，“两弹一星”元勋、中科院院士陈芳允提出了双星定位设计方案。基于此方案，我国开始积极立项论证。1994年，经国家批准，北斗卫星导航系统建设的大幕正式拉开。 我国基于国情，创造性地提出了北斗卫星导航系统建设发展的总体思路，先“区域”再“全球”，采取“三步走”的发展战略。李长江说，“三步走”的意思是，先建立北斗卫星双星定位试验系统，形成区域有源定位与导航服务能力；然后完成3种轨道10余颗卫星的发射，建成区域导航系统，形成区域无源服务能力，向亚太地区提供定位、导航、授时以及短报文通信服务；最后建成由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成、覆盖全球的北斗全球卫星导航系统，形成全球无源服务能力，实现独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠、国际一流、具有中国特色北斗导航系统建设的目标。 北斗一代 : 1989年，“双星定位”原理进行演示性试验成功。1994年开始工程研制建设。北斗工程启动后，中国航天科技集团五院承担起北斗导航卫星