1第一讲+测量学概述.ppt

测绘学是研究测定和推算地面的几何位置、地球形状及地球重力场，据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地球分布，编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图的理论和技术的学科。是地球科学的重要组成部分。 地球上一点（三维坐标系）XYZ 平面上 （x，y） 高程（海拔高） H 测量学是研究对地球整体及其表面和外层空间中的各种自然和人造物体上与地理空间分布有关的信息进行采集处理、管理、更新和利用的科学和技术。 测量学的主要内容包括测定和测设两部分。 测定(测绘)——从地球上获取数据，并进行处理，表示成图表，测定是指用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列测量数据，或地球表面的地貌、地物缩绘成地形图，供经济建设、规划设计、科学研究和国防建设使用。 地球的自然表面：地球的自然表面高低起伏，其形状十分复杂。海洋的面积占71%,陆地的面积占29%。 珠穆朗玛峰高达8848.13m 马里亚纳海沟深达11022m 水准面：液体受重力而形成的静止表面称为水准面。 是一个处处与重力方向垂直的连续曲面。有无数个水准面。 由于大地水准面是不规则曲面，无法准确描述和计算。也难以在其面上处理测量成果因此，用一非常接近大地水准面的数学面------旋转椭球面代替大地水准面，用旋转椭球体描述地球。作为描述地球表面空间位置的基准，称其为地球椭球。 地球椭球分类 总地球椭球:与全球范围内的大地水准面最佳拟合 参考椭球:与某个区域的大地水准面最佳拟合 参考椭球面：一个以椭圆的短轴为旋转轴的旋转椭球体的表面。椭球体的大小和大地体十分接近。参考椭球面可用数学模型表示。 1、地球的形状近似于怎样的形体？ 2、地球自然表面、水准面、大地水准面和参考椭球面的区别和联系？ 3、参考椭球的基本元素有哪些？ 4、测量工作的基准面和基准线是指什么？ 5、平均海水面____（是/不是）参考椭球面。 6、任意高度的静止的液体表面（如平静的湖水面）______（都是/都不是/有的是）水准面 地球曲率对水平距离、水平角、和高程影响如何？在什么情况下允许用水平面代替水准面？ 1.3 用水平面代替水准面的限度 如图，由平面代替曲面产生的误差为ΔD。ΔD=ab’-ab=D-S=Rtanθ-Rθ=R(tanθ-θ） 在小范围测区θ角很小。tanθ用级数展开，略去五次方项，将θ=D/R代入，则 一、水准面曲率对水平距离的影响 取地球半径R=6371km。D用不同距离代入，计算结果如下： 1/19万 12.83 25 1/30万 6.57 20 1/54万 2.77 15 1/120万 0.82 10 ----- 0.00 1 ΔD/D ΔD(cm) D(km) 结论：当D=10km时，所产生的相对误差为1:120万，这样小的误差，对精密量距来说也是允许的。因此，在10km为半径的圆面积之内进行距离测量时，可以把水准面当作水平面看待，而不考虑地球曲率对距离的影响。 一、水准面曲率对水平距离的影响 一、水准面曲率对水平距离的影响 O A 大地水准面 水平面 C B D E R t s 最精密距离测量的容许误差位1/100万。所以，在半径为10公里的圆面积内进行距离测量时可不考虑地球曲率的影响 TCA2003测量塔柱动态变形 GIS系统数据采集 大坝监测 桥梁监测 道路施工及露天煤矿挖掘监测 2000悉尼奥运会 体育竞赛测量 水准测量 高精度工业测量 DISTO手持激光测距仪面向大众用户 隧道开挖中的地质超前预报及断面测量 遥感图像处理 GIS建库 三维景观数据的快速测量 特种测量及军事应用 1、传统测绘方法（钢卷尺） 2、光学测绘方法（经纬仪） 3、光、电测绘方法（全站仪） 4、光、机、电测绘方法（测量机器人） 5、光、机、电、传感器（三维激光扫描仪） 五、测绘技术的发展过程 TPS GPS 水准仪 航空相机 DISTO 矢量望远镜 激光跟踪 GIS 软件 CYRAX 1.2 地球的形状和大小 人类认识地球的过程经过了2-3千年的过程 第 * 页 一、地球的自然表面 P 离心力 地球引力 重力 垂球 铅垂线 同一水准面上的重力位处处相等； 同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正交。 二、大地水准面 P 与平静的平均海水面相重合、并延伸通过陆地而形成的封闭曲面称为大地水准面 大地水准面包围的形体称为大地体（Geoid） 由于地表起伏以及地球内质量分布不均匀，所以大地水准面是个复杂的曲面。 水准面和铅垂线是野外观测的基准面和基准线。 由于大地水准面是不规则曲面，无法准确描述和计算。也