第一章 测量基础知识.doc

测量基础知识

§１.１测绘学概述

一、什么是测绘学

测绘学是研究地理信息的获取、处理、描述和应用的学科。主要研究测定、描述地球的形状、大小、重力场、地表形态以及它们的各种变化，确定自然和人造地物、人工设施的空间位置及属性，制成各种地图和建立有关信息系统。

测绘学是一门有着悠久历史的学科，它随着人类生产实践的需要而产生，也随着人类科学技术的不断发展而前进。

我国早在二千多前的夏商时代为了治水，就开始了实际的测量工作。

在长沙马王堆出土的西汉长沙国的地形图、驻军图、城邑图，是迄今发现最古老最详实的地图（锦帛图，距今2100多）。

二、测绘工作的作用

无论在国民经济建设还是在国防建设中，测量工作都是一项基础性工作。

工程项目的建设，地形资料是规划、设计的依据，施工中又需要使用测量手段将工程设计表现在实地，建成后还要监测及时发现建筑物的变形和位移，以便采取措施。

军事上地形资料是指挥员的眼睛。

地形资料在经济规划与管理、农业生产、资源开发、旅游休闲等都有广泛的应用。

三、测绘学的基本内容

根据研究目的、对象和方法的不同，可分为：

1.大地测量学

研究在广大地面上建立区域和全球三维控制网，测定地球形状、大小和地球重力场等的理论、技术和方法。大地测量学是研究一个较大的区域，故必须考虑地球的曲率、平面角和球面角的差异等。

2.普通测量学

研究地球局部区域内的测绘工作的基本理论、方法、技术和应用的学科，主要有控制测量和碎部测量。可不顾及地球的曲率影响。

3.摄影测量与遥感学

是通过电磁波传感器获得目标物的几何和物理信息来研究地表形状和大小及其它信息的测绘科学。

摄影测量是利用摄影像片来测定物体的形状、大小和空间位置、性质和相互关系的学科。

遥感是利用传感器收集目标物的电磁波信息，经数据处理、分析后，识别目标物的性质、几何形状和相互关系及其变化规律的科学。包括微波、红外线、可见光遥感等。

4.地图制图学

研究地图投影、设计、编制和制印等的理论、工艺和应用的学科。

5.海洋测绘学

以海洋水体和海底为对象的测绘学科。

6.工程测量学

是研究工程建设的勘察设计、施工和运行阶段所需的各种测量理论和技术的学科。

四、测量学的任务

地形图测绘和应用

施工测量

变形观测

§1.2地球的形状和大小

一、地球的形状

1.大地水准面

地球表面是极其复杂的，有高山、丘陵、平原……海洋，最高点是珠穆朗玛峰（现为+8844.43m，原为+8848.13m），最低点是太平洋西部的马利亚内海沟（－11034m），这样的起伏相对于半径为6371km的地球来说，是微不足道的，所以我们大致可以把地球看作球状体。

从地表水陆构成来看，陆地占29%，水域占71%，我们可以把地球看成是一个由海水包围着的球面。

水准面——水在静止时的表面。处处与铅垂线垂直，有无数个。

大地水准面——设想由静止的平均海水面向陆地延伸形成的重力等位面。大地水准面是一个封闭曲面，是唯一的，处处与铅垂线垂直，是高程的起算面。大地水准面是不能用数学公式表示的不规则曲面。

大地体——由大地水准面包围成的形体。

大地水准面是测量工作的基准面，铅垂线是测量工作的基准线。

以前我国采用“1956黄海高程系统”（1950～1956验潮资料确定）,青岛水准原点的高程为72.289m。

目前我国采用“1985国家高程基准”（1952~1979青岛验潮站观测而得），青岛水准原点的高程为72.2604m，它是全国各地高程测量计算的基准。

2.参考椭球面

从大量的测量实践证明，大地体并不是一个正球体，而是一个椭球体。

由于地球内部物质的密度分布不均匀，必然使地面各点的重力的大小和方向不同，从而引起各点的铅垂线方向发生不规则变化，而大地水准面处处与铅垂线垂直，以致大地水准面成为一个略有起伏的不规则表面。

为了测量计算和制图方便，我们采用一个规则的、与大地水准面非常接近的曲面来表示，这个曲面称为参考椭球面。该曲面包围的形体称为参考椭球体，它是由一个椭圆绕其短轴旋转而成的，所以也称旋转椭球体。

参考椭球体的大小可以通过天文、大地、重力和卫星测量数据来推算。

参考椭球体的大小通常用椭球参数长半轴a，扁平率f来表示。

参考椭球体的数学表达式为：

二、地球的大小

新中国成立以来我国曾采用克拉索夫斯基椭球参数（a=6378245m，f=1：298.3），称为1954北京坐标系，是从前苏联联测延伸得到的。

而后我国也采用1975国际大地测量与地球物理联合会（IAG）16届大会推荐的数值，称为1980国家大地坐标系。大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇。椭球参数为：a=m，b=6356755m

f=（a-b）/a=1：298.257

我国从20087月1日起，启用2000国家