测量与地图学第一讲绪论

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1、第一讲绪论第一节测量学的任务及作用一、测量学的研究内容1、定义研究地球空间具体几何形体的空间描绘和抽象几何形体的测设实践的理论、技术和方法的一门应用性学科。确定（空中、地面、地下）地面点位置的科学；2、学科基本内容地面点位置包括：平面位置、高程1）测量采用一定的技术手段和方法测定地面点的位置。2）绘图根据测定的点按规定的比例尺和表示方法绘成地形图。学科核心内容：测量和绘图的理论、技术、方法二、学科分支：现代测量学大地测量学工程测量学摄影测量学地形测量学海洋测量学地图制图学1、大地测量学：研究和测定地球的形状、大小和地球重力场，以及测定地面上特定点的空间位置。基本任务：建立高精度的地面控制

2、网及重力水准网------为测量提供已知点。2、工程测量学：研究在工程施工和资源开发利用中的勘测设计、建设施工、竣工验收、生产运营、变形监测及灾害预报等方面测绘理论与技术。道路高程放样水位监测大桥监测3、摄影测量学：研究影像信息与被测物体之间内在的几何和物理关系，并进行分析、处理和解译，以确定被测物体的形状、大小、性质及空间位置的一门学科。摄影测量可分为航天摄影测量、航空摄影测量、地面立体摄影测量。航空摄影测量4、海洋测量学：是以海洋水体及海底地形为对象，它是研究海洋定位,测定海洋大地水准面及平均海平面、海面及海底地形，海洋重力及磁力等自然及社会信息的地理分布，并编制成各种海图的理论与技

3、术的学科。为准确测绘，海事局相继从国外引进了具有世界先进水平的多波束测探、旁侧声纳、磁力仪、海流计、地层剖面仪等海洋测绘设施，建造了一批综合测量船，海事测绘技术水平达到国际先进水平，海图合格率达100％。日本深海探测调查船5、普通测量学主要研究地球表面局部区域的测绘理论、技术、方法及应用。它是将局部区域地球球面近似的当作平面，无需顾及地球曲率的影响，对地球表面的地物及地貌进行测绘，因此，普通测量学又称为地形测量学。6、地图制图学利用测量所得的资料，研究如何投影编绘成地图，以及地图制作的理论、工艺技术和应用等方面的测绘科学。是制图学的范畴。三、测量学的作用在规划过程中在建设过程中一、地球的

4、形状、大小及其模拟1、地球的自然形态地球的自然表面既有山岳平原，又有江河湖海，最高峰珠穆朗玛海拔8844.43米，最低处马里亚纳海沟海拔-11022米的。地表是一个极其复杂的凸凹不平的球体，无法用数学公式来描述，故不能直接作为测量的基准面，必须找一个平滑的自然表面来代替它。第二节地形图测制基本知识1）水准面（代替陆表的平滑的自然表面）依据：①地表的起伏与地球的巨大半径比较是微不足道的；其形状近于一个两极略扁平的椭球形。②自然水体的表面是平滑的设想存在一个高低位置平均、且无波浪、潮汐、水流和大气压变化的扰动而静止的封闭海水面,这个静止海水面向大陆延伸所形成的一个封闭的曲面。2、地球形态模拟

5、2）大地水准面与平均海水面重合的代替海水静止水面的特定重力位水准面，是实地测量的基准面。实测时获得重力方向的一般方法：用细绳悬挂一个垂球，细绳即为悬挂点的重力方向，通常称它为垂线或铅垂线方向。3）大地体大地水准面向大陆内部延伸所包围的形体。地球上任一质点都会受到地球引力与离心力的合力-----重力的作用。静止而不流动水面上的每一个分子，都受到重力作用，在重力位相同时，这些水分子便不流动而成静止状态，形成一个重力等位面-----水准面。1-1由物理学知，等位面处处与产生等位能的力的方向垂直，故水准面是一个处处与重力方向垂直的连续曲面。地球引力大小与地球内部质量有关，而地球内部的质量分布又不

6、均匀，这引起地面上各点的铅垂线方向产生不规则的变化(指向高密度矿体），因而大地水准面实际上是一个有微小起伏的不规则曲面，大地体也不规则，无法用数学公式描述。图1-24)旋转椭球体多年的研究和测定表明，地球的形状近于一个两极略扁平的椭球形。因此可以构造一个椭圆（以地轴长度为其短轴，赤道半径做其长轴），使其绕短轴旋转而形成一个椭球，这个椭球叫旋转椭球体。与大地体最接近的地球椭球称为总地球椭球体；不同国家或地区使用的，局部与自己国家或地区大地体密合最好的地球椭球称为参考椭球，即一个国家为处理其大地测量成果而采用的与地球形状大小接近的地球椭球。图1-3椭球体是绕椭圆的短轴NS（图1一4）旋转而成

7、的，也就是说包含旋转轴NS的平面与椭球面相截的线是一个椭圆，而垂直于旋转轴的平面与椭球面相截的线是一个圆。图1-4它椭球体是一个规则表面，基准线为法线，可以用数学公式表达，其表达式如下：测量计算和制图用椭球体替代地球自然表面。椭球体元素：椭球长半径a、短半径b和扁率α，其中：几个世纪以来，许多学者曾分别测算出参考椭球体的元素值；如表1－1。椭球面是测量计算和制图的基准面。（一）大地坐标系表示地面点在参考椭球面上位置的一种球面坐标，通