测量学 第1章 绪论

测量学 第1章 绪论

园艺工程系 《测量学》

(surveying )

2014-12-22

第一讲：绪论

测量学 第1章 绪论

园艺工程系 《测量学》

课程基本信息课程名称 测量学 课程性质 专业核心课3 学分 3天 上课周数 11.5 课堂讲授 41学时 周学时 4学时 学分数 实验 4学时 课程实习

授课专业，年级、班级2012园林本

上课地点、时间星期二(7,8);[2-704] 星期五(5,6);[2-709]

备注

1. 教学计划课程实习3天，大比例尺地形图测绘。 2. 因为天气、材料等情况，实验课可能会变动 第一讲：绪论 2

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测量、干吗的？ 通俗来说 ——解决问题的 山有多高？ 路有多远？ 海有多深？ 天有多高？ 地有多大？ 敢问路在何方？ 2014-12-22 第一讲：绪论 3

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性质 目标 性质：是一门实践性强，理论和实践相结

合的课程，是专业技术基础课； 目标：掌握大比例尺地形图测量的基本理 论、基本方法、基本技能，熟悉误差理论 的基本知识及测量工作精度的分析方法。

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第一讲：绪论

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基本要求1. 掌握测量基本知识和基础理论；2. 了解水准仪、经纬仪等常规测量仪器设备 的构造，掌握使用方法和检验方法； 3. 初步掌握小地区大比例尺地形图的测图方 法、程序；

4. 掌握测量误差理论的基本知识，能够对测 量工作的精度作初步的分析；2014-12-22 第一讲：绪论 5

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总体内容介绍一.绪论直线定向 距离测量 平面控制测量 二.基础知识 水准测量 控制测量 高程控制测量 光学测量 三.地形测图 测量误差 地形图的应用 面积测定 碎部测量 四.专业应用 土地平整 施工放样 五.测绘新技术 变形观测2014-12-22 第一讲：绪论 6

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主要内容1. 测量学的概念 2. 测量的任务与作用

3. 测量学发展概况4. 测量学的分类

5. 地面点位的确定6. 练习及作业

7. 参考文献2014-12-22 第一讲：绪论 7

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测量学的概念 测量学(surveying)是一古老的地球科学， 它起自于希腊文的“土地划分” 现代 的测量学已经发展为一门多方面的综合科 学，通常叫做测绘科学。当前的定义：研究三维空间中各种物体的形 早期定义：研究地球的形状和大小，确定 状、大小、位置、方向和其分布的学科。 地面点的坐标的学科。 今后的定义: ?2014-12-22 第一讲：绪论 8

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测量的任务与作用 测定(测绘)(location) 测设：是指把图纸上规划设计好的建筑物、 测定：指使用测量仪器和工具，通过测量和 测设(放样)(seting-out)

构筑物等的位置在地面上标定出来，作为施 计算，测定点的坐标，或把地球表面的地形

按比例缩绘成地形图。 工的依据。

测定:地面 测设:图纸2014-12-22

图纸 地面第一讲：绪论 9

安全监测，变形观测

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测量学发展概况 在人类只能通过简单的观察和想象来认识 地球的时候

中国的古人观察到 “天似穹窿”,就提出 了“天圆地方”的说法 西方的古人按照自己所居住的陆地为大海 所包围，就认为“地如盘状，浮于无垠海 洋之上” 第一讲：绪论 10

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园艺工程系 《测量学》 公元前6世纪后半叶，毕达哥拉斯提出了地为 圆球的说法 两个世纪之后，亚里士多德根据月食等自然

现象也认识到大地是球形，并接受其老师柏拉图的观点，发表了“地球”的概念，但都

没有得到可靠的证明。2014-12-22 第一讲：绪论 11

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园艺工程系 《测量学》 直到公元前3世纪，亚历山大学者埃拉托色尼首创 子午圈弧度测量法，实际测量纬度差来估测地圆半 径，最早证实了“地圆说”。 稍后，我国东汉时期的天文学家张衡在《浑仪图注》 中对“浑天说”作了完整的阐述，也认识到大地是 一个球体。但在其天文著作《灵宪》中又说天圆地 平。

这些都说明当时人们对地球形状的认识还是很不明 晰的。2014-12-22 第一讲：绪论 12

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园艺工程系 《测量学》 公元8世纪的20年代，唐代增一行(张遂)主持了

大规模的天文测量，其中包括从河南滑县到上蔡长达300km的子午线弧长测量，这在世界尚属首次。 并由此得出地球子午线1度弧长为 132.3公里 ，比

现代精确值大 21公里。 之后，阿拉伯也于9世纪进行了富有成果的弧度测

量。由此确认大地是球形的。但由于那时人类的活动范围很有限，其真实形状都没有得到实践检验。

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园艺工程系 《测量学》 直到400多年前的1522年，航海家麦哲伦率领 船队从西班牙出发，一直向西航行，经过大 西洋、太平洋和印度洋，最后又回到了西班 牙，才得以事实证明，地球确确实实是一个 球体。

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园艺工程系 《测量学》 “3s”( 全球定位系统、遥感和地理信息系统 ) 技 以上，对地球的认识，仍是根据局部资料和间 随着科学技术的发展和大地测量学科的形成与丰富， 陆地 术的崛起，使测绘科学走向更高层次的电子化 接手段得来的。如果人们能远远地站在地球之 人们观测和认识地球形状的方法和手段越来越多。 与自动化。 外看地球那该多好！ 近代科学家牛顿曾仔细研究了地球的自转，得出地

高山 GPS(Global positioning system) 球是赤道凸起，两极扁平的椭球体，形状像个桔子。 1969年7月20日 ，美国登月宇宙飞船 “阿波 (Remote sense) 到 RS 20 50年代末期，人造地球卫星发射成功， 罗” 11世纪 号的宇航员登上月球的时候，就看到了 通过卫星观测发现，南北两个半球是不对称的。南 GIS (Geographic information system) 丘陵 带蓝色的浑圆的地球，有如在地球上观月亮一 极离地心的距离比北极短 40米。因此，又有人把 样。科学家们根据以往资料和宇航员拍下的像 3S 技术的结合 地球描绘成梨形。 海洋 片，认为最好把地球看作是一个“不规则的球 数字地球(Digital Earth)的概念。 体”。2014-12-22 第一讲：绪论 15

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园艺工程系 《测量学》 天文测量学：研究测定恒星的坐标，以及利用 测量学的分类 恒星确定观测点的坐标(经度、纬度等)的学 大地测量学：又称为测地学。德国著名大地 科。 大地测量学 地形测量学：假如要研究的只是地球自然表 城市建设、大型厂矿建筑、水利枢纽、农田 摄影测量学：是利用摄影象片来研究地表形 利用测量所得的资料，研究如何投影编绘成 F.R. Helmert的经典定义：大地测量 水利及道路修建等在勘测设计、施工放样、 面上一个小区域，则由于地球半径很大，就 测量学家 测量仪器学：研究测量仪器的制造、改进和创 状和大小的测绘科学。因获得象片的方法不 地形测量学 地图，以及地图制作的理论、工艺技术和应 竣工验收和工程监测保养等方面的测绘工作， 学是一门量测和描绘地球表面的科学；也就 新的学科。 可以把这块球面当作平面看待而不考虑其曲 同，摄影测量学又可分为地面摄影测量和航 用等方面的测绘科学是制图学的范畴。 统称工程测量学。主要任务有三方面，即： 摄影测量学 是研究和测定地球形状、大小和地球重力场， 率。地形测量学研究的内容可以用文字和数 海洋测绘学：以海洋和陆地水域为对象所进行 空摄影测量学。 地面到图纸，图纸到地面，以及变形观测。 以及测定地面点几何位置的学科；它也包括 的测量和海图编制工作。 字记录下来，也可用图表示。 工程测量学 确定地球重力场和海底地形，是测绘学的一 个分支。 制图学2014-12-22 第一讲：绪论 16

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地面点位的确定 测量工作的基准线和基准面 测量工作的基本内容 测量工作的基本原则

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测量工作的基准线和基准面由于大地水准面是一个不规则的曲面，不能用数 大地水准面：设想处于完 学公式表述，因而需要寻找

一个理想的几何体代 全静止的平均海水面向陆 表地球的形状和大小。 地和岛屿延伸所形成的闭 该几何体必须满足两个条件： 大地体：大地水准面所包 合曲面。

① 围的代表地球形状和大小 形状接近地球自然形体；

② 可以用简单的数学公式表示2014-12-22 第一讲：绪论 18

的形体。

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园艺工程系 《测量学》 参考椭球体及参考椭球面 参考椭球体：一个非常接近大地体，并可用数学 式表示几何形体，作为地球的参考形状和大小。 它是一个椭圆绕其短轴旋转而形成的形体，故又 称旋转椭球体。

参考椭球面：参考椭球体外表面，是球面坐标系的基准面。

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园艺工程系 《测量学》 我国目前采用的参考 椭球体的参数为： 长半轴 a= 6378140m 短半轴 b= 6356755.3m 扁 率 α=a b a

旋转椭球体由长半轴a(或短半轴b)和扁率α决定。

=

1

298.257

测量精度要求不高时，可把地球看作圆球，其 平均半径 R =6371km2014-12-22 第一讲：绪论 20

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园艺工程系 《测量学》 测量工作的基准线—铅垂线 物理和数学中都有法线

测量工作的基准面 —大地水准面 物理 :与水平线垂直的线 ,入射角和反射角分居 法线两侧 测量内业计算的基准线—法线 测量内业计算的基准面 —参考椭球面 数学 :垂直于切线的直线叫法线O 其实就是一个和该点所在面垂直的向量 铅垂线

G

大地水 准面

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