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1、模块一 测量基本知识 项目一项目一 课程概述课程概述项目二项目二 点位表示方法点位表示方法项目三项目三 直线定向直线定向项目四项目四 测量误差及精度标准测量误差及精度标准项目五项目五 测量工作的内容和原则测量工作的内容和原则项目一 课程概述一测量学研究的对象和任务一测量学研究的对象和任务2.测量学研究的对象是：点的空间位置测量学研究的对象是：点的空间位置 3.测量学的主要任务：测量学的主要任务：测图（测绘）测图（测绘）采集信息采集信息-信息处理信息处理-制作载体制作载体（图）（图）（测）（测）（算）（算）（绘）（绘）测设（放样或标定）测设（放样或标定）读取设计信息读取设计信息-信息转换信息转换
2、-设置设置标志标志读图读图算算测测确定地球的形状和大小确定地球的形状和大小4.测量学科的分类测量学科的分类是一门研究地面、地下和空间各物体的空间形是一门研究地面、地下和空间各物体的空间形态及其空间位置的科学。态及其空间位置的科学。1.测量学的定义测量学的定义：其分类大致为：其分类大致为：1.大地测量学大地测量学 2.摄影测量与遥感摄影测量与遥感 3.地图制图学地图制图学 4.海洋测量学海洋测量学 5.地形测量学地形测量学 6.工程测量学工程测量学 7.矿山测量学矿山测量学 几何大地测量学几何大地测量学 物理大地测量学（重力大地）物理大地测量学（重力大地）卫星大地测量学卫星大地测量学 海洋大地测
3、量学海洋大地测量学 空间大地测量学（天文大地空间大地测量学（天文大地）航天摄影测量航天摄影测量 航空摄影测量航空摄影测量 地面立体摄影测量地面立体摄影测量 遥感测量遥感测量研究地球表面局部地区测绘问题研究地球表面局部地区测绘问题 研究内容研究内容 有有关关城城市市建建设设、矿矿山山工工厂厂、水水利利水水电电、农农林林牧牧业业、道道路路交交通通、地地质质矿矿产产等等领领域域各各种种工工程程的的勘勘测测设设计计，建建设设施施工工，竣竣工工验验收收，生生产产经经营营，变变形形监监测等方面的测绘工作。测等方面的测绘工作。研究如何确保矿产资源的合理开发，安研究如何确保矿产资源的合理开发，安全生产和矿区环
4、境治理全生产和矿区环境治理大地测量学摄影测量与遥感摄影测量与遥感地图制图学地形图地形图专题地图制作专题地图制作在西藏拉萨测绘地形图在西藏拉萨测绘地形图水下地形测量水下地形测量地形测量学地形测量学建筑变形监测建筑变形监测城市测量城市测量工程测量学矿山测量学矿山测量学二矿山测量研究的对象和任务二矿山测量研究的对象和任务v1 1、研究对象、研究对象v 矿山建设和生产矿山建设和生产v2 2、主要任务、主要任务v精确建立井上、下测量控制系统精确建立井上、下测量控制系统v及时而准确的测绘各种地形图及时而准确的测绘各种地形图v正确标定井上、下各工程点的位置正确标定井上、下各工程点的位置v研究岩层和地表移动规
5、律研究岩层和地表移动规律v三矿山测量在煤矿生产中的作用三矿山测量在煤矿生产中的作用v、提供技术支持、提供技术支持v、提供技术服务、提供技术服务v四测量科学的发展概况四测量科学的发展概况v GPSv RSv GISv 3S技术的结合技术的结合v五本课程的主要任务和目标五本课程的主要任务和目标v、任务：、任务：v学习测量学和矿山工程测量的基本内容，具备必须的矿山学习测量学和矿山工程测量的基本内容，具备必须的矿山测量技术的基本知识和基本技能测量技术的基本知识和基本技能v为学习专业知识和职业技能，提高全面素质、增强适应为学习专业知识和职业技能，提高全面素质、增强适应职业变化的能力打下一定的基础职业变化
6、的能力打下一定的基础v、目标、目标v 了解矿山测量技术中的基本概念和基本原理了解矿山测量技术中的基本概念和基本原理v熟悉测量仪器的结构和使用方法熟悉测量仪器的结构和使用方法v能用经纬仪导线法布设图跟控制点和井下导线点，掌握测回能用经纬仪导线法布设图跟控制点和井下导线点，掌握测回法测量水平角、竖直角和用水准仪进行等外水准测量的方法，法测量水平角、竖直角和用水准仪进行等外水准测量的方法，并能用计算器完成坐标和高程计算，会整理测量成果。并能用计算器完成坐标和高程计算，会整理测量成果。v初步掌握大比例尺地形图的测绘方法和巷道施工初步掌握大比例尺地形图的测绘方法和巷道施工中线、腰线的标定方法，能正确阅读
7、和使用各种矿中线、腰线的标定方法，能正确阅读和使用各种矿图和测绘资料，能够用岩层和地表移动资料合理留图和测绘资料，能够用岩层和地表移动资料合理留设保护煤柱设保护煤柱v具有热爱科学、实事求是的学风和创新意识、创具有热爱科学、实事求是的学风和创新意识、创新精神。新精神。二.地面点位的确定 1.确定地面点的空间位置需要用三个量，确定地面点的空间位置需要用三个量，在测量工作中一般用在测量工作中一般用:u某点在基准面上投影位置某点在基准面上投影位置（x,yx,y）u该点离基准面高度该点离基准面高度（H H）2.测量工作基准面测量工作基准面大地水准面大地水准面水准面水准面静止海水面所形成的封闭曲面。静止海
8、水面所形成的封闭曲面。大地水准面大地水准面其中通过平均海水面的那个其中通过平均海水面的那个水准面，即水准面，即测量工作基准面测量工作基准面图形：水准面及大地水准面图图形：水准面及大地水准面图水准面的特性水准面的特性处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面。处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面。测量外业的统一基准面测量外业的统一基准面大地水准面大地水准面测量外业工作的基准线测量外业工作的基准线铅垂线铅垂线3测量计算基准面测量计算基准面参考旋转椭球面参考旋转椭球面 测量计算的基准线测量计算的基准线椭球面法线椭球面法线 由椭圆（长半轴由椭圆（长半轴a a，短半轴，短半轴b b）绕）绕b b轴旋转而成的椭
9、轴旋转而成的椭球体。可用数学式表示的光滑曲面。球体。可用数学式表示的光滑曲面。二、我国采用的参考椭球大地水准面与椭大地水准面与椭球面高差最大差球面高差最大差为为200m200m 旋转椭球面旋转椭球面大地水准面大地水准面ab继续1932年前年前白塞尔椭球白塞尔椭球1932年后年后海福特椭球海福特椭球1952年后年后1954北京坐标系：克拉索夫斯基椭球北京坐标系：克拉索夫斯基椭球1980年后年后国家大地坐标系：国际国家大地坐标系：国际75椭球（椭球（IAG1975推荐值）推荐值）目前目前BJ-54和国家和国家80两个坐标系并行使用两个坐标系并行使用 返回三、地面点位平面坐标的确定大地经度和大地纬度
10、（大地经度和大地纬度（L、B）天文经度和天文纬度（天文经度和天文纬度（、j j）N L G P 起 W 始 o E 子 B 午 赤道平面 线 S LP点点所所在在子子午午面面与与起起始始子子午午面面所所夹夹的的两面角；两面角；分为东经分为东经0180；西经；西经0180 B过过P点点法法线线与与赤赤道道平平面面的的交交角角；分分为为南纬南纬090；北纬；北纬090 P点点所所在在天天文文子子午午面面与与本本初初子子午午面面所所夹的两面角；夹的两面角；j j过过P点点的的重重力力线线与与地地球球赤赤道道平平面面的的交交角。角。1.地理坐标地理坐标NSOx2.高斯平面直角坐标 yP1P2Sp1p2
11、s赤道赤道中央子午线中央子午线边缘子午线边缘子午线适用于：研究范围较小适用于：研究范围较小（1）高斯投影方法：目的是将椭球面投影到平面上。使投影带的中央子午）高斯投影方法：目的是将椭球面投影到平面上。使投影带的中央子午线与横置圆柱体相切，展开后为线与横置圆柱体相切，展开后为X轴，向北为正；赤道投影展开后为轴，向北为正；赤道投影展开后为Y轴，轴，向东为正。向东为正。数学平面直角坐标系数学平面直角坐标系测量平面直角坐标系测量平面直角坐标系 图形：高斯投影方法图一图形：高斯投影方法图二投影投影剪开剪开展展平平u（2 2）66带的划分带的划分u为限制高斯投影离中央子午线愈远，长度变形愈大为限制高斯投影
12、离中央子午线愈远，长度变形愈大的缺点，从经度的缺点，从经度00开始，将整个地球分成开始，将整个地球分成6060个带，个带，66为一带。为一带。u计算公式：计算公式：=6N-3中央子午线经度中央子午线经度 N投影带号。投影带号。u3带的划分带的划分u若仍不能若仍不能满满足精度要求足精度要求,可可进进行行3 带带（或（或1.5 带带）的划分。的划分。u3 带计算公式：带计算公式：=3N 中央子午线经度中央子午线经度 N投影带号。投影带号。方法：方法：1 1）先将自然值的横坐标）先将自然值的横坐标Y Y加上加上500000500000米；米；2 2）再在新的横坐标）再在新的横坐标Y Y之前标以之前标
13、以2 2位数的带号位数的带号。(3)我国高斯平面直角坐标的表示方法我国高斯平面直角坐标的表示方法例：国家高斯平面点例：国家高斯平面点P（6 073 584.52m，20 425 760.00m）所表示的意义）所表示的意义:(1)(1)表示点表示点P在高斯平面上至赤道的距离在高斯平面上至赤道的距离;6 073 584.52m(2)该该点位于点位于6带的第带的第20带内，横坐标的自带内，横坐标的自然值为然值为Y=425 760.00m-500000m=-74 240m 测量工作概述 测量的基本工作测量的基本工作 测角、量边、测高测角、量边、测高差差 测量的三个元素：水平角测量的三个元素：水平角 水
14、平距离水平距离 高高差差 测量工作：外业工作测量工作：外业工作 内业工作内业工作AE点控制点 116点地物特征点、即碎部点。测量工作概述v（一）控制测量（一）控制测量v 平面控制测量平面控制测量:三角测量三角测量 三边测量三边测量 导线测量导线测量 GPS测测量量v 高程控制测量高程控制测量:水准测量水准测量v（二）碎部测量（二）碎部测量v碎部点：表示地物形态变化的地物特征点碎部点：表示地物形态变化的地物特征点v测定碎部点的工作测定碎部点的工作 测量工作的基本原则测量工作的基本原则布局上：由整体到局部布局上：由整体到局部 精度上：由高级到低级精度上：由高级到低级次序上：先控制后碎部次序上：先控
15、制后碎部测量工作的又一原则:“前一步工作未作前一步工作未作检检核，不核，不进进行下一步工作行下一步工作”。测量误差的概念一、测量误差的来源(1)外界条件：主要指观测环境中气温、气压、空气湿度和清晰度、风力以及大气折光等因素的不断变化，导致测量结果中带有误差。(2)仪器条件：仪器在加工和装配等工艺过程中，不能保证仪器的结构能满足各种几何关系，这样的仪器必然会给测量带来误差。(3)观测者的自身条件：由于观测者感官鉴别能力所限以及技术熟练程度不同，也会在仪器对中、整平和瞄准等方面产生误差。二、测量误差的分类 测量误差按其对测量结果影响的性质，可分为：测量误差按其对测量结果影响的性质，可分为：系统误差
16、和偶然误差。系统误差和偶然误差。一）系统误差一）系统误差1定义：定义：在相同观测条件下，对某量进行一系在相同观测条件下，对某量进行一系列观测，如误差出现符号和大小均相同或按一列观测，如误差出现符号和大小均相同或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。定的规律变化，这种误差称为系统误差。图形：偶然误差分布频率直方图正态分布曲线正态分布曲线四个特性即四个特性即有界性，趋向性，对称性，有界性，趋向性，对称性，抵偿性抵偿性。-21 -15 -9 -3 +3 +9 +15 +21 -24 -18 -12 -6 0 +6 +12 +18 +24x=y误差分布频率直方图误差分布频率直方图三、衡量精度的指标(
17、一一)中误差中误差1.1.用真误差计算中误差的公式用真误差计算中误差的公式真误差：真误差：中误差公式为：中误差公式为：(二)相对误差1 1、相对中误差、相对中误差、相对中误差、相对中误差K K2 2、往返测相对误差、往返测相对误差、往返测相对误差、往返测相对误差K K三三三三)极限误差或容许误差极限误差或容许误差极限误差或容许误差极限误差或容许误差 常以两倍或三倍中误差作为偶然误差的容许值。常以两倍或三倍中误差作为偶然误差的容许值。常以两倍或三倍中误差作为偶然误差的容许值。常以两倍或三倍中误差作为偶然误差的容许值。2.2.用改正数计算中误差的公式用改正数计算中误差的公式当观测值的真值未知时：当观测值的真值未知时：设某未知量的观测值为：设某未知量的观测值为：则该量的算术平均值为：则该量的算术平均值为：则该量的改正数：则该量的改正数：计算得：观测值的中误差计算得：观测值的中误差