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                  測繪科學發展概況_測量學

                  時間:2020-10-18 百科知識 聯系我們
                  測繪科學發展概況_測量學

                  1 緒 論

                  1.1 測量學的任務和在國民經濟建設中的應用

                  測量學主要研究對象是地球局部地區內的地形信息的采集、處理與應用和工程設計施工定位的基本理論、技術與方法。它的主要任務包括測定和測設兩個部分。測定是指使用測量儀器設備和工具,通過測量采集得到一系列地球表面空間點位的幾何數據和屬性信息,經過計算處理與整理,把地球表面的地形縮繪成地形圖,供經濟建設、規劃設計、科學研究和國防建設使用;測設是指在實施工程建設的規劃、管理和設計時,需要將圖紙上規劃設計好的建筑物、構筑物的位置在地面上標定出來,作為施工的依據。

                  測量學在國民經濟和社會發展規劃中應用很廣,測繪信息是最重要的基礎信息之一。在城市規劃、市政工程、工業廠房與民用建筑等工作中有著廣泛的應用。例如:在工程勘測設計的各個階段,要求有各種比例尺的地形圖,供城鎮規劃、廠址選擇、管道和交通線路選線以及總平面圖設計和豎向設計之用。在施工階段,要將設計的建筑物、構筑物的平面位置和高程測設于實地,以便進行施工。施工結束后,還要進行竣工測量,繪制竣工圖,供日后擴建和維修之用。即使是竣工以后,對某些大型及重要的建筑物和構筑物還要進行變形觀測,以保證建筑物的安全使用。

                  在鐵路、公路、橋梁和隧道建設中,要選擇確定一條經濟合理的線路和地址,需要預先測繪選址線路上條帶狀地形圖,在地形圖上進行線路設計,然后將設計好的線路位置標定在實際地面上,用以指導工程施工;當線路跨越河流時,需建設橋梁,對建設橋梁的河流區域需要測繪地形圖,供橋位選擇、橋臺和橋墩位置確定使用;當線路穿過山嶺時需要開挖隧道,開挖前,應在地形圖上確定開挖隧道的位置,根據設計和測量數據確定其開挖的長度和方向,保證正確貫通。

                  另外,在城市建設中的房地產開發、管理與經營中,在國土資源和地籍調查中,在各項工農業基本建設中,從勘測設計階段到施工、竣工階段,都需要進行大量的測繪工作。在國防建設中,軍事測量和軍用地圖是現代大規模的諸兵種協同作戰不可缺少的重要保障。至于要導彈命中目標,除了應測算出發射點和目標點的精確坐標、方位和距離外,還必須掌握地球形狀、大小的精確數據和有關地域的重力場資料。在空間科學技術的研究,地面沉降、山體滑坡變形的研究,救災和突發事件應急等方面,都要應用測繪資料。在國家的各級政府管理工作中,測量和地圖資料也是不可缺少的重要工具。

                  1.2 測繪科學定義及發展概況

                  1.2.1 測繪科學的定義與研究內容

                  隨著測繪科學技術的發展和應用領域的擴大,近代的測繪學已發展為一門綜合學科,它在一系列測繪新技術和新設備的幫助下,能夠解決許多復雜的科學、技術與工程問題。

                  現代科技條件下的測繪學,是研究測定和推算地面及其外層空間點的幾何位置,確定地球形狀,獲取地表自然形態和人工設施的幾何分布及屬性,并縮繪成圖的學科。現代測繪學主要研究地球空間信息的采集,并具有信息處理、管理、更新等過程,是地球科學的一個分支學科。

                  測繪學科根據研究的重點內容和應用范圍來分類,包括以下幾門主要學科:

                  1)大地測量學

                  大地測量學是研究地球形狀、大小和變化,測定地球表面廣大地區點的位置及地球重力場的理論和方法的學科。近年來,因人造地球衛星的發射和科學技術的發展,大地測量學又分為常規大地測量學和衛星大地測量學。

                  2)攝影測量學

                  攝影測量學是利用攝影像片來測定物體的形狀、大小和空間位置的一門學科。根據獲得像片方式的不同,攝影測量學又可分為地面攝影測量學、航空攝影測量學、水下攝影測量學和航天攝影測量學等。

                  3)海洋測繪學

                  海洋測繪學是以海洋水體和海底為研究對象所進行的測量理論、方法和海圖編制工作的一門學科。

                  4)工程測量學

                  工程測量學是研究工程建設和自然資源開發各個階段中的各種測量工作的一門學科。

                  5)地圖制圖學

                  地圖制圖學是研究地圖及其編制和應用的一門學科。隨著計算機技術引入地圖制圖中,出現了計算機地圖制圖技術。

                  1.2.2 測繪科學發展概況

                  測繪學是一門歷史悠久的科學,早在幾千年前,由于當時社會生產發展的需要,中國、埃及、希臘等國家的人民就開始創造與運用測量工具進行測量。測量工作一開始是用于土地整理。古埃及尼羅河洪水泛濫,水退之后兩岸土地重新劃分時,已經有了測量工作。我國漢代司馬遷在《史記》“夏本紀”中就有敘述公元前22—前21世紀時禹治理洪水、開發國土時“左準繩,右規矩,載四時,以開九州,通九州,陂九澤,度九山”,北宋時期,我國就發明了指南針,以后又創制了渾天儀等測量儀器,并繪制了相當精確的全國地圖。指南針于中世紀由阿拉伯人傳到歐洲,以后在全世界得到廣泛應用,到今天仍然是利用地磁測定方位的簡便測量工具。我國古代勞動人民為測量學的發展做出了重要的貢獻。

                  隨著社會生產力的發展,測量逐漸應用到社會的許多生產部門。17世紀發明望遠鏡后,人們利用光學儀器進行測量,使測量科學邁進了一大步。自19世紀末發展了航空攝影測量后,又使測量學增添了新的內容,現代光學及電子學理論在測量中的應用,創制了一系列激光、紅外光、微波測距、測高、準直和定位的儀器。慣性理論在測量學中的應用,又創制了陀螺定向、定位儀器。20世紀60年代以來,由于電子計算技術的飛速發展,出現了自動化程度很高的電子水準儀、電子經緯儀、電子全站儀和自動繪圖儀等。人造地球衛星的成功發射,使其很快就被應用于大地測量,自1957年前蘇聯第一顆人造地球衛星發射成功后,測繪學科中出現了“衛星大地測量”的分支。此后由美國衛星建立的全球定位系統(GPS——Global Positioning System)技術在測繪科學中得到廣泛應用,建立了利用衛星無線電導航原理的全球定位系統,同時,衛星遙感(RS——Remote Sensing)技術在測繪科學中的應用,可以獲得豐富的地面信息,為自動化制圖提供了大面積的、全球性的資料。隨著現代科學技術的發展,測繪科學也必然會向更高層次的電子化和自動化方向發展。

                  1.3 地面點位的確定

                  1.3.1 地球的形狀和大小

                  測量工作是在地球表面的較大范圍內進行的,地球的形狀和大小直接與測量工作有關。

                  地球的自然表面有高山、丘陵、盆地、平原、海洋等起伏形態,是一個不規則的曲面。就整個地球表面積而言,海洋面積約占71%,陸地面積約占29%。

                  假設某一個靜止不動的水面延伸而穿過陸地,包圍整個地球,形成一個閉合曲面,稱為水準面。水準面是作為流體的水受地球重力影響而形成的重力等勢面,它的特點是面上任意一點的鉛垂線都垂直于該點曲面的切面。

                  水面可高可低,符合這個特點的水準面有無數個,其中與平均海水面相吻合的水準面稱為大地水準面。大地水準面所包圍的形體,可以近似地代表地球的形體,稱之為大地體。

                  由于地球自轉產生的離心力,使地球形體在赤道處較為突出,在兩極處較為扁平,如圖1-1所示,其中,PP1為地球自轉軸。

                  圖1-1 地球自然表面、大地水準面和地球橢球面

                  地球內部質量分布不均勻,重力受其影響,致使大地水準面成為一個不規則的、復雜的曲面。如果將地球表面的點位圖形投影到這樣一個不完全均勻變化的曲面上,將無法進行計算和繪圖。為解決這個問題,可選用一個非常接近大地水準面,并可用數學公式表示的幾何形體來建立一個投影面,作為測量上計算、繪圖的基準面。

                  這個數學形體是以地球自轉軸PP1為短軸的橢圓PFP1Q繞PP1旋轉而成的橢球體,如圖1-2所示。其表面稱為旋轉橢球面,它與大地水準面雖不能完全重合,但是最為接近。

                  決定地球橢球體形狀大小的參數為橢圓的長半徑a和短半徑b,由此可以計算出另一個參數——扁率α:

                  圖1-2 地球橢球體

                  我國目前采用的參考橢球體是1975年國際大地測量與地球物理聯合會推薦的IUGG -75參數:a=6 378 140 m,α=1/298.257,b=6 356 755.288 m。

                  由于地球的扁率很小,因此當測區范圍不大時,可以近似地把地球視為圓球,其平均半徑R為6 371 km。

                  1.3.2 確定地面點位的方法

                  測量工作的根本任務是確定地面點位。要確定某地面點的空間位置,就是將地面點沿鉛垂線投影到某基準面上,求出相對于基準面和基準線的三維坐標或二維坐標。下面介紹幾種用以確定地面點位的坐標系。

                  1)地理坐標系

                  地理坐標系屬球面坐標系,根據不同的投影面,又分為天文地理坐標系和大地地理坐標系。

                  (1)天文地理坐標系

                  天文地理坐標又稱天文坐標,用天文經度λ和天文緯度φ來表示地面P點投影在大地水準面上的位置,如圖1-3所示。自首子午線向東0°~180°稱為東經,向西0°~180°稱為西經;自赤道起向南0°~90°稱為南緯,向北0°~90°稱為北緯。

                  圖1-3 地理坐標系

                  (2)大地地理坐標系

                  大地地理坐標系用大地經度L和大地緯度B表示地面點投影在地球橢球面上的位置。

                  確定球面坐標(L,B)所依據的基本線為橢球球面的法線,基本面為包含法線及南北極的大地子午面。

                  2)地心坐標系

                  地心坐標系屬空間三維直角坐標系,用于衛星大地測量。由于人造地球衛星圍繞地球運動,地心坐標系取地球質心(地球的質量中心)為坐標系原點,X、Y軸在地球赤道平面內,首子午面與赤道平面的交線為X軸,Z軸與地球自轉軸相重合,如圖1-4所示。地面點P的空間位置用三維直角坐標(xp,yp,zp)表示。

                  3)平面直角坐標系

                  地理坐標系或地心坐標系是球面坐標,而工程建設的規劃、設計和施工均在平面上進行繪圖和計算,因此,球面坐標的使用非常不方便。測量的計算、繪圖和工程建設的規劃、設計和施工一樣,最好是在平面上進行。但是地球表面是一個不可展平的曲面,把球面上的點位換算到平面上,稱為地圖投影。我國普遍采用高斯(Gauss)投影的方法。

                  (1)高斯平面直角坐標系

                  圖1-4 地心坐標系

                  高斯投影的方法首先是將地球按經線劃分成帶,稱為投影帶。投影帶是從首子午線起,每隔經度6°劃為一帶(稱為6°帶),如圖1-5所示,自西向東將整個地球劃分為60個帶。帶號從首子午線開始,用阿拉伯數字表示,位于各帶中央的子午線稱為該帶的中央子午線(或稱為主子午線),如圖1-6所示,第一個6°帶的中央子午線的經度為3°,任意一個帶中央子午線經度λ0可按下式計算:

                  圖1-5 高斯投影帶

                  式中:N——投影帶號。

                  圖1-6 6°帶和3°帶中央子午線及帶號

                  高斯投影中,雖然能使球面圖形的角度和平面圖形的角度保持不變,但任意兩點間的長度卻產生變形(投影在平面上的長度大于球面長度),稱為投影長度變形。離中央子午線愈遠,則變形愈大。變形過大,對于測圖和用圖都是不方便的。6°帶投影后,其邊緣部分的變形能滿足1∶25 000或更小比例尺測圖的精度。當進行1∶10 000或更大比例尺測圖時,要求投影變形更小,可采用3°分帶投影法或1.5°分帶投影法。3°分帶從東經1.5°開始,自西向東每隔3°劃分一個投影帶,將整個地球劃分為120個帶,如圖1-6所示,每帶中央子午線的經度λ′0按下式計算:

                  式中:n——投影帶號。

                  采用高斯投影時,設想取一個空心圓柱體與地球橢球體相切于某一投影帶的中央子午線,如圖1-7所示。在球面圖形與柱面圖形保持等角的條件下,將球面圖形投影在圓柱面上;然后將柱體沿著通過南、北極的母線切開,并展開成平面。在這個平面上,中央子午線與赤道成為相互垂直的直線,分別作為高斯平面直角坐標系的縱軸(X軸)和橫軸(Y軸),兩軸的交點作為坐標的原點,如圖1-8(a)所示。

                  圖1-7 高斯平面直角坐標系的建立

                  圖1-8 高斯平面直角坐標系

                  在坐標系內,規定X軸向北為正,Y軸向東為正。我國位于北半球,X坐標值均為正,Y坐標值則有正有負。例如,圖1-8(a)中,yA=+37 585m,yB=-36 262m。為避免出現負值,將每個投影帶的坐標原點向西移500km,則投影帶中任一點的橫坐標也均為正值。例如,圖1-8(b)中,yA=500 000+37 585=537 585m,yB=500 000-36 262=463 738m。

                  為了能確定某點在哪一個6°帶內,在橫坐標值前冠以帶的編號。例如,設A點位于第19帶內,則其橫坐標值yA=19 537 585 m。

                  (2)獨立平面直角坐標系

                  當測量區域較小時,可以把該區域的地球表面當作平面看待,并在該面上建立獨立平面直角坐標系,如圖1-9(a)所示。將坐標原點選在測區西南角使坐標均為正值,坐標系原點可以是假定坐標值。

                  獨立平面直角坐標系的坐標軸方向和象限編號順序與高斯平面直角坐標系相同,如圖1-9(b)所示。

                  圖1-9 獨立平面直角坐標系

                  4)地面點的高程

                  地面點位置的高低,是用地面點的高程來描述的。由于地面點投影的基準面不同,因此描述地面點高程有絕對高程和相對高程兩種。

                  我國在青島設立了潮汐站,長期觀測和記錄黃海海水面的高低變化,取其平均值作為我國的大地水準面位置(其高程為零),并在青島建立了水準原點。目前,我國采用的是“1985年國家高程基準”,青島水準原點的高程為72.260 m,全國各地的高程都以它為基準進行測算。但在1987年以前我國使用的是“1956年黃海高程系”,其青島水準原點的高程為72.289 m。

                  (1)絕對高程

                  絕對高程是以大地水準面為基準面的。地面點到大地水準面的鉛垂距離稱為絕對高程(簡稱高程,又稱為海拔)。圖1-10中A、B兩點的絕對高程分別為HA、HB

                  在大地水準面上,絕對高程為零。

                  圖1-10 高程和高差

                  (2)相對高程

                  在局部地區,有時采用絕對高程有困難或不方便時,可假定一個高程起算面(水準面),地面點到該水準面的垂直距離稱為相對高程或假定高程。如圖1-10所示,H′A、H′B分別表示A點和B點的相對高程。

                  (3)高差

                  地面上兩點間絕對高程或相對高程之差稱為高差,用h表示。如圖1-10所示,A、B兩點間的高差為

                  1.4 水平面代替水準面的限度

                  地球表面是一個彎曲的球面,但其半徑很大,如果測量區域較小,可以用一個水平面代替水準面。下面通過討論用水平面代替水準面后對距離和高程的影響,給出水平面代替水準面的限度。

                  1.4.1 對距離的影響

                  設大地水準面P與水平面P′在A點相切,如圖1-11所示。A、B兩點在大地水準面上的距離為D(弧長),在水平面上的距離為D′(切線長),球面半徑為R,D所對的圓心角為θ,則以水平面上的距離D′代替球面上弧長D所產生的誤差為ΔD,則

                  將tanθ按級數展開,得

                  因θ值很小,取至第二項,代入式(1-6),得

                  若取地球的半徑R=6 371 km,并以不同的D值代入式(1-9)或式(1-10),則可得距離誤差ΔD和相對誤差ΔD/D,如表1-1所示。

                  表1-1 水平面代替水準面的距離誤差和相對誤差

                  由表1-1可見,用切線長D′代替弧長D,在距離不到10 km時產生的最大誤差約為1 cm,這樣的誤差即使在地球表面上作精密的水平距離測量時也認為是可以允許的。所以,在半徑為10 km的小區域內,地球曲率對于水平距離的影響可以忽略不計。在精度要求較低的測量中,則測量范圍的半徑可擴大到25 km。

                  1.4.2 對高程的影響

                  如圖1-11中,由于A、B兩點位于同一水準面上,所以其高程相等。B點在水平面上的投影為B′點,則BB′即為水平面代替水準面所產生的高程誤差。設BB′=Δh,則

                  整理后得

                  由于D′與D相差很小,可以用D代替D′,同時Δh與2R相比可以忽略不計,則

                  同樣,以不同的D值代入式(1-13)中,取R=6 371 km,可以得相應的高程誤差,如表1-2所示。

                  表1-2 水平面代替水準面的高程誤差

                  由表1-2可知,用水平面代替水準面,在1 km的距離上高程誤差為78 mm。因此,在水準測量時,即使很短的距離也應考慮地球曲率的影響,采用相應的措施減小誤差。

                  1.5 測量工作概述

                  1.5.1 測量工作的基本原則

                  地球表面的外形是復雜多樣的,在測量工作中,一般將其分為兩大類:地面上自然形成的高低起伏變化,例如山嶺、溪谷、平原、河海等稱為地貌;地面上由人工建造的固定附著物,例如房屋、道路、橋梁、界址等稱為地物。地物和地貌統稱為地形。測量任務之一就是要把這些地物和地貌縮小表示在圖紙上,這張圖稱為地形圖。

                  圖1-12 測站誤差積累對測圖的影響

                  例如測繪一個地區的地形圖,要在地面的某些點上安置測繪儀器(這些點稱為測站),測定地形特征點,縮繪成圖。如果一開始就從測區內的第一點A起連續進行測量,如圖1-12所示,即在測完A站附近地形之后,測定第二點B的位置,然后搬到B站測繪地形,繼而測定C點位置,又在C站繼續測繪,如此直至測完全測區。采取這種方法由于測定每一測站均有誤差存在,且前一站的誤差將傳遞給后一站,誤差逐站積累。如圖中測定B點時有誤差Δθ1及ΔD1,使它的平面位置移至B′;測C點時,由于前站B的誤差,C點的位置移至C′;又因測定C點時的誤差Δθ2與ΔD2,致使它的位置最后移至C″。假定測量房屋中沒有誤差,由此所測得的房屋將從正確位置5、6、7、8移至5″、6″、7″、8″。如測站越多,誤差積累越大,不可能得到一張合乎精度要求的地形圖,因此不能采用這種方法進行測量。

                  為了防止誤差積累和傳播,保證測區內點位之間具有規定的精度,在實際測量工作中應遵循“布局上‘由整體到局部’,次序上‘先控制后碎部’,精度上‘從高級到低級’”的基本原則。

                  1.5.2 測量工作的基本內容

                  根據測量次序上遵循“先控制后碎部”的原則,先要進行控制測量,然后再進行碎部測量。

                  1)控制測量

                  控制測量分為平面控制測量和高程控制測量。控制測量首先在測區范圍內選定若干控制點作為骨干,組成控制網,如圖1-13中選擇A、B、C、D、E、F等點,組成一個閉合多邊形。先進行比較精確的距離、水平角和高程等測量,然后按照控制網圖形的幾何條件,進行某些必要的計算,精確地求出這些控制點的平面位置和高程,并將點位展繪在圖上,最后再以這些控制點作為測站來測繪地形。前者測定控制點位置的工作稱為控制測量,后者測繪地形的工作稱為碎部測量。由于控制點的位置比較準確,在每個控制點上測繪地形的誤差只影響局部,不致影響整個測區。

                  2)碎部測量

                  在控制測量的基礎上,再進行碎部測量。碎部測量是以控制點為依據,以較低的精度(保證必要的精度)由控制點測定碎部點(地形特征點)的位置,如圖1-14所示。例如,在控制點A附近房屋角點1、2、3,當測定一定數量的碎部點位置后,可按一定比例尺將這些碎部點標繪在紙上,繪制成圖。

                  圖1-13 控制測量和細部測量示意圖

                  在地面有高低起伏的地方,根據控制點,可以測定一系列地形特征點的平面位置和高程,據此繪制用等高線表示的地貌,如圖1-15所示,注于線上的數字為地面的高程。

                  圖1-14 地物的細部測繪

                  圖1-15 用等高線表示地貌

                  3)測量的基本工作

                  綜上所述,控制測量和碎部測量的基本任務都是為了確定點的空間位置,所進行的基本工作都是量距、測角、測高差。因此,距離、角度和高差這三個確定地面點位的量稱為基本觀測量。

                  測量工作分為內業和外業。在野外利用測量儀器和工具測定地面上兩點的距離、角度和高差,稱為測量的外業工作;在室內將外業的測量成果進行數據處理、計算和繪圖,稱為測量的內業工作。

                  1.6 測量常用計量單位及其換算

                  測量工作中,常用的長度、面積、體積和角度的計量單位的名稱、符號及單位換算,必須依據的是《中華人民共和國法定計量單位》(1984年2月27日國務院公布)。

                  1.6.1 測量長度單位及其換算

                  我國測量工作的法定長度計量單位為米(m)制單位,具體換算如下:

                  1 m(米)=10 dm(分米)=100 cm(厘米)=1 000 mm(毫米)1 hm(百米)=100 m

                  1 km(千米或公里)=1 000 m

                  在測量工作過程中,還會用到英制的長度計量單位,它與米制長度單位的換算關系如下:

                  1 in(英寸)=2.54 cm

                  1 ft(英尺)=12 in=0.304 8 m 1 yd(英碼)=3 ft=0.914 4 m 1 mi(英里)=1 760 yd=1.609 3 km

                  1.6.2 測量面積單位及其換算

                  我國測量工作的法定面積單位為平方米(m2),大面積采用公頃(hm2),平方公里或平方千米(km2);我國農業土地常用畝(mu2)為面積計量單位,它們的換算關系如下:

                  1 m2(平方米)=100 dm2=10 000 cm2=1 000 000 mm2 1 mu(畝)=10分=100厘=666.666 7 m2 1 are(公畝)=100 m2=0.15 mu 1 hm2(公頃)=10 000 m2=15 mu

                  1 km2(平方千米)=100 hm2=1 500 mu

                  美制與英制面積單位的換算關系如下:

                  1 in2(平方英寸)=6.451 6 cm2

                  1 ft2(平方英尺)=144 in2=0.092 9 m2

                  1 yd2(平方碼)=9 ft2=0.836 1 m2

                  1 acre(英畝)=4 840 yd2=40.467 2 are=6.07 mu

                  1 mi2(平方英里)=640 acre=2.59 km2

                  1.6.3 測量體積單位

                  我國測量工作的法定體積單位為立方米(m3)。1 m3(立方米)也可稱為1立方或1方。

                  1.6.4 測量角度單位及其換算

                  我國測量工作的法定角度計量單位有60進制的度、分、秒制和弧度制,具體換算關系如下:

                  1)度分秒制

                  1圓周=360°(度),1°(度)=60′(分),1′=60″(秒)

                  2)弧度制

                  式中,取π=3.141 592 654。

                  1弧度(rad)對于度分秒制的角度值為

                  角度單位的度、分、秒值,可按下式化為弧度值

                  本章小結

                  測量學是一門研究地球的形狀和大小以及確定地面(包含空中、地下和海底)點位的學科。它的內容包括測定和測設兩個部分。

                  測量工作的根本任務是確定地面點位。為了確定地點的位置,首先要建立確定地點位置的基準。

                  假設某一個靜止不動的水面延伸而穿過陸地,包圍整個地球,形成一個閉合曲面,稱為水準面。水準面是作為流體的水受地球重力影響而形成的重力等勢面,它的特點是面上任意一點的鉛垂線都垂直于曲面在該點的切面。

                  水面可高可低,符合這個特點的水準面有無數個,其中與平均海平面相吻合的水準面稱為大地水準面。大地水準面所包圍的形體,可以近似地代表地球的形體,稱為大地體。

                  確定地面點位的坐標系有:天文地理坐標系、大地地理坐標系、地心坐標系、高斯平面直角坐標系、獨立平面直角坐標系。

                  地面點位置的高低,是用地面點的高程來描述的。由于地面點投影的基準面不同,因此描述地面點高程有絕對高程和相對高程兩種。

                  地面點到大地水準面的鉛垂距離稱為絕對高程。地面點到假定水準面的垂直距離稱為相對高程或假定高程。地面上兩點間絕對高程或相對高程之差稱為高差。

                  地球表面是一個彎曲的球面,但其半徑很大,如果測量區域較小,可以用一個水平面代替水準面。

                  測量工作中應遵循“布局上‘由整體到局部’,次序上‘先控制后碎部’,精度上‘從高級到低級’”的基本原則。

                  根據測量次序上遵循“先控制后碎部”的原則,先要進行控制測量,然后再進行碎部測量。控制測量分為平面控制測量和高程控制測量。選取一系列控制點構成控制網,進行控制測量。碎部測量是以控制點為依據,以較低的精度(保證必要的精度)由控制點測定碎部點(地形特征點)的位置。

                  距離、角度和高差這三個確定地面點位的量稱為基本觀測量。

                  測量工作分為內業和外業。在野外利用測量儀器和工具測定地面上兩點的距離、角度和高差,稱為測量的外業工作;在室內將外業的測量成果進行數據處理、計算和繪圖,稱為測量的內業工作。

                  習題與思考題

                  1.測量學研究的對象是什么?

                  2.測量學的任務是什么?測定與測設有何區別?

                  3.測量學在工程建設中有什么作用?

                  4.何謂水準面?何謂大地水準面?何謂大地體?

                  5.確定地面點位常采用哪幾種坐標系?

                  6.高斯平面直角坐標系是怎樣建立的?

                  7.測量上的平面直角坐標系和數學上的平面直角坐標系有何區別?

                  8.已知某點的高斯平面直角坐標為x=3 102 467.28 m,y=20 592 538.69 m,試問該點位于6°帶的第幾帶?該帶的中央子午線經度是多少?該點在中央子午線的哪一側?在高斯投影面上,該點距中央子午線和赤道的距離約為多少?

                  9.何謂絕對高程?何謂相對高程?何謂高差?

                  10.用水平面代替水準面時,地球的曲率對距離、高差有何影響?

                  11.測量工作的基本原則是什么?為什么要遵循這些基本原則?

                  12.確定地面點位的三項基本工作是什么?

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