测量学的分类（按研究对象和内容的不同）：
大地测量学——研究整个地球的形状和大小，解决大地 区控制测量和地球重力场问题。按观测方法的不同分常规大 地测量和卫星大地测量。
普通测量学——测量小范围地球表面形状时，不顾及地 球曲率的影响，把地球局部表面当作平面看待所进行的测量 工作。
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摄影测量学——利用摄影像片来测定物体的形状、大小 和空间位置的工作，属于摄影测量学的范畴。由于获得像片 的方式不同，可分为地面、航空、水下和航天摄影测量学。
主讲人：郭丰伦
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§1-1 测量学的任务及分类 §1-2 地球的形状和大小 §1-3 测量常用的坐标系统 §1-4 用水平面代替水准面的限度 §1-5 测量工作概述
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§1-1 测量学的任务及分类
测量学是研究地球形状、大小以及地表(包括空中、地下和 海洋）物体的几何形状及其空间位置，以及对于这些空间位置 信息进行处理、储存、管理的科学。
3º带自1.5 º开始，按3º的经差自西向 东分成120个带。
S
每个投影分带的中央的子午线称中央
子午线
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6º带与3º带中央子午线之间的关系如图:
3º带的中央子午线与6º带中央子午线及分带子午线重合， 减少了换带计算。
工程测量采用3 º带，特殊工程可采用1.5 º带或任意带。
N
B取值范围： 北纬0~90˚ 南纬0~90˚
起始子午面 （首子午面）
M
P
O nB
L
赤道平面
大地经度L
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SHale Waihona Puke 大地纬度B二、高斯平面直角坐标系
高斯平面直角坐标系，可将球面上的图形在平面上表示出 来，使测量计算和绘图变得容易。即:
第一步：将地球每隔3˚或者6 ˚分成若干带； 第二步：高斯投影。整带投影至椭圆柱面上，然后展开得到
高斯投影平面； 第三步：在高斯投影平面上以赤道为y轴，自西向东正；以
中央子午线为x轴，自南向北为正；并将x轴向左（西）平 移500km，在y坐标之前加上带号而得到的坐标系。
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第一步：高斯分带
N
第中 1 带央
首子
子 午
午
线线
0° 6° 12° 赤 道
我国规定按经差6º和3º进行投影分 带。
6º带自首子午线开始，按6º的经差自 西向东分成60个带。
陆地
高山
海洋
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丘陵
一、地球体的有关概念
垂线：重力的作用线称为铅垂线，简称垂线。 (万 有引力与离心力的合力)
水准面：静止的水面，称为水准面。水准面是一 个重力等位面。
大地水准面：没有风浪没有潮汐的平均海水面就称 为大地水准面。大地水准面是一个封闭的曲面。
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大地体：大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形体。
大地水准面
N
地球椭球体
W
E
S
由于地球内部质量分布不均匀，所以大地水准面是一个不 规则的曲面，不能用数学公式表述，如果以该曲面作为测量计 算和绘图的投影面是非常不便的。因而需要寻找一个理想的几 何体代表地球的形状和大小。实用文档
该几何体必须满足两个条件：
① 形状接近地球自然形体； ② 可以用简单的数学公式表示。
参考椭球体：一个非常接近大地体并可用数学式表示的几何形 体，用它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。
大地水准面
N 地球椭球体
W
E
S
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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参考椭球体由长半轴a（或短半轴b）和扁率α决定。
我国目前采用的参考椭球体的参数为：
本课程主要是介绍普通测量学和工程测量学中的相关知识。
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工程测量的任务
工程测量是运用测量学的基本原理和方法为各 类工程建设服务。
工程建设三阶段 测量的任务
勘测设计 控制测量、测绘地形图
施工建设
施工放样、竣工测量
运营管理
安全监测、变形观测
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§1-2 地球的形状和大小
地球的表面高低起伏、很不规则，最高达8848.43m （ 2005/10/10公布，原数据8848.13m为1975年数据停止使用） （位于我国与尼泊尔交界的珠穆琅玛峰），最低深达11022m （位于太平洋西部的马里亚纳海沟）相对高差约20km。相对地 球半径约0.17%,在地球的表面海洋约占71%，陆地占29%，因此 人们把地球总的形状看作是被海水包围的球体。
海洋测绘学——以海洋和陆地水域为对象所进行的测量 和海图编制工作，属于海洋测绘学的范畴。
工程测量学——研究工程建设中所进行的各种测量工作， 属于工程测量学的范畴。工程测量学是测绘科学技术在国民 经济和国防建设中的直接应用。
地图制图学——利用测量所得的成果资料，研究如何投 影编绘和制印各种地图的工作，属于制图学的范畴。
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关于椭球上的几个基本概念
地 轴：地球的自转轴(NS)，N为北极，S为南极。
子午面：过地球某点与地轴所组成的平面。
起始子午面：通过英国格林尼治天文台 纬线 N
的子午面NGS 。
起 始
子午线：子午面与地球面的交线，
子 午
G
线
又叫经线。
W
O
纬 线：垂直于地轴的平面与地
球面的交线。
赤道平面：垂直于地球旋转轴并通 起
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§1-3 测量常用的坐标系统
一、大地坐标系（地理坐标系）: 大地地理坐标系是建立在地球椭球面上的坐标
系，地球椭球面和法线是大地地理坐标系的主要面 和线，地面点的大地坐标是它沿法线在地球椭球 面上投影点的经度 λ和纬度φ。
缺点: 大地坐标是球面坐标，
对测量计算和绘图来说， 不便于直接进行各种计 算。
过地球中心的平面WME。
始
子
S
赤 道：赤道平面与地球面
午
面
的交线。
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赤道平面
E 赤道
大地经度：过P点的子午面NPS与首子午面NMS所构成的二面角
叫做P点的大地经度，用L表示。
L取值范围：东经0~180˚，西经0~180˚
大地纬度：过P点的法线 P、N与赤道面的夹角叫做P点 的大地
纬度，用B表示。
长半轴 a= 6378140m
短半轴 b= 6356755.3m
W
扁 率 α= a b = 1
a
298 .257
N
b aO
a E
S
当测量精度要求不高时，可把地球看作圆球，
其平均半径： R =（a+a+b）/3= 6371km
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测量工作的基准线和基准面： • 测量工作的基准线—铅垂线 。 • 测量工作的基准面—大地水准面。 • 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。