长半径 a 6378245m
扁率 1/298.3
N
O1 GEOID
1980年国家大地坐标系
1980年国家大地坐标系
建立：进行了我国的天文 大地网整体平差，采用新 的椭球元素，进行了定位 和定向
大地原点：陕西省泾阳县 永乐镇
椭球：1975年国际大地测 量与地球物理联合会第16 届年会
长半径 a 6378140 5m
各种工程，如城市建设、大型厂矿建筑、水利枢 纽，农田水利及道路修建等，在勘测设计、施工 放样、竣工验收和工程监测保养阶段的测量工作
(3)地形测量学
将小区域内的地物和地面起伏形状，按照 一定比例缩小后绘制成平面图或地形图
其它：
摄影测量
地图制图
小结：
测量学/测绘学偏重于研究地球 表层和物体的空间特性和变化。
研究对象？ 研究途径？ 提供成果？ 应用领域？
例：地球物理探勘
地形图的认识； 野外工作的导航； 采样点的记录；
例：地球物理探勘
大部分地球 物理勘探技 术的信息采 集，要求按 照一定的测 线或测点进 行采集。
例：地球物理探勘
地球物理勘探的 成果资料进行分 析时，离不开空 间信息；
2、本课程的目的和任务
基准面如何选择？
1、地球的形状和大小
地球表面 陆地 海洋
❖地球自然表面——地球的固体和液体部分相对 于大气的分界面 ❖地球体——地球自然表面包围的形体
大地水准面
地球表面 陆地
水准面——处于静止
状态的水面（无数个）， 同一水准面上各点重力位 能相等。
海洋 大地水准面——把地
大地水准面 球总的的形状看成是被海 水包围的球体；假定静止 的海水面向陆地延伸形成 封闭的曲面；
测量学
中国地质大学 土地科学技术系
李淑慧
第一章 绪论
本课程的任务、特点、内容框架 有关的基础理论知识
一、本课程的任务和特点
1、什么是测量学?
研究地球的形状和大小，并确定 地球表面点位关系的科学。
(1)大地测量学
1、建立国家大地控制网 2、测定地球的形状和大小 3、研究地球重力场
(2)工程测量学
测量仪器的发展 测距仪的发展
水准仪的发展 GPS
新技术的发展 摄影测量与遥感
其它的空间技术
仪器的自动化
GPS技术的出现
摄影测量与遥感的发展
地球的形 状和大小； 坐标系；
如何描述 点的位置？
测量学
如何测定地面点的位置， 并将结果描绘下来
如何保证测 量工作满足 精度要求？
测量的技 术手段： 仪器/方法
如何测定 点的位置？
误差理论； 工作原则 和程序
达到的目标？
1、认识和使用地形图； 2、掌握地理坐标，坐标系的概念； 3、掌握定点的方法，使用的仪器； 4、初步掌握地形图的测绘，工程放样的过程； 5、初步掌握相关的理论：地图投影，误差；
如何“测定”？？
测量的基本工作：
1、测定地面上两点之间的距离 2、测定两条边之间的夹角 3、测定地面上各点的高差
传递坐标
如何转绘？？
如何满足规定要求？？
“从整体到局部” 测量工作的组织原则和程序
“先控制后碎部”
四、测量学的发展概况
测量理论的发展 大地水准面精化；
数据处理理论的发展； 测角仪器的发展
地图投影（见第七章）
地球椭球面
(B, L)
平面
(x, y)
小范围的情况下
X
OY
-Y
+X P +Y
-X
用水平面代替水准面？？
B
A s
a a1
b b1
X OY
小范围的情况
多大的范围可以接受？ຫໍສະໝຸດ ABC c c
水平面 a D b 大地水准面 D bh
R
O
距离
D
R tg
R
D3 3R2
高程
h R sec R D2
•大地体——由大地水
准面包围的形体；
大地体——地球形状和大小的标准
大地水准面的特点
重力等位面，处处与重力方向垂直； 重力方向有局部变化，致使大地水准 面也就不规则，不方便计算。
参考椭球面
长半轴：6378245m 短半轴：6356863m
地球表面 陆地
海洋
大地水准面 参考椭球
▪参考椭球——形状和大小与大地体相近，并且 两者之间的相对位置确定的旋转椭球
地球模型
地球表面 陆地
海洋 大地水准面 参考椭球
高程：地面某点沿着投影线方向 到基准面的垂直距离。
绝对高程
绝对高程：地面某点沿着铅 垂线方向到大地水准面的垂 直距离。
相对高程和高差
➢相对高程：采用任意水准面为起算高程的 基准面 ➢高差：两个地面点之间的高程差
练习题
1. 同一水准面上的各点的_____相等。 2. 测量坐标系是建立在______上的。 3. 高程系统是以______为基准面的。 4. 天文地理坐标系和大地地理坐标系有什么区别？ 5. 测量学中的平面直角坐标系一般以___方向为x轴。 6. 水平面代替水准面实质上是忽略了_______的影响，它的允许
地理坐标 天文地理坐标 大地地理坐标
平面直角坐标系 空间直角坐标
天文地理坐标系
地轴
天文地理坐标
子午面： 起始子午面： 子午线或经线、经圈： 纬圈： 赤道面： 赤道： 天文经度： 天文纬度：
大地地理坐标
格林尼治子午圈 B=0°
子午圈
N
纬圈
•P
W
OB
•E
L •
• 赤道
=0°
大地经度L 大地纬度B
平面直角坐标系
范围是_____ 7. 大地水准面和参考椭球面有什么联系和区别？ 8. 地质大学的绝对高程是50米左右，百望山的相对高程是300米，
如何理解？ 9. 分别由地面两点的绝对高程和相对高程算出的高差相等吗？
3、测量工作概述
测量工作的任务：
按照规定要求测定地物、地貌的相对 位置和绝对位置，并按照选定的投影 方式转绘到图纸上，成为一张地形图。
本课程的特点
总学时：40学时 讲 课：24学时 实 习：16学时
（分组实习）
强调动手能力和实践 理论指导实践
二、测量学的基本理论
地面点位的确定和表示 (1-2，1-3) 测量工作概述 (1-4)
问题
如何描述点位？
空间点的投影线方向投 影到基准面上的位置， 及该点至投影点沿投影
线方向的距离
在地球上的点位如何描述？
2R
影响的大小
距离
D=10km, D / D 1:100万 D=20km, D / D 1: 30万
高程
D=0.2km, h 0.31cm D=0.5km, h 2cm
总结
理论严密的坐标系统
Z •O Y X 直接需要的是平面坐标 计算复杂 小范围内没有必要，可直接假定。
(3)高程系统
地球上的一点
扁率 1/298.257
N
N
O2 O1
GEOID
小结：地球的模型
地球的自然表面 大地水准面 参考椭球面
地球模型
地球表面 陆地
海洋 大地水准面 参考椭球
2、地面点位的确定
点的位置 相对照的基准面、基准点
坐标系统、高程系统
地球上的一点
地球模型
地球表面 陆地
海洋 大地水准面 参考椭球
(1)坐标系统的类型
问题：椭球的选择
(我国的新旧 两种坐标系)
▪总地球椭球——和整个大地体最为接近的参考椭球； ▪参考椭球——与国家范围内的局部大地水准面最为接近
*我国的坐标系统的建立 P5
1954年北京坐标系 1980年国家坐标系
1954年北京坐标系
1954年北京坐标系 建立：与苏联1942年 普尔科沃坐标系联测 椭球：克拉索夫斯基 椭球 问题：参考椭球面与 我国大地水准面符合 不好