测量学的基本知识及测量成果应用

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1、测量学的基本知识及测量成果应用中兵勘察设计研究院翁克勤2011年12月18日目录一、测量学的基本知识二、电力设计院业务与测量的关系三、测量坐标系统四、测量高程系统五、测量工作分类六、测绘成果提交七、GPS定位的坐标系统八、GPS定位原理九、GPS测量数据处理与应用一、测量学的基本知识1.1测量学的基本概念传统的测量学是以地球为研究对象，对地球进行测定和描绘的科学，是利用测量仪器和工具测定地球表面自然的形态、森林植被、土壤、湖泊和各种人工设施的形态、大小、空间位置及其属性等，然后将地面的自然形态和人工设施等绘制成地图。随着科学技术的发展和社会的进步，测量学的研究对象不仅

2、是地球，还需要将其研究范围扩大到地球外层空间的各种自然和人造实体。1.2测量学的分类测量学是测量科学技术的总称，它所涉及的技术领域，按照研究内容和测量手段的不同，分为许多分支科学，这些学科有：1）天文测量学、2）大地测量学、3）地形测量学、4）遥感测量学、5）摄影测量学、6）工程测量学、7）海洋测量学、8）地图测量学、9）地理信息学、10）边界测量及测量平差理论等。工程测量学：是研究工程测量和自然资源开发在规划设计、施工放样和运营管理各阶段中进行测量工作的理论、技术和方法的科学，是测量学中最活跃的一个分支学科，所以又称为实用测量学或应用测量学。（工程测量按照建设的对象

3、又分为城市测量、铁路工程测量、公路工程测量、水利测量、地籍测量、建筑测量、工业厂区施工安装测量、矿山测量、施工测量、变形测量、地下管线测量、竣工测量等。）大地测量学：是研究地球的大小、形状和重力场，测定地球表面广大地区的点位和地球整体与局部运动的理论和技术的学科。地图测量学：是研究如何将地球表面较小区域内的自然地物和人工地物以及地球表面高低起伏的形态等测绘成地形图的基本理论、技术和方法的学科。摄影测量学：是利用航空或航天器对地面摄影或遥感，以获得地物和地貌的摄影或光谱，然后在对这些信息进行处理、量测、判释和研究，以确定被测物体的形态、大小和位置，并判断其性质，将地表形

4、态和人工设施的影像信息用模拟的、解释的或数字的方式转变成各种比例尺的地形原图或形成地理数据库、并用图形、图像和数字形态来表达测量成果的基本理论和方法的一门学科。海洋测量学：是研究测量海岸、水体表层及海底自然与人工形态及其变化状况的理论、技术和方法的学科。制图学：是以地图信息传输为中心，探讨地图的编制及其制作的理论、工艺技术及其应用的一门综合性学科。1.3测量学的任务确定地球的形状和大小，在已知地球的形状和大小及其重力场的基础上，建立统一的坐标和高程系统、精确的测定地面点的平面位置和高程。利用现代测量手段对地球表面和外层空间的各种自然和人造物体的几何、物理和人文信息及其

5、时间变化进行采集、量测，再通过计算机和网络进行存储、分析、显示、分发和利用。进行国民经济建设和国防建设所需要的测量工作，以推动生产与科技的发展。1.4.地球的形态和大小测量工作在地球表面上进行的，应知道地球的形状和大小。由于地球表面71%被海水覆盖，可以把海水所覆盖的地球形体看作地球的形状。虽然地球的自然表面有高山、丘陵、平原、盆地及海洋等地物地貌，世界最高的珠穆拉玛峰高程8844.43m，最深的马里亚纳海沟深达11022m，地球的自然表面高低起伏最大近20Km，但这种起伏不到地球半径6378.14Km的1/300，对地球总体形状的影响可忽略不计。大地水准面是测量工作

6、的基准面。但是由于地球内部质量分布不均匀，致使大地水准面成为一个复杂的曲面。为此选用一个非常接近大地水准面，并使用数学式表达的几何形体来代表地球的总形状，称为旋转椭球体。它们的关系见图1-11.5地面点的表示方式测量工作的基本任务是确定地面点的空间位置。地面点的空间位置通常是用地面点在球面或平面上的投影位置（即地面点的坐标），以及地面点到大地水准面的铅垂距离（即地面点的高程）来描述的。旋转椭球体是由一椭球面（长半轴为a、短半轴b）绕其短半轴b旋转而成的椭球体。长半轴a、短半轴b、扁率α是决定旋转体的形状和大小的元素，随着测绘科学的进步，可以越来越精确的测定这些元素。目

7、前a=6378140m,α=1/298.257，b=6356755.288m。由于扁率很小，当测区不大时，可将地球当做为半径6371Km的圆球。当测区面积很小时，可用水平面代替水准面，作为局部地区的测量基准面。二、电力设计院业务与测量的关系预可研阶段可研阶段规划阶段选址选线设计阶段施工阶段竣工阶段运营维护阶段卫星遥感测量航空摄影测量航空摄影测量数字地形测量施工测量、变形测量竣工测量、变形测量地理信息建立航空影像小比例尺地图中比例尺地形图大比例尺数字地形图放样、安装、变形控制大比例尺现状图资源管理系统三、测量坐标系统1、天球坐标系---协议天球坐标系（