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第一章 测量的基本知识
教学目的：1.理解并掌握测量学的概念，明确测量学的任务。
2.学会地面点位的确定方法。
3．掌握平面图、地形图、比例尺的概念 4．理解并掌握测量工作的基本原则
教学重点：1．地面点位的确定
2．比例尺
3.测量工作的基本原则
教学难点：1.高斯平面直角坐标系
2．测量工作的基本原则。
教学资料：测量学教材、教学课件 教学方法：讲授法、讲解法、演示法 讲授新课：
人类生存在地球表面上，我们非常有必要了解地球的形状和大小，怎样才能将地球表面的局部形状和大小测绘成图，以供国民经济建设使用，是测量学所要研究和解决的问题。
第一章 测量的基本知识
第一节 测量学的任务及其在工程建设中的作用
1．测量学：是研究地球的形状、大小以及确定地面点位的科学。
2．测量学的基本任务：是测绘地形图和为工程建设服务而进行的施工测量。
（1）测定：指使用测绘仪器，按照一定的方法测定地面点的位置，将测区的地形缩绘成地形图，供国民经济建设使用。
（2） 测设：主要针对施工放样而言，即按照设计图纸上工程建筑物的平面位置和高程，用一定的测量仪器和方法测设到实地上去的测量工作。
3．测量学的分科：测量学包括大地测量学、地形测量学、摄影测量学、工程测量学。随着科学技术的发展，测量学已发展为多个学科，还包括海道测量学和制图学等学科。
（1）大地测量学：研究地球表面上一个较大区域甚至整个地球表面的形状和大小，必须考虑地球曲率的影响。
（2）地形测量学：研究地球自然表面小区域内测绘工作的学科。 （3）摄影测量学：利用摄影像片来研究地球形状和大小的测绘科学。
（4）工程测量学：研究工程建设在勘察设计、施工和管理阶段所进行的各种测量工作的学科。
4．测量学在工程建设中的作用和地位：测量工作在工程勘测、规划设计、施工、管理等方面贯穿始终，是前期性、先行性、基础性的工作。
第二节 地面点位的确定
一、地球的形状及大小 （一）相关的概念
1．地形：地物和地貌统称为地形。
（1）地物：人工或自然所形成的物体，如河流、房屋、铁路、公路等。 （2）地貌：地球表面的各种起伏形态称为地貌，如山地、平原、丘陵等。 （3）地物特征点：地物轮廓的转折点称为地物的特征点。
2．水准面：人们设想有一个静止的海水面，向陆地内部无限延伸而形成一个封闭的曲面，这个静止的海水面称为水准面，水准面有无数个。
3．大地水准面：与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面。 4．大地体：大地水准面所包围的形体称为大地体。 （二）地球的形状和大小 1．地球的形状
地球的形状首先是大地体，近似成参考椭球体，再进一步近似成圆球体。 2．地球的大小
地球的形状是参考椭球体时，地球的大小可用长半径a和扁率α表示，其中，a=6378140m, α=1:298.257; 当地球的形状是圆球体时，地球的大小可用半径R表示，R=6371km。
二、大地坐标系和高程
在测量工作中，为了确定地面的空间位置，分别用点的坐标和高程来表示。在大范围内需用地理坐标系或高斯—克吕格坐标系来表示点的平面位置。
NS为椭圆的旋转轴，N表示北极，S表示南极。
（一）1、子午面 2、起始子午面 3、子午线 4、赤道面、赤道 5、天文纬度 6、天文经度 （拿一个地球仪讲解） （二）地面点位置的表示方法
确定地面上一点的空间位置，可由坐标和高程表示。
1．地面点的坐标：包括地理坐标、平面直角坐标、高斯平面直角坐标
（1）地理坐标：用经度、纬度表示地面点的绝对位置。纬度用φ、 经度用λ表示。 （2）平面直角坐标：当测区范围较小时，可采用平面直角坐标，以X轴为纵轴，一般用它表示南北方向，以Y轴为横轴，表示东西方向。
数学上的平面直角坐标系与测量上平面直角坐标系的异同点。如下图：
x
Ⅳ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
x o y o y Ⅲ Ⅱ Ⅲ
Ⅳ
测量学中的平面直角坐标系 数学中的平面直角坐标系
（3）高斯平面直角坐标
1）高斯平面直角坐标建立：在大区域测图时，不能将地球的球面当作平面看待，测图可采用高斯平面直角坐标系，它是以中央子午线和赤道投影为互相垂直的直线，中央子午线的投影是X轴，赤道的投影是Y轴，其交点是坐标原点。
2）高斯平面直角坐标系的性质
中央子午线的投影为一条直线，且投影后长度无变形，其余经线的投影为凹向中央子午线的对称曲线。
赤道的投影也为一直线，其余纬线的投影为凸向赤道的对称曲线。
中央子午线和赤道投影后为互相垂直的直线，成为其他经纬线投影的对称轴。而其他经 纬线投影后仍保持互相垂直关系，即投影前后角度无变形，故称为正形投影。
3）6°带的划分：从格林威治子午线（首子午线）起，依次每隔经度6°分为一带，整个地球分为60带，用数字1-60顺序编号，可按下式计算：
λ=6N-3
其中，λ为投影带中央子午线的经度，N为投影带带号 4）点在高斯平面直角坐标系中的坐标值理论上中央子午线的投影是X轴，赤道的投影是Y轴，其交点是坐标原点。点的X坐标是点至赤道的距离；点的Y坐标是点至中央子午线的距离，设为y′；y′有正有负。为了避免Y坐标出现负值，把原点向西平移500公里。为了区分不同投影带中的点，在点的Y坐标值上加带号N所以点的横坐标通用值为
y=N*1000000+500000+y′
2．地面点的高程：有绝对高程和相对高程之分。
（1）绝对高程：地面点沿垂线方向至大地水准面的距离称为绝对高程。如下图，地面点A和B的绝对高程分别为HA和HB
（2）相对高程：地面点到任意水准面的铅直距离称为相对高程。如下图，地面点A和B的绝对高程分别为HA ′ 和HB′。
（3）高差：地面两点高程之差称为高差。高差有正负之分。如下图，地面点A和B的高差hAB=HA-HB= HA ′ -HB′
（4）高程零点：
目前我国大多采用“1985年国家高程基准”所定的平均海水面为高程零点，称为“1985国家高程基准” 根据新的高程基准面，得出青岛水准原点的高程为72.260m。
高程测量的任务是求出点的高程，即求出该点到某一基准面的垂直距离。为了建立一个全国统一的高程系统，必须确定一个统一的高程基准面，通常采用大地水准面即平均海水面作为高程基准面。解放后我国采用青岛验潮站1950～1956年观测结果求得的黄海平均海水面作为高程基准面。根据这个基准面得出的高程称为“1956黄海高程系”。为了确定 高程基准面