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矿山测量学

矿山测量学. 兰州资源环境职业技术学院地质工程系. 主讲：时宁国. 矿山测量学. 第一讲 绪论. 第一章 绪论. 测绘学的任务及作用 地形测图的发展概况 课程学习要求 地面点位的确定. 本章主要内容. 测绘学的内容和任务 测绘科学技术的地位和作用. 绪 论. 测量学内容与任务 1 ．测绘学的定义 传统： （ 1 ） 测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位置的科学。 （ 2 ）测量学是研究地球及其表面各种形态的学科 ，主要任务是测定地球表面的点位和集合形状，并绘制成图，以及测定和研究地球的形状和大小。.

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Presentation Transcript

  1. 矿山测量学 兰州资源环境职业技术学院地质工程系 主讲：时宁国

  2. 矿山测量学 第一讲 绪论

  3. 第一章 绪论 • 测绘学的任务及作用 • 地形测图的发展概况 • 课程学习要求 • 地面点位的确定 本章主要内容

  4. 测绘学的内容和任务 测绘科学技术的地位和作用 绪 论

  5. 测量学内容与任务 1．测绘学的定义 • 传统： （1）测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位置的科学。 （2）测量学是研究地球及其表面各种形态的学科 ，主要任务是测定地球表面的点位和集合形状，并绘制成图，以及测定和研究地球的形状和大小。

  6. 测量学内容与任务 1．测绘学的定义 现代： 测绘学研究测定和推算地面的几何位置、地球形状及地球重力场，据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地球分布，编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题图的理论和技术的学科，是地球科学的重要组成部分。

  7. 测定:地面 图纸 测设:图纸 地面 测量学内容与任务 根据它的任务与作用，包括两个方面： ◆测定（测绘）(location) ◆测设（放样）(seting-out)

  8. 测绘学科的分类 按照研究范围、研究对象及采用技术手段 ◆大地测量学 ◆摄影测量学 ◆地图学 ◆工程测量学（矿山测量学 ） ◆海洋测绘学

  9. 摄影测量

  10. 测绘科学技术的地位和作用 ◆测绘工程（包括公路、建筑）的设计、施工、竣工、扩建维修及变形监测均要进行测量工作。 ◆从国防建设方面，测绘是赢得现代化战争的保障 ◆在科学研究方面，需要测绘技术的配合。

  11. 建筑变形监测

  12. 在南极长城站进行控制测量

  13. 在海拔6120米测量珠穆朗玛峰高程

  14. 在南极长城站进行天文测量

  15. 地形测图的发展概况 1．我国古代测量学的成就 ◆长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国地图——世界上现发现的最早的军用地图

  16. 注：世界上现存最古老的地图是在古巴比伦北部的加苏古巴城（今伊拉克境内）发掘的刻在陶片上的地图。注：世界上现存最古老的地图是在古巴比伦北部的加苏古巴城（今伊拉克境内）发掘的刻在陶片上的地图。 ◆北宋时沈括的《梦溪笔谈》中记载了磁偏角的发现。 ◆清朝康熙年间， 1718年完成了世界上最早的地形图之一《皇兴全图》。

  17. 2．目前测量学发展状况及展望 ◆ 测量室内外一体化。 ◆ GPS（Global positioning system） ◆ RS（Remote sense） ◆ GIS (Geographic information system) ◆ 3S技术的结合 ◆ 数字地球(Digital Earth)的概念。

  18. 课程学习要求 ◆认真听课； ◆复习与预习； ◆按时完成作业； ◆实验课认真对待。

  19. 地面点位的确定 • 地球的形状和大小 • 地面地位的表示方法

  20. 确定地面点的空间位置需用三个量，在测量工作中一般用:确定地面点的空间位置需用三个量，在测量工作中一般用: • 某点在基准面上投影位置（x,y） • 该点离基准面高度（H） N b a o W E S

  21. 地球的形状和大小 • 1、大地水准面 • 2、参考椭球体

  22. 1、测量（外业）工作基准面——水准面、大地水准面。 1、测量（外业）工作基准面——水准面、大地水准面。 ◆水准面——静止海水面所形成的封闭曲面。 ◆大地水准面——其中通过平均海水面的那个水准面。

  23. 设想以一个静止不动的水面向陆地延伸，形成一个闭合的曲面包围整个地球，称这个闭合曲面为水准面。设想以一个静止不动的水面向陆地延伸，形成一个闭合的曲面包围整个地球，称这个闭合曲面为水准面。 水准面有无数个，其中通过平均海水面的一个水准面称为大地水准面。大地水准面是测量工作的基准面。由大地水准面所包围的地球形体称为大地体。 N 椭球面 W E 大地水准面 S

  24. 图形：水准面及大地水准面图 ◆水准面的特性——处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面。 ◆铅垂线——测量工作的基准线

  25. 2、测量（内业）计算基准面——旋转椭球面（参考椭球面）2、测量（内业）计算基准面——旋转椭球面（参考椭球面） 由椭圆（长半轴a，短半轴b）绕b轴旋转而成的椭球体。可用数学式表示的光滑曲面。

  26. 我国采用的参考椭球体几何参数 （1）1954年北京坐标系，采用前苏联克拉索夫斯基 参考椭球体参数： a=6378245m=1:298.3 （2）1980年国家大地坐标系采用国际大地测量协会与 地球物理联合会在1975年推荐的IUGG-75地球椭球。 其参数： a=6378140m =1:298.257 （3）WGS-84坐标系 a=6378137m =1：298.257 球面 在测量工作范围不大时，可将地球看作圆球体，以球面代替大地 水 准面，，其半径R=6371km

  27. 地面点位的表示方法 （一）、平面坐标 1、地理坐标 2、空间直角坐标系 3、高斯平面直角坐标系 4、WGS-84坐标系 （二）、高程

  28. 地面点位的表示方法 （一）、平面坐标 1、地理坐标（属于球面坐标系统） 适用于：在地球椭球面上确定点位。分为： （1）.天文地理坐标(天文经度 ，天文纬度) （2）.大地地理坐标(大地经度L，大地纬度B )

  29. P 格林威治 地面上任意点 N（λ、Φ） 首子午线 φ o λ P′ （1）、天文坐标（地理坐标系） 通常用经度（λ）和纬度（φ）表示。 以垂线和大地水准面为基准线和基准面

  30. P N H大 G B L S （2）大地坐标系 点位的表示：大地经度（L），大地 纬度（B） ，大地高度（H） 地面上任意点P的空间位置为：P（L、B、H） ▲大地坐标是以法线和椭球体面为基准线和基准面

  31. 2、空间直角坐标系 以椭球体中心O为原点，起始子午面与赤道面交线为X轴，赤道面上与X轴正交的方向为Y轴，椭球体的旋转轴为Z轴，构成右手直角坐标系O-XYZ，在该坐标系中，P点的点位用OP在这三个坐标轴上的投影x,y,z表示。 地面上同一点的大地坐标系和空间坐标之间可以进行坐标转换。

  32. P(X、Y、Z) Z Y X Y 例如：地面上任意点P的空间直角坐标（X、Y、Z）表示方法。 Z X

  33. 3、高斯投影和高斯平面直角坐标系 （1）.高斯投影（横切椭圆柱正形投影） ★方法： 将地球划分成若干带，然后将每带投影到平面上。 ★ 特点：投影后角度保持不变，中央子午线投影后一条直 线，且长度不变。

  34. P

  35. ★高斯投影六度带和三度带投影示意图

  36. X X m Xm Y o 500km Ym ★中央子午线经度计算公式： 六度带：L0=6N-3 （N为投影带的号数） 三度带： L0=3N （2）.高斯平面直角 坐标系 以中央子午线作为坐标纵轴 （用X表示） 以赤道作为坐标横轴 （用Y表示） 例：xm=1346216.985m ym=19634527.165m 带号数

  37. x (北) yA A (第四象限) (第一象限) xA 西 y (东) o (第三象限) (第二象限)

  38. 大地原点：全国统一坐标的起算点。 我国大地原点位于 陕省泾阳县永乐镇。 我国统一采用的坐标系为“1980年国家坐标系”。

  39. 不同点： 1．测量上北方向为X轴正向，东方向为Y轴正向。 2．角度方向顺时针度量；象限顺时针编号。 相同点: 数学中的三角公式在测量中可直接应用。 坐标系的异同

  40. 适用于：研究范围较小。 数学平面直角坐标系 测量平面直角坐标系

  41. 4、WGS-84坐标系 WGS-84坐标系是全球定位系统（GPS）采用的坐标系，属于地心空间直角坐标系。其原点是地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CIP）方向，X轴指向BIH1984.0的零子午面和CIP赤道的交点，Y轴垂直于X，Z轴. X，Y，Z轴构成右手直角坐标系。

  42. （二）、高程 1.绝对高程：地面上一点到大地水准面的铅垂距离（H） 2.相对高程：地面上一点到假定水准面的铅垂距离（H ′ ） 3.高 差：地面上两点间的高程之差。（h） A h B HA′ HA HB′ HB 假 设 水 准 面 大地 水 准 面

  43. 水准原点H 56年黄海高程系统：H=72.289m 85年国家高程基准：H= 72.260m 绝对高程 （海拔） A 自然表面 HA H 青岛验潮站 大地水准面（高程为0）

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