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1、煤礦測量學(xué),主講:武永軍,第一章 煤礦測量學(xué)的基礎(chǔ)知識,本章知識點,測量學(xué)概述,測量工作的概述,比例尺,測量誤差的概述,地面點位置的確定,測量常用計量單位,第一節(jié) 測量學(xué)概述,測量學(xué)：研究地球的形狀、大小以及確定地球表面各點間相對位置的一門學(xué)科,1.1.1 測量學(xué)定義,生產(chǎn)實踐需要,測量學(xué),利用工具測量、發(fā)展,進(jìn)一步指導(dǎo)實踐,通俗意義上的測量學(xué)：利用測量工具、方法確定地面點與點之間的關(guān)系（距離、角度、高差）,1、測定（測繪） 2、測設(shè)（放樣）,1.1.2 測量學(xué)任務(wù),第一節(jié) 測量學(xué)概述,采集信息,信息處理,繪圖,讀 圖,信息處理,放樣,（測）,（算）,（繪）,（看、讀）,（算）,（標(biāo)定）,測

2、定,測 設(shè),第一節(jié) 測量學(xué)概述,礦山測量學(xué),1.1.3 測量學(xué)的分類,攝影測量學(xué),地圖制圖學(xué),普通測量學(xué),大地測量學(xué),公路,隧道,鐵路,建筑,第一節(jié) 測量學(xué)概述,1.1.4 測量學(xué)的作用,地面測量,井下測量,井上下聯(lián)系測量,地面控制測量,地面施工 測量,繪制井上下對照圖,測繪地形圖,井下控制測量,測繪采掘工程圖,井下施工測量,平面聯(lián)系測量,高程聯(lián)系測量,第二節(jié) 地面點位的確定,確定地面點的空間位置需用三個量，在測量工作中一般用: 某點在基準(zhǔn)面上投影位置（x,y） 該點離基準(zhǔn)面高度（H）,測量工作的實質(zhì)：確定地面點的空間位置,第二節(jié) 地面點位的確定,C,基準(zhǔn)面,Z,Y,第二節(jié) 地面點位的確定,地

3、球表面高低起伏大，海洋面積71%，地球是被海水面包圍的球體,1.2.1 大地水準(zhǔn)面,第二節(jié) 地面點位的確定,水準(zhǔn)面靜止海水面所形成的封閉曲面。N個大地水準(zhǔn)面其中通過平均海水面的水準(zhǔn)面。1個,1.2.1 大地水準(zhǔn)面,大地水準(zhǔn)面作為點平面位置的投影面，高程的起算面,第二節(jié) 地面點位的確定,水準(zhǔn)面,大地水準(zhǔn)面,所以,外業(yè)測量工作基準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面 外業(yè)測量工作基準(zhǔn)線鉛垂線,絕對高程： 地面點沿鉛垂線到大地水準(zhǔn)面的距離，稱為該點的絕對高程或海拔、標(biāo)高，簡稱高程，以H表示。,1.2.2 高程,第二節(jié) 地面點位的確定,我國的高程系統(tǒng)：水準(zhǔn)原點 ：全國高程的起算點。1985年國家高程基準(zhǔn) （72.260m ）

4、1956年黃海高程系 （72.289m）目前我國統(tǒng)一采用1985年國家高程基準(zhǔn) 。,水準(zhǔn)原點,H0,驗潮站,大地水準(zhǔn)面,相對高程： 地面點沿鉛垂線到假定水準(zhǔn)面的距離稱為相對高程或假定高程，用H表示。,1.2.2 高程,第二節(jié) 地面點位的確定,何為假定水準(zhǔn)面呢 ？,根據(jù)工程的需要，如果某一地區(qū)引用絕對高程有困難，或者為了施工方便，也可以選擇一個假定的水準(zhǔn)面做為高程啟起算面。提示：在一個特定區(qū)域只能選擇一個水準(zhǔn)面,高差：地面上相鄰兩點的高程之差，常用h表示。高差有正負(fù)之分：正為上坡，負(fù)為下坡。,1.2.3 高差,第二節(jié) 地面點位的確定,1、地理坐標(biāo)：用經(jīng)度和緯度來表示地面點位坐標(biāo) 適用于：在地球橢

5、球面上確定點位。分為： （1）天文地理坐標(biāo)(天文經(jīng)度 ，天文緯度 ) （2）大地地理坐標(biāo)(大地經(jīng)度L，大地緯度B )如：北京 東經(jīng)11628北緯3954,1.2.4 地面點的坐標(biāo),第二節(jié) 地面點位的確定,S,緯線,N,O,地 軸：地球的自轉(zhuǎn)軸(NS)，N為北極，S為南極。,子午面：過地球上某點與地軸（旋轉(zhuǎn)軸）所組成的平面。,子午線：子午面與地球面的交線， 又叫經(jīng)線。,起始子午面：通過英國格林尼治天文臺的子午面NGS 。,緯 線：垂直于地軸的平面與地 球面的交線。,赤道平面：垂直于地軸并通過 地球中心的平面WME。,赤 道：赤道平面與地球面 的交線。,W,E,赤道,赤道平面,起始子午面,起始子午

6、線,G,橢球上的基本概念,經(jīng)度：過P點的子午面NPS與首子午面NMS所構(gòu)成的二面角叫做P點的大地經(jīng)度，用L表示。,緯度：過P點的法線 Pn與赤道面的夾角叫做P點的大地緯度，用B表示。,赤道平面,O,P,M,大地經(jīng)度L,大地緯度B,n,L,B,起始子午面（首子午面）,S,N,L取值范圍：東經(jīng)0180西經(jīng)0180B取值范圍：北緯090南緯090,內(nèi)業(yè)計算、繪圖, 方法：將地球劃分成若干帶，然后將每帶投影到平面上。 特點：投影后角度保持不變，中央子午線投影后一條直線，且長度不變。,外業(yè)測量、地球表面,變形,2、高斯平面直角坐標(biāo)系：適用于：研究范圍較大。,1.2.4 地面點的坐標(biāo),第二節(jié) 地面點位的確

7、定,1.2.4 地面點的坐標(biāo),高斯平面直角坐標(biāo)系,（1） 高斯投影的概念 高斯投影是一種等角橫切橢圓柱投影。它是由德國數(shù)學(xué)家高斯(Gauss，17771855)提出，后經(jīng)德國大地測量學(xué)家克呂格(Kruger，18571923)加以補充完善，故又稱“高斯克呂格投影”，簡稱“高斯投影”。,N,S,c,中央,子,午線,赤道,（2） 高斯投影的原理,高斯投影采用分帶投影。將橢球面按一定經(jīng)差分帶，分別進(jìn)行投影。,（3） 投影帶的劃分,我國規(guī)定按經(jīng)差6和3進(jìn)行投影分帶。6帶自首子午線開始，按6的經(jīng)差自西向東分成60個帶。 3帶自1.5 開始，按3的經(jīng)差自西向東分成120個帶。,高斯投影帶劃分,按照6帶劃分

8、的規(guī)定，第1帶中央子午線的經(jīng)度為3，其余各帶中央子午線經(jīng)度與帶號的關(guān)系是： L。=6N3 （N為6帶的帶號）,例：20帶中央子午線的經(jīng)度為 L。6 203117 此帶的范圍是多少？（114 120 ）,按照3帶劃分的規(guī)定，第1帶中央子午線的經(jīng)度為3，其余各帶中央子午線經(jīng)度與帶號的關(guān)系是： L。=3n （n為3帶的帶號）,例：120帶中央子午線的經(jīng)度為 L。3 120360 ,6帶與3帶中央子午線之間的關(guān)系如圖:,3帶的中央子午線與6帶中央子午線及分帶 子午線重合，減少了換帶計算。,工程測量采用3 帶，特殊工程可采用1.5 帶或任意帶。,（4） 高斯平面直角坐標(biāo)系,坐標(biāo)系的建立：x軸 中央子午線

9、的投影y軸 赤道的投影原點O 兩軸的交點,O,x,y,P,（X，Y）,高斯自然坐標(biāo),注：X軸向北為正， y軸向東為正。,赤道,中央子午線,由于我國的位于北半球，東西橫跨12個6帶，各帶又獨自構(gòu)成直角坐標(biāo)系。 故：X值均為正， 而Y值則有正有負(fù)。,東經(jīng) 732713509 6帶1323， 3帶2445故：根據(jù)帶號可以判斷屬于何種投影帶,我國統(tǒng)一6帶分布情況,x,y,o,500km,= 500000+ = + 636780.360m = 500000+ = + 227559.720m,國家統(tǒng)一坐標(biāo)：,（帶號）,（帶號）,不同點：1、 x，y軸互異。2、 坐標(biāo)象限不同。3、表示直線方向的方位角定義不

10、同。相同點：數(shù)學(xué)計算公式相同。,高斯平面直角坐標(biāo)系 與數(shù)學(xué)上的笛卡爾平面直角坐標(biāo)系的異同點 ：,測量坐標(biāo)系,3、獨立平面直角坐標(biāo)：適用于：研究范圍較小。當(dāng)區(qū)域面積小于50平方，可直接在平面上計算）,第二節(jié) 地面點位的確定,1.2.4 地面點的坐標(biāo),第三節(jié) 比例尺,1.3.1 比例尺的概念,1、數(shù)字比例尺 用1/M表示。如1500，1 1000，1 5000， M為比例尺分母。M越大，比例尺越小。,比例尺：圖上某直線的長度與該直線的實地水平長度之比；分為數(shù)字比例尺和圖式比例尺。,2、圖式比例尺,優(yōu)點：便于直接量取長度，并可減小因圖紙伸縮變形而引起的誤差。,3比例尺的精度 相當(dāng)于圖上0.1mm的實

11、地水平距離。,第三節(jié) 比例尺,1.3.2 比例尺的應(yīng)用,礦圖,采掘工程平面圖：1 5000 1 2000,井上下對照圖圖：1 5000,地 形 圖：1 5000,1.3.2 比例尺的應(yīng)用,第三節(jié) 比例尺,1.3.2 比例尺的應(yīng)用,圖紙打印,1 5000 一個方格邊長為500米,1 2000 一個方格邊長為500米,1:1000 一個方格邊長為500米,1.3.2 比例尺的應(yīng)用,礦圖建立的方格網(wǎng)，打印時每個方格網(wǎng)邊長都為10cm,1、確定地面點的三個基本要素：,第四節(jié) 測量工作概述,1.4.1 測量的基本內(nèi)容,2、地面測量的三項基本內(nèi)容：,角度,距離,高程,測角,量距,測高差,一是“由整體到局部

12、、從高級到低級、先控制后碎部”； 二是“步步要檢核”。,第四節(jié) 測量工作概述,1.4.2 測量工作的基本原則,在程序上“由整體到局部”；在工作步驟上“先控制后碎部”，即先進(jìn)行控制測量，然后進(jìn)行碎部測量；在精度上“由高級到低級”。,先看三個例子：,第五節(jié) 測量誤差的概念,1.5.1 測量誤差產(chǎn)生的原因,結(jié)論:這是由于尺子的原因產(chǎn)生的誤差,1、如果用兩把刻劃不一樣的尺，丈量同一段距離，用第一根尺量得距離為20m,用第二根尺量得距離為19.98m，兩者相差2cm。,尺子,1、量身高： 現(xiàn)用同一根尺對同一人量身高三次，當(dāng)視線水平或向上傾斜或向下傾斜時，會量得三個不同的身高值，這三個值之間存在誤差。,第

13、五節(jié) 測量誤差的概念,1.5.1 測量誤差產(chǎn)生的原因,結(jié)論:這時候產(chǎn)生誤差的原因主要是由人為因素造成的,1.5.1 測量誤差產(chǎn)生的原因,3、測三角形內(nèi)角和 用經(jīng)緯儀測量一三角形內(nèi)角，除了上面所說的人和儀器的因素導(dǎo)致誤差外，還有環(huán)境因素，如：光的折射、視線跳動等等,都有可能使照準(zhǔn)失真，這些現(xiàn)象是由于空氣的密度不同、空氣的對流、風(fēng)力等情況所造成的,也就是由環(huán)境造成的。,結(jié)論:環(huán)境因素也是造成誤差產(chǎn)生的又一個主要原因,第五節(jié) 測量誤差的概念,1.5.1 測量誤差產(chǎn)生的原因,第五節(jié) 測量誤差的概念,1.5.1 測量誤差產(chǎn)生的原因,誤差產(chǎn)生原因： 1.儀器本身 2.觀測者（人為原因） 3.外界環(huán)境,第五

14、節(jié) 測量誤差的概念,1.5.2 測量誤差的概念,1、誤差的概念：觀測值與客觀值之間的差距,2、誤差的分類： 按性質(zhì)分為：系統(tǒng)誤差、偶然誤差,系統(tǒng)誤差：有規(guī)律 儀器誤差,偶然誤差：沒有規(guī)律 人為誤差 外界誤差,3、評定精度的標(biāo)準(zhǔn): 中誤差、相對誤差、允許誤差,第六節(jié) 測量常用的計量單位,1.6.1 測量誤差產(chǎn)生的原因,1、長度單位1m=10dm=100cm=1000mm1km(公里)=1000m2、面積、體積單位面積：m2 、km2或公頃(ha)1ha=10000 m2 1 km2=100ha體積：立方米 m3,第六節(jié) 測量常用的計量單位,3、角度單位度、分、秒 弧度： 4、測量數(shù)據(jù)計算的湊整規(guī)律5進(jìn) 5舍 奇進(jìn)偶不進(jìn)Eg:0.4650.46 0.5750.58,1.6.1 測量計量單位,