《工程测量学》PPT课件.ppt

工 程 测 量 学,第一章 绪 论, 任务及在国民经济建设中的作用 地球的形状和大小 测量中常用的坐标系统 确定地面点位的原理 用水平面代替水准面的限度 测量的基本工作, 测绘学,是研究地球形状和大小以及确定地球表面（包括空中、地表、地下和海洋）物体的空间位置，以及对于这些空间位置信息进行处理、存储、管理的科学。,1.1 任务及意义,技术发展：,测量技术,数字自动化测量,利用全站仪,数字测量,摄影测量,地面人工测量 利用光学仪器,GPS,测量成果,纸质地形图 数字地图 地理信息系统,航摄仪进行空中摄影获取像片,测量学分类,大地测量学 航空摄影测量与遥感 工程测量学 地图制图学 海洋测量学 普通测量学,国民经济建设 国防建设 科学研究,应用领域：,建筑变形监测,在南极长城站进行控制测量,在海拔6120米测量珠穆朗玛峰高程,在南极长城站进行天文测量,普通测量学的任务,测绘地形图（测定） 建筑物的施工放样（测设） 变形监测,普通测量学的基本要求,掌握测量学的基本概念，基本理论 熟练操作常用的测量仪器 掌握又快又准确地测、算、绘的技术 熟练读图和用图,1.2 地球的形状和大小,地球既围绕太阳旋转又绕自己的轴自转，地球上的物体将受到地球、太阳、月亮引力、离心力等多种力的作用，而其中主要是受到离心力和地球质心吸引力的作用，这两个力的合力称为重力，重力方向即为垂线方向。,离心力,一、地球形状,由于地球的自转和公转，使得地球成椭球形，其赤道半径大，极半径小。地球表面并不光滑，形状十分复杂，有高山平原，江河湖泊，如： 有高于海平面8848m珠穆朗玛峰 有低于海平面11022m马里亚纳海沟 但是这样的高低变化与地球半径6371km相比只有1/600变化是微小的。因为海洋约占整个地球表面的71%。 所以人们设想将静止的海水面向整个陆地延伸，用所形成的封闭曲面代替地球表面，这个曲面称为 大地水准面。大地水准面所包含的形体，称为大地体，它代表了地球的自然形状和大小。,特点：1.重力等位面，其表面处处与重力方向垂直。 2.有无穷多个，但各水准面之间是不平行的。 3.是不规则的闭合曲面,二、 水准面,定义： 处处与重力方向垂直的连续曲面称为水准面。,定义：将静止的海水面向整个陆地延伸， 用所形成的封闭曲面代替地球表面， 这个曲面称为大地水准面。 作用：测量工作的基准面 获取：我国在青岛设有验潮站,三、大地水准面：,1. 要求：总质量=地球质量，中心与质心重合， 短轴与旋转轴重合。 旋转角速度与地球自转速度相等。 表面与大地水准面拟合最好。,四、旋转椭球面,五、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,2.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 =1：298.257,1.3 测量中常用的坐标系统,一、天文坐标（地理坐标系） 通常用经度（）和纬度（）表示。 以垂线和大地水准面为基准线和基准面,二、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,我国目前常用大地坐标系： 1954年北京坐标系，大地原点在原苏联。 1980年国家大地坐标系，大地原点在陕西省永乐镇。 WGS84世界大地坐标系，坐标原点在地心。,大地坐标系：,参考坐标系,地心坐标系,三、空间直角坐标系 坐标原点 O：地球椭球体中心（与质心重合） Z 轴 方 向： 指向地球北极 X 轴 方 向： 指向格林尼治子午面与地球赤道面之 交 点 Y 轴 方 向： 垂直于XOZ平面，构成右手坐标系。,例如：地面上任意点P的空间直角坐标（X、Y、Z）表示方法。,X,Z,空间直角坐标和大地坐标之间的坐标转换公式,大地坐标和空间直角坐标之间的坐标转换公式,四、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。,中央子午线,P,P,高斯投影六度带和三度带投影示意图,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,五、平面直角坐标系,独立平面直角系原点一般选择在测区西南角,m(x、y),x,y,例：X=138567.923m Y=126738.357m,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）,HA,A,B,HB,HA,HB,h,假 设 水 准 面,大地 水 准 面,六、地面点的高程系统,A,水准原点H,自然表面,大地水准面（高程为0）,绝对高程 （海拔）,青岛验潮站,HA,H,56年黄海高程系统：H=72.289m 85年国家高程基准：H= 72.260m,1.4 地面点的确定原理,一、地球表面的形状,地貌：地球表面高低起伏的形态， 例如：高山、峡谷等 地物：地面上人造或天然固定物体， 建筑、桥梁、道路等,二、常规测量的基本工作： 测距离 D 测角度（） 测高差 h,A,三、卫星定位方法,利用卫星信号接受机，同时接受多颗定位卫星发射的