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1、(首页)北方工业大学课程教案课 程 名 称普通测量课 程 性 质专业必修开 课 年 度20 06 年至2007 年开 课 学 期秋季 春季授 课 班 级土木06A-1234主 讲 教 师赵俊兰课程所属学院(部门)建筑工程学院课程所属系(教研室)土木工程系课程 第 二 、三 讲第 2 周日期：2007年1月30地点：二教第 1 章测量学基础第 2 节 地球的形状和大小（1） 介绍地球认识的发展过程（2） 引出水准面的概念，复述大地体、水平面、大地水准面的含义，理解水准面及大地水准面的特性。（3） 大地水准面的形状及地球形状和大小。（4） 引出地球椭球体的概念，明确测量工作基准面、基准线。（5）

2、举例 说明在不同地球椭球体表示的坐标系统，介绍北京1954北京坐标系及1980大地坐标系的地球椭球参数及大地原点概念。教学重点: （1） 水准面、大地水准面、大地体。 （2）地球椭球体、测量工作基准面基准线教学难点: （1）地球椭球体、测量工作基准面基准线 （2）不同地球椭球体上表示的坐标系统通过介绍人类对地球的认识过程，引出水准面、大地水准面、大地体的概念。加强同学的了解并增加学生对地球形状和大小认识。讲述提问，地球概念的提出，从古至今为验证地球所做的研究。通过复述水准面、水平面、大地体、大地水准面的含义，引出地球形状和大小的概念及研究方法 ，讲述分析水准面、大地水准面、大地体概念，水准面、

3、大地水准面的特性及其与地球的关系。引出地球形状和大小概念。复述大地水准面与地球形状和大小，地球表面自然形态、大地水准面、用大地水准面代替地球的形状和大小。引出地球椭球体的概念，明确测量工作基准面、基准线。讲述分析，大地水准面不规则表面，不能作为测量制图与计算基准面，引出用地球椭球面代替大地水准面的标准。理解地球椭球面表示地面点位置的数学面。引出1954北京坐标系，明确该坐标系的地球椭球参数。引出1980国家大地坐标系，明确其地球椭球参数。认识两种坐标系的大地原点。引出1954北京坐标系，明确该坐标系的地球椭球参数。引出1980国家大地坐标系，明确其地球椭球参数。认识两种坐标系的大地原点。讲授主

4、要内容: 第二节 地球的形状和大小 基本概念：测量工作的基准线： 铅垂线是测量工作的基准线。静止的水面称为水准面，水准面是受地球重力影响而形成的，是一个处处与重力方向垂直的连续曲面，并且是一个重力场的等位面。水平面：与水准面相切的平面称为。大地水准面：水面可高可低，因此符合上述特点的水准面有无数多个，其中与平均海水面吻合并向大陆、岛屿内延伸而形成的闭合曲面，称为大地水准面，是测量工作的基准面。大地体：由大地水准面所包围的地球形体， 参考椭球体： 用大地体表示地球体形是恰当的，但由于地球内部质量分布不均匀，引起铅垂线的方向产生不规则的变化，致使大地水准面成为一个复杂的曲面，无法在这曲面上进行测量

5、数据处理。为了使用方便，通常用一个非常接近于大地水准面，并可用数学式表示的几何形体(即地球椭球)来代替地球的形状作为测量计算工作的基准面称参考椭球体。旋转椭球：由球椭球是一个椭圆绕其短轴旋转而成的形体，故地球椭球又称旋转椭球。旋转椭球体由长半径a(或短半径b)和扁率所决定。我国目前采用的元素值为长半径 a6378140m,并选择陕西泾阳县永乐镇某点为大地原点，进行了大地定位。由此而建立起来全国统一坐标系，这就是现在使用的“1980年国家大地坐标系”。大地原点：水准原点： 第三节 地面点位的确定一、确定地面点位的方法1、球面坐标系统（1）、天文地理坐标系：测量（天文经纬度）的外业以铅垂线为准大地

6、水准面和铅垂线是天文地理坐标系的主要面和线地面点的坐标是它沿铅垂线在大地水准面上投影点的经度和纬度（2）、大地地理坐标系：大地地理坐标系是建立在地球椭球面上的坐标系，地球椭球面和法线是大地地理坐标系的主要面和线，地面点的大地坐标是它沿法线在地球椭球面上投影点的经度L和纬度B2、地图投影平面坐标系 为了简化计算，要将（椭）球面上的元素归算（投影）到平面上。所谓投影就是建立起（椭）球面上的点与平面上的点一一对应的数学关系。地图投影学就是研究这个问题的学科，是数学也是地理学的一个分支学科。基本类型有：圆锥投影，圆柱投影，平面投影，任意投影等。（1）高斯平面直角坐标系：高斯投影是等角横切椭圆柱投影。等

7、角投影就是正形投影。所谓，正形投影，就是在极小的区域内椭球面上的图形投影后保持形状相似。即投影后角度不变形。按投影带不同通常分为6度带和3度带。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）地平坐标系：地平坐标系是平面直角坐标系，地平坐标系以当地的水平面为主要面(不需要投影)，通常以当地的北

8、方向为坐标轴的正方向，地平坐标系只用于小的局部地区3、空间三维坐标系（1）、地心坐标系：地心平坐标系是以地球质心为坐标原点，以地轴为Z轴，正向指向北极；XY平面与赤道面重合，X轴指向起始子午面 。（2）、参心坐标系：参心平坐标系是以参考椭球体的中心为坐标原点，以椭球修整轴（短轴）为Z轴，正向指向北极；XY平面与赤道面重合，X轴指向起始子午面 。4、地面点的高程高程（绝对高程、海拔）-地面点到大地水准面的铅垂距离。假定（相对）高程-地面点到假定水准面的铅垂距离。高差-两点间的高程之差。  5、  用水平面代替水准面和限度      一、

9、对距离的影响       二、 对高程的影响     1）、对距离的影响   2） 对高程的影响  第五节  测量工作概述     一、测量工作基本原则 1 从整体到局部，先控制后碎部。 2 前一步测量工作未作检核不进行下一步测量工作。      二、测量工作基本内容 1 水平角测量 2 水平距离测量 3 高程测量 地球表面复杂多样的形态，可分为地物和地貌两大类。地面上固定性物体称为地物，如河流、

10、湖泊、道路和房屋等。地面上高低起伏形态称为地貌，如山岭、谷地和陡崖等。不论地物或地貌，它们的形状和大小都是由一些特征点的位置所决定。这些特征点也称碎部点。测量时，主要就是测定这些碎部点的平面位置和高程。测定碎部点的位置，其程序通常分为两步：第一步为控制测量，以较精确的仪器和方法测定各控制点之间的距离、各控制边之间的水平夹角，某一条边的方位角，设某点的坐标已知，则可计算出其它控制点的坐标，以确定其平面位置。同时还要测出各控制点之间的高差，没某点的高程为已知，求出其它控制点的高程。第二步为碎部测量，即根据控制点测定碎部点的位置。这种“从整体到局部”、“先控制后碎部”的方法是组织测量工作应遵循的原则

11、，它可以减少误差累积，保证测图精度，而且可以分幅测绘，加快测固进度。另外，从上述可知，当测定控制点的相对位置有错误时，以其为基础所测定的碎部点位也就有错误，碎部测量中有错误时，以此资料绘制的地形图也就有错误。因此，测量工作必须严格进行检核工作，故“前一步测量工作末作检核不进行下一步测量工作”是组织测量工作应遵循的又一个原则，它可以防止错漏发生，保证测量成果的正确性。 本次课主体教学方式、方法：多媒体教学 。总结复习：总结水准面、大地水准面、大地体、水平面的概念。理解地球椭球面、地球椭球体作为测量计算与制图基准面。理解铅垂线作为测量工作基准线。明确基准面、基准线与测量工作的联系。设问：n1、大地

12、水准面的概念是如何确定的？为什么它可以代替地球的形状？n2、我国的大地原点和水准原点在哪里？1954北京坐标系和1980国家大地坐标有何区别？n3、世界第一高峰珠穆朗玛峰的高程是怎样测定的？n4、山会长高吗？地会下沉吗？怎样证明？布置作业教学目标：1、熟悉理解：重力、铅垂线、水准面、大地水准面、参考椭球面和法线的概念及关系； 2、水准面、大地水准面、大地体、水平面的概念。理解地球椭球面、地球椭球体作为测量计算与制图基准面。理解铅垂线作为测量工作基准线。明确理解基准面、基准线与测量工作的联系。 教学重点 （1） 水准面、大地水准面、大地体（2）地球椭球体、测量工作基准面基准线教学难点（1）地球椭

13、球体、测量工作基准面基准线（2）不同地球椭球体上表示的坐标系统思考问题：我国的大地原点和水准原点在哪里？北京坐标系和国家大地坐标有何区别？世界第一高峰珠穆朗玛峰的高程是怎样测定的？山会长高吗？地会下沉吗？怎样证明？ 教学后记§ 教学要点§ （1）地球的自然表面、物理表面和数学表面。地球椭球体和参考椭球体的概念。§ （2）地图投影是实现球面与平面间转换的科学方法。地图投影的实质，就是通过一定的数学方法，使球面坐标与平面直角坐标（或极坐标）间建立起一定的函数关系。§ （3）地图投影必然产生变形。采用不同的地图投影方法，建立起来的经纬网形状不同，其变形性质和变

14、形分布规律亦不同。§ （4）地图主比例尺是表明地图投影时地球缩小的倍率，只适于个别没有变形的点或线。§ （5）长度变形是最主要的变形，它制约着角度变形和面积变形。§ （6）变形性质不同的投影，有不同的用途。§ 教学难点：地球椭球体的概念，三种地理坐标的定义与区别，考核要求：§ （1）掌握地球椭球体的概念，地图投影的概念，地图投影的变形，高斯克吕格投影；§ （2）理解大地控制网、大地坐标系统的概念；§ （3）了解三种地理坐标 和大地控制网的构成。§ 知识点：§ S1： 地球概念提出§ S

15、2： 水准面的概念，大地体、水平面、大地水准面的含义，理解水准面及大地水准面的特性。§ S3：大地水准面与地球形状和大小§ S4：地球椭球体的概念，测量工作基准面、基准线。§ S5：1954北京坐标系，明确该坐标系的地球椭球参数。1980国家大地坐标系，明确其地球椭球参数。认识两种坐标系的大地原点。 小结：本讲主要讲述了测量学的任务、地面点位的确定以及测量工作基本概念三部分。其中地面点位的确定是学习的重点。绪论中涉及的面较广，提出的概念性问题较多，要一一理解、掌握。一 要求理解以下概念：1 测量学的任务； 2 测定； 3 测设； 4 水准面 ；5 大地水准面； 6

16、 地球椭球； 7 大地体； 8 绝对高程； 9 相对高程； 10 扁率； 11 六度分带； 12 高斯平面直角坐标系与数学上平面直角坐标系的不同；13 测量工作的三个基本要素。二 掌握以下内容： 1 测量学在建筑工程中的作用； 2 高斯投影的概念；3 高斯平面直角坐标系中横坐标y值的构成； 4 测量工作原则； 5 测量和测设的区别。1弄清一些基本概念，如水准面、大地水准面、旋转椭球体、地理坐标、平面直角坐标、高斯克里格坐标、绝对高程和相对高程、地形图、比例尺及比例尺精度、测量工的基本原则等。 2地球是个旋转椭球体，在地形测量范围内，为计算方便，可把地球视为圆球，其半径只为6371km。当测区范围在10km以内时，如测量水平距离，可不考虑地球的曲率，用水平面代替球面，但在高程测量时，即使测距很短，也必须考虑地球曲率的影响，这将在以后章节进一步介绍。 3确定地面点的位置是由其平面位置和点的高程决定，平面位置一般用平面直角坐标系表示，即用X、Y代表纵、横坐标。正如一张电影票，若上面印着“12排7号”，12排则表示其在X方向上的位置，7号则表示其在Y方向上的位置。若电影院有楼，前面要加“楼上”或“楼下”二字，以表示它们的空间