测量1实用工测1绪论ppt课件

1、实用工程测量 定义：测量学是研究地面点空间位置的测定、采集、数据处理、存储定义：测量学是研究地面点空间位置的测定、采集、数据处理、存储与管理的一门应用科学。其核心问题是研究如何测定点的与管理的一门应用科学。其核心问题是研究如何测定点的空间位置。空间位置。 义务：义务： 1、测绘：地面的地物地貌、测绘：地面的地物地貌测量绘制成测量绘制成 图图 2、测设放样）：将图上设计建构筑物的图、测设放样）：将图上设计建构筑物的图 形和位置在实形和位置在实地标定，作为施工或定界的依据地标定，作为施工或定界的依据 图上的设计图上的设计实地实地 1.在工程规划设计阶段在工程规划设计阶段 首先需要规划区的地形图，有

2、精确的地形图和测绘成果，才首先需要规划区的地形图，有精确的地形图和测绘成果，才能保证工程的选址、选线、设计得出经济合理的方案。能保证工程的选址、选线、设计得出经济合理的方案。2.在工程施工阶段在工程施工阶段 工程的施工，主要目的是把工程的设计精确地在地面上标定出工程的施工，主要目的是把工程的设计精确地在地面上标定出来，这就需要使用测量的仪器，按一定的方法进行施工测量。来，这就需要使用测量的仪器，按一定的方法进行施工测量。3.在工程运营与管理阶段在工程运营与管理阶段 为了能够正常运营或日后改进与扩建的需要，应进行竣工测量。为了能够正常运营或日后改进与扩建的需要，应进行竣工测量。对于大型或特殊的建

3、筑物，还需进行周期性的重复观测，观测建对于大型或特殊的建筑物，还需进行周期性的重复观测，观测建筑物的沉降、倾斜、位移等，即变形观测，从而判断建筑物的稳筑物的沉降、倾斜、位移等，即变形观测，从而判断建筑物的稳定性，防止灾害事故的发生。定性，防止灾害事故的发生。1.1.3 实用工程测量在工程各阶段建设中的作用实用工程测量在工程各阶段建设中的作用 1975年在在海拔年在在海拔6120米测量米测量珠穆朗玛峰高程。珠穆朗玛峰高程。珠峰高程为珠峰高程为8848.13m2019年年5月重测珠峰高月重测珠峰高程程 ，用，用GPS全球卫星定全球卫星定位技术和传统的测量方位技术和传统的测量方法相结合重测珠峰高程法

4、相结合重测珠峰高程为为8844.43m1.2.1测量的基准线与基准面测量的基准线与基准面2. 基准面：基准面： 空间任何一点都有水准面，处处和重力方向相垂直空间任何一点都有水准面，处处和重力方向相垂直的曲面均称水准面，水准面就是测量的基准面。由于水的曲面均称水准面，水准面就是测量的基准面。由于水准面的高度不同，水准面有无穷多个，其中一个和平均准面的高度不同，水准面有无穷多个，其中一个和平均的海水面重合，我们称之为大地水准面，它是又一个测的海水面重合，我们称之为大地水准面，它是又一个测量的基准面。量的基准面。 大地水准面地球表面水准面(平均海水面)铅垂线 大地水准面是有微小起伏的复杂曲面，其原因

5、是地球内部质大地水准面是有微小起伏的复杂曲面，其原因是地球内部质量分布不均匀，看下图：量分布不均匀，看下图：ZYXO地球椭球面大地水准面大地水准面面地球椭球地面低密度矿体高密度矿体 如果将地球表面上的图形投影到这个不规的大地水准面曲的如果将地球表面上的图形投影到这个不规的大地水准面曲的面上，计算时将非常困难。为此，选用一个非常接近于大地水准面上，计算时将非常困难。为此，选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来代替大地水准面作为进行测面、并可用数学式表示的几何形体来代替大地水准面作为进行测量数据处理，这个规则曲面就是旋转椭球面由椭圆量数据处理，这个规则曲面就是旋转椭球面由椭圆N

6、WSE绕短绕短轴轴NS旋转而得）旋转而得） 。如下图红色表示旋转椭球面，它所包围的球体。如下图红色表示旋转椭球面，它所包围的球体称为地球椭球体。称为地球椭球体。ZYXO大地水准面地球椭球面 地球椭球的参数可用地球椭球的参数可用a(长半径长半径)、b短半径及短半径及扁率表示。扁率扁率表示。扁率为为 aba 1979年国际大地测量与地球物理联合归推荐的地球椭球参数年国际大地测量与地球物理联合归推荐的地球椭球参数a=6378140m，b=6356755.3m, =1:298.257。 旋转椭球面是数学表面，可用如下的公式表示：旋转椭球面是数学表面，可用如下的公式表示： 1222bzayax 按一定的

7、规则将旋转椭球与大地体套合在一起，这项工作称椭球定位。定位按一定的规则将旋转椭球与大地体套合在一起，这项工作称椭球定位。定位时采用椭球中心与地球质心重合，椭球短轴与地球短轴重合，椭球与全球大地水时采用椭球中心与地球质心重合，椭球短轴与地球短轴重合，椭球与全球大地水准面差距的平方和最小，这样的椭球称总地球椭球。准面差距的平方和最小，这样的椭球称总地球椭球。 PPPPababM铅垂线法线(大地原点）大地水准面总地球椭球体面参考椭球体面地面总地球椭球体参考椭球体赤道赤道（北极）（南极）总地球椭球定位方法：椭球中心与地球中心重合，椭球短轴与地球自转轴重合等条件。参考椭球定位方法：椭球中心与地球中心不要

8、求重合，要求椭球短轴与地球自转轴平行，使大地起始子午面与天文起始子午面平行，使椭球面与本国大地水准面充分接近。上述两种椭球大小相同：长半径a=6378140m，短半径b=6356755.3m，扁率=1:298.257用途：全球测图用途：国家测图需需3个参数：个参数：X纵坐标）纵坐标）,Y横坐标）横坐标）,H （高程）（高程） 或或 经度）经度）,（纬度）（纬度）, H （高程）（高程） 从整个地球考虑点的位置，通常是用经纬度表示。用经纬度从整个地球考虑点的位置，通常是用经纬度表示。用经纬度表示点的位置，称为地理坐标。表示点的位置，称为地理坐标。PP1EE1首子午线赤道GGMMOXOYXYm(x

9、,y) m(x,y)X轴为南北方向，轴为南北方向，Y轴为垂直于南北的东西方向，坐标原点在测轴为垂直于南北的东西方向，坐标原点在测区西南角区西南角 X轴可采用：轴可采用：(1)真子午线方向；真子午线方向； (2)磁子午线方向；磁子午线方向；(3)建筑物主轴线方向。建筑物主轴线方向。 测量上测量上数学上OYXx y测区过坐标原点的南北方向为纵轴，即过坐标原点的南北方向为纵轴，即X轴，垂直于南轴，垂直于南北方向东西方向为横轴，即北方向东西方向为横轴，即Y轴。数学直角坐轴。数学直角坐标系横坐标为标系横坐标为X轴，纵坐标为轴，纵坐标为Y轴。轴。(2) 以纵坐标以纵坐标X轴正向为起始边，顺时针量算角度，轴

10、正向为起始边，顺时针量算角度，象限象限、顺时针排列。数学直角坐标以顺时针排列。数学直角坐标以横坐标横坐标Y正向为起始边，逆时针量算角度，象限逆正向为起始边，逆时针量算角度，象限逆时针排列。时针排列。(3) 数学上坐标原点数学上坐标原点x0、y0均为均为0。测量上，为使地。测量上，为使地面各点坐标均为正数，坐标原点选在测区的西南角面各点坐标均为正数，坐标原点选在测区的西南角或假定一对较大的正整数。或假定一对较大的正整数。 把地球椭球面上的图形展绘到平面上，必然产生变形。为了减把地球椭球面上的图形展绘到平面上，必然产生变形。为了减少变形误差，采用一种适当的投影方法，这就是高斯投影。少变形误差，采用

11、一种适当的投影方法，这就是高斯投影。 高斯投影是将地球划分为若干个带，先将每个带投影到圆柱面高斯投影是将地球划分为若干个带，先将每个带投影到圆柱面上。然后展成平面。我们可以设想将一个空心的椭圆柱横套地球，上。然后展成平面。我们可以设想将一个空心的椭圆柱横套地球，使椭圆柱的中心轴线位于赤道面内并通过球心。将地球按使椭圆柱的中心轴线位于赤道面内并通过球心。将地球按6分带分带, 从从0起算往东划分起算往东划分, 06为第为第1带带, 612为第为第2带带, 174180为第为第30带带,东半球共分东半球共分30个投影，按带进行投影。进个投影，按带进行投影。进行第行第1带投影时，使地球带投影时，使地球

12、3经线与圆柱面相切，经线与圆柱面相切，3经线长不变形。经线长不变形。 036YY1296XX036YXXY12961231314151617181920212223123452425262728293031323334353637383940414244454606121872788490961021081141201261321381 306带3带图中上半部为图中上半部为6度带分带情况：度带分带情况：将地球按将地球按6分带分带, 从从0起算往东划分起算往东划分, 06（第（第1带）带）, 612（第（第2带）带）, 174180（第（第30带）带）,东半球共分东半球共分30个投影，个投影，我

13、国领土从我国领土从1323带。带。图中下半部为图中下半部为3带分带情况：带分带情况：1 304 30 （第（第1带），带），4 30 （第（第2带）带） ，我国领土，我国领土3带从带从2446带。带。 等角等角:即椭球面上图形的角度投即椭球面上图形的角度投影到平面之后，其角度相等，无角影到平面之后，其角度相等，无角度变形，但距离与面积稍有变形。度变形，但距离与面积稍有变形。 中央经线投影后仍直线，且长中央经线投影后仍直线，且长度不变形，见右图。度不变形，见右图。 因此用这条直因此用这条直线作为平面直角坐标系的纵轴线作为平面直角坐标系的纵轴x轴。轴。而两侧其他经线投影后呈向两极收而两侧其他经线投

14、影后呈向两极收敛的曲线，并与中央经线对称，距敛的曲线，并与中央经线对称，距中央经线越远长度变形越大。中央经线越远长度变形越大。 赤道投影也为直线。因此赤道投影也为直线。因此,这条直线作为平面直角坐标的横轴这条直线作为平面直角坐标的横轴y轴。南北轴。南北纬线投影后呈离向两极的曲线，且与赤道投影对称。纬线投影后呈离向两极的曲线，且与赤道投影对称。 NSNS0606圆桩面Y轴X轴投影带中央经线赤道投影(c)高斯平面直角坐标系定义：高斯投影各带构成独立的坐标系，中高斯平面直角坐标系定义：高斯投影各带构成独立的坐标系，中央经线为央经线为x轴，赤道投影为轴，赤道投影为y轴，两轴的交点为坐标原点。轴，两轴的

15、交点为坐标原点。 按高斯直角坐标定义可知：按高斯直角坐标定义可知：X轴西轴西边各点的边各点的Y值均为负。为使值均为负。为使Y值为正值，值为正值，将将Y实际实际 均加均加500km，称，称Y的通用横坐的通用横坐标标, 即即 Y通用通用= 带号带号+Y实际实际+500km例：例：n点在点在20带，其实际坐标带，其实际坐标 Y实际实际=-113424.690mY通用通用=20（ -113424.690m +500000） =20 (386575.310) m =20386575.310 m XmY中央子午线中央子午线作作X轴轴赤道投影作Y轴XYm500k omXno由通用横坐标换算实际横坐标公式如下

16、：由通用横坐标换算实际横坐标公式如下： Y实际实际= Y通用去掉第通用去掉第1、2位带号）位带号）-500000 注：我国领土从注：我国领土从1323带，带号占两位。带，带号占两位。例如：某点通用横坐标例如：某点通用横坐标Y通用通用=20386575.310m，求该，求该 点实际横坐标。点实际横坐标。 Y实际实际= 386575.310-500000 =-113424.690 地面上任意点至水准面的垂直距离，称为该点的高程。某点至地面上任意点至水准面的垂直距离，称为该点的高程。某点至大地水准面的垂直距离称该点的绝对高程海拔）。大地水准面的垂直距离称该点的绝对高程海拔）。 我国规定青岛验潮站我国

17、规定青岛验潮站1950年至年至1956年统计资料所确定的黄海平年统计资料所确定的黄海平均海水面作为统一全国基准面。并在青岛观象山建了水准原点。水均海水面作为统一全国基准面。并在青岛观象山建了水准原点。水准原点至黄海平均海水面的高程为准原点至黄海平均海水面的高程为72.289m, 这个高程系统称为这个高程系统称为“1956年黄海高程系年黄海高程系”。 80年代初，国家又根据年代初，国家又根据1953年至年至1979年青岛验潮站观测资料，年青岛验潮站观测资料，算得水准原点高程为算得水准原点高程为72.2604m, 该高程系统称为该高程系统称为“1985年国家高程年国家高程基准基准”。从。从1985

18、年年1月月1 日起执行新的高程基准。日起执行新的高程基准。中国黄海高程系统示意图中国黄海高程系统示意图AB大 地 水 准 面假 定 水 准 面B相对高程HAHBHAH绝对高程hAB水准原点设在青岛市，高程为72.260m1985国家高程基准） （注：1956黄海高程系为72.289m)1. 1954年北京坐标系年北京坐标系 采用前苏联克拉索夫斯基参采用前苏联克拉索夫斯基参 考椭球体参数考椭球体参数（ a=6378245m ，=1:298.3）。大地原点实际上是在苏联普）。大地原点实际上是在苏联普尔科沃。该系统所对应的参考椭球面与我国大地水准面差异，尔科沃。该系统所对应的参考椭球面与我国大地水准面差异，可达到可达到+65m东部），全国平均达东部），全