水利工程测量

1、主讲：刘欢欢 本课程简介 工程测量学 学时84学时 其中理论58学时 实验26学时 后续配套课程 工程测量学实习1周课程结束考核办法 课程结束考试：课程结束考试：70% 考勤、作业：考勤、作业：20% 课间实习：课间实习：10% 第1章 绪论测绘工作概述学习要点 1、测量学的概念 2、测量学的基本内容与任务 3、地球的形状和大小 4、测量常用坐标系统 5、测量的基本工作 6、测量工作必须遵守的原则1、测量学的基本概念 测量学是研究地面点点位以及确定地球形状和大小的一门科学。 点位：点与点之间相对位置关系 how？ 利用测量的仪器和工具，用测量的方法和手段，以数据或图纸的形式表现出来。 度量和描

2、述地球表面信息的学科。 测测 绘绘角度、 距离学科分类( 1 ) 大地测量学 ( 2 ) 地形测量学 ( 3 ) 摄影测量学 ( 4 ) 工程测量学 2、水利工程测量学的基本内容与任务 (1)规划设计阶段：规划设计阶段：工程测量的主要任务是提供水利工程规划设工程测量的主要任务是提供水利工程规划设计所必须的地形图、断面图和其他观测数据。计所必须的地形图、断面图和其他观测数据。 (2)工程施工阶段：工程施工阶段：要将图上设计好的建筑物按其位置，大小测要将图上设计好的建筑物按其位置，大小测设于地面，以便据此施工，称为施工放样。设于地面，以便据此施工，称为施工放样。 (3)运营管理阶段：运营管理阶段：

3、在施工过程中及工程建成后的运行管理中，在施工过程中及工程建成后的运行管理中，都需要对建筑物的稳定性及变化情况进行长期的安全监测工作都需要对建筑物的稳定性及变化情况进行长期的安全监测工作变形观测，确保工程安全变形观测，确保工程安全 。任务与作用测定（测绘）：测定（测绘）：地面地面 图纸图纸1、数据、数据 坐标（球面坐标、平面坐标）、高程、角度、距离、地面直线坐标（球面坐标、平面坐标）、高程、角度、距离、地面直线的的 方位角、坡度、面积等。方位角、坡度、面积等。2、图、图 地形图、平面图、地籍图、断面图、沉降图、工程图等。地形图、平面图、地籍图、断面图、沉降图、工程图等。任务与作用测设（放样）：测

4、设（放样）：图纸图纸 地面地面成果：成果： 体现设计的平面位置和高程体现设计的平面位置和高程的现场标志。的现场标志。测量学的特点1、实践性强，责任要求高，需要一定的耐心和细致。2、必须严格遵照测量的规范和规则。3、内容多：测量学基本原理、误差理论、仪器使用、作业方法、基本计算等等。学习要求 学会和掌握测量的基本作业方法： 角度测量、距离测量、高程测量 掌握仪器检验和校正方法。 学会控制测量、地形测量、施工放样的基本作业方法。 建立测量误差的基本概念。3、地球的形状和大小 铅垂线 是指重力的作用线，悬挂物体静止时自然下垂的线即为铅垂线。 水准面 是指水自然静止时的表面，是一个重力等位面，特征是处

5、处与铅垂线垂直。 大地水准面 与平均海水面吻合并向大陆内部延申而形成的封闭曲面，大地水准面是测量工作的基准面。 大地体 大地水准面所包围的形体称为大地体，大地体就代表了地球的形状和大小。测量的基准面 测量工作使用两个基准面大地水准面旋转椭球面大地水准面 即与平均海水面相吻合的水准面。 作为建立高程系统的基准面，其高程为0. 有微小起伏的不规则曲面旋转椭球面 是一个规则的可用数学式表示的光滑曲面，代替大地体，且非常接近于大地体。 作为建立坐标系统的基准面。 它是测量计算和投影制图所依据的面。 我国的大地坐标系所使用的椭球 建国初期，鉴于当时的历史条件，我国以前苏联选定的克拉索夫斯基椭球和普尔科夫

6、天文台为大地原点的椭球定位为依据，利用苏联境内的三角锁与我国境内的绥芬河、呼玛、吉拉林等处三角锁联测，并平差了我国东北部三角网，得出北京基线网点的坐标，作为全国坐标起算基础，建立了我国的大地坐标系，称“1954年北京坐标系”。后来根据新的测量数据，发现该坐标系所选的参考椭球面与我国范围内地表形态相差较大，1980年我国采用了1975国际椭球，建立了我国自己的大地坐标系，称为“1980年国家大地坐标系” 。4、地面点位置的表示方法 测量工作的基本任务是确定地面点的空间位置，确定地面点的空间位置，通常用三个量表示：该点的二维球面坐标或投影到平面上的二维平面坐标，以及该点到大地水准面（黄海水平面）的

7、铅垂距离，即确定地面点在投影面上的位置和点到大地水准面的铅垂距离（坐标 、高程）。地面点的坐标大地坐标适用于：在地球椭球面上确定点位。高斯平面直角坐标适用于：测区范围较大，不能将测区曲面当作平面看待。 平面直角坐标适用于：测区范围较小，可将测区曲面当作平面看待。 大地坐标 适用于：在地球椭球面上确定点位。 用地面点的大地坐标系表示地面点的位置需要三个参数：大地经度，大地纬度，大地高 大地经度L和大地纬度B表示地面点在参考椭球面上的二维投影位置，用大地高H表示地面点到参考椭球面的垂直距离高斯平面直角坐标 我国现采用的是高斯克吕格投影方法，该方法是按一定经差将地球椭球面划分成若干投影带，再将每一带

8、投影到平面上，以中央子午线的投影为纵轴，赤道线的投影为横轴，建立统一的平面直角坐标系统。适用于：测区范围较大，不能将测区曲面当作平面看待。 当测区范围较大，若将曲当测区范围较大，若将曲面当作平面来看待，则把地球面当作平面来看待，则把地球椭球面上的图形展绘到平面上椭球面上的图形展绘到平面上来，必然产生变形，为减小变来，必然产生变形，为减小变形，必须采用适当的方法来解形，必须采用适当的方法来解决。测量上常采用的方法是高决。测量上常采用的方法是高斯投影方法。斯投影方法。 方法：（1）先将自然值的横坐标 Y 加上 500000 米 ； （2）再在新的横坐标 Y 之前标以 2 位数的带号。 我国高斯平面

9、直角坐标的表示。 (1) 点 P 至赤道的距离：X= 3032586.48m (2) 其投影带的带号为 20 、 P 点离 20 带的纵轴 X 轴的实际距离：Y=648680.54-500000= 148680.54m 例题：国家高斯平面点P （ 3032586.48 ， 20648680.54 ），请指出其所在的带号及自然坐标为多少？ 平面直角坐标 适用于：测区范围较小，可将测区曲面当作平面看待。 用水平面作为基准面，平面直角坐标系的原点以O表示。通过O点的南北方向线为x轴(纵轴)，向北为正，向南为负；通过O点而垂直于X轴的东西方向线为Y轴 (横轴)，向东为正，向西为负。象限次序按顺时针方向

10、排列。为了避免测区内各点的坐标出现负值，通常将原点O选在测区西南角上，使地面各点都投影于第1象限内。区分 不同点：不同点： （1）测量上取南北方向为纵轴（ X 轴），东西方向为横轴（ Y 轴） （2）角度方向顺时针度量，象限顺时针编号。 相同点：相同点： 数学中的三角公式在测量计算中可直接应用。 数学上的平面直角坐标测量上的平面直角坐标 地面点的高程绝对高程到大地水准面的铅垂距离。相对高程到假定水准面的铅垂距离。绝对高程 地面点沿铅垂线方向至大地水准面的距离称为绝对高程，亦称为海拔。在图中，地面点A和B的绝对高程分别为HA和HB。我国规定以黄海平均海水面作为我国的大地水准面，命名为“19851

11、985国家高程基准”。相对高程 地面点沿铅垂线方向至任意假定水准面的距离称为该点的相对高程，亦称为假定高程。地面点A和B的相对高程分别为HA和HB，两点高程之差称为高差，以符号“h”表示。A、B两点的高差为：hAB=HB-HA=HB-HA 5、测量的基本工作 由于地面点间的相互位置关系，是以水平角（方向）、距离和高差来确定的。 测量基本工作是：测角、量距、测高程 测量工作的基本技能是：观测、计算、绘图 测量的基本原则布局上：由整体到局部 精度上：由高级到低级次序上：先控制后碎部又一原则，即：“前一步工作未作检核，不进行下一步工作”、“边工作边检核”、“步步工作有检核”本章小结本章小结 本章主要讲述了测量学的基本概念和确定