山东理工测量学实用教案

1、本本 课课 程程 的的 性性 质质 与与 重重 点点 内内 容容课程性质： 专业技术基础课。必要性： 测绘是一切经济建设的基础，是国民经济建设的尖兵，军事指挥员的眼睛。测绘任务繁重，测绘工作者光荣。重点： 1 1、测量控制点位平面与高程位置的测定与计算； 2 2、地形图的测绘与应用。难点： 1 1、高斯(o s)(o s)投影及高斯(o s)(o s)平面直角坐标系的建立。第1页/共25页第一页，共25页。 本课程是运用测量学的基本理论和技能解决建筑工程中有本课程是运用测量学的基本理论和技能解决建筑工程中有关的测量问题。关的测量问题。1.掌握测量学的基本知识理论，测绘的基本方法与技能。掌握测量

2、学的基本知识理论，测绘的基本方法与技能。2.了解测量仪器的基本构造和性能，能够熟练使用测量的常规了解测量仪器的基本构造和性能，能够熟练使用测量的常规仪器（水准仪、经纬仪、测距仪、全站仪、仪器（水准仪、经纬仪、测距仪、全站仪、GPS接受机）。接受机）。3.掌握大比例尺地形图测绘与应用（应用为重点掌握大比例尺地形图测绘与应用（应用为重点(zhngdin)）。）。4.工业与民用建筑中的施工测量、变形测量工业与民用建筑中的施工测量、变形测量 。5、具有一定的高等数学知识（几何，微积分），和其他学科、具有一定的高等数学知识（几何，微积分），和其他学科的相关工程知识（地理学、道路、桥梁、工民建）。的相关工

3、程知识（地理学、道路、桥梁、工民建）。学学 习习 本本 课课 程程 要要 求求第2页/共25页第二页，共25页。第一章测绘(chu)工作概述第3页/共25页第三页，共25页。1.1 测量学的内容(nirng)与任务1.2 测量学的发展(fzhn)1.3 地球的形状(xngzhun)和大小1.4 地面点位的确定1.5 测量程序及基本内容1.6 水准面的曲率对观测量的影响1.7 测量的度量单位（自学）第4页/共25页第四页，共25页。1.1 1.1 测量学的内容(nirng)(nirng)与任务一测 量 学 研 究 内 容 测量学是一门研究地面点位空间位置的确定，将地球表面测量学是一门研究地面点位

4、空间位置的确定，将地球表面的地貌、地物、行政和权属界限测绘的地貌、地物、行政和权属界限测绘(chu)成图，以及将规划成图，以及将规划设计的点和线在实地定位的科学。设计的点和线在实地定位的科学。二测量学任务(rn wu)1 1测绘（结果是图）2 2测设（结果是施工的依据）第5页/共25页第五页，共25页。三测绘(chu)(chu)学科的分类1.1.测量学（小范围(fnwi)(fnwi)）2.2.大地(dd)(dd)测量学（大范围）3.3.摄影测量学（空中）4.4.工程测量学（综合测量方法解决工程问题）5.5.制图学（制图理论）四测量学在各领域中的作用1.1.经济建设中的作用（即是基础有是尖兵）2

5、.2.国防建设中的作用（军事指挥员的眼睛）第6页/共25页第六页，共25页。1.21.2测测 量量 学学 的的 发发 展展 概概 况况在古代：人们便开始制作和运用测量工具，如我国发明了指南针、浑天仪、地动仪等测量工具，绘制了比较精确的区域地图(dt)、全国地图(dt)等；在近代：由于望远镜（1717世纪初）的发明，使测绘仪器(yq)(yq)、工具光学化，这是测绘科学发展史上的一次较大的变革，飞机的发明（2020世纪初）促进了航空摄影测量学的发展；现代：随科学技术(jsh)的不断进步，现代光学、电子学、信息学、计算机科学、卫星技术(jsh)等的发展，使测量仪器由原来的手工、机械化、光学化到现代的

6、电子化、数字化、智能化，测绘手段、方法不断改进、工作效率不断提高、劳动强度不断降低，目前的测量学科正在向更高层次的电子化和自动方向发展。第7页/共25页第七页，共25页。1-3地球的形状地球的形状(xngzhun)大小大小一、地球一、地球(dqi)的形状和大小的形状和大小本节重点本节重点(zhngdin)概念：概念：一一. .水准面（无穷个）水准面（无穷个）二二. .大地水准面（唯一的）大地水准面（唯一的）三三. .铅垂线铅垂线 四四. .法线法线五五. .旋转椭球面旋转椭球面 地球自然表面 大地水准面（平均海水面）铅垂线旋转椭球面测量外业工作依据面与线：测量外业工作依据面与线：基准面是大地水

7、准面。基准面是大地水准面。基准线是铅垂线。基准线是铅垂线。铅垂线与法线一致法线第8页/共25页第八页，共25页。1.4 1.4 地面(dmin)(dmin)点位的确定一、地理坐标系 （1 1）天文地理坐标系 （2 2）大地地理坐标系二、地心坐标系三、平面直角坐标系 （1 1）高斯(o s)(o s)平面直角坐标系 （2 2）地区平面直角坐标系 （3 3）建筑坐标系四、地面点的高程第9页/共25页第九页，共25页。NSO首子午线WE1 1、坐标系的特点、坐标系的特点(tdin)(tdin)前提是把大地体近似前提是把大地体近似(jn s)(jn s)当作圆球体。当作圆球体。NSNS为地轴，为地轴，

8、O O为球心。为球心。2 2、几个、几个(j (j )概念概念子午面、子午线、赤道、天子午面、子午线、赤道、天文经度、天文纬度、经线、文经度、天文纬度、经线、纬线等。纬线等。3 3、地面点位的确定地面点位的确定把地面点沿着铅垂线投影在大地把地面点沿着铅垂线投影在大地水准面上用水准面上用 (, H)(, H)来表示。来表示。第10页/共25页第十页，共25页。2.2.大地大地(dd)(dd)地地理坐标理坐标1、坐标系特点、坐标系特点(tdin)用旋转椭球体来代替地球形用旋转椭球体来代替地球形体体(xngt)，以法线基准线。，以法线基准线。格林威治L2、几个概念、几个概念 大地经度、大地纬度大地经

9、度、大地纬度3、大地（、大地（H H）4、地面上点位的表示地面上点位的表示 地面上地面上D D沿法线投影到沿法线投影到旋转椭旋转椭球体上，球体上，D D点点位用（点点位用（L L，B B，H H）来表示。来表示。起始子午面DHB我国以设立在陕西泾阳县永乐镇的大地原点为大地坐标的起算点，由此建立的坐标系称为“19801980年国家大地坐标系”第11页/共25页第十一页，共25页。二、地心坐标系地心坐标系的建立地心坐标系与大地(dd)坐标系的关系第12页/共25页第十二页，共25页。三. .平面(pngmin)(pngmin)直角坐标系1、独立、独立(dl)平面直角坐标平面直角坐标2 2、高斯平面

10、、高斯平面(pngmin)(pngmin)直角坐标直角坐标3 3、建立高斯平面直角坐标系 第13页/共25页第十三页，共25页。1、独立平面(pngmin)直角坐标当测区较小时，可以把测区的一小块球面看作当测区较小时，可以把测区的一小块球面看作(kn zu)(kn zu)平面，将坐标原点选在测区西南平面，将坐标原点选在测区西南角，使坐标为正值。以测区中心的子午线为角，使坐标为正值。以测区中心的子午线为x x轴方向，建立独立平面直角坐标系。轴方向，建立独立平面直角坐标系。 第14页/共25页第十四页，共25页。 2 2、高斯平面、高斯平面(pngmin)(pngmin)直角坐标系直角坐标系高斯高

11、斯(o s)投影：投影：（1 1）为什么需要）为什么需要(xyo)(xyo)投影？投影？（2 2）什么叫高斯投影？）什么叫高斯投影？（3 3）投影会产生变形，如何处理？）投影会产生变形，如何处理？第15页/共25页第十五页，共25页。高斯平面高斯平面(pngmin)直直角坐标角坐标以中央(zhngyng)子午线为x轴，以赤道的投影线为y轴,两者的交点为原点。每一带构成一独立的坐标系。1 1、与数学上的平面、与数学上的平面 直角直角(zhjio)(zhjio)系有区别；系有区别；2 2、为保证、为保证y y为正为正 y y 加加500km500km；3 3、为区分各带，、为区分各带， y y前加

12、带号。前加带号。4 4、地面的点位用、地面的点位用 （x,y,h)x,y,h)来表示。来表示。 OX-XY+X投影后的中央子午线第16页/共25页第十六页，共25页。（二）、地区平面(pngmin)直角坐标如图 将坐标原点选在测区西南角，使测区全部落在第一象限内，X X、Y Y坐标值为正值，以测区中心(zhngxn)(zhngxn)的子午线为x x轴方向，建立独立平面直角坐标系。 o- x+ x- y+ yAXAYAAA”第17页/共25页第十七页，共25页。 （三）建筑坐标系1 1、坐标轴原点2 2、坐标轴方向3 3、坐标转换 公式(gngsh)(gngsh)如下：00cossinsinco

13、sppppppxxxyyyxy0000()cos()sin()sin()cosppppppxxxyyyxxyy X XO OOOP PY YY YO OX XO OY YP PX XP PY YP PX XP PXXYY第18页/共25页第十八页，共25页。 国家国家(guji)(guji)大地坐标系大地坐标系1 1）19541954年北京坐标系大地原点在现在俄罗斯的普尔科沃 2 2）19801980年国家大地坐标系 19801980年国家大地坐标系采用IGA-75IGA-75椭球，大地原点在陕西省泾阳县永乐镇，按局部密切条件(tiojin)(tiojin)重新定位。第19页/共25页第十九页

14、，共25页。 四、地面(dmin)(dmin)上点的高程 1、1956年黄海高程系 根据青岛验潮站1950-1956年的验潮资料确定的平均海平面作为高程基准面。由此建立(jinl)的水准原点其高程为72.289m。2 2、19851985年国家高程基准年国家高程基准 由于由于19561956年黄海年黄海(hun(hun hi) hi)高程系采用的高程系采用的资料较短，不到一个潮汐周期（资料较短，不到一个潮汐周期（18.61)18.61)。根据。根据青岛验潮站青岛验潮站1952-19791952-1979年的验潮资料确定的平年的验潮资料确定的平均海平面作为高程基准面。水准原点的高程为均海平面作为

15、高程基准面。水准原点的高程为72.260m72.260m。第20页/共25页第二十页，共25页。二、高二、高 程程 与与 高高 差差 概概 念念如右图所示如右图所示绝对高程绝对高程(gochng)(gochng)起算点的起算点的高程高程(gochng)(gochng)为为H=72.260mH=72.260m。相对高程相对高程(gochng)(gochng)起算点的起算点的高程高程(gochng)(gochng)可任意假设，可任意假设，一般依地区高程一般依地区高程(gochng)(gochng)假假设。设。ABHAHBHAhAB高差概念 定义:地面两点高程之差称为(chn wi)高差。用h表示

16、两个点之间的绝对高程之差与相对高程之差相同。第21页/共25页第二十一页，共25页。1.5 1.5 测量工作的程序(chngx)(chngx)及基本内容一、测量工作程序的基本原则 在布局上遵循“由整体到局部(jb)”； 在次序上遵循“先控制后细部”； 在精度上遵循“从高级到低级” 测量工作 步步检核。二、控制测量三、细部（碎部）测量四、基本观测量 第22页/共25页第二十二页，共25页。测量(cling)工作基本内容1.1.测量测量(cling)(cling)控制控制是一切具体测量是一切具体测量(cling)工作的基础、依据。没有控制测量工作的基础、依据。没有控制测量(cling)工作不能进行其他测量工作不能进行其他测量(cling)工作。工作。平面：平面：三角测量三角测量 导线测量导线测量 GPSGPS测量测量高程：水准、三角高程水准、三角高程 利用人造地球卫星的全球定位系统GPSGPS，可以同时测定控制点 的坐标 和高程，是控制测量发展方向。 2.2.碎部测量 : :