测量课件--绪论

1、 1.1 测量学的任务及作用 1.2 测量(cling)坐标系统 1.3 地面点定位 1.4 用水平面代替水准面的限度 1.5 测量常用计量单位第一章 绪论(xln)共五十九页（一）测量学的概念 测量学是研究地球的形状、大小以及地表(包括(boku)地面上各种物体）的几何形状及其空间位置的科学。一、测量学的任务(rn wu)及作用（二）测量学分支学科 普通测量学、大地、地形、海洋、摄影、 工程测量学、地形制图学、GPS共五十九页地形(dxng)测量学 研究将地球表面局部地区的地貌(dmo)和地物测绘成地形图、编制地籍图和房产图等的基本理论和方法的科学。共五十九页海洋测绘学 研究以海洋水体和海底

2、为对象的学科。 海洋测区条件复杂,受潮汐、气象、透明度差等影响，需用特种仪器和方法:卫星(wixng)导航、惯性组合导航、天文测量、水声定位系统、水下摄影量测等。 4共五十九页地图(dt)制图学 研究模拟地图和数字地图的设计、编绘、复制的理论和方法的科学。主要内容： 地图投影 地图编绘 地图整饰 地图出版 5共五十九页6 世界地图共五十九页工程(gngchng)测量学研究工程建设和自然资源开发中进行的控制测量、地形测绘、施工放样和变形监测的理论和技术的学科。 工程规划设计阶段：提供地形资料； 施工兴建(xngjin)阶段： 标定设计建筑的位置； 运行管理阶段： 竣工测量和变形监测。 共五十九页

3、渠道水位(shuwi)监测1108共五十九页面水准测量 场地(chngd)平整1109共五十九页大桥变形(bin xng)监测11010共五十九页隧道工程(gngchng)测量11011共五十九页道路(dol)测量 道路(dol)建筑高程放样 用数字水准仪 和条码水准尺。11012共五十九页 工程建设三阶段 测量的任务 勘测设计 控制，测绘地形图 施工建设 施工放样，竣工(jngng)测量 运营管理 安全监测，变形观测 （三）工程(gngchng)测量学的任务测量工作的基本任务 确定地面点在规定坐标系中的坐标（X，Y，Z）共五十九页测量学在生活上的作用(zuyng)城市交通图11014（四）

4、测量学的作用(zuyng)共五十九页上海市水系(shux)专题图11015共五十九页同济(tn j)校园图(四平路校本部)11016共五十九页测量学在军事(jnsh)上的作用“天时，地利，人和”是打胜仗的三大要素。地利就要了解和利用地形。地图上详细表示着山脉、河流、道路(dol)、居民点等地形和地物，具有确定距离、位置、辨识方向的作用。11017共五十九页测量学在工程建设中的作用(zuyng) 在工程建设的规划设计中，首先需要有地形图。 在修建工厂和居民点时，须要(xyo)先平整地基和设计房屋的放样。 在建设城市道路网（包括高架道路、地下铁道和桥梁)，都需要用测量方法精确地定向,定位和定高程。

5、 18共五十九页共五十九页共五十九页共五十九页（四）测量工作分类(fn li) 测量工作包括测定和测设两部分。测定 是指使用测量仪器和工具，通过测量 和计算，测定点的坐标，或把地球表 面的地形按比例缩绘成地形图。测设 是指把图纸上规划设计好的建筑物、 构筑物等的位置在地面上标定出来， 作为 施工的依据。返回共五十九页地理(dl)坐标系高斯坐标系独立平面直角坐标系二、测量坐标(zubio)系统和高程系统基准面/基准点共五十九页 地球的形状和大小 1地球自然形体：是一个(y )不规则的几何体， 海洋面积约占地球表面的71%。 高山(o shn)陆地 丘陵 海洋共五十九页地球的制高点 珠穆朗玛峰海拔

6、(hib)高程 8844.43m11025共五十九页 马里亚纳海沟(higu) 斐查兹海渊剖面图11026地球(dqi)海面下最深处高程为 11000 m共五十九页大地(dd)水准面大地水准面：通过(tnggu)平均海水面的水准面 （一个）27水准面:一个自由静止的海水面向陆地延伸，并包含整个地球而成的封闭曲面（无数个）共五十九页大地体： 大地水准面所包围的代表地球(dqi)形状和大 小的形体。大地水准面：设想处于完全静止的平均海水面向 陆地和岛屿(doy)延伸所形成的闭合曲面。 共五十九页 由于大地水准面是一个(y )不规则的曲面，不能用数学公式表述，因而需要寻找一个(y )理想的几何体代表

7、地球的形状和大小。 该几何体必须满足两个条件： 形状接近地球自然形体； 可以用简单的数学公式表示。共五十九页2参考椭球体及参考椭球面参考椭球体 一个非常接近大地体，并可用数学式表示(biosh) 几何形体，作为地球的参考形状和大小。 它是一个椭圆绕其短轴旋转而形成的形体， 故又称旋转椭球体。参考(cnko)椭球面参考椭球面 参考椭球体外表面， 是球面坐标系的基准面。共五十九页 旋转椭球体由长半轴a（或短半轴b）和扁率决定。 我国目前采用(ciyng)的参考 椭球体的参数为： 长半轴 a= 6378140m 短半轴 b= 6356755.3m 扁 率 = = 测量精度要求不高时，可把地球看作(k

8、n zu) 圆球，其平均半径 R =6371km共五十九页 地面点的坐标（一）地理坐标 地球表面任意一点的经度和纬度，称为该 点的地理坐标，可表示为 A (L,B) 。 如：北京 东经(dngjng)11628北纬3954共五十九页S纬线(wixin)NO地 轴：地球的自转轴(NS)，N为北极(bij)，S为南极。子午面：过地球某点与地轴所组成的平面。子午线：子午面与地球面的交线， 又叫经线。起始子午面：通过英国格林尼治天文台 的子午面NGS 。纬 线：垂直于地轴的平面与地 球面的交线。赤道平面：垂直于地轴并通过 地球中心的平面WME。赤 道：赤道平面与地球面 的交线。WE赤道赤道平面起始子午

9、面起始子午线G 椭球上的基本概念共五十九页大地(dd)经度：过P点的子午面NPS与首子午面NMS所构成 的二面角叫做P点的大地经度，用L表示。大地纬度：过P点的法线(f xin) Pn与赤道面的夹角叫做P点 的大地纬度，用B表示。赤道平面OPM大地经度L大地纬度BnLB起始子午面（首子午面） SNL取值范围：东经0180西经0180B取值范围：北纬090南纬090共五十九页（二）高斯(o s)平面直角坐标系1、高斯投影的概念 高斯投影是一种等角投影。它是由德国数学家高斯(Gauss，17771855)提出，后经德国大地测量学家克吕格(Kruger，18571923)加以(jiy)补充完善，故又

10、称“高斯克吕格投影”，简称“高斯投影”。 共五十九页NSc中央(zhngyng)子午线赤道(chdo)高斯投影平面赤道中央子午线2、高斯投影的原理 高斯投影采用分带投影。将椭球面按一定经差分带，分别进行投影。共五十九页高斯(o s)投影必须满足：1高斯投影为正形投影， 即等角投影； 2中央子午线投影后为直 线，且为投影的对称轴；3中央子午线投影后长度 不变。高斯投影平面赤道中央子午线共五十九页3、高斯(o s)投影的特性（1）中央子午线投影后为直线，且长度不变。（2） 除中央子午线外，其余(qy)子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线，并以中央子午线为对称轴。投影后有长度变形。（3） 赤道线投影

11、后为直线，但有长度变形。赤道中央子午线平行圈子午线Oxy共五十九页（4） 除赤道外的其余纬线，投影后为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴。（5）经线(jngxin)与纬线投影后仍然保持正交。 （6）离中央子午线愈远，长度变形愈大。赤道(chdo)中央子午线平行圈子午线Oxy共五十九页4、投影(tuyng)带的划分 我国规定按经差6和3进行(jnxng)投影分带。 6带自首子午线开始，按6的经差自西向东分成60个带。 3带自1.5 开始，按3的经差自西向东分成120个带。高斯投影带划分共五十九页 6带与3带中央(zhngyng)子午线之间的关系如图: 3带的中央(zhngyng)子午线与6带中央子

12、午线及分带 子午线重合，减少了换带计算。 共五十九页 按照6带划分的规定，第1带中央(zhngyng)子午线的经度为3，其余各带中央子午线经度与带号的关系是： L。=6N3 （N为6带的带号） 例：20带中央子午线的经度为 L。6 203117 按照3带划分的规定，第1带中央子午线的经度为3，其余各带中央子午线经度与带号的关系是： L。=3n （n为3带的带号） 例：120带中央子午线的经度为 L。3 120360 共五十九页 若已知某点的经度为L，则该点的6带的带号N由下式计算(j sun)： N （取整）+1 若已知某点的经度为L，则该点所在3带的带号按下式计算： n （取整）+1共五十九

13、页练习(linx)：北京某点的大地经度为11620，试计算它所在(suzi)的六度带和三度带带号，相应六度带和三度带的中央子午线的经度是多少？共五十九页（三）平面直角坐标 由于地理坐标是球面坐标，在工程建设规 划、设计 、施工中，测量和计算十分不便。投影：将球面坐标按一定的数学法则归算到 平面上。 即 X= F 1（L，B） Y= F 2（L，B）我国采用高斯(o s)平面直角坐标，小地区范围内 也可采用独立平面直角坐标。 共五十九页不同点：1、 x，y轴互异。2、 坐标象限不同(b tn)。3、表示直线方向的方位角 定义不同。相同点： 数学计算公式相同。 高斯平面直角坐标(zh jio zu

14、 bio)系 与数学上的笛卡尔平面直角坐标系的异同点 ：高斯平面直角坐标系笛卡尔坐标系ooyyxxppx=Dcosy=Dsinx=Dcosy=DsinDD共五十九页 独立平面直角坐标 当测区范围较小时，可将大地(dd)水准面看作平面， 并在平面上建立独立平面直角坐标系； 地面点的位置可用平面直角坐标确定； 坐标系原点一般 选在测区西南角 （测区内X、Y均为正值）； 规定：X 轴向北为正， Y轴向东为正。OXY 测区北共五十九页（四）空间直角坐标(WGS)如图所示： 原点O 地球质心(zh xn) Z轴 指向地球北极 X轴 指向首子午面 与赤道的交点 Y轴 过O点与XOZ面垂直如：A（XA，YA

15、，ZA）XZYO共五十九页高程系统绝对高程（海拔(hib)） ：某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离。 如：HA、HC。相对高程： 某点沿铅垂线方向到任意水准面的距离。 如：HA、HC 。高差： 地面上两点高程之差。 如：hAC = HC HA hAC = HC HA当hAC为正时， C点高于A点；当hAC为负时， C点低于A点；返回共五十九页三、确定地面点位的方法 地面点的空间位置可以用点在水准面或水平面上的位置（X，Y）及点到大地(dd)水准面的铅垂距离（H）来确定。如地面点：A （X，Y，H）CYABabcX共五十九页（一）地面(dmin)点定位元素共五十九页共五十九页板书(bnsh)（二

16、）地面(dmin)点定位原理共五十九页 （三）地面点定位(dngwi)程序与原则程序：（逐级进行(jnxng)） 先控制测量 ，后碎部及相关测量原则： 1、 从整体到局部； 2、先控制后碎部 ； 3、复测复算、步步检核。 优点： 减少误差积累； 避免错误发生； 提高工作效率。共五十九页四、用水平面代替水准面的限度1、对距离的影响水准面上弧长为S，其所对圆心角为，地球(dqi)的半径为R。水平面上直线长为t，其差值为S。相对(xingdu)差值：共五十九页上式中取R=6371km，则 结论： 在半径为10km的圆面积内进行长度的测量 时，可以不必考虑地球曲率的影响(yngxing)，即可把水准面

17、当作水平面看待。 S/km S/mm S/S 5 1 1/4870000 10 8 1/1220000 20 66 1/304000 50 1027 1/48700共五十九页2、对高程(gochng)的影响 用水平面代替大地水准面时，对 高程的影响：结论: 地球曲率的影响对高差而言，即使(jsh)在很短的距离也必须加以考虑。 h S/km 0.05 0.10 0.20 1 10 h/mm 0.2 0.8 3.1 78.5 7850返回共五十九页五、测量(cling)计量单位长度：m; dm; cm; mm;面积：m2; km2;体积： m3；平面角：度； 弧度(hd)（rad）； 1圆周=360； 1圆周=2 ;凑整规则：大于5则进，小于5则舍； 等于5奇进偶不进共五十九页内容摘要1.1 测量(cling)学的任务及作用。确定地面点在规定坐标系中的坐标（X，Y，Z）。在修建工厂和居民点时，须要先