水利工程测量绪论

水利水电工程测量参考书:（1）

岳建平等，《水利工程测量》(第4版)，水利水电出版社，2008年

（2）《误差理论与测量平差基础》，武汉大学出版社。学科基础课：高等数学、线性代数、概率论与数理统计任课老师理论课：王军实验及实习：王军理论课成绩评定方法1）期末综合作业60％；2）考勤15％（考勤方法为不定期点名及提问，如全部点名为5次，缺席一次扣3分，全部缺席者期末成绩不及格）；3）提问15％；4）作业10％；实验成绩考核：1)实验出勤30％；2）实验态度20％；3）实验效果40％；4）实验报告的填写等10％；

1.1测绘学的历史发展简述1.绪论历史悠久,4000多年19世纪:高斯投影及最小二乘18世纪:水准测量方法出现16世纪:墨卡托投影(制图方法)魏晋《重差术》地形测量规范西晋《制图六体》制图规范3S技术应用全自动数字摄影测量一战时期：航空摄影测量1.2测绘学的定义测量学将地表物体分为地物和地貌。⑴

地物(feature)：地面上天然或人工形成的物体，它包括平原、湖泊、河流、海洋、房屋、道路、桥梁等；⑵

地貌(geomorphy)：地表高低起伏的形态，它包括山地、丘陵和平原等。地物和地貌总称为地形(landform)。测量学是研究地球的形状和大小，确定地球表面各种物体的形状、大小和空间位置的科学。其主要任务是测定和测设。⑴

测定(location)：使用测量仪器和工具，通过测量和计算将地物和地貌的位置按一定比例尺、规定的符号缩小绘制成地形图，供科学研究和工程建设规划设计使用。⑵

测设(setting-out)：将在地形图上设计出的建筑物和构筑物的位置在实地标定出来，作为施工的依据。1.3测绘学的分类

地图制图学

地理信息系统

遥感工程测量学摄影测量学地形测量学

大地测量学测量学①、大地测量学测定和描绘地球表面的科学在广大的区域建立国家控制网、测定地球形状和大小、重力场及其变化的技术方法的学科。②、地形测量学研究小区域内地表各类物体的形状和大小，将小区域内的地物和地面起伏按一定比例缩小后，绘制成平面图或地形图的学科。根据萌不同运的应傲用又温可分分为：地籍孝测量跟学:杯Ca渐da匹st殖ra矮l域Su姜rv观ey延in栽g矿山给测量王学:竟Mi毕ne寄S洽ur衣ve西yi打ng海洋贤测绘坟：Hy伶dr笨og朴ra掌ph喝ic国S棉ur捞ve腰yi黑ng肤a肆nd抛C残ha裤rt呼in续g水利窑工程扑测量秆：工业便测量随着劣地理氧信息总科学耻、空恩间认触知、常人工雁智能哗等理葛论的宪日新识月异随，遥语感(R茎S)、卫辈星全弹球定两位系忙统(G旬PS租)和地内理信狡息系事统(G嘱IS奇)等新都技术养的不主断发丢展，劝新的壤测量您分支捆学科茅正不册断涌健现。三维贤激光皆扫描饭测量被认鉴为是量继全捎站仪借、GP放S后测秆量的程第三路次革拒命。在医贿学、草工业穴制造慌、古滔文物插修复煮等方狱面有锹着广晶泛的闸应用箭，随阿着测炭距长叨度的瓜扩大败，在拣土木以工程歌、领鸣域的陆应用驻越来骄越广健泛。CM刷S洞穴捧监测豪系统Op元te希ch公司岛的CM额S测量昏系统甚通过俭在地姜表凿遮一狭鞠窄约25室cm的洞配以探具测地盆表下沸岩洞扣及空好洞情站况.机载杆激光蔽雷达码系统赴测量机载管激光帐雷达冻系统疤（Li精gh销t异De氧te笔ct讽io宿n晴An轧d困Ra扑ng仪in伟g，简告称Li辣DA岗R）是巷一种龙新型志的综板合应碗用激慎光测灵距仪本、IM我U、GP锹S的快铸速测撤量系争统，厌可以疤直接横联测湿地面衔物体杀各个宏点的威三维敬坐标废。系括统还荒集成异高分厌辨率芳数码饺相机锅，用肚于同症时获还取目池标影贱像。测量困在水窑利水悄电工沿程中脏的应虚用：1)设计抱阶段坝：测领绘各贪种比门例尺贵的地他形图向，供芳结构台物的盏平面待及竖禁向设慌计使损用；2)施工弓阶段鼓：将闲设计蒜结构舰物的珍平面怀位置岸和高香程在享实地默标定剩出来太，作僵为施窄工的燥依据厘；3)工程催完工何后：拌测绘假竣工比图，猫供日习后扩炉建、砌改建震、维放修和吼城市吨管理现应用艇，对术某些将重要丸的建腊筑物牧或构攻筑物量在建吹设中妨和建成成以亲后都烛需要近进行吃变形陷观测堤，以腹保证妈建筑旨物的叨安全1.扭6基本屿知识（1）冲地球申自然疑表面是最雀自然医的面肚，包痰括海硬洋底涨部、变高山愧高原植在内董的固蓬体地社球表忠面，跨难以抗用一墨个简苹洁的脂数学密表达融式描责述出垮来，启所以欲不适圆合于戒科学布计算截、数醒学分桂析。词需要离建立解地球违的抽桂象数败学模秤型。陆地乡丰：29隶.2甘%海洋江：70醒.8振%最高器：88副46码.2辣7m，最合低：-1令10里22菌m地球妖半径赶：平胶均63征71倍km地球侍模型地球车表面水准面大地计水准阻面铅垂线地球椭球体1.犬6基本腥知识（2）地狂球形题状：大致社为椭为球体痒，自更转轴家方向赌上半洲径（虑短轴户）短判，垂桑直转拨轴方烫向中叶间半羊径（薯长轴购）大辅。（3）水像准面顿：重力蛮位相无同时丈，受渗重力论作用饰的海来水分唱子呈悠静止役状态敲而形像成的赞重力阴等位挣面。盘处处友与重洞力方见向垂炼直。掘水准储面有它无穷挑个。（4）大点地水替准面呆：通过保平均摇海水四面的遇水准仓面面墨大地镜水准辆面，是测置量工溪作的指基准狼面。（5）地永球椭昆球体件：测量剥学选用朋一个挡和大姓地水舟准面总购的形蓬状非挣常接于近的数糊学形敏体来翁代表表地球形震体。铅垂代线：重力易的作晒用线跳，是设测量沃工作亮的基浪准线才。大地茎体：静止炊海水嫂面向魂陆地镜延伸锦形成珠的封繁闭曲菌面所滤包围乌的地好球实欢体。捎代表喇了地兼球的烛形状午和大魄小。（6）子午主线:通过兵地球爬自转荐轴的凉平面写与地茫球表卖面的索交线（7）伟首子普午线单：通过党格林听威治钟天文猾台的姥子午束线（8）子垂午面桐：子午碑线与域地球骨自转绪轴构累成的减面（9）首些子午洋面：通过萝格林投威治萌天文介台的具子午念面1.报7地面栽点位裹的确蛛定1.旋转贿椭球呈体（帽双轴窝椭球锐体）：地球低是一挽个表陶面很型复杂段的球荣体，邮人们险以假想智的平质均静料止的迈海水标面形业成的睬“大肺地体盼”为氧参照涨，推缝求出闷近似盗的地牙球椭盏球体垂。理论冰和实量践证尾明，荡该椭绿球体误表面婶近似续一个秤以地睬球短贫轴c为轴误的椭聋圆绕熟该短国轴旋樱转而壮成的倍椭球朋面，寻这个助椭球拦面可睡用数隔学公潮式表卸达，德假定浇赤道泼面为址圆形教，即绍用a代替b，方程漂为：（注乔：为疏方便辉起见史，在描测量絮中，扰上述内方程批的长紧半轴a仍用捧字母a表达链，短斧半轴c用字殖母b表达贷。）将自助然表辱面上库的点新归化纹（映猫射）镰到这伙个椭兄球面棵上，哈就可曾以计留算了娇。即尚，旋早转椭杀球体害表面芒是测砍量计垂算和圣制图际基准庙面。2.地球声椭球——椭球恒的大腊小旋转为椭球岛体与集地球摔形体涌非常哨接近,旋转授椭球劫面是巾一个贴形状虎规则也的数甜学表签面，瓶在其秒上可扛以做扒严密弱的计给算，而且别所推远算的言元素(如长姑度与振角度)同大颠地水另准面功上的无相应降元素盖非常恩接近，这种鱼用来务代表团地球购形状激的椭座球称材为地债球椭口球。注：飘我国陕目前介主要留采用披的是19鹿75年“芝国际睛大地绣测量轨与地文球物器理联精合会芦”推呜荐的启椭球交参数拒，称予为“19石80年国穿家大身地坐州标系雁”（遭简称80系）空间找点位木用点觉的球面篇位置(二维)及高程(一维)来表雕示3.点的皱球面晴位置至的地礼理坐师标表时示（1）经盏度:地面咳上某来一点虑子午羞面与救首子畅午面询的夹遍角东经:首子碰午面姑以东0~院18肥0度西经:首子超午面然以西0~梦18是0度（2）纬矩度：地面科上某王点的裕铅垂怪线与房诚赤道智面的芝夹角北纬脱：赤道政以北0~投90度南纬绑：赤道服以南0~融90度4.点的距球面却位置夜的直大角坐魂标表优示（1）X轴：跨向北泽为正戏，向另南为沸负（2）Y轴：良向东呼为正玩，向工西为清负（3）象限汤：四困个象汽限5.点的管高程绞位置杠的表耗示方标法（1）高犁程：地面也上任假一点范到水怒准面灶的铅垂贪距离。（2）绝岭对高歌程：地面颜点到盐大地第水准圈面的铅垂貌距离，又怪称为石海拔森。（3）相对区高程痰：以某啄个水塔准面肥作为伤高程疏起算风面，少地面乘上任明一点池到该煎水准粥面的陶铅垂荷距离乐称为程该点叼的相总对高爹程，晓两点仔的高翻程之吊差称穴为高伸程差贵。铅垂宴线：地面暑上某争一点献的重力鸣方向饲线。6.我国即高程宋系统（1）大地每水平灯面确哗定（网青岛仰验潮残站）（2）19趁56年黄童海高狡程系套（19麻50骆~1忌95应6）青搜岛大艳港验校潮站揉一号吴军用假码头（3）19古85国家匪高程听基准逗（19的53古~1堂97贿7）青岛大港1号码头验潮站标牌水准原点1985国家高程基准，72.2604米黄海海面1952-1979年平均海水面为0米1.春7测量傅学常桂用的掏几种盛坐标经系统1.天文泻地理照坐标胀系：用天股文经蝴度和村天文蚁纬度企来表婆示点驱在大地垦水准古面上投养影的扁球面池位置微，它螺把整遥个地首球置娘于一刘个坐净标系孝中，蜂所以虏又称袋为绝朱对位冶置。天文霞点（λ,采φ）高程H：空间P’点沿期铅垂聚线到巩大地班水准面的亲距离询。天文毛纬度λ：地面血点在慌大地爱水准笛面上棍投影海点所肯在的馒子午撞面与携起始服子午举面间况的平抄角，呜从首俗子午呀线起筝算，奔向东天为东敬经(0案°～18涌0°加)，向鉴西为盏西经(0皆°～18佩0°凑)天文暂经度φ：过P点的百铅垂跨线与所赤道堵面的狠夹角赔，由容赤道四面起曲算，姨向北防为北粗纬(0开°～90屿°)，向裁南为新南纬(0傍°～90瓦°)2.大地福地理踪蝶坐标都系（哄大地思坐标邻）：用大地窃经度和大地只纬度表示注地面诵点投宁影到地球配椭球窜面的位挨置。大地兔经、幕纬度鞠是根依据起俩始大项地点辜（又凭称为大地夸原点，该掏点的析大地绞经纬咳度与央天文忘经纬耻度一够致）摇的大间地坐风标，明按大愁地测验量所瞧得的种数据攻推算沙而得覆。我洞国的积大地预原点叠位于彼陕西习泾阳少县永夫乐镇秀境内酬，由徒此建缝立了南“19团80西安高坐标脊系”腥（简忽称西捡安80坐标至系）锈。点的鸽大地侄坐标(L,纵B,猛H）:大地好经度L、大盛地纬旧度B、大盼地高H大地壮点（L,乖B）大地摩高H：空间P’点沿剃法线脆到椭崖球面放的距故离。大地白经度L：地面监点在盖椭球之面上补投影类点所德在的熄子午拔面与霜起始盖子午召面间唤的平碎角，惰从首盐子午抱线起破算，危向东吼为东哀经(0昼°～18事0°爽)，向捕西为断西经(0抱°～18慕0°瞒)大地燃原点（Ge茄od浴et掘ic钩O咽ri必gi荷n）：大地浇原点相，亦宋称大纯地基偏准点痛，或夏大地识起算拒点，门即国取家水诵平控撑制网寨中推极算大秋地坐该标的撕起标退点。志原点激并不贺是指在国家夏的几光何中么心。唉大地心原点较是人猎为界掘定的房诚一个球点，蛛大地熔原点撤上的圈大地陆经度启和纬忌度分冈别等捧于该虚点上兴的天廊文经嚼、纬炼度；遮由大集地原秒点至虎某一延点的据大地辞方位执角等默于该拦点上爽同一后边的唱天文报方位洽角；盛大地咱原点拌至椭摧球面碗的高吊度恰下好等灶于其朝至大纠地水涉准面男的高宇度。（注谱：建秀国初项期，犹我国勺使用保的大看地测即量坐短标系下统是耳从前策苏联烈测过巡寿来的踩，其搁坐标意原点镜是前铃苏联她玻尔房诚可夫监天文蓬台，崖这种粉状况炭与我演国的饺建设己和发夜展极黎不相池称。登为此就，国革家有傻关方株面决子定建丘立我岩国独些立的凳大地呢坐标孕系统杏。从略１９牺７５冰年开份始组证织人剪力，目搜集劲分析著了大柱量资垄料，夜并根脚据“舱原点送”的怠要求默，对判郑州学、武仅汉、漂西安德、兰斑州等敢地的节地形安、地置质、催大地困构造嫂、天眨文、否重力淘和大蚂地测歉量等睬因素绸实地尚考察假、综消合分锣析，蜂最后伤将我委国的头大地科原点摇，确忽定在绞泾阳帽县永货乐镇宴石际撒寺村右境内良。）具体攀座标枯在：34羞°3残2′患27找.0司0″盯N1仓08雾°5借5′印25娃.0竞0″午E；海普拔高质度41歼7.菌20米。3.高斯也直角志坐标以系采用奥高斯尺圆柱晚投影警的方羡法建浙立的款平面汽直角类坐标择系称灾为高矛斯直趋角坐熔标系派，是漏一种虚球面壶坐标值与平盒面坐机标相炊关联始的坐存标系隆统。地图泻投影——将球映面上轮的坐体标转忧换到陵平面三种莲投影廊变形——长度艰变形桶、角哲度变毅形和习面积压变形册。对于逆一般躺测绘邮来说昆，要孙求投攻影后甩的角季度保念持不止变形脚，同家时长盛度变摘化也贩要尽迟可能妹小，胁只有等采用河正形且投影民，才疯能满牛足上角述要素求。高斯轮投影础原理——横轴洞切平椒面圆欺柱投蛋影高斯菠投影狂的规怒律是签：1）分颗带投怀影；2)各分呼带中良央子颂午线直的投办影为不一条艳直线妥，且雹投影环之后斜的长熊度无嚼变形愈；其奴余子修午线软的投坐影均旷为凹免向中洁央子脊午线衰的曲名线，眼且以波中央跟子午征线为傅对称柿轴，黎离对止称轴穷越远私，其纳长度优变形栽也就夏越大苏；3)赤道僻的投晋影为战直线豪，其延余纬保线的似投影调为凸石向赤修道的苦曲线漠，并洁以赤尼道为炉对称怕轴；4)经纬蛮线投哗影后台仍保耻持相就互正罚交的破关系黎，即冒投影坦后无汉角度沟变形犹；5)中央炉子午秒线和刺赤道昨的投贤影相睬互垂撒直。（1）分坦带方膜法：以经批度线僻为基者准将豆地球启分为连若干勤带，网从首冲子午垦线开喇始，增每隔类经差6度（浸或3度）滋为一丸带。（2）坐既标表反示方徐法：1）各带泰独立寺坐标2）以各毕带的擦中央顿子午才线为X轴（贯纵坐霉标）灭，赤妈道以晴北为香正；垦以赤阔道方曲向为Y轴（俊横坐衬标）仪，交隐点（栋原点陷）以傍东为失正3）横坐侍标：孔带号+5皆00真00唇0m碰+本带怒内的婚坐标捕值（伪以区缺别不唤同带多内的哥不同蹄点的犯相同利坐标快）例如杀：自然板值：YA=大+3掀62复10筐.1拣40睬m,乏YB=逐-4档16穷13因.0淹70单m通用骄值：YA=3厉8似53写62咳10撒.1弯40担m,削YB=3裂8断45视83响86茧.9灶30扬m自然倾值和险通用宇值之世间：X不加50劣0，只跑加带貌号（3）带提号与赌中央镰子午粒线之疲间的巨关系1）6度分扎带：L0=6N－3已知宝任意访点经竭度，极球其合所属序的带榆号N=In盗t(他(L+3姓)及÷6零+0朋.5缴)2）3度分议带：L0=3N已知目任意职点经忧度，助球其广所属照的带泰号N=In蜓t(L÷6仪+0眠.5僵)我国镰大陆煎部分青在6度分带下遣的带迟号范验围为13窃~2瓣3，在3度分宜带下为25