工程测量第一章绪论

工程测量

主讲：孟森松

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第一章工程测量基础知识

内容提要地球的形状和大小地面点的表示方法用水平面代替水准面的限度测量工作的基本原则第1章测量学的基础知识

§1.1地球的形状和大小第1章工程测量基础知识

§1.1地球的形状和大小第1章测量学的基础知识

§1.1地球的形状和大小第1章测量学的基础知识

§1.1地球的形状和大小第1章测量学的基础知识

§1.1地球的形状和大小一、地球形状和大小1.

地球是一个表面起伏较大的椭球地球表面最高峰：8844.43m

海洋底部最深处:11022.00m

地球表面最大高差近20km2.地球又是一个近似光滑的水球大陆面积:占29%海洋面积:占71%3.地球平均半径:6371km

测量工作是在地球表面进行的。地球表面虽然很不规则，有高山、平原、丘陵、海洋等。但这些起伏相对于地球本身十分微小。抽象一、地球的形状实际地球地球表面大地体旋转椭球体大地水准面旋转椭球面一、地球的形状大地体旋转椭球体大地水准面参考椭球面？为什么需要抽象出两个‘椭球’一、地球的形状§1.1地球的形状和大小二、基本概念1、铅垂线：重力方向线，是测量工作的基准线2、水平线：与铅垂线正交的直线。3、水平面：与铅垂线垂直的平面4、水准面：自由静止的水面;是等位面,有无数个地心O离心力地心引力重力G重力的方向线称为铅垂线

设想当海洋处于静止均衡状态时，将它延伸到陆地内部所形成的封闭曲面。大地水准面静止海水面陆地大地水准面地球表面低密度矿体高密度矿体大地水准面大地水准面和铅垂线示意图地心OOG格林尼治天文台G地球自转轴起始天文子午面地球自然表面大地水准面E§1.没1烧地忘球的为形状典和大寻小二、暑基本抖概念3.霜大臣地水席准面静止评平衡絮状态色下的虏平均单海水蚂面,香向大始陆岛蜓屿延掏伸而可形成劣的闭闭合水察准面特性雪:湿唯一园性、络等位糟面、永不吃规则塘曲面作用诸：测法量野吓外工浅作的竹基准燃面4.负大化地体由大怕地水殿准面幕包围茂的地炮球形赶体，语是不孕规则傲球体银。长半刺径：a=惨63叠78鞋14唉0m短半竹径：b=梦63佩56片75雄5m扁率:（a-碌b）/a丑=1眠/2翅98灯.2途57二、舰基本此概念5.果旋拿转椭绝球与大枕地体壤非常驴接近弯的数学将椭球长半烦径为a，短半用径为b扁率数学稻模型触地污球平食均半割径R=宗63影71殖km§1.随1任地秘球的授形状善和大泰小ZYX§1.朴2境地辅球椭博球——参考站椭球好体旋转兽椭球呀理论体上是扭唯一独的数斑学球匹体旋转誉椭球午参数御，难饼以全汉球统池一确设定；为各国志自己追测定扮并采戴用的掉旋转直椭球牌称为合参考封椭球同时须顾及同地球件几何召参数婆和物宿理参受数的饼旋转拆椭球址称为摔地球睁椭球蹈体，樱又称他为参尝考椭求球体参考洁椭球府面是支测量知计算更和制虑图的葡基准菌面§1.废3罩地泊面点葵位的厉确定地球最表面岁所有蓄地理代空间寻信息贡总称所为地煌形。地形兴包括地物和地貌两大所部分§1.瓣3兰地萍面点守位的材确定地物恼：地四面上壤人造册和天就然的旁固定尿物体将地蜜物特鸽征点坛按比狸例缩业小在凡图纸集上，郊并用丽一定幸的地控物符捷号绘铺制在霸地形万图上概。§1.哪3阶地每面点顽位的内确定地貌逗：地荷面高锐低起缩慧伏的饿形态在地直形图啦上通愿常用馒等高红线来繁表示潜地貌§1.绑3筹地忍面点特位的顽确定地面潮点的肯空间侨位置氧由三童维坐行标确仇定，笑包括地理划坐标杰（L，雾B，规H）或（X，计Y，定Z）平面母坐标白(x,亲y)和高吵程H，可写奔为(x,胶y，录H)大地铲经度L大地端纬度BP（L疏B稀H）OSNEKBL大地妹高H1、匀确定纯椭球妙的形恰状和劈燕大小2、洁椭球查的定身位和意定向起始撞大地冒子午傻面赤道误面§1.币4夹测晋量中帝常用盘的坐他标系秆统地面腾点位蛋的坐丘标与倦选用兴的地妙球椭稻球和漆坐标束系统夺有关闹，测着量中泻常用逮的坐树标系章统有梅：天爪文坐犹标系格、大卷地坐梳标系伸、高必斯平疲面直肝角坐恶标系魔、独标立平秆面直勉角坐笑标系一、售天文淋坐标摇系球面浇坐标香，称佛为地浮理坐卸标基准痛面：屠大地混水准讨面基准驻线：按铅垂竟线地面棕点位朋用天会文经阅度和赠天文樱纬度口来表戴示二、练大地丘坐标洁系基准舅面：罪参考更椭球妹面基准呈线：财法线地面浑点位考用大毙地经奔度和仓大地么纬度笛来表苦示1.泽19嘱54绑年北知京坐醋标系2.尘19明80妇国家像大地骂坐标敞系3.WG返S-修84世界姑大地批坐标本系§1.雨4混测苦量中齿常用塘的坐总标系细统三、空间附直角灵坐标化系三维搁坐标叶(X,播Y,算Z)19扛80思国家录大地盐坐标茶系大地窃原点——位于许陕西移省泾淡阳县螺永乐流镇§1.汤4密测碍量中当常用吩的坐移标系梯统四、王大地坚坐标晌和空可间直衬角坐蚂标的新转换五、辩高斯疮投影汗和高宰斯平壳面直棋角坐婆标系1.车高斯滤投影螺——飘横切科椭圆恒柱正数形投济影。芬又称程为高役斯—俯克吕除格投村影。答同时陶满足历等角龄和高懂斯投漆影条续件。目的弄：将啊球面弃坐标穗转换为平描面坐槐标。OSN赤道面中央择子午回线M高斯梅投影绸的概野念1.继高斯栗投影中央祝子午谜线和扒赤道金投影寸后成轮相互典垂直通的直适线。中央影子午拴线长挪度不丙变，诊离中半央子棍午线市越远节变形挂越大船。为保搭证投滔影精仁度，券必须李采用分带团投影。6度况投影烦带：中央还子午慰线经级度为2.席高斯挪投影殖分带（1忽）6宏度投客影带饱：中央乞子午句线经姨度为（2舅）3答度投马影带主：中央府子午或线经替度为五、端高斯能投影奇和高偏斯平咱面直扔角坐向标系3.政高斯驳平面甲直角造坐标箩系x坐标：中团央子葛午线遗向西转平移懂50滨0km箱，向北您为正婆。y坐标：赤尤道，匠向东币为正趋。为区到分点躲位所约在的猴高斯瓣投影仿带，倚在Y坐标轮前必妙须加泡两位换数的带号。如：我国拒六度艰带带终号N=片13啦~2兰3，三度洁带带沿号n=障25串~4妨5xⅣαⅠyⅢ句Ⅱ高斯平面迷直角润坐标零系yⅡ挑ⅠαxⅢ固Ⅳ笛卡拐尔平面仁直角虏坐标晶系3.犁测语量高呈斯平时面直罩角坐赞标系茶与数学轿笛卡秘尔平拉面直厉角坐牧标系欣的区剧别六、宣墨卡定托投刮影——等角筒正圆受柱投眉影七、塌独立虚平面孙直角菊坐标浮系在半级径R<忌10转km的范翠围内驶，可槐用水吹平面捆代替抚大地耳水准伯面作距为基轻准面才。以磁脏子午传线的尺方向缠作为X轴，蒜向北鄙为正罚；其伐垂直幅方向息为Y轴，虚向东云为正虑。坐标眨原点肾选在绍测区振西南蛾角。x测区oy§1.醒5埋地财面点减的高膨程一、高程地面仙点沿晌铅垂积线方虹向到角高程鹊基准搞面的脉距离绝对片高程H（海拔炮）：阻地面翼点沿体铅垂拍线方田向到袄大地炊水准险面的交距离相对椅高程H'：地面并点沿棍铅垂休线方部向到桥任意石水准在面的傍距离高差h：地面捧两点炉高程哲之差二、避我国间的高野程系哭统国家功水准桑原点虾（高壳程零岗点H。返）位于消青岛丛观象巾山，黄海肿平均馅海水卖面为币高程在基准棕面19贡56厘黄海第高程泡系：H。找=7在2.柏28快9m19坝85国家饿高程啄基准央：H。舒=7毙2.疯26察0m疗，相差歉29mm某市觉目前锅仍采圆用上少海吴省淞高盾程系如某掀点:吴淞问高程伴—1点.8横56m=选85黄海仆高程§1.乓6嚼用汁水平藏面代疾替水亩准面殖的限忠度一、楼对距敞离的邮影响大地旷水准把面上肾：在水语平面会上：误差影值：相对色误差贤：结论革：当测只区半春径r<迈10概km时,钢误败差仅籍为1垒/1障20斧万，航可用掠水平挑面代替公大地潜水准样面二、杰对水应平角箱的影牙响球面摊三角兴形内角州和球面派角超P—球面穗三角面形面揭积R—地球盼半径厚，结论显：当测挂区范云围在太10盆0km2，用水张平面绩代替宰水准茄面时棵，对诱角度马影响坦仅为势0.砍51买″，危在普湿通测口量工榆作中败可以贯忽略劈燕不计三、耀对高谈程的登影响用水梦平面季代替双水准押面对撕高程蹈的影昨响就吨是地杆球曲俱率对辆高程优的影杆响结论睡:必须滚顾及挖其影槐响,馆进行吨改正§1承.7测量乘误差解基本社知识1.旷7.柏1罢测量籍误差音概述一、且测量愉与观司测值二、禁测量泽误差口及其韵来源1.尊测量哄误差氧定义测量崇中的宪被观骑测量德，客筛观上未都存亡在着扛一个叨真实照值，从简捉称真锣值。仆对该药量进俗行观外测得童到观咳测值辅。观测堤值与互真值沙之差绩，称循为真雅误差即。△像=l-X真误泳差＝诞观测府值－涨真值仪器根设备筑不尽裁完善人的薄感官返不稳俭定自然师环境皇的影碰响2.延误差厚来源误差志分类一、奋粗差二、别系统僵误差三、搏偶然仆误差1.夜7.撇2其测量对误差丛的种茅类一、动偶然摇误差量的四耕个特盟性举例岭：abc△i=ai+bi+ci-1艰80烟°（i=盗1,础2,··夏··处··杰··稀35恰8）1.袋7.哲3作偶然梢误差抗的特霸性结随论1.在一炒定的丝式条件筐下，便偶然浙误差预的绝耕对值申不会坟超过左一定态的限读度；2.成绝对汽值小禾的误从差比丛绝对揪值大号的误板差出昆现的响机会景多；3.龟绝对续值相籍等的天正负费误差店出现杰的机倘会相调等；4.饰偶然忙误差袜的算血术平灶均值矮趋近艇于零炼，即二、屑误差路概率歇分布宿曲线三、敲分析丸标准题差σ1.σ与观嗓测误茫差△驰及偶那然误忆差概乎率密沸度f(△)的关热系2.σ与误珍差分鄙布曲歪线拐骡点的村关系－△y=f(△)y-+3.程标准哑差σ的概潮率值P（－σ忠＜△粗＜研＋σ）+△－△y=f(△)y-+1.筝7.州4尚衡量终精度饰的标顿准一、急用绝弃对误掏差来赶衡量膜精度1.浇方裹差和径中误抬差方差中误框差（禽用m表示睬）就多是标梦准差σ标准烛差σ的计裂算公美式中误碧差的达估算沸值的矛计算态公式2.击平均押误差3.流极限英误差璃（容堂许误蜜差）m容许=3｜m｜~承2｜m｜m容许的概吐率含乳义二、肆用相辉对误比差来汪衡量御精度1.武7.复5粪误差择传播蓄定律一、摇倍乘二、窃和或很差三、匀一般恭函数1.培7.课6砖等精继度观旱测的骡平差一、弹求最株可靠灶值（部最或勿是值傻）§5二、词评定双精度1.解求观蚁测值受的中郑误差△i=鲁li－X用最膝或是刚值误腊差求页观测愿值的雾中误崭差vi=禾li-扑x用真唐误差族求观掘测值拾的中僚误差2.急求最活可靠率值中辣误差1.雀7.及7极不静等精孔度观歼测的岛平差例：ABCS=4kmS=2kmS=2.5kmE已知应：HA、表HB、HC养，求：HE一、包权（讽用p表示鉴）权是旨表示惯观测狸值可塑靠程犬度的罚一个提相对伯性数候值权的黑特性权愈贤大表咽示观杠测值白愈可旦靠权是催相对虽数值摘，故枣单独僻一个席值无聪意义权始播终取众正号权可项以用毕一数希乘除药其意臣义不痰变怎样膛定权取中欺误差月定权从实策际出拢发测角脂取测锄回数二、弦求不皇同精协度观搁测值绢的最托可靠笨值(岔最或夕是值万)——加权通算术虏平均吼值加权扣算术中平均卵值三、俩最可末靠值猛（最译或是习值）僻的精汁度评争定（一博）最滨或是轰值的败中误观差加权平均蝇值的忽中误背差（二缴）单扑位权推观测存值中然误差μ用观减测值波的最逐或是昏值误零差来际计算单位徐权中裁误差拢的公耕式：用最锯或是脑值误扰差来计饲算不暂同精讯度观症测值冻最或鲁是值