定位系统的建立-坐标系建立的原则和方法（工程测量）

项目一定位系统的建立

课程的性质与任务1、工程测量是高等学校土建类专业的一门专业技术基础课程，其研究对象主要是地球的形状、大小和地表面上各种物体的几何形状及空间位置，它的内容包括测定和测设两部分。2、工程测量在规划设计、经济建设、能源开发、国防建设、基础设施和科学研究中广泛应用课程导入3、测量工作主要分为两个方面：1）测定：将各种现有地面物体的位置和形状，以及地面的起伏形态等，用图形或数据表示出来，为规划设计和管理等工作。（地→图）2）测设：将规划设计和管理等工作形成的图纸上的建筑物、构筑物或其他图形的位置在现场标定出来，作为施工的依据。（图→地）4、测量在土木工程建设中的地位：

1）测量是土木工程规划建设的重要依据2）测量是土木工程勘察设计现代化的重要技术3）测量是土木工程顺利施工的重要保证4）测量是房地产管理、工程综合质量检验、重要土木工程设施安全监视的重要手段土木工程技术人员明确测量科学在工程建设中的重要地位，熟练掌握测量基本理论和技术原理，熟练掌握和应用工程测量基本理论和方法，是进行土木工程技术工作的基本条件课程导入5、土木工程测量的任务与内容：1）土木工程测量是测量学的一个重要组成部分。它是研究土木工程在规划设计阶段、施工阶段和竣工验收阶段所进行的各种测量工作的理论、技术和方法的学科2）它的主要任务是：地形图测绘及应用建筑物的施工、竣工测量建筑物的变形、沉降观测课程导入6、测量工作的基本程序1）测量工作必须按照一定的程序进行：

在布局上“由整体到局部”；

在工作步骤上“先控制后碎部”，即先进行控制测量，然后进行碎部测量；在精度上“由高级到低级”课程导入课程导入一、地面点位置的确定：1、地球的形状与大小1）地球是南北极稍扁，赤道稍长，平均半径约为6371km的椭球2）地球的自然表面有高山、丘陵、平原、盆地、湖泊、河流和海洋等，呈现高低起伏的形态，并不平坦3）其中海洋面积约占71%，陆地面积约占29%任务一坐标系建立的原则和方法

2、地球的物理特性1）重力与铅垂线①重力——地球上质点所受万有引力与离心力的合力②铅垂线方向——重力方向

（铅垂线是测量工作的基准线）

2）水准面

①假想静止不动的水面延伸穿过陆地，包围整个地球，形成的封闭曲面称水准面。②特征:静止的水面形成、处处与铅垂线垂直的连续封闭曲面、有无穷多个3）大地水准面

①与平均海水面相吻合的水准面称大地水准面②由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面③特征：惟一性、代表地球形状大小、微起伏

（大地水准面作为测量的基准面）3、参考椭球面

1）大地水准面——微小起伏、不规则、很难用数学方程表示

2）将地表地形投影到大地水准面上计算非常困难

3）通常选择一个与大地水准面非常接近、能用数学方程表示的椭球面作为投影基准面，它由椭圆NESW绕其短轴NS旋转而成的旋转椭球，称参考椭球，其表面称参考椭球面。4）我国1980年国家大地坐标系采用了1975年国际椭球，该椭球的基本元素是。a=6378140m

b=6356755m,

f=1/298.257

由于参考椭球体的扁率很小，当测区面积不大时，在普通测量中可把地球近似地看作圆球体，其半径为：R=6371km5）2000国家大地坐标系，是我国当前最新的国家大地坐标系，英文名称为ChinaGeodeticCoordinateSystem2000，英文缩写为CGCS2000

2008年3月，由国土资源部正式上报国务院《关于中国采用2000国家大地坐标系的请示》，并于2008年4月获得国务院批准。自2008年7月1日起，中国将全面启用2000国家大地坐标系，国家测绘局受权组织实施

4、确定地面点位的方法测量工作的实质是确定地面点的位置，而地面点的空间位置须由三个参数来确定，即该点在大地水准面上的投影位置（两个参数：λ、φ或x、y，称为坐标）和该点的高程H（一个参数）

1）地面点在投影面上的坐标①大地坐标又称地理坐标，用经度和纬度来表示地面点的球面坐标经度通过该点的子午面与通过英国格林尼治天文台的首子午面所夹的二面角由首子午面向东量称为东经；由首子午面向西量称为西经；其取值范围为0°～180°

纬度通过该点的铅垂线与赤道面之间的夹角，取值范围为0°～90°由赤道面向北量称为北纬；由赤道面向南量称为南纬

开封界于：东经113°51′51″—115°15′42″，北纬34°11′43″—35°11′43″。

②大地原点起始大地点又称大地原点，该点的大地经纬度与天文经纬度一致

我国以陕西省-泾阳县-永乐镇-石际寺村大地原点建立的大地坐标系，称为“1980西安坐标系”地理坐标为东经108°55′，北纬34°32′，海拔417.2m。通过与前苏联1942年普尔科沃坐标系联测，经我国东北传算过来的坐标系称“1954北京坐标系”，其大地原点位于前苏联列宁格勒天文台中央

1）地面点在投影面上的坐标②高斯平面直角坐标

②高斯平面直角坐标

统一6°带高斯投影

投影带从首子午线起，每隔经度6°划分为一带(称统一6°带)，自西向东将整个地球划分为60个带带号N从首子午线开始，用阿拉伯数字表示位于各带中央的子午线称本带中央子午线第一个6°带中央子午线的经度为3°任意一带的中央子午线：L=6N-3°N为带号

②高斯平面直角坐标

统一3°带高斯投影

第一个3°带中央子午线的经度为3°带号N与中央子午线经度L的关系为L=3N°N为带号②高斯平面直角坐标已知经度计算带号公式：

6°带