工程测量 课件 单元1工程测量基本知识

工程测量21世纪技能创新型人才培养系列教材·建筑系列主编林长进林志维单元一工程测量基本知识了解工程测量的任务与内容理解地面点位的确定方法掌握工程测量测量程序与原则学习内容1.1测量学的任务与内容1.2地面点位的确定1.3用水平面代替水准面的限度1.4测量工作的基本原则

返回目录

第二章结束一、测量学概述

测量学是研究如何测定地面点的点位,将地球表面的各种地物、地貌及其他信息测绘成图以及确定地球形状和大小的一门学科。测量学大地测量学普通测量学

摄影测量学工程测量学内容土木工程施工测量测绘大比例尺地形图工程变形观测任务测绘测设二、工程测量的内容与任务

测设是指使用测量仪器和工具，按照测量的有关原理和方法，将图纸上规划设计好的建（构）筑物的平面位置和高程，在实地标定出来，作为施工的依据。总之测绘:从实地到图上测设:从图上到实地三、学习要求3、爱护仪器。测量仪器比较贵重且易受损，要求大家养成爱护仪器的好习惯。1、重视实践；我们将充分创造条件，给大家动手实操机会，同学们一定要珍惜，充分利用每堂课堂实习。2、掌握好有关理论和概念；认真听讲，结合实践掌握相应的测量理论；须具备一定的计算能力。

返回目录

下一节第2节内容提要：

§1.2地面点位的确定

◆测量基准面

◆地面点的坐标

一.地球的形状和大小1.地球形状（Shape）

⑴地球的自然表面（PhysicalSurface）

陆地29％，最高─珠穆朗玛峰8844.43m（2005年10月)海洋71％，最低─马里亚纳海沟11022m

⑵大地水准面（Geoid）

与处于流体静平衡状态的海洋面（平均海水面）重合并延伸向大陆且包围整个地球的重力等位面。★大地水准面──测量工作外业的基准面；★铅垂线──测量工作外业的基准线。★大地体（Geoid）：大地水准面包围的地球形体。⑶参考椭球体面（ReferenceEllipsoidalSurface）

★参考椭球体（ReferenceEllipsoid）:大小与大地体很接近的旋转椭球，作为地球的参考形状和大小。

★参考椭球体面──测量工作内业的基准面；

★过椭球面法线──测量工作内业的基准线。

2.地球的大小（Size）

★扁率（Flattening）：α＝(a–b)/a

★参考椭球元素值

★地球平均半径：R＝(2a+b)/3≈6371km

§1.2

地面点位的确定

确定地面点的空间位置需用三个量，在测量工作中一般用:某点在基准面上投影位置(x,y)(L,B)该点离基准面高度（H）一.确定地面点位的方法三维空间确定某点位置：三个量▲数学上：x,y,z▲测绘上：球面/平面──坐标(Coordinates)

竖直面──高程/标高（Elevation/Height)方法：大地水准面──坐标投影；铅垂线──竖直距离。地面点位的确定确定地面点的位置基准面（大地水准面）将地面点投影到大地水准面上平面坐标（x，y）高程（H）(一)．测量基准面(注意)1．测量工作基准面——水准面、大地水准面。

◆水准面——静止海水面所形成的封闭曲面。◆大地水准面——其中通过平均海水面的那个水准面。

图形：水准面及大地水准面图◆水准面的特性——处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面。◆铅垂线——测量工作的基准线

2．测量计算基准面——旋转椭球面

由于大地水准面是重力等位面，而地球内部质量分布不均匀，引起铅垂线的方向处处发生变化，致使大地水准面成为一个复杂的曲面，因此无法在其上进行测量数据的处理计算。

通常用一个非常接近于水地水准面，并可用数学式来表达的几何体来代表地球的形状，即旋转椭球体：由椭圆（长半轴a，短半轴b）绕b轴旋转而成的椭球体。二．地面点的坐标(一)地理坐标（属于球面坐标系统）适用于：在地球椭球面上确定点位。分为：

1.天文地理坐标(天文经度

，天文纬度

)2.大地地理坐标(大地经度L，大地纬度B)图形：地理坐标系统2、大地地理坐标系PHO地轴赤道SNBLP点坐标：(B，L，H）子午面子午线起始子午面大地经度赤道面大地纬度西安北纬34°12′16″东经108°55′08″

子午面（MeridianPlane）

包含椭球体旋转轴的平面。子午面与椭球面的交线为经线。大地经度（Geodetic

Longitude）

过地面点P的子午面与起始子午面间的夹角，用L表示。从起始子午面算起，向东，由0至180°称为东经；向西，由0至180°称为西经。

赤道面（EquatorialPlane

）

垂直于椭球体旋转轴，且与椭球的长轴重合的平面。与椭球体旋转轴垂直的平面与椭球面的交线为纬线大地纬度（Geodetic

Latitude）

过地面点P的椭球面法线与赤道面的夹角，用B表示。从赤道面算起，向北为正，由0至90°称为北纬；向南负，由0至90°称为南纬。大地高（GeodeticHeight）

地面点P沿椭球面法线到椭球面的距离，用H表示。从椭球面算起，向外为正，向内为负。(二)平面直角坐标

适用于：研究范围较小。数学平面直角坐标系测量平面直角坐标系

1.独立平面直角坐标系──测区小，曲面→平面

OⅠⅡⅢⅣXPYxpyp适用于：研究范围较大。高斯投影方法：目的是将椭球面投影到平面上。使投影带的中央子午线与椭圆柱体相切，展开后为X轴，向北为正；展开后为Y轴，向东为正。

（三）高斯平面直角坐标图形：高斯投影方法图一图形：高斯投影方法图二投影

剪开

展平1．6°带的划分

为限制高斯投影离中央子午线愈远，长度变形愈大的缺点，从经度0°开始，将整个地球分成60个带，6°为一带。

计算公式：λ=6N-3λ——中央子午线经度,N——投影带号。不同点：

1．测量上北方向为X轴正向，东方向为Y轴正向。

2．角度方向顺时针度量；象限顺时针编号。

相同点:

数学中的三角公式在测量中可直接应用。坐标系的异同：图形：60带的划分2．3°带的划分

若仍不能满足精度要求,可进行3°带、1.5°带的划分。3°带计算公式：

λ=3Nλ——中央子午线经度,N——投影带号。3°带的划分图方法：（1）先将自然值的横坐标Y加上500000米；

（2）再在新的横坐标Y之前标以2位数的带号。

3.我国高斯平面直角坐标的表示方法(1)点P至赤道的距离:

X=3032586.48m(2)其投影带的带号为20

、P点离20带的纵轴X轴的实际距离:Y=648680.54-500000=148680.54m例：国家高斯平面点P（3032586.48，20648680.54），请指出其所在的带号及自然坐标为多少？并画图表示。问题：国家高斯平面点P（3032586.48，20648680.54），其投影带的带号为20，则P点是六度带还是三度带的坐标？提示：我国的范围位于：经度范围：73度E—135度E纬度范围：4度N—53度N

答案：6度带带号：13带——23带

3度带带号：24带——45带故P点是6度带的坐标。三.我国的高程系统

1.点的高程/标高⑴定义①绝对高程（absoluteelevation）：

地面点到大地水准面的铅垂距离。亦称海拔（altitude）②假定高程(assumedelevation)：地面点到某一假定水准面的铅垂距离。亦称相对高程（relativeelevation）三.地面点的高程

1.绝对高程H(海拔)——到大地水准面铅垂距离。

2.相对高程H’——到假定水准面的铅垂距离。

3.高差——hAB=HB-HA=H’B-H’A⑵我国大地水准面①“1985年高程基准”（NationalElevationDatum1985）青岛黄海平均海水面──H黄＝0m

青岛观象山水准原点──H0＝72.260m（1953～1979年验潮资料，1987年启用）②“1956年黄海高程系”(HuanghaiElevationReference1956)

H0=72.289m

（1950～1956年资料）水准原点

我国解放初期，采用1950～1956年验潮资料,求得平均海水面位置,进而测得水准原点的高程为72.289m，此高程系统称为1956年黄海高程系。由于验潮资料时间周期短，不甚精确；

为提高大地水准面的精度，国家又根据青岛验潮站1952-1979年的验潮资料组合成了10个周期为19年的验潮资料，经精确计算，于1985年重新确定了黄海平均海水面的位置和高程原点的高程（72.260m），并决定从1988年起，一律按此原点高程推算全国控制点的高程，称为“1985年国家高程基准”。可见，我国的验潮资料也为近年来海平面上涨提供了依据。⑶高差(DifferenceinElevation):

两点之间高程的差值。ex：hCA＝HA－HC＝38.255m

hAC＝HC－HA＝-38.255m1、对距离影响

以水平长度D`(ab`)代替弧长D(ab)所产生的误差△D为：又因：因此：则距离相对误差：ABabb′θR△hHHBB／ODD′

四.用水平面代替水准面的限度距离D(km)距离误差ΔD(mm)相对误差ΔD/D1081:1220000201281:2000005010261:4900010082121:12000地球曲率对距离的影响

结论：在半径为10km里的区域，地球曲率对距离的影响可忽略不计。2、对高程影响

B点的绝对高程HB,相对高程HB`，用水平面代替大地水准面产生的误差为，则有ABabb′θR△hHHBB／ODD`距离D（km）0.10.20.30.40.512510△h（mm）0.83713207831419627848地球曲率对高程的影响

结论：即便是距离很短，也不能忽视地球曲率对高程的影响。3、对水平角的影响

结论：当测区范围在100km2时，水平面代替水准面对角度影响仅为0.51″，在普通测量工作中可忽略不计。

返回目录

下一节

§1.3测量工作概述一．测量的基本工作

——测角、量边、测高差二．测量工作中用水平面代替水准面的限度1．对水平角、距离的影响——在面积约320km2内，可忽略不