工程测量绪论课件

工程测量绪论工程测量第1章绪论工程测量第1章绪论本章内容本章内容①测量的任务及作用②地面点位的确定绪论③测量工作概述绪论-1.1

测量学的任务及作用1.1.1测量学的定义测量学是研究确定地表及其附近空间点位，收集空间分布信息（包括确定地球形状和大小）并加以表达，以及将设计的内容体现在地面上的科学和技术。测量学的任务包括测定和测设两个方面。测定是指运用测量仪器和方法，通过测量和计算，获得地面点的测量数据，或者把地球表面的地形按一定比例缩绘成地形图，供科学研究、国民经济建设和规划设计使用，简称从地面到图纸的工作。测设就是将设计好的建筑物和构筑物的位置用测量仪器和测量方法在地面上标定出来做为施工的依据，简称从图纸到地面的工作。无论是测定或是测设，测量工作的实质是确定地面点位。1.概述1.1测量学的任务及作用1.绪论-1.1.2测量学分类普通测量学：研究小范围测量工作，不顾及地球曲率影响大地测量学：测量范围大，须顾及地球曲率影响，是一切测量工作的依据摄影测量学：利用摄影或遥感的手段获取地表信息，确定研究对象的空间位置、形状、大小及其性质工程测量学：研究各类工程项目在设计、施工和管理阶段所进行的多种测量工作地图制图学：利用所获得的空间分布信息，研究制作地图（测量成果的主要表达方式）目前全球民用应用最多的系统海洋测绘学：研究海洋定位、测定海洋平均海面、海底和海面地形、海洋重力、海洋磁力、海洋环境等自然和社会信息的地理分布及编制各种海图根据目的、研究对象及范围的不同测量学分类如下：1.绪论-1.1.3测量学的地位和作用测绘信息是国民经济和社会发展规划中最重要的基础信息之一。测绘工作常被人们称为工程建设的尖兵，其勘测、设计、施工、竣工及运营等阶段都需要测绘工作，而且都要求测绘工作“先行”。国土资源开发利用，城市建设、工业、农业、交通、水利、林业、通信、地矿等部门的规划和管理提供地形图和测绘资料。（1）国民经济方面1.绪论-1.1.3测量学的地位和作用测绘工作为打赢现代化战争提供测绘保障。各种国防工程的规划需要测绘工作，战略部署、战役指挥离不开地形图，现代测绘科学技术对保障远程导弹、人造卫星或航天器的发射及精确入轨起着非常重要的作用，现代军事科学技术与现代测绘科学技术已经紧密结合在一起。（2）国防建设方面1.绪论-1.1.3测量学的地位和作用诸如航天技术、地壳形变、地震预报、气象预报、滑坡监测、灾害预测和防治、环境保护、资源调查以及其他科学研究中，都要应用测绘科学技术，需要测绘工作的配合。（3）科学研究方面1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.1地球的形状和大小地球表面是一个极不规则的曲面，最高处珠峰，8848.86m，最低处马里亚纳海沟深达11022m.不能作为测量成果的归算面。水准面：静止的液体表面，处处与铅垂线垂直，有无数个。大地水准面：与静止的平均海水面重合的水准面叫大地水准面。它是测量工作的基准面。大地水准面所包围的地球形体，称为大地体。大地水准面虽然比地球的自然表面要规则得多，但仍不能用一个数学公式表示出来。旋转椭球：选择一个大小和形状与大地水准面极为接近，且表面又能用数学公式表达的几何形体来代替大地体，即旋转椭球。国家大地坐标系（CGCS2000）椭球的长半轴a=6278137m，扁率f=1/298.257222101。1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.2地面点位的表示方法点的空间位置（三维）可用以下三种方式进行表达：（1）用空间直角坐标表达（2）用投影面上坐标（二维）+高程来表达（3）平面直角坐标+高程（点到大地水准面的铅垂距离）1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.2地面点位的表示方法1.空间直角坐标系和大地坐标（1）空间直角坐标系的定义地球空间直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系。P（Xp,Yp,Zp)1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.2地面点位的表示方法1.空间直角坐标系和大地坐标（2）大地坐标系的定义地球大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心重合椭球的短轴与地球自转轴重合。空间点位置在该坐标系中表述为（L，B，H）。1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.2地面点位的表示方法2.空间直角坐标系与大地坐标系参数间的转换直角坐标系与大地坐标系参数间有如下转换关系：1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.2地面点位的表示方法3.高斯平面直角坐标：在我国，平面直角坐标系是采用高斯分带投影的方式来建立的。高斯投影的方法是将地球划分成若干带，将每带分别投影到平面上。投影带从首子午线（通过英国格林尼治天文台的子午线）起，每经差6°划分一带（称为六度带），如图1-3所示，自西向东将整个地球划分成经差相等的60个带。位于各带中央的子午线称为中央子午线或轴子午线。16中央子午线赤道NS高斯投影PXPYPOYX1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.2地面点位的表示方法-高斯投影中央子午线的投影赤道的投影1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.2地面点位的表示方法3.高斯平面直角坐标用高斯投影方法将某一经度范围的椭球面区域的变换到平面。投影特点：距离中央子午线越远，长度变形越大。这不利于平面距离量算和平面位置的表示。如果在某局部地表区域，这种长度的变形影响不超过一定的限制。我们就可以近似把这局部地表看成一平面。限制长度变形的方法：分带投影1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.2地面点位的表示方法：高斯投影按投影经度范围划分(每6°或3°一带）统一6°带高斯投影首子午线起，每隔经度6°划分为一带(称统一6°带)西→东划分地球为——60个带。带号N从首子午线开始，用阿拉伯数字表示。第一个6°带中央子午线的经度为3°。6°带带号N与中央子午线经度L0的关系——L0=6N－33度带中央子午线L0与带号N的关系——L0=3N1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.2地面点位的表示方法：高斯投影同样，若已知中央经线，可反推带号6度带：N=Int(L÷6）+1（L表示某点经度，Int表示取整）3度带：n=L÷3（四舍五入）我国大陆经度范围——东经73°27′~东经135°09′统一6°带投影带号范围——13~23统一3°带投影带号范围——25~45

思考：石家庄处于114°26′E，它在6度或3度带的哪个带？1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.2地面点位的表示方法只有中央子午线与赤道投影后长度不变，并相互垂直。注意与数学笛卡尔坐标系的差异为保证y坐标恒为正，我国统一规定将每带的坐标原点向西移500km，既给每个点的y坐标值统一加500km。为确定投影带位置，y坐标前冠带号。高斯平面直角坐标系：1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.2地面点位的表示方法1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.2地面点位的表示方法测量中平面直角坐标系与数学中常用的笛卡儿坐标系的异同：测量坐标以南北方向为x轴，向北为正；以东西方向为y轴，向东为正。象限顺序按顺时针方向计，这种安排与笛卡儿坐标系的坐标轴和象限顺序正好相反。这是因为在测量中南北方向是最重要的基本方向，直线的方向是从正北方向开始按顺时针方向计量的。角度度量均是从X轴向Y轴旋转，因此三角函数可不加改变应用与测量直角坐标系。1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.2地面点位的表示方法4.独立平面直角坐标在小区域内进行测量时，局部椭球面（一般为100km2以内）看作一个水平面，其对距离的影响可忽略不计，而且对角度的影响除最精密的测量工作外也可忽略。因此，可以在过测区中心点的切平面上建立起独立平面直角坐标系，纵轴为x轴，恒轴为y轴，构成右手坐标系。则地面上某点P在投影面上的位置就可用（xP，yP）来表示。1.绪论-1.2地面点位的确定1.2.2地面点位的表示方法4.高程高程分为绝对高程、相对高程两种。（1）绝对高程地面上任意一点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程，也称海拔，如HB（2）相对高程地面上一点到假定水准面的铅垂距离称为该点的假定高程或相对高程，如HA′和HB′。（3）高差地面上两点间的高程之差称为高差。高差与高程起算面无关。1.绪论-1.3测量工作概述1.3.1确定地面点位的三要素一个未知点的空间位置（平面坐标和高程）由已知点的空间位置、已知点与未知点间的相互关系要素确定。在测绘领域内，点的位置都从属于某个基准，不论点与点间的相互关系，还是已知点的空间位置都通过一定的测量工作获取。通常点与点间的相互关系由水平角（方向）、水平距离、高程表达，因此将这三者称为确定地面点位的三项基本要素。高程测量、水平角测量和距离测量是测量的三项基本工作。1.绪论-1.3测量工作概述1.3.2测量工作的原则

测量的一项基本工作内容是测绘地形图。为了分幅测绘，提高作业进度，控制误差积累，保证测图精度，要求测量工作在布局上遵循“由整体到局部”、在精度上“由高级到低级”、在次序上“先控制后碎部”的原则。1.绪论-1.3测量工作概述1.3.2测量工作的原则

测量工作是一项非常细致且连续性很强的工作，一步发生错误就会影响到下一步工作，乃至整个测量成果，因此，对测绘工作的每一个过程、每一项成果都必须检核和校正。故“步步有检核”是组织测量工作应遵循的又一项原则。作用：它可以减少误差积累，保证测量的精度，而且可以在不同测站（控制点上）展开工作，加快作业进度。

测量工作程序:※第一步为控制测量（测定A、B、C、D、E、F点位）※第二步为碎部测量（以A~F为依据，测定其它地物、地貌、或测设规划的建筑P~Q）

测量工作连续性很强，每一步发生错误就会影响到下一步工作，乃至整个测量成果。故测量工作应遵循“步步有检核”这一项原则。1.绪论-1.3测量工作概述1.3.2测量工作的原则1.绪论-1.3测量工作概述1.3.3测量工作的特点

测量工作通常以队、组的形式集体完成任务，只有合理分工，密切配合，才能保质保量地做好工作测绘仪器是测量工作的必不可缺的工具，测量人员应养成爱护仪器、正确使用仪器的良好习惯。测量记录和图