工程測(cè)量的基本知識(shí)教材.ppt

測(cè)量員培訓(xùn),工程測(cè)量的基本知識(shí),2019/10/6,2,工程測(cè)量的基本內(nèi)容,一,2019/10/6,3,1、工程測(cè)量的任務(wù)與作用,兩大任務(wù)： 設(shè)計(jì)測(cè)量測(cè)定（測(cè)繪） 地面 圖紙 施工測(cè)量測(cè)設(shè)（放樣） 圖紙 地面,2019/10/6,4,1、工程測(cè)量的任務(wù)與作用,2019/10/6,5,1、工程測(cè)量的任務(wù)與作用,2019/10/6,6,施工準(zhǔn)備階段建立施工控制網(wǎng) 在施工場(chǎng)地建立平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，作為建（構(gòu)）筑物定位及細(xì)部測(cè)設(shè)的依據(jù)。 施工階段建（構(gòu)）筑物定位和細(xì)部放樣測(cè)量 把建（構(gòu)）筑物外輪廓各軸線的交點(diǎn)，其平面位置和高程在實(shí)地標(biāo)定出來，然后根據(jù)這些點(diǎn)進(jìn)行細(xì)部放樣。 工程竣工階段竣工測(cè)量 通過實(shí)地測(cè)量檢查施工質(zhì)量并進(jìn)行驗(yàn)收，同時(shí)根據(jù)檢測(cè)驗(yàn)收的記錄整理竣工資料和編繪竣工圖。 變形觀測(cè) 對(duì)設(shè)計(jì)與施工指定的工程部位，按擬定的周期進(jìn)行沉降、位移與傾斜等變形觀測(cè)，作為驗(yàn)證工程設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量的依據(jù)。,2、工程施工測(cè)量的任務(wù)與作用,2019/10/6,7,地面點(diǎn)位的確定,二,2019/10/6,8,測(cè)量工作的實(shí)質(zhì)確定地面點(diǎn)的空間位置,1、測(cè)量工作的實(shí)質(zhì)與確定地面點(diǎn)位的基本要素,確定地面點(diǎn)的空間位置，在測(cè)量中一般用： 該點(diǎn)在基準(zhǔn)面上投影位置（x,y） 該點(diǎn)離基準(zhǔn)面的高度（H）,2019/10/6,9,確定地面點(diǎn)位的基本要素 水平角 角度測(cè)量 水平距離 距離測(cè)量 高差 水準(zhǔn)測(cè)量,1、測(cè)量工作的實(shí)質(zhì)與確定地面點(diǎn)位的基本要素,三大基本測(cè)量工作,2019/10/6,10,水準(zhǔn)面：設(shè)想有一個(gè)自由平靜的海水面，向陸地延伸而形成一個(gè)封閉的曲面，我們把自由平靜的海水面稱為水準(zhǔn)面。,2、測(cè)量的基準(zhǔn)面,2019/10/6,11,大地水準(zhǔn)面：水準(zhǔn)面有無數(shù)個(gè)，其中通過平均海水面的一個(gè)水準(zhǔn)面稱為大地水準(zhǔn)面。它作為統(tǒng)一高程的起算面。,2、測(cè)量的基準(zhǔn)面,2019/10/6,12,水準(zhǔn)面上任意一點(diǎn)的鉛垂線都垂直于該點(diǎn)的曲面。,2、測(cè)量的基準(zhǔn)面,大地水準(zhǔn)面和鉛垂線是測(cè)量工作的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線 。,2019/10/6,13,我國的“1985國家高程基準(zhǔn)” 我國新的國家高程基準(zhǔn)面是以青島驗(yàn)潮站19521979年19年間的驗(yàn)潮資料計(jì)算確定的黃海平均海水面作為全國高程的統(tǒng)一起算面。 在“1985國家高程基準(zhǔn)”系統(tǒng)中，我國水準(zhǔn)原點(diǎn)（青島觀象山）的高程為72.260m。,2019/10/6,14,絕對(duì)高程 (H),地面點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。,地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離。,相對(duì)高程 (H),地面兩點(diǎn)的高程之差。 hAB=HB-HA=HB-HA,高差(h),3、地面點(diǎn)的高程,2019/10/6,15,絕對(duì)高程(海拔),相對(duì)高程(假定高程),高差,絕對(duì)高程(海拔)： 地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離。用H表示。,高差： 兩個(gè)地面點(diǎn)的高程之差。用h加兩點(diǎn)名作下標(biāo)表示。,相對(duì)高程： 地面點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。用H表示。,2019/10/6,16,測(cè)量直角坐標(biāo)系以南北方向（縱軸）為X軸，以北為正；,以東西方向（橫軸）為Y軸，以東為正。,X,北,Y,東,坐標(biāo)縱軸,象限按順時(shí)針排序,4、測(cè)量平面直角坐標(biāo)系,O,2019/10/6,17,4、測(cè)量平面直角坐標(biāo)系,2019/10/6,18,確定一條直線與標(biāo)準(zhǔn)方向間的水平夾角。,什么作為標(biāo)準(zhǔn)方向？,工程上以坐標(biāo)縱軸方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向， 用坐標(biāo)方位角表示直線的方向。,5、直線方向的表示方法,2019/10/6,19,A,B,AB,如圖：直線AB的坐標(biāo)方位角寫為AB,從直線起點(diǎn)的坐標(biāo)縱軸北端起，順時(shí)針轉(zhuǎn)到該直線的夾角。用表示，下標(biāo)寫點(diǎn)號(hào)。,坐標(biāo)方位角的表示方法,2019/10/6,20,BA,正、反坐標(biāo)方位角,AB,BA為直線AB的反坐標(biāo)方位角,按直線AB的前進(jìn)方向，規(guī)定AB為直線AB的正坐標(biāo)方位角,2019/10/6,21,式中： 當(dāng)正180時(shí)，取“” 正180時(shí)，取“”,正、反方位角計(jì)算公式：,BA =AB +180,反 =正 180,2019/10/6,22,例1 12=782024 21 =,解：21= 782024 180 =2582024,例 34=3261230 求: 43=,解： 43= 3261230 180 =1461230,2019/10/6,23,已知：1、2兩點(diǎn)邊長D12；導(dǎo)線邊12的坐標(biāo)方位角12； 1點(diǎn)的坐標(biāo)（x1,y1） 計(jì)算：2點(diǎn)的坐標(biāo),D12,12,x1,y1,6、坐標(biāo)正算,2019/10/6,24,X12,X12 =D12 cos 12 Y12=D12 sin 12,（1）計(jì)算坐標(biāo)增量,y12,6、坐標(biāo)正算,2019/10/6,25,（2）計(jì)算待求點(diǎn)坐標(biāo),X2=X1+X12 =X1+D12 cos 12 y2=y1+Y12 =y1+D12 sin 12,6、坐標(biāo)正算,2019/10/6,26,已知：A、B兩點(diǎn)坐標(biāo)(XA,YA),(XB,YB) 計(jì)算：距離DAB；方位角AB,7、坐標(biāo)反算,2019/10/6,27,（1）根據(jù)坐標(biāo)反算距離（兩點(diǎn)間距離公式）：,例題： A點(diǎn)坐標(biāo)為（13.147，17.287）； B點(diǎn)坐標(biāo)為（24.362，19.138）； 求：DAB,=11.367m,7、坐標(biāo)反算,2019/10/6,28,坐標(biāo)增量：xAB=xB-xA yAB=yB-yA,（2）根據(jù)坐標(biāo)反算方位角AB,1、xAB0，yAB0, AB在第1象限，0AB90,2、xAB0, AB在第2象限，90AB180,3、xAB0，yAB0, AB在第3象限，180AB270,4、xAB0，yAB0, AB在第4象限，270AB360,第一步：根據(jù)xAB和yAB的正負(fù)號(hào)判斷AB所在象限,7、坐標(biāo)反算,2019/10/6,29,第二步：根據(jù)AB所在象限，選擇正確的公式,1、xAB0，yAB0,2、xAB0,3、xAB0，yAB0,4、xAB0，yAB0,7、坐標(biāo)反算,2019/10/6,30,（1） A點(diǎn)坐標(biāo)為（13.147，17.287）； B點(diǎn)坐標(biāo)為（24.362，19.138）； 計(jì)算： AB,=92219,使用計(jì)算器,AB在第一象限，套用第一象限的公式,yAB = YB-YA 0,xAB = XB-XA 0,思考：判斷所在象限，套用正確公式,象限,2019/10/6,31,（2） A點(diǎn)坐標(biāo)為（13.147，17.287）； B點(diǎn)坐標(biāo)為（ 8.258，26.649）； 計(jì)算： AB,AB在第2象限，套用第2象限的公式,yAB = YB-YA 0,xAB = XB-XA 0,思考：判斷所在象限，套用正確公式,=1173428,象限,2019/10/6,32,（3） A點(diǎn)坐標(biāo)為（34.131，18.245）； B點(diǎn)坐標(biāo)為（14.225， 9.691）； 計(jì)算： AB,AB在第3象限，套用第3象限的公式,yAB = YB-YA 0,xAB = XB-XA 0,思考：判斷所在象限，套用正確公式,=2031515,象限,2019/10/6,33,（4） A點(diǎn)坐標(biāo)為（35.257，38.548）； B點(diǎn)坐標(biāo)為（58.319，20.131）； 計(jì)算： AB,AB在第4象限，套用第4象限的公式,yAB = YB-YA 0,xAB = XB-XA 0,思考：判斷所在象限，套用正確公式,=3212323,象限,2019/10/6,34,tan-1(,2、按,3、輸入數(shù)據(jù)，括號(hào)要補(bǔ)全,4、最終結(jié)果轉(zhuǎn)化成 ,2019/10/6,35,地球的形狀、大小和坐標(biāo)系,三,2019/10/6,36,決定地球橢球體形狀和大小的參數(shù)為橢圓的長半徑a，短半徑b及扁率。,1、地球的形狀和大小,2019/10/6,37,我國目前采用的地球橢球體的參數(shù)值為：,由于地球橢球體的扁率很小，當(dāng)測(cè)量的區(qū)域不大時(shí)，可將地球看作半徑為6371km的圓球。,1、地球的形狀和大小,2019/10/6,38,與水準(zhǔn)面相切的平面，稱為水平面。,2019/10/6,39,2、用水平面代替水準(zhǔn)面的限度,在半徑為10km的范圍內(nèi)（相當(dāng)于面積320km2），用水平面代替水準(zhǔn)面可不考慮地球曲率對(duì)距離的影響。 當(dāng)精度要求較低時(shí)，還可以將測(cè)量范圍的半徑擴(kuò)大到25km。 在面積100km2的范圍內(nèi)，不論是進(jìn)行水平距離或水平角度的測(cè)量都可以不考慮地球曲率的影響，而直接以水平面代替水準(zhǔn)面。,2019/10/6,40,表示地面點(diǎn)在地球橢球面上的位置，用大地經(jīng)度L和大地緯度B表示。 基準(zhǔn)面：參考橢球面 基準(zhǔn)線：法線,3、大地坐標(biāo)系,2019/10/6,41,4、高斯平面直角坐標(biāo)系,（1）高斯投影 高斯投影：橫切橢圓柱正形投影。又稱為高斯克呂格投影。 目的：將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)。,2019/10/6,42,方法：使投影帶的中央子午線與橢圓柱體相切，展開后為X軸，向北為正； 赤道展開后為Y軸，向東為正。,4、高斯平面直角坐標(biāo)系,2019/10/6,43,投影,剪開,展平,4、高斯平面直角坐標(biāo)系,坐標(biāo)原點(diǎn)：中央子午線和赤道的交點(diǎn) x坐標(biāo)：中央子午線的投影向北為正。 y坐標(biāo)：赤道的投影，向東為正。,2019/10/6,44,中央子午線和赤道投影后成相互垂直的直線。 中央子午線長度不變，離中央子午線越遠(yuǎn)變形越大。 為保證投影精度，必須采用分帶投影。,4、高斯平面直角坐標(biāo)系,2019/10/6,45,6帶的劃分,為限制高斯投影離中央子午線愈遠(yuǎn)，長度變形愈大的缺點(diǎn)，從經(jīng)度0開始，將整個(gè)地球分成60個(gè)帶，6為一帶。,計(jì)算公式： L0 =6n-3 L0中央子午線經(jīng)度, n投影帶號(hào)。,4、高斯平面直角坐標(biāo)系,3帶的劃分,計(jì)算公式： L0 =3n L0中央子午線經(jīng)度, n投影帶號(hào)。,（2）高斯投影帶,2019/10/6,46,6度投影帶：中央子午線經(jīng)度為 3度投影帶：中央子午線經(jīng)度為,2019/10/6,47,我國位于北半球(赤道以北)，x坐標(biāo)值均為正值，而y坐標(biāo)值則有正有負(fù)。 為了避免y坐標(biāo)值出現(xiàn)負(fù)值，我國規(guī)定將將自然值的橫坐標(biāo)Y加上500km的常數(shù)。 為了能正確區(qū)分某點(diǎn)所處投影帶的位置，規(guī)定在橫坐標(biāo)值前面標(biāo)以兩位數(shù)的投影帶帶號(hào)。,4、高斯平面直角坐標(biāo)系,（3）我國高斯平面直角坐標(biāo)的表示方法,2019/10/6,48,例：國家高斯平面點(diǎn)P（2433586.693，38514366.157）所表示的意義: (1)表示點(diǎn)P在高斯平面上至赤道的距離; X=2433586.693m (2)其投影帶的帶號(hào)為38 、P點(diǎn)離38帶的縱軸X軸的實(shí)際坐標(biāo) Y=514366.157-500000= 14366.157m,y=帶號(hào)N(或n)+500km+Yp 38 +500 + 14366.157m,2019/10/6,49,獨(dú)立坐標(biāo)系是相對(duì)于國家統(tǒng)一坐標(biāo)系的一種局部地區(qū)的坐標(biāo)系。 獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系建立沒有高斯平面直角坐標(biāo)系那樣嚴(yán)格的規(guī)則，主要表現(xiàn)在: 坐標(biāo)系X軸所在的中央子午線的經(jīng)度可按不同要求采用其他的經(jīng)度，具有一定的隨意性； 坐標(biāo)軸X軸的正方向不一定指向北極，可根據(jù)工作需要自行確定，具有某種實(shí)用性； 坐標(biāo)系原點(diǎn)不一定設(shè)在赤道上，一般設(shè)在有利于工作的范圍內(nèi)，具有相應(yīng)的區(qū)域性。,5、獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系,2019/10/6,50,測(cè)量誤差的基本概念,四,2019/10/6,51,（1）測(cè)量誤差的定義 真值：客觀存在的值“X”（通常不知道） 真誤差：真值與觀測(cè)值之差，即：真誤差=真值-觀測(cè)值 （2）測(cè)量誤差的反映 測(cè)量誤差是通過“多余觀測(cè)”產(chǎn)生的差異反映出來的 （3）測(cè)量誤差的來源 測(cè)量?jī)x器：儀器精度的局限、軸系殘余誤差等。 觀測(cè)者：判斷力和分辨率的限制、經(jīng)驗(yàn)等。 外界環(huán)境條件：溫度變化、風(fēng)、大氣折光等。,1、測(cè)量中產(chǎn)生誤差的原因,2019/10/6,52,測(cè)量誤差按其對(duì)測(cè)量結(jié)果影響的性質(zhì)，可分為：系統(tǒng)誤差和偶然誤差。 （1）系統(tǒng)誤差 定義：在相同觀測(cè)條件下，對(duì)某量進(jìn)行一系列觀測(cè)，如誤差出現(xiàn)符號(hào)和大小均相同或按一定的規(guī)律變化，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。 特點(diǎn)：具有積累性，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響大，但可通過一般的改正或用一定的觀測(cè)方法加以消除。 例如：鋼尺尺長誤差、鋼尺溫度誤差、水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸誤差、經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸誤差。,2、測(cè)量誤差的分類,2019/10/6,53,（2）偶然誤差 （隨機(jī)誤差）,定義：在相同觀測(cè)條件下，對(duì)某量進(jìn)行一系列觀測(cè)，如誤差出現(xiàn)符號(hào)和大小均不一定，這種誤差稱為偶然誤差。但具有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。 特征：具有一定的限度；絕對(duì)值小的誤差出現(xiàn)的概率大；絕對(duì)值相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)相同；隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值趨近于零。,2、測(cè)量誤差的分類,此外，在測(cè)量工作中還要注意避免粗差（即：錯(cuò)誤）的出現(xiàn)。,2019/10/6,54,4、衡量測(cè)量精度的標(biāo)準(zhǔn),中誤差：,真誤差：,m值小表示觀測(cè)精度較好； m值大則表示精度低。,（n觀測(cè)值個(gè)數(shù)）,2019/10/6,55,4、衡量測(cè)量精度的標(biāo)準(zhǔn),測(cè)量中，一般取兩倍中誤差(2m)作為容許誤差，也稱為限差