工程測(cè)量的基本知識(shí)ppt課件.ppt

測(cè)量員培訓(xùn),工程測(cè)量的基本知識(shí),2020/4/28,2,工程測(cè)量的基本內(nèi)容,一,2020/4/28,3,1、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,2020/4/28,4,1、工程測(cè)量的任務(wù)與作用,2020/4/28,5,1、工程測(cè)量的任務(wù)與作用,2020/4/28,6,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(lái)，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(guò)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,2020/4/28,7,地面點(diǎn)位的確定,二,2020/4/28,8,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）,2020/4/28,9,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,2020/4/28,10,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,2020/4/28,11,大地水準(zhǔn)面：水準(zhǔn)面有無(wú)數(shù)個(gè)，其中通過(guò)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,2020/4/28,12,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。,2020/4/28,13,我國(guó)的“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”我國(guó)新的國(guó)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(guó)高程的統(tǒng)一起算面。在“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”系統(tǒng)中，我國(guó)水準(zhǔn)原點(diǎn)（青島觀象山）的高程為72.260m。,2020/4/28,14,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,2020/4/28,15,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。,2020/4/28,16,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,2020/4/28,17,4、測(cè)量平面直角坐標(biāo)系,2020/4/28,18,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,2020/4/28,19,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,2020/4/28,20,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,2020/4/28,21,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180,2020/4/28,22,例112=78202421=,解：21=782024180=2582024,例34=3261230求:43=,解：43=3261230180=1461230,2020/4/28,23,已知：1、2兩點(diǎn)邊長(zhǎng)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,2020/4/28,24,X12,X12=D12cos12Y12=D12sin12,（1）計(jì)算坐標(biāo)增量,y12,6、坐標(biāo)正算,2020/4/28,25,（2）計(jì)算待求點(diǎn)坐標(biāo),X2=X1+X12=X1+D12cos12y2=y1+Y12=y1+D12sin12,6、坐標(biāo)正算,2020/4/28,26,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,2020/4/28,27,（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,2020/4/28,28,坐標(biāo)增量：xAB=xB-xAyAB=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，180AB0，yAB0,AB在第4象限，2700,2、xAB0,3、xAB0,思考：判斷所在象限，套用正確公式,象限,2020/4/28,31,（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-YA0,xAB=XB-XA0,思考：判斷所在象限，套用正確公式,=1173428,象限,2020/4/28,32,（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-YA0,xAB=XB-XA0,思考：判斷所在象限，套用正確公式,=2031515,象限,2020/4/28,33,（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-YA0,思考：判斷所在象限，套用正確公式,=3212323,象限,2020/4/28,34,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,2020/4/28,35,地球的形狀、大小和坐標(biāo)系,三,2020/4/28,36,決定地球橢球體形狀和大小的參數(shù)為橢圓的長(zhǎng)半徑a，短半徑b及扁率。,1、地球的形狀和大小,2020/4/28,37,我國(guó)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,2020/4/28,38,與水準(zhǔn)面相切的平面，稱為水平面。,2020/4/28,39,2、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。,2020/4/28,40,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,2020/4/28,41,4、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)。,2020/4/28,42,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,2020/4/28,43,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。,2020/4/28,44,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(zhǎng)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,2020/4/28,45,6帶的劃分,為限制高斯投影離中央子午線愈遠(yuǎn)，長(zhǎng)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-3L0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=3nL0中央子午線經(jīng)度,n投影帶號(hào)。,（2）高斯投影帶,2020/4/28,46,6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,2020/4/28,47,我國(guó)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(guó)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(guó)高斯平面直角坐標(biāo)的表示方法,2020/4/28,48,例：國(guó)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+Yp38+500+14366.157m,2020/4/28,49,獨(dú)立坐標(biāo)系是相對(duì)于國(guó)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,2020/4/28,50,測(cè)量誤差的基本概念,四,2020/4/28,51,（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(guò)“多余觀測(cè)”產(chǎn)生的差異反映出來(lái)的（3）測(cè)量誤差的來(lái)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,2020/4/28,52,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(guò)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(zhǎng)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,2020/4/28,53,（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)。,2020/4/28,54,4、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)）,2020/4/28,55,4、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：|容|=3|m|或|容|=2|m