測量教案1章緒論ppt課件

1、n1.1 測量學簡介測量學簡介n測量學測量學研究地球表面局部地區(qū)內測繪研究地球表面局部地區(qū)內測繪工作的基本原理、技術、方法和應用的學工作的基本原理、技術、方法和應用的學科?？?。n(1) 地物和地貌地物和地貌n1) 地物地物地面上天然或人工形成的物體地面上天然或人工形成的物體n包括湖泊、河流、海洋、房屋、道路與橋包括湖泊、河流、海洋、房屋、道路與橋梁等梁等n2) 地貌地貌地表高低起伏的形態(tài)，它包括地表高低起伏的形態(tài)，它包括山地、丘陵與平原等山地、丘陵與平原等n地形地形地物和地貌的總稱地物和地貌的總稱第1章 緒論n(2) 測量學的任務n測定與測設n1) 測定n使用測量儀器和工具n通過測量和計算n將

2、地物和地貌的位置按一定比例尺、規(guī)定符號n縮小繪制成地形圖n2) 測設n將地形圖上設計的建筑物、構筑物的位置n在實地標定出來，作為施工的依據n(3) 測量在國民經濟建設中的應用n1) 城市規(guī)劃、給排水、煤氣管道、工業(yè)廠房和高層建筑建設n 設計階段測繪各種比例尺地形圖，供結構物平面及豎向設計使用n 施工階段將設計建構物的平面位置n和高程在實地標定出來，作為施工的依據；n 工程完工后測繪竣工圖，供日后擴建、n改建、維修和城市管理用n對某些重要建構筑物在建設中和建成后進行n變形觀測，保證建筑物安全n2) 鐵路、公路建設的測量工作鐵路、公路建設的測量工作n 測繪路線附近地形圖測繪路線附近地形圖n在地形圖

3、上設計路線在地形圖上設計路線n將設計路線位置標定到地面將設計路線位置標定到地面n 建橋前，測繪河流兩岸的地形圖建橋前，測繪河流兩岸的地形圖n測定河流的水位、流速、流量與河床地形圖、測定河流的水位、流速、流量與河床地形圖、n橋梁軸線長度，為橋梁設計提供資料橋梁軸線長度，為橋梁設計提供資料n將設計橋臺、橋墩位置標定到實地將設計橋臺、橋墩位置標定到實地n 開挖隧道前，在地形圖上確定隧道位置開挖隧道前，在地形圖上確定隧道位置n計算隧道長度與方向計算隧道長度與方向n指示隧道開挖方向，保證隧道正確貫通指示隧道開挖方向，保證隧道正確貫通 n1.2 地球的形狀和大小n(1)、地球n1) 南北極稍扁,赤道稍長,

4、平均半徑6371km橢球n2) 表面有高山、丘陵、平原、盆地、湖泊、n河流和海洋等，呈現(xiàn)高低起伏的形態(tài)n最高處中國珠穆朗瑪峰，8844.43mn2019年中國測得n最低處馬里亞納海溝 ，-10911mn2019年日本探測艇海溝號(Kaiko)測得n3) 海洋面積71%n陸地面積29%(2) 地球的物理特性1) 重力與鉛垂線 重力地球質點受萬有引力與離心力的合力 鉛垂線方向重力方向2) 水準面水準面靜止不動的水面延伸穿過陸地包圍整個地球，形成的封閉曲面處處與鉛垂線垂直的連續(xù)封閉曲面因高度可變，水準面不唯一3) 大地水準面與平均海水面吻合的水準面靜止海水面向大陸延伸形成的不規(guī)則的封閉曲面大地水準面

5、唯一(3) 參考橢球1) 大地水準面有微小起伏、不規(guī)則、很難用數學方程表示2) 將地表地形投影到大地水準面上計算非常困難3) 選擇一個與大地水準面非常接近、能用數學方程表示的橢球面作為投影基準面由橢圓NESW繞其短軸NS旋轉而成的旋轉橢球參考橢球外表參考橢球面4) 法線法線由地表任一點向參考橢球面作垂線由地表任一點向參考橢球面作垂線5) 參考橢球元素參考橢球元素橢圓的長半軸橢圓的長半軸a和扁率和扁率f6) 參考橢球定位參考橢球定位參考橢球相對大地水準面的位置參考橢球相對大地水準面的位置大地原點大地原點參考橢球面與大地水準面相切的點參考橢球面與大地水準面相切的點在大地原點處，鉛垂線與法線重合在大

6、地原點處，鉛垂線與法線重合(4) 我國現(xiàn)用的幾個參考橢球元素值1.3 測量坐標系與地面點位的確定測量坐標系與地面點位的確定(1) 參心坐標系與地心坐標系參心坐標系與地心坐標系物理空間物理空間三維空間三維空間表示地面點在某空間坐標系的位置需三個參數表示地面點在某空間坐標系的位置需三個參數確定地面點位確定地面點位確定其在某個空間坐標系的確定其在某個空間坐標系的三維坐標三維坐標空間坐標系空間坐標系地心坐標系和參心坐標系地心坐標系和參心坐標系“地心地心”地球質心，地球質心，WGS-84為地心坐標為地心坐標系系“參心參心”參考橢球中心，參心與地心一般參考橢球中心，參心與地心一般不重合不重合1954北京坐

7、標系與北京坐標系與1980西安坐標系屬參心坐標西安坐標系屬參心坐標系系工程測量使用參心坐標系工程測量使用參心坐標系地心坐標系與參心坐標系可以相互轉換地心坐標系與參心坐標系可以相互轉換測量三維坐標系確定點球面位置的二維坐標系確定點高度的一維高程系(2) 確定點球面位置的二維坐標系 地理坐標系，平面直角坐標系 1) 地理坐標系天文地理坐標系，大地地理坐標系 天文地理坐標系地面點在大地水準面上的位置基準鉛垂線，大地水準面球面坐標天文經度，天文緯度 天文子午面過地面P點鉛垂線與地球旋轉軸NS平行的平面天文子午線天文子午面與大地水準面的交線首子午面過英國格林尼治天文臺的天文子午面P點天文經度P點天文子午

8、面與首子午面的兩面角從首子午面向東或向西計算，范圍0180首子午線以東為東經，以西為西經P點天文緯度P點鉛垂線與赤道面的夾角自赤道起向南或向北計算取值范圍為 090赤道以北為北緯，以南為南緯用天文測量方法測定地面點的天文經度，天文緯度格林尼治天文臺，始建于1675年位于英國首都倫敦的格林尼治二戰(zhàn)后遷往新址蘇塞克郡的赫斯特蒙蘇堡但保留了“格林尼治皇家天文臺的名稱1884年，經過這個天文臺的子午線被確定為全球時間和經度計量標準參考子午線也稱本初子午線，即零度經線初建之時，目的是精確地觀測月球和恒星幫助航海家確定經度現(xiàn)它已發(fā)展為英國的一個綜合性光學天文臺2019年12月28日，新時間系統(tǒng)格林尼治電子

9、時間(GET)正式誕生為全球電子商務提供時間標準原格林尼治時間(GMT)仍保留作為21世紀世界標準時間 大地地理坐標系大地地理坐標系表示地面點在參考橢球面上的位置表示地面點在參考橢球面上的位置基準基準參考橢球面和法線參考橢球面和法線用大地經度用大地經度L，大地緯度，大地緯度B表示表示P點大地經度點大地經度LP點大地子午面與首子午面的點大地子午面與首子午面的兩面角兩面角P點大地緯度點大地緯度BP點的法線與赤道面的夾角點的法線與赤道面的夾角大地經、緯度是根據起始大地點的大地坐標大地經、緯度是根據起始大地點的大地坐標按大地測量所得數據推算得到按大地測量所得數據推算得到起始大地點起始大地點大地原點大地

10、原點該點大地經緯度與天文經緯度一致該點大地經緯度與天文經緯度一致我國以陜西省我國以陜西省-涇陽縣涇陽縣-永樂鎮(zhèn)永樂鎮(zhèn)-石際寺村大地原點石際寺村大地原點建立的大地坐標系建立的大地坐標系1980西安坐標系西安坐標系大地原點的地理坐標約為大地原點的地理坐標約為東經東經10855，北緯，北緯3432，海拔，海拔417.2m大地原點結構大地原點中心標石結構投影臺投影原理投影臺投影原理投影臺投影原理投影臺模型在投影臺安置經緯儀進行投影觀測與前蘇聯(lián)1942年普爾科沃坐標系聯(lián)測經蘇聯(lián)西伯尼亞從我國東北入境傳算過來的坐標系1954北京坐標系大地原點前蘇聯(lián)列寧格勒普爾科沃天文臺中央 (3) 平面直角坐標系球面坐標

11、對局部測量不方便工程測量一般在平面直角坐標系進行地球是一個不可展的曲面通過投影將地球表面物體化算到平面上一定存在變形案例切橙子地球是一個不可展曲面演示1) 高斯平面坐標系高斯投影保持球面上的角度不變邊長存在變形，保角投影德國科學家高斯在18201830年間為解決德國漢諾威地區(qū)大地測量投影問題提出的一種投影方法1912年起，德國學者克呂格將高斯投影公式加以整理擴充推導出實用計算公式使用高斯投影的國家德國、中國、前蘇聯(lián)地球按經線劃分為帶投影帶用空心橢圓柱橫套在參考橢球外面橢圓柱與某一子午線相切中央子午線橢球面上圖形按保角投影原理投影到橢圓柱體面上沿過南北極的母線切開橢圓柱體，展開成平面定義平面直角

12、坐標系按投影經度范圍劃分按投影經度范圍劃分 統(tǒng)一統(tǒng)一6帶高斯投影帶高斯投影首子午線起，每隔經度首子午線起，每隔經度6劃分為一帶劃分為一帶(稱統(tǒng)一稱統(tǒng)一6帶帶)西西東劃分地球為東劃分地球為60個帶個帶帶號帶號N從首子午線開始，用阿拉伯數字表示從首子午線開始，用阿拉伯數字表示第一個第一個 6帶中央子午線的經度為帶中央子午線的經度為3帶號帶號N與中央子午線經度與中央子午線經度L0的關系的關系L0=6N3已知任意點經度L，計算6帶帶號公式N= Int(L +3) 6+0.5)北京天安門:東經1162326,北緯395427香港會展中心:東經1141022,北緯221705澳門大三吧牌坊:東經11332

13、31,北緯221149臺北中山紀念堂:東經1213118,北緯250204保角投影球面角度投影到橫橢圓柱面上保持不變，長度變長只有中央子午線與赤道投影后長度不變，并相互垂直建立坐標系高斯平面直角坐標系與數學笛卡爾坐標系的差異x軸與y軸互換位置，象限順時針編號我國位于北半球x坐標值恒為正，y坐標值則有正有負最大y坐標負值約為-334km為保證y坐標恒為正我國規(guī)定每帶坐標原點西移500km既給每個點的y坐標值加500km為確定投影帶位置，y坐標前冠帶號高斯投影長度變形離中央子午線遠，長度變形大減小長度變形方法縮小投影帶寬，經差 統(tǒng)一3帶高斯投影帶號n與中央子午線經度L0的關系L0=3n已知經度L，

14、計算所在3帶帶號公式n= Int(L 3+0.5)我國大陸經度范圍東經732713509用公式 N= Int(L +3) 6+0.5)求出統(tǒng)一6帶投影帶號范圍1323用公式 n= Int(L 3+0.5)求出統(tǒng)一3帶投影帶號范圍2545兩種投影帶的帶號不重復根據y坐標前的帶號可以判斷屬于何種投影帶fx-4850P帶號計算程序PM1-3fx-5800P帶號計算程序PM1-3fx-7400G帶號計算程序PM1-3fx-7400G帶號計算程序PM1-3 任意帶高斯投影城市測量規(guī)范規(guī)定長度變形值2.5cm/km(1/40000)可用高斯投影任意帶平面直角坐標系統(tǒng)案例廣東江門中心經度東經11310位于統(tǒng)

15、一3帶的38號帶 (中央子午線經度為114 )中央子午線以西98km長度變形為1/8329 1/40000為使長度變形1/40000選擇中央子午線經度=11310 進行高斯投影建立江門市獨立坐標系江門市區(qū)最邊緣距離中央子午線23km長度變形縮小為1/150000規(guī)定一個城市只應采用一個統(tǒng)一的高程系統(tǒng)應采用1985國家高程基準或沿用1956年黃海高程系1.3.3 WGS-84坐標系WGSWorld Geodetic System(世界大地坐標系)美國國防局為進行GPS導航定位于1984年建立的地心坐標系，1985年投入使用屬地心坐標系WGS-84坐標系原點位于地球質心z軸指向BIH1984.0定

16、義的協(xié)議地球極(CTP)方向x軸指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交點y軸通過右手規(guī)則確定1.4 地球曲率對測量工作的影響地球曲率對測量工作的影響測區(qū)范圍較小測區(qū)范圍較小大地水準面近似為水平面時大地水準面近似為水平面時對水平距離和高程的影響對水平距離和高程的影響(1)、對水平距離的影響、對水平距離的影響DDD223RDDD結論：半徑10km圓內，可用切平面代替大地水準面(2) 對高程的影響RDh22結論：普通工程水準儀DS3測量高差誤差3mm/km高程的起算面不能用切平面代替1.5 測量工作概述測量工作概述(1)、測量的任務、測量的任務測定和測設測定和測設1) 測定測定地物，地貌一定比例尺縮繪成地形圖地物，地貌一定比例尺縮繪成地形圖在測區(qū)布設控制點在測區(qū)布設控制點A,B,C,D,E,F，測出其，測出其x,y,H坐標坐標已知點安置儀器，測量地物與地貌特征點坐標已知點安置儀器，測量地物與地貌特征點坐標特征點坐標按比例尺縮小展繪到圖紙?zhí)卣鼽c坐標按比例尺縮小展繪到圖紙地物、地貌特征點地物、地貌特征點碎部點碎部點測量碎部點坐標的方法與過程測量碎部點坐標的方法與過程碎部測量碎部測量2) 測設將圖紙設計的建構筑物放樣到實地已設