測量第一章緒論

1、第一章第一章 緒緒 論論建 筑 工 程 測 量建 筑 工 程 測 量教學(xué)課件1 1 緒緒 論論1.1 土木工程測量學(xué)的任務(wù)土木工程測量學(xué)的任務(wù)測繪科學(xué)應(yīng)用很廣：在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃中，測量信息測繪科學(xué)應(yīng)用很廣：在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃中，測量信息是最重要的基礎(chǔ)信息之一，各種是最重要的基礎(chǔ)信息之一，各種規(guī)劃規(guī)劃及及地籍管理地籍管理，首先要有地形圖，首先要有地形圖和地籍圖。另外，在各項工農(nóng)業(yè)基本建設(shè)中，從和地籍圖。另外，在各項工農(nóng)業(yè)基本建設(shè)中，從勘測設(shè)計勘測設(shè)計階段到階段到施施工工、竣工竣工階段，都需要進(jìn)行大量的測繪工作。在國防建設(shè)中，階段，都需要進(jìn)行大量的測繪工作。在國防建設(shè)中，軍事軍事測量

2、測量和和軍用地圖軍用地圖是現(xiàn)代大規(guī)模的諸兵種協(xié)同作戰(zhàn)不可缺少的重要保是現(xiàn)代大規(guī)模的諸兵種協(xié)同作戰(zhàn)不可缺少的重要保障。至于障。至于遠(yuǎn)程導(dǎo)彈遠(yuǎn)程導(dǎo)彈、空間武器空間武器、人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星或或航天器航天器的發(fā)射，要保證的發(fā)射，要保證它精確入軌，隨時校正軌道和命中目標(biāo)，除了應(yīng)測算出發(fā)射點和目它精確入軌，隨時校正軌道和命中目標(biāo)，除了應(yīng)測算出發(fā)射點和目標(biāo)點的標(biāo)點的精確坐標(biāo)精確坐標(biāo)、方位方位、距離距離外，還必須掌握外，還必須掌握地球形狀地球形狀、大小大小的精的精確數(shù)據(jù)和有關(guān)地域的重力場資料。在科學(xué)實驗方面，諸如空間科學(xué)確數(shù)據(jù)和有關(guān)地域的重力場資料。在科學(xué)實驗方面，諸如空間科學(xué)技術(shù)的研究，地殼的變形、地震的預(yù)報

3、等都要應(yīng)用測繪資料。即使技術(shù)的研究，地殼的變形、地震的預(yù)報等都要應(yīng)用測繪資料。即使在國家的各級管理工作中，測量和地圖資料也是不可缺少的重要工在國家的各級管理工作中，測量和地圖資料也是不可缺少的重要工具。具。1 1 緒緒 論論測繪科學(xué)在建筑類各專業(yè)的工作中有著廣泛的應(yīng)用。測繪科學(xué)在建筑類各專業(yè)的工作中有著廣泛的應(yīng)用。例如：在例如：在勘測設(shè)計的各個階段，勘測設(shè)計的各個階段，要求有各種比例尺的地形圖，要求有各種比例尺的地形圖，供城鎮(zhèn)規(guī)劃、選擇廠址、管道及交通線路選線以及總平面圖設(shè)計和供城鎮(zhèn)規(guī)劃、選擇廠址、管道及交通線路選線以及總平面圖設(shè)計和豎向設(shè)計之用。豎向設(shè)計之用。在在施工階段施工階段，要將設(shè)計的

4、建筑物、構(gòu)筑物的平面位置和高程測，要將設(shè)計的建筑物、構(gòu)筑物的平面位置和高程測設(shè)于實地，以便進(jìn)行施工。設(shè)于實地，以便進(jìn)行施工。施工結(jié)束后，還要進(jìn)行施工結(jié)束后，還要進(jìn)行竣工測量竣工測量，繪制竣工圖，供日后擴建和，繪制竣工圖，供日后擴建和維修之用。維修之用。即使是竣工以后，對某些大型及重要的建筑物和構(gòu)筑物還要進(jìn)即使是竣工以后，對某些大型及重要的建筑物和構(gòu)筑物還要進(jìn)行行變形變形、沉降觀測沉降觀測，以保證建筑物的安全使用。，以保證建筑物的安全使用。1.1 土木工程測量學(xué)的任務(wù)土木工程測量學(xué)的任務(wù)1 1 緒緒 論論測定測定是指使用測量儀器和工具，通過測量和計算，得到一是指使用測量儀器和工具，通過測量和計算

5、，得到一系列測量數(shù)據(jù)，或把地球表面的地形縮繪成地形圖，供經(jīng)濟建設(shè)、系列測量數(shù)據(jù)，或把地球表面的地形縮繪成地形圖，供經(jīng)濟建設(shè)、規(guī)劃設(shè)計、科學(xué)研究和國防建設(shè)使用。規(guī)劃設(shè)計、科學(xué)研究和國防建設(shè)使用。測繪測繪( (量量) )學(xué)學(xué)研究地球的研究地球的形狀和大小形狀和大小以及確定地面以及確定地面( (包括空包括空中、地表、地下和海底中、地表、地下和海底) )物體的物體的空間位置空間位置，以及對于這些空間位置，以及對于這些空間位置信息進(jìn)行處理、儲存、管理的科學(xué)。信息進(jìn)行處理、儲存、管理的科學(xué)。它的內(nèi)容包括測定和測設(shè)兩個部分。它的內(nèi)容包括測定和測設(shè)兩個部分。1.1 土木工程測量學(xué)的任務(wù)土木工程測量學(xué)的任務(wù)測設(shè)

6、測設(shè)是指把圖紙上規(guī)劃設(shè)計好的建筑物、構(gòu)筑物的位置在是指把圖紙上規(guī)劃設(shè)計好的建筑物、構(gòu)筑物的位置在地面上標(biāo)定出來，作為施工的依據(jù)。地面上標(biāo)定出來，作為施工的依據(jù)。1 1 緒緒 論論大地測量學(xué)大地測量學(xué)研究整個地球的形狀和大小，解決大地區(qū)控制研究整個地球的形狀和大小，解決大地區(qū)控制測量和地球重力場問題。測量和地球重力場問題。常規(guī)常規(guī)大地測量和大地測量和衛(wèi)星衛(wèi)星大地測量。大地測量。1.1 土木工程測量學(xué)的任務(wù)土木工程測量學(xué)的任務(wù)測量學(xué)按照研究范圍和對象的不同，產(chǎn)生了許多分支科學(xué)。測量學(xué)按照研究范圍和對象的不同，產(chǎn)生了許多分支科學(xué)。普通測量學(xué)普通測量學(xué)測量小范圍地球表面形狀時，不顧及地球曲率測量小范圍

7、地球表面形狀時，不顧及地球曲率的影響，把地球局部表面當(dāng)作平面看待所進(jìn)行的測量工作。的影響，把地球局部表面當(dāng)作平面看待所進(jìn)行的測量工作。攝影測量學(xué)攝影測量學(xué)利用攝影像片來測定物體的形狀、大小和空間利用攝影像片來測定物體的形狀、大小和空間位置的工作，屬于攝影測量學(xué)的范疇。由于獲得像片的方式不同，位置的工作，屬于攝影測量學(xué)的范疇。由于獲得像片的方式不同，可分為可分為地面地面、航空航空、水下水下和和航天航天攝影測量學(xué)。攝影測量學(xué)。海洋測繪學(xué)海洋測繪學(xué)以海洋和陸地水域為對象所進(jìn)行的測量和海圖以海洋和陸地水域為對象所進(jìn)行的測量和海圖編制工作，屬于海洋測繪學(xué)的范疇。編制工作，屬于海洋測繪學(xué)的范疇。1 1 緒

8、緒 論論工程測量學(xué)工程測量學(xué)研究工程建設(shè)中所進(jìn)行的各種測量工作，屬于研究工程建設(shè)中所進(jìn)行的各種測量工作，屬于工程測量學(xué)的范疇。工程測量學(xué)的范疇。1.1 土木工程測量學(xué)的任務(wù)土木工程測量學(xué)的任務(wù)制圖學(xué)制圖學(xué)利用測量所得的成果資料，研究如何投影編繪和制利用測量所得的成果資料，研究如何投影編繪和制印各種地圖的工作，屬于制圖學(xué)的范疇。印各種地圖的工作，屬于制圖學(xué)的范疇。本課程主要介紹普通測量學(xué)和部分工程測量學(xué)的內(nèi)容。本課程主要介紹普通測量學(xué)和部分工程測量學(xué)的內(nèi)容。學(xué)習(xí)本課程之后，要求達(dá)到掌握普通測量學(xué)的基本知識和基礎(chǔ)學(xué)習(xí)本課程之后，要求達(dá)到掌握普通測量學(xué)的基本知識和基礎(chǔ)理論，能正確使用工程水準(zhǔn)儀、工程

9、經(jīng)緯儀等儀器和工具；了解大理論，能正確使用工程水準(zhǔn)儀、工程經(jīng)緯儀等儀器和工具；了解大比例尺地形圖的成圖原理和方法，在工程設(shè)計和施工中，具有正確比例尺地形圖的成圖原理和方法，在工程設(shè)計和施工中，具有正確應(yīng)用地形圖和有關(guān)測量資料的能力和進(jìn)行一般工程施工測設(shè)的能力，應(yīng)用地形圖和有關(guān)測量資料的能力和進(jìn)行一般工程施工測設(shè)的能力，以便能靈活應(yīng)用所學(xué)的測量知識為其專業(yè)工作服務(wù)。以便能靈活應(yīng)用所學(xué)的測量知識為其專業(yè)工作服務(wù)。1 1 緒緒 論論1.1 土木工程測量學(xué)的任務(wù)土木工程測量學(xué)的任務(wù)工程測量學(xué)的主要任務(wù)：工程測量學(xué)的主要任務(wù)：研究測繪地形圖的理論和方法研究測繪地形圖的理論和方法研究在地形圖上進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)

10、計的基本原理和方法研究在地形圖上進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計的基本原理和方法研究建研究建(構(gòu)構(gòu))筑物施工放樣、建筑質(zhì)量檢驗的技術(shù)和筑物施工放樣、建筑質(zhì)量檢驗的技術(shù)和 方法方法對大型建筑物的安全性進(jìn)行位移和變形監(jiān)測對大型建筑物的安全性進(jìn)行位移和變形監(jiān)測1 1 緒緒 論論1.2 地球的形狀和大小地球的形狀和大小測量工作是在地球的表面進(jìn)行的，而地球自然表面很不規(guī)則，測量工作是在地球的表面進(jìn)行的，而地球自然表面很不規(guī)則，有高山、丘陵、平原和海洋。其中最高的珠峰高出海水面達(dá)有高山、丘陵、平原和海洋。其中最高的珠峰高出海水面達(dá)8848.13m，最低的馬里亞納海溝低于海水面達(dá)，最低的馬里亞納海溝低于海水面達(dá)11022m。

11、但是這樣。但是這樣的高低起伏，相對于地球半徑的高低起伏，相對于地球半徑6371km來說還是很小的。再顧及到來說還是很小的。再顧及到海洋約占整個地球表面的海洋約占整個地球表面的71%，因此，人們把，因此，人們把海水面所包圍的地球海水面所包圍的地球形體形體看著地球的形狀?？粗厍虻男螤睢Ｓ捎诘厍虻淖赞D(zhuǎn)運動，由于地球的自轉(zhuǎn)運動，地球上任一點都要受到離地球上任一點都要受到離心力和地球引力的雙重作心力和地球引力的雙重作用，這兩個力的合力稱為用，這兩個力的合力稱為重力重力，重力的方向線稱為，重力的方向線稱為鉛垂線鉛垂線。鉛垂線是測量工。鉛垂線是測量工作的作的基準(zhǔn)線基準(zhǔn)線。1 1 緒緒 論論靜止的水面稱為靜

12、止的水面稱為水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面，水準(zhǔn)面是受地球重力影響而形成的，水準(zhǔn)面是受地球重力影響而形成的，是一個處處與重力方向垂直的是一個處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面連續(xù)曲面，并且是一個重力場的，并且是一個重力場的等位等位面面。與水準(zhǔn)面相切的平面稱為與水準(zhǔn)面相切的平面稱為水平面水平面。水平面可高可低，因此符合。水平面可高可低，因此符合上述特點的水準(zhǔn)面有無數(shù)多個，其中與平均海水面吻合并向大陸、上述特點的水準(zhǔn)面有無數(shù)多個，其中與平均海水面吻合并向大陸、島嶼內(nèi)延伸而形成的閉合曲面，稱為島嶼內(nèi)延伸而形成的閉合曲面，稱為大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面。大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面是測量工作的基準(zhǔn)面是測量工作的基準(zhǔn)面。由大地水準(zhǔn)面所包圍的

13、地球形體，稱為由大地水準(zhǔn)面所包圍的地球形體，稱為大地體大地體。1.2 地球的形狀和大小地球的形狀和大小1 1 緒緒 論論通常用一個非常接近于大地水準(zhǔn)面，并可用數(shù)學(xué)式表示的幾何通常用一個非常接近于大地水準(zhǔn)面，并可用數(shù)學(xué)式表示的幾何形體形體(即地球橢球即地球橢球)來代替地球的形狀，作為測量計算工作的來代替地球的形狀，作為測量計算工作的基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面。地球橢球是一個橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而成的形體，故地球橢球又稱地球橢球是一個橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而成的形體，故地球橢球又稱旋旋轉(zhuǎn)橢球轉(zhuǎn)橢球。1.2 地球的形狀和大小地球的形狀和大小1 1 緒緒 論論這個旋轉(zhuǎn)橢球體稱為這個旋轉(zhuǎn)橢球體稱為參考橢球體參考橢球體，為一規(guī)則

14、的曲面體?？捎脭?shù)，為一規(guī)則的曲面體?？捎脭?shù)學(xué)公式表示：學(xué)公式表示：1.2 地球的形狀和大小地球的形狀和大小1222222bZaYaX式中式中a、b為參考橢球體幾何參數(shù)。為參考橢球體幾何參數(shù)。a為長半徑，為長半徑，b為短半徑。參為短半徑。參考橢球體扁率考橢球體扁率f應(yīng)滿足下式：應(yīng)滿足下式：(1-2-1)abaf我國目前采用的元素值為我國目前采用的元素值為長半徑長半徑a=6378140m扁扁 率率 f=1:298.275由于由于f很小，在精度要求不高時，可近似將地球當(dāng)作圓球體，其很小，在精度要求不高時，可近似將地球當(dāng)作圓球體，其半徑為平均值半徑為平均值6371km。1 1 緒緒 論論并選擇陜西涇陽

15、縣永樂鎮(zhèn)某點為并選擇陜西涇陽縣永樂鎮(zhèn)某點為大地原點大地原點，進(jìn)行了大，進(jìn)行了大地定位。由此而建立起來全國統(tǒng)一坐標(biāo)系，這就是現(xiàn)在使地定位。由此而建立起來全國統(tǒng)一坐標(biāo)系，這就是現(xiàn)在使用的用的“1980年國家大地坐標(biāo)系年國家大地坐標(biāo)系”。由于地球橢球的扁率很小，因此當(dāng)測區(qū)范圍不大時，由于地球橢球的扁率很小，因此當(dāng)測區(qū)范圍不大時，可近似地把地球橢球作為圓球，其半徑為可近似地把地球橢球作為圓球，其半徑為6371km1.2 地球的形狀和大小地球的形狀和大小1 1 緒緒 論論地面點的空間位置都與一定的坐標(biāo)系統(tǒng)相對應(yīng)。在測地面點的空間位置都與一定的坐標(biāo)系統(tǒng)相對應(yīng)。在測量上常用的坐標(biāo)系有量上常用的坐標(biāo)系有空間直

16、角坐標(biāo)系空間直角坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系、高斯高斯投影平面坐標(biāo)系投影平面坐標(biāo)系、平面獨立直角坐標(biāo)系平面獨立直角坐標(biāo)系等。等。地面點位常用三個量表示?；鶞?zhǔn)線、基準(zhǔn)面。地面點位常用三個量表示?；鶞?zhǔn)線、基準(zhǔn)面。1.3 測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)1.3.1 1.3.1 大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系以參考橢球體面為基以參考橢球體面為基準(zhǔn)面。用大地經(jīng)度準(zhǔn)面。用大地經(jīng)度L、緯、緯度度B、大地高、大地高H表示地面表示地面點的空間位置。點的空間位置?；鶞?zhǔn)線為法線?；鶞?zhǔn)線為法線。經(jīng)度自零子午面向東為正、經(jīng)度自零子午面向東為正、向西為負(fù)。緯度向西為負(fù)。緯度橢球體面上的大地高為零。橢球體面上的大地高為零。1 1

17、 緒緒 論論1.3 測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)1.3.2 1.3.2 空間直角坐標(biāo)系空間直角坐標(biāo)系地面點位也可用空間直角坐標(biāo)地面點位也可用空間直角坐標(biāo)(x,y,z)表示。表示。x軸軸z軸軸y軸軸右手坐標(biāo)系右手坐標(biāo)系1 1 緒緒 論論1.3 測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)1.3.3 1.3.3 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系要將球面上的大地坐標(biāo)按一定數(shù)學(xué)法則歸算到平面上，即采用要將球面上的大地坐標(biāo)按一定數(shù)學(xué)法則歸算到平面上，即采用地圖投影的理論繪制地形圖，才能用于規(guī)劃建設(shè)。地圖投影的理論繪制地形圖，才能用于規(guī)劃建設(shè)。地圖投影有地圖投影有等角等角投影、投影、等面積等面積投影和

18、投影和任意任意投影三種。投影三種。等角投影又稱等角投影又稱正形投影正形投影，它保證在橢球體面上的微分圖形投影，它保證在橢球體面上的微分圖形投影到平面后將保持相似。這是地形圖的基本要求。正投影有兩個基本到平面后將保持相似。這是地形圖的基本要求。正投影有兩個基本條件：條件：保角條件，即投影后角度大小不變。保角條件，即投影后角度大小不變。長度變形固定性，即長度投影后會變形，但在一點上各個方長度變形固定性，即長度投影后會變形，但在一點上各個方向的微分線段變形比向的微分線段變形比m是個常數(shù)是個常數(shù)k: m=ds/dS=k式中：式中：ds投影后的長度投影后的長度 dS球面上的長度。球面上的長度。1 1 緒

19、緒 論論1.3 測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)1.3.3 1.3.3 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系高斯投影的概念高斯投影的概念（正形投影正形投影）中央子午線是中央子午線是直直線線，其，其長度不變形長度不變形，離，離開中央子午線的其他子開中央子午線的其他子午線是弧形，凹向中央午線是弧形，凹向中央.子午線。離開中央子午子午線。離開中央子午線越遠(yuǎn)，變形越大。線越遠(yuǎn)，變形越大。投影后投影后赤道是一赤道是一直線直線，并與中央子午線，并與中央子午線正交。正交。離開赤道的緯線離開赤道的緯線是弧線，凸向赤道。是弧線，凸向赤道。在高斯投影平面上在高斯投影平面上：1 1 緒緒 論論1.3 測量常用的

20、坐標(biāo)系統(tǒng)測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)1.3.3 1.3.3 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系高斯投影可將橢球面變成平面，但離開中央子午線越遠(yuǎn)變形越高斯投影可將橢球面變成平面，但離開中央子午線越遠(yuǎn)變形越大，這種變形將會影響測圖和施工的精度。為對長度變形加以控制，大，這種變形將會影響測圖和施工的精度。為對長度變形加以控制，測量中采用限制投影寬度的方法測量中采用限制投影寬度的方法分帶投影。投影帶寬以相鄰兩分帶投影。投影帶寬以相鄰兩子午線的徑差子午線的徑差l來劃分。有來劃分。有6、3帶等不同投影方法。帶等不同投影方法。6帶帶 投影是從英格林尼治子午線開始，自西向東，每隔投影是從英格林尼治子午線開始，自西向東

21、，每隔6投影一次。將橢球分成投影一次。將橢球分成60個帶，編號為個帶，編號為160帶。帶。各帶中央子午線經(jīng)度各帶中央子午線經(jīng)度(L06)按下式計算：按下式計算：(1-2-3)3660nL已知某點大地經(jīng)度已知某點大地經(jīng)度L，可按下式計算所屬的帶號：，可按下式計算所屬的帶號： (的整數(shù)商的整數(shù)商)+1(有余數(shù)時有余數(shù)時) 6Ln 1 1 緒緒 論論1 1 緒緒 論論1.3 測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)1.3.3 1.3.3 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系3帶帶 是在是在6帶基礎(chǔ)上劃分的，其中央子午線在帶基礎(chǔ)上劃分的，其中央子午線在奇數(shù)奇數(shù)帶時與帶時與6帶中央子午線重合，每隔帶中央子午

22、線重合，每隔3為一帶，共為一帶，共120帶，各帶中央子午帶，各帶中央子午線經(jīng)度為：線經(jīng)度為：各帶中央子午線經(jīng)度各帶中央子午線經(jīng)度(L03)按下式計算：按下式計算：(1-5)303nL 已知某點大地經(jīng)度已知某點大地經(jīng)度L，可按下式計算所屬的帶號：，可按下式計算所屬的帶號： (的整數(shù)商的整數(shù)商)+1(有余數(shù)時有余數(shù)時) (1-5)35.1Ln1 1 緒緒 論論1 1 緒緒 論論1.3 測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)1.3.3 1.3.3 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)的建立高斯平面直角坐標(biāo)的建立以赤道和中央的交點為坐標(biāo)原點以赤道和中央的交點為坐標(biāo)原點O，中央子午線方向為

23、，中央子午線方向為x軸，北軸，北方向為正。赤道投影線為方向為正。赤道投影線為y軸，東方向為正。象限按順時針排列，軸，東方向為正。象限按順時針排列，同一投影帶內(nèi)同一投影帶內(nèi)y軸有正有負(fù)。軸有正有負(fù)。為使為使y值都為正，將縱坐標(biāo)軸西值都為正，將縱坐標(biāo)軸西移移500km,并在并在y坐標(biāo)前面冠以帶號，坐標(biāo)前面冠以帶號，第第20帶，中央子午線以西帶，中央子午線以西P點：點：xp=4429757.075myp=-58269.593m 在在20帶中高斯直角坐帶中高斯直角坐標(biāo)為：標(biāo)為：xp=4429757.075myp=20441730.407m1 1 緒緒 論論1.3 測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)1

24、.3.3 1.3.3 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)的建立高斯平面直角坐標(biāo)的建立高斯直高斯直角坐標(biāo)系與角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)中的笛數(shù)學(xué)中的笛卡爾坐標(biāo)系卡爾坐標(biāo)系不同。不同。這樣的這樣的做法是為了做法是為了將數(shù)學(xué)上的將數(shù)學(xué)上的三角和解析三角和解析幾何公式直幾何公式直接用至測量接用至測量的計算上。的計算上。1 1 緒緒 論論1.3 測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)1.3.4 1.3.4 平面直角坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)系當(dāng)測區(qū)的范圍較小時，可以把測區(qū)球面當(dāng)作兩面處理，直接將當(dāng)測區(qū)的范圍較小時，可以把測區(qū)球面當(dāng)作兩面處理，直接將地面點沿鉛垂線投影到水平面上，用平面直角坐標(biāo)來表示。平面直地

25、面點沿鉛垂線投影到水平面上，用平面直角坐標(biāo)來表示。平面直角坐標(biāo)角坐標(biāo)原點原點一般選在測區(qū)西南方，一般選在測區(qū)西南方，以該測區(qū)子午線方向以該測區(qū)子午線方向(真子午線真子午線或磁子午線或磁子午線)為為x軸，北方向為正。軸，北方向為正。y軸與軸與x軸垂直，東方向為正。軸垂直，東方向為正。1 1 緒緒 論論大地高大地高：以：以參考橢球體面參考橢球體面為高程基準(zhǔn)面。大地高是地面點沿為高程基準(zhǔn)面。大地高是地面點沿法法線線到橢球體面的距離，用到橢球體面的距離，用H大大表示。表示。1.3 測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)地面點的地面點的高程高程是指地面點到某一高程基準(zhǔn)面的垂直距離。是指地面點到某一高程基準(zhǔn)

26、面的垂直距離。1.3.5 1.3.5 高程系統(tǒng)高程系統(tǒng)測量上常用的高程基準(zhǔn)面有測量上常用的高程基準(zhǔn)面有參考橢球體面參考橢球體面和和大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面。海拔高海拔高：以：以大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)面。即地面點沿為高程基準(zhǔn)面。即地面點沿垂線垂線到大地到大地水準(zhǔn)面的距離，也稱為水準(zhǔn)面的距離，也稱為絕對高程絕對高程，用，用H海海表示。表示。1 1 緒緒 論論在局部地區(qū)特殊條件下，不需要和國家高程系統(tǒng)聯(lián)系，可采用在局部地區(qū)特殊條件下，不需要和國家高程系統(tǒng)聯(lián)系，可采用一個一個假設(shè)水準(zhǔn)面假設(shè)水準(zhǔn)面為高程起算面。所得到的地面高程稱為假設(shè)高程或為高程起算面。所得到的地面高程稱為假設(shè)高程或相對高程。相對高

27、程。1.3 測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)“1956年黃海高程系年黃海高程系”，青島市觀家山水準(zhǔn)原點高程為，青島市觀家山水準(zhǔn)原點高程為72.289m。1.3.5 1.3.5 高程系統(tǒng)高程系統(tǒng)“1985年國家高程基準(zhǔn)年國家高程基準(zhǔn)”，青島市觀家山水準(zhǔn)原點高程為，青島市觀家山水準(zhǔn)原點高程為72.260m。1987年后啟用此基準(zhǔn)。年后啟用此基準(zhǔn)。地面兩點的高程差稱為高差，用地面兩點的高程差稱為高差，用h表示，圖表示，圖1-9。A、B兩點的高兩點的高差為：差為：hab=Hb-Ha由此可見由此可見兩點間的高差與高程起算面無關(guān)兩點間的高差與高程起算面無關(guān)。1 1 緒緒 論論測量中將地物和地貌統(tǒng)稱為測

28、量中將地物和地貌統(tǒng)稱為 地形。地形。測定地物和地貌的三維坐標(biāo)，并用平面圖形表示，稱為地形圖測定地物和地貌的三維坐標(biāo)，并用平面圖形表示，稱為地形圖地貌地貌指地球表面高低起伏的形態(tài)，如山峰、河谷、指地球表面高低起伏的形態(tài)，如山峰、河谷、臺地、懸崖等臺地、懸崖等地物地物包括地面上人造或天然固定物體，如房屋、包括地面上人造或天然固定物體，如房屋、道路、河流、湖泊等道路、河流、湖泊等1.4 地面點位的確定地面點位的確定地物地物地貌地貌地形地形地形圖地形圖地形測量是在地物和地貌上選擇一些有地形測量是在地物和地貌上選擇一些有代表性的點代表性的點進(jìn)行測量，進(jìn)行測量，將測量點投影到平面上，然后用點、折線、曲線連

29、接起來表示地物將測量點投影到平面上，然后用點、折線、曲線連接起來表示地物和地貌。這些能表現(xiàn)地物和地貌特征的點稱為和地貌。這些能表現(xiàn)地物和地貌特征的點稱為特征點特征點。所以測量實。所以測量實際是測定這些特征點的三維坐標(biāo)。際是測定這些特征點的三維坐標(biāo)。代表性的點代表性的點特征點特征點1 1 緒緒 論論1.4 地面點位的確定地面點位的確定1 1 緒緒 論論特征點的測定方法：特征點的測定方法：1.4 地面點位的確定地面點位的確定衛(wèi)星定位衛(wèi)星定位幾何測量定位幾何測量定位利用衛(wèi)星信號接收機，同時接收多顆定位衛(wèi)星發(fā)射的信號進(jìn)行利用衛(wèi)星信號接收機，同時接收多顆定位衛(wèi)星發(fā)射的信號進(jìn)行定位，稱為定位，稱為衛(wèi)星定位

30、衛(wèi)星定位。若在待測點若在待測點P安置衛(wèi)星安置衛(wèi)星接收機，在某時刻同時接接收機，在某時刻同時接收三顆衛(wèi)星信號，測定衛(wèi)收三顆衛(wèi)星信號，測定衛(wèi)星至接收的距離星至接收的距離Rip。已知。已知該時衛(wèi)星空間三維坐標(biāo)，該時衛(wèi)星空間三維坐標(biāo)，即可用下式求出待測點三即可用下式求出待測點三維坐標(biāo)：維坐標(biāo)：222ipipipipzzyyxxR1 1 緒緒 論論幾何測量定位幾何測量定位：1.4 地面點位的確定地面點位的確定如地面上有三個點如地面上有三個點A、B、C，其中，其中A點坐標(biāo)已知，待求點為點坐標(biāo)已知，待求點為B、C，見圖，見圖1-12。測定。測定a、b間平距間平距Dab,及及x縱坐標(biāo)北方向與縱坐標(biāo)北方向與ab

31、邊的夾角邊的夾角ab(稱為方位角稱為方位角)，即可求定，即可求定b點平面坐標(biāo)：點平面坐標(biāo)：若已知若已知A、B坐標(biāo)，只要測定坐標(biāo)，只要測定角和距離角和距離Dbc,即可確定即可確定C點位置。點位置。sincosababababDyyDxx常規(guī)測量中，常規(guī)測量中，量距、測角和量距、測角和測高差測高差是確定地面點位的是確定地面點位的基本測基本測量工作量工作。1 1 緒緒 論論測量工作遵循的原則測量工作遵循的原則1.4 地面點位的確定地面點位的確定不論地物或地貌，它們的形狀和大小都是由一些不論地物或地貌，它們的形狀和大小都是由一些特征點特征點的位置的位置所決定。這些特征點也稱為所決定。這些特征點也稱為碎

32、部點碎部點。測圖時，主要是。測圖時，主要是測定測定這些碎部這些碎部點的平面位置和高程。點的平面位置和高程。測定碎部點的位置，其程序通常分為兩步：測定碎部點的位置，其程序通常分為兩步：控制測量控制測量，圖，圖1-10。先在測區(qū)內(nèi)選擇若干具有控制意義的點。先在測區(qū)內(nèi)選擇若干具有控制意義的點作為控制點，以較精確的儀器和方法測定各控制點的距離作為控制點，以較精確的儀器和方法測定各控制點的距離D、各控各控制邊之間的水平夾角制邊之間的水平夾角、某一條邊的方位角某一條邊的方位角，設(shè)點設(shè)點2的坐標(biāo)已知，的坐標(biāo)已知，則可計算出其它控制點的坐標(biāo)，以確定其則可計算出其它控制點的坐標(biāo)，以確定其平面位置平面位置。同時還

33、要測出。同時還要測出各控制點之間的各控制點之間的高差高差。碎部測量碎部測量，是根據(jù)控制點測定碎部點的位置，是根據(jù)控制點測定碎部點的位置(平面位置和高平面位置和高程程)。碎部點碎部點控制測量控制測量碎部測量碎部測量1 1 緒緒 論論測量工作遵循的原則測量工作遵循的原則1.4 地面點位的確定地面點位的確定這種這種“從整體到局部從整體到局部”、“先控制后碎部先控制后碎部”的方法是組織測量的方法是組織測量工作應(yīng)遵循的原則，它可以減少誤差累積，保證測圖精度，而且可工作應(yīng)遵循的原則，它可以減少誤差累積，保證測圖精度，而且可以分幅測繪，加快測圖進(jìn)度。以分幅測繪，加快測圖進(jìn)度。從上述可知，當(dāng)測定控制點的相對位

34、置有錯誤時，以其為基礎(chǔ)從上述可知，當(dāng)測定控制點的相對位置有錯誤時，以其為基礎(chǔ)所測定的碎部點位也就有錯誤，碎部測量中有錯誤時，以此資料繪所測定的碎部點位也就有錯誤，碎部測量中有錯誤時，以此資料繪制的地形圖也就有錯誤。因此，測量工作必須嚴(yán)格進(jìn)行工作，故制的地形圖也就有錯誤。因此，測量工作必須嚴(yán)格進(jìn)行工作，故“前一步測量工作未作檢核不進(jìn)行下一步測量工作前一步測量工作未作檢核不進(jìn)行下一步測量工作”是組織測量工是組織測量工作應(yīng)遵循的又一個原則，它可以防止錯漏發(fā)生，保證測量成果的正作應(yīng)遵循的又一個原則，它可以防止錯漏發(fā)生，保證測量成果的正確性。確性。1 1 緒緒 論論綜上所述，無論控制測量、碎部測量和施工

35、測設(shè)，其實質(zhì)都是綜上所述，無論控制測量、碎部測量和施工測設(shè)，其實質(zhì)都是確定地面點的位置，但確定地面點的位置，但控制測量控制測量是碎部測量和測設(shè)工作的基礎(chǔ)是碎部測量和測設(shè)工作的基礎(chǔ)。碎碎部測量部測量是把地面上各點測繪到圖紙上并繪制成地形圖，而是把地面上各點測繪到圖紙上并繪制成地形圖，而測設(shè)測設(shè)工作工作是將圖設(shè)計的建筑物和構(gòu)筑物的位置放樣到地面上，作為施工的依是將圖設(shè)計的建筑物和構(gòu)筑物的位置放樣到地面上，作為施工的依據(jù)。而地面點間的相互位置關(guān)系，是以水平角據(jù)。而地面點間的相互位置關(guān)系，是以水平角(方向方向)、距離和高差、距離和高差來確定的，因此，來確定的，因此，高程、水平角和距離測量是測量學(xué)的基本

36、內(nèi)容高程、水平角和距離測量是測量學(xué)的基本內(nèi)容，測高程、測角和量距是測量的基本工作測高程、測角和量距是測量的基本工作，觀測、計算和繪圖是測量觀測、計算和繪圖是測量工作的基本技能。工作的基本技能。1.4 地面點位的確定地面點位的確定1 1 緒緒 論論1.5 用水平面代替水準(zhǔn)面的限度用水平面代替水準(zhǔn)面的限度用水平面代替水準(zhǔn)面，使測量和繪圖工作大為減化，下面來討用水平面代替水準(zhǔn)面，使測量和繪圖工作大為減化，下面來討論由此引起的影響。論由此引起的影響。1.5.1 1.5.1 對距離的影響對距離的影響如圖，由平面代替曲面產(chǎn)生的如圖，由平面代替曲面產(chǎn)生的誤差為誤差為S。S=ab-ab=D-S=Rtan-R=R(tan-)在小范圍測區(qū)在小范圍測區(qū)角很小。角很小。tan用用級數(shù)展開，略去五次方項，則級數(shù)展開，略去五次方項，則3313)(RRS用用=S/R代入，則代入，則(1-3-1)23131)(23RSRSSSS(1-3-2)1 1 緒緒 論論1.5 用水平