東北大學(xué)土木工程測(cè)量學(xué)1

1、LOGO土木工程測(cè)量土木工程測(cè)量2009年年4月月 東北大學(xué)主講：何群主講：何群東北大學(xué)2第一章第一章 緒論緒論v1.1 測(cè)量學(xué)及其任務(wù)與作用 v1.2 地球的形狀、大小v1.3 地面點(diǎn)的確定 v1.4 用水平面代替水準(zhǔn)面的限度v1.5 測(cè)量工作概述 東北大學(xué)31.1 測(cè)量學(xué)及其任務(wù)與作用測(cè)量學(xué)及其任務(wù)與作用 v1.1.1 測(cè)量學(xué)的定義v1.1.2 測(cè)量學(xué)任務(wù)v1.1.3 測(cè)量學(xué)作用v1.1.4 本課程要求東北大學(xué)4東北大學(xué)5東北大學(xué)6東北大學(xué)7東北大學(xué)81.1.1 測(cè)量學(xué)的定義測(cè)量學(xué)的定義 測(cè)量學(xué)測(cè)量學(xué) 是研究如何測(cè)定地面點(diǎn)的平面位置是研究如何測(cè)定地面點(diǎn)的平面位置及高程，如何將地球表面的地貌

2、及其它信息測(cè)繪及高程，如何將地球表面的地貌及其它信息測(cè)繪成圖，如何確定地球的形狀和大小成圖，如何確定地球的形狀和大小, ,并將設(shè)計(jì)圖并將設(shè)計(jì)圖上的工程構(gòu)造物放樣到實(shí)地上的科學(xué)上的工程構(gòu)造物放樣到實(shí)地上的科學(xué)。 工程測(cè)量工程測(cè)量 是研究工程建設(shè)在勘測(cè)設(shè)計(jì)、是研究工程建設(shè)在勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工過(guò)程和管理階段所進(jìn)行的各種測(cè)量工作的施工過(guò)程和管理階段所進(jìn)行的各種測(cè)量工作的學(xué)科。主要內(nèi)容有：工程控制網(wǎng)的建立、地形學(xué)科。主要內(nèi)容有：工程控制網(wǎng)的建立、地形測(cè)繪、施工放樣、設(shè)備安裝測(cè)量、竣工測(cè)量、測(cè)繪、施工放樣、設(shè)備安裝測(cè)量、竣工測(cè)量、變形觀測(cè)和維修養(yǎng)護(hù)測(cè)量等。變形觀測(cè)和維修養(yǎng)護(hù)測(cè)量等。 東北大學(xué)91、測(cè)量學(xué)的定義

3、、測(cè)量學(xué)的定義研究地球的形狀和大小以及確定地面點(diǎn)位的科學(xué)。 空中、地下和海底空中、地下和海底1.1.1 測(cè)量學(xué)的定義測(cè)量學(xué)的定義東北大學(xué)102、測(cè)量學(xué)的內(nèi)容、測(cè)量學(xué)的內(nèi)容測(cè)定：又稱測(cè)圖將地面上的點(diǎn)的位置測(cè)繪到圖上。測(cè)設(shè)：又稱放樣將圖紙上點(diǎn)的位置測(cè)設(shè)到地面上。地面上的點(diǎn)地面上的點(diǎn)測(cè)量和計(jì)算測(cè)量和計(jì)算測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)縮繪成地形圖縮繪成地形圖圖紙上建、構(gòu)筑物圖紙上建、構(gòu)筑物測(cè)量和計(jì)算測(cè)量和計(jì)算地面上的點(diǎn)地面上的點(diǎn)1.1.1 測(cè)量學(xué)的定義測(cè)量學(xué)的定義東北大學(xué)111.1.2 測(cè)量學(xué)的任務(wù)測(cè)量學(xué)的任務(wù)1研究和確定地球的形狀和大小；研究和確定地球的形狀和大小；2測(cè)圖；測(cè)圖；3測(cè)設(shè)；測(cè)設(shè)；4為使用部門提供各種

4、測(cè)繪信息。為使用部門提供各種測(cè)繪信息。東北大學(xué)121、城市規(guī)劃、給水排水、煤氣管道、工業(yè)廠房和高層建、城市規(guī)劃、給水排水、煤氣管道、工業(yè)廠房和高層建筑建設(shè)筑建設(shè) 2) 施工階段施工階段：將設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)物的平面位置和高程在實(shí)地標(biāo)定出來(lái)，作為施工的依據(jù)；1)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)階段：測(cè)繪各種比例尺的地形圖，供結(jié)構(gòu)物的平面及豎向設(shè)計(jì)使用；3)工程完工后工程完工后：測(cè)繪竣工圖，供日后擴(kuò)建、改建、維修和城市管理應(yīng)用，對(duì)某些重要的建筑物或構(gòu)筑物在建設(shè)中和建成以后都需要進(jìn)行變形觀測(cè)，以保證建筑物的安全。1.1.3 測(cè)量學(xué)的作用測(cè)量學(xué)的作用東北大學(xué)132、鐵路、公路建設(shè)的測(cè)量工作、鐵路、公路建設(shè)的測(cè)量工作2) 當(dāng)路線跨越

5、河流時(shí)，必須建造橋梁； 地形圖 河流的水位、流速、流量和河床地形圖 橋梁軸線長(zhǎng)度等 橋臺(tái)、橋墩的位置實(shí)地標(biāo)定；-施工階段3) 當(dāng)路線穿過(guò)山地需要開(kāi)挖隧道。 計(jì)算隧道的長(zhǎng)度和方向； 指示開(kāi)挖方向，保證其正確貫通。設(shè)計(jì)階段1) 確定一條最經(jīng)濟(jì)合理的路線；1.1.3 測(cè)量學(xué)的作用測(cè)量學(xué)的作用東北大學(xué)14一知四會(huì)1）知原理；2）會(huì)用儀器：熟悉水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、全站儀等儀器；3）會(huì)測(cè)量方法：掌握測(cè)量操作技能和方法；4）會(huì)識(shí)圖、用圖，測(cè)圖； 能識(shí)別地形圖和地形圖的應(yīng)用了解大例尺地形圖的成圖原理和方法；5）會(huì)施工測(cè)量。 1.1.4 本課程要求本課程要求東北大學(xué)151.2 地球的形狀、大小地球的形狀、大小v1.

6、2.1 地球的認(rèn)識(shí)v1.2.2 大地水準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線v1.2.3 參考橢球東北大學(xué)161.2.1 地球的認(rèn)識(shí)地球的認(rèn)識(shí)東北大學(xué)17l中國(guó) “天似穹窿天似穹窿” -“天圓地方天圓地方” 。l西方 “地如盤狀，浮于無(wú)垠海洋之上地如盤狀，浮于無(wú)垠海洋之上”。l到公元前6世紀(jì)后半葉，畢達(dá)哥拉斯畢達(dá)哥拉斯提出了地為圓球的說(shuō)法。l公元前4世紀(jì)亞里士多德亞里士多德根據(jù)月食等自然現(xiàn)象也認(rèn)識(shí)到大地是球形，并接受其老師柏拉圖的觀點(diǎn)，發(fā)表了“地球”的概念，但都沒(méi)有得到可靠的證明。l 直到公元前3世紀(jì)，亞歷山大學(xué)者埃拉托色尼埃拉托色尼首創(chuàng)子午圈弧度測(cè)量法，實(shí)際測(cè)量緯度差來(lái)估測(cè)地圓半徑，最早證實(shí)了“地圓說(shuō)。l稍后，我國(guó)東

7、漢時(shí)期的天文學(xué)家張衡張衡在渾儀圖注1.2.1 地球的認(rèn)識(shí)地球的認(rèn)識(shí)東北大學(xué)18l公元8世紀(jì)的20年代，唐朝高僧高僧在河南平原進(jìn)行了弧度測(cè)量，其距離和緯差都是實(shí)地測(cè)量的，這在世界尚屬首次。并由此得出地球子午線1度弧長(zhǎng)為132.3公里，比現(xiàn)代精確值大21公里。l直到1522年，航海家麥哲倫麥哲倫率領(lǐng)船隊(duì)從西班牙出發(fā)，一直向西航行，經(jīng)過(guò)大西洋、太平洋和印度洋，最后又回到了西班牙，才得以事實(shí)證明，地球確確實(shí)實(shí)是一個(gè)球體。1.2.1 地球的認(rèn)識(shí)地球的認(rèn)識(shí)東北大學(xué)19l但是，人類對(duì)地球的認(rèn)識(shí)并未就此結(jié)束。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和大地測(cè)量學(xué)科的形成與豐富，人們觀測(cè)和認(rèn)識(shí)地球形狀的方法和手段越來(lái)越多。三角測(cè)量、重

8、力測(cè)量、天文測(cè)量等等都是重要手段。近代科學(xué)家牛頓曾仔細(xì)研究了地球的自轉(zhuǎn)，得出地球是赤地球是赤道凸起，兩極扁平的橢球體，形狀像個(gè)桔子。道凸起，兩極扁平的橢球體，形狀像個(gè)桔子。l到20世紀(jì)50年代末期，人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，通過(guò)衛(wèi)星觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，南北兩個(gè)半球是不對(duì)稱的。南極離地心的距離比北極短40米。因此，又有人把地球描繪成梨形。又有人把地球描繪成梨形。 1.2.1 地球的認(rèn)識(shí)地球的認(rèn)識(shí)東北大學(xué)20l1969年7月20日，美國(guó)登月宇宙飛船“阿波羅”11號(hào)的宇航員登上月球的時(shí)候，就看到了帶藍(lán)色的渾圓的地球，有如在地球上觀月亮一樣。科學(xué)家們根據(jù)以往資料和宇航員拍下的像片，認(rèn)為最好把地球看作是一個(gè)一個(gè)“不規(guī)

9、則的球體不規(guī)則的球體”。 l至此，人類對(duì)地球形狀的認(rèn)識(shí)是否完成了呢？還沒(méi)有。這是因?yàn)榈厍驅(qū)嵲谔罅?！而且無(wú)時(shí)無(wú)刻都在不停地運(yùn)轉(zhuǎn)著、變化著。 1.2.1 地球的認(rèn)識(shí)地球的認(rèn)識(shí)東北大學(xué)211.2.1 地球的認(rèn)識(shí)地球的認(rèn)識(shí)東北大學(xué)22地球自然表面是極不規(guī)則的，有高山、深谷、江河湖海，不能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)表達(dá)。水七陸三 ，人們習(xí)慣上把海水所包圍的地球形體視為地球的的形狀-水球。1873年，德國(guó)的大地測(cè)量學(xué)家利斯廷德國(guó)的大地測(cè)量學(xué)家利斯廷創(chuàng)立了大地水準(zhǔn)面概念 1.2.2 大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面東北大學(xué)23v 珠穆朗瑪峰 8848.43米v 馬里亞納海溝 -11034米v 陸面上最低的是死海 -392米v

10、 我國(guó)吐魯翻盆地中部的艾丁湖 -154米1.2.2 大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面東北大學(xué)24東北大學(xué)251、 水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面：假設(shè)某一個(gè)靜止不動(dòng)的水面延伸而穿過(guò)陸地，包圍整個(gè)地球而閉合曲面。特點(diǎn)：面上任意一點(diǎn)的鉛垂線都垂直于該面上曲面的切面。2、水平面、水平面：與水準(zhǔn)面相切的平面3、大地水準(zhǔn)面、大地水準(zhǔn)面：與平均海水面相吻合并向大陸島嶼內(nèi)延伸而形成的閉合曲面。水準(zhǔn)面有無(wú)數(shù)多個(gè)水準(zhǔn)面有無(wú)數(shù)多個(gè)唯一唯一1.2.2 大地水準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線大地水準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線東北大學(xué)261）大地水準(zhǔn)面與占地球面積71的平均海水面重合，與地球自然表面非常接近；2）大地水準(zhǔn)面具有水準(zhǔn)面特性，處處與鉛垂線正交，而測(cè)量?jī)x器是用水準(zhǔn)器整平，用

11、垂球?qū)χ械?，所以，大地水?zhǔn)面是測(cè)量作業(yè)的基準(zhǔn)面；3）海水面是實(shí)際存在的，與世界上沿海國(guó)家都發(fā)生聯(lián)系，通過(guò)驗(yàn)潮取平均值就可獲得平均海水面的位置 。大地測(cè)量學(xué)中所研究的地球形狀就是大地水準(zhǔn)面的形狀。理由：1.2.2 大地水準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線大地水準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線東北大學(xué)27測(cè)量工作的基準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面測(cè)量工作的基準(zhǔn)線鉛垂線地球大地水準(zhǔn)面所包圍大地體4、測(cè)量工作的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線1.2.2 大地水準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線大地水準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線東北大學(xué)28位于青島觀象山。它由1個(gè)原點(diǎn)5個(gè)附點(diǎn)構(gòu)成水準(zhǔn)原點(diǎn)網(wǎng)。根據(jù)潮汐資料推求的平均海面為零點(diǎn)的起算高程，是國(guó)家高程控制的起算點(diǎn)。1. 1956年高程系： 水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.289米2

12、. 1985國(guó)家高程基準(zhǔn) 水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.2604米。5、我國(guó)的水準(zhǔn)原點(diǎn)1.2.2 大地水準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線大地水準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線東北大學(xué)29地球表面大地水準(zhǔn)面地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻，不規(guī)則曲面橢球表面規(guī)則數(shù)學(xué)表面1.2.3 參考橢球參考橢球東北大學(xué)30地球大地水準(zhǔn)面所包圍大地體橢球體橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而成1.2.3 參考橢球參考橢球東北大學(xué)311.1954年北京坐標(biāo)系年北京坐標(biāo)系 采用的是原蘇聯(lián)克拉索夫斯基橢球 a =6 378 245米 b=6 356 863米， f=(a-b)/a=1:298.3 2. 1980年西安坐標(biāo)系年西安坐標(biāo)系 采用的是1975年國(guó)際大地測(cè)量學(xué)與地球物理學(xué)聯(lián)合會(huì)第十六

13、屆大會(huì)上的推薦值 a=6 378 140 米 b=6 356 755米 f=1:298.257。 列寧格勒天文臺(tái)陜西涇陽(yáng)1.2.3 參考橢球參考橢球東北大學(xué)32主體建筑為7層圓頂塔樓，高26米，頂部是玻璃鋼整體半圓形屋頂，可自動(dòng)啟閉，以便進(jìn)行天文觀測(cè)。中心標(biāo)志是位于地下室中心標(biāo)石上的瑪瑙標(biāo)志。原點(diǎn)標(biāo)石為整塊花崗巖鑿成，重7噸。原點(diǎn)標(biāo)志用紅色瑪瑙石制成，直徑10厘米，精美堅(jiān)固。 v大地原點(diǎn)大地原點(diǎn)：是全國(guó)天文大地網(wǎng)整體平差時(shí)確定的大地坐標(biāo)的起算點(diǎn)。 陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)北洪流村1.2.3 參考橢球參考橢球東北大學(xué)33測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面橢球面測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)線法線1.2.3 參考橢球參考橢球東北大學(xué)34

14、1.3 地面點(diǎn)的確定地面點(diǎn)的確定v1.3.1 地面點(diǎn)的高程v1.3.2 水準(zhǔn)原點(diǎn)v1.3.3 地面點(diǎn)在投影面上的坐標(biāo)東北大學(xué)35測(cè)量工作的基本任務(wù)是確定地面點(diǎn)的空間位置的坐標(biāo)坐標(biāo)和高程高程坐標(biāo)坐標(biāo)(Coordinate)(Coordinate)：地面點(diǎn)投影到基準(zhǔn)面后在基準(zhǔn)面上的位置高程高程(Elevation)(Elevation)：地面點(diǎn)沿基準(zhǔn)線到基準(zhǔn)面上的距離基準(zhǔn)線：鉛垂線；基準(zhǔn)面：大地水準(zhǔn)面 1.3.1 地面點(diǎn)高程地面點(diǎn)高程?hào)|北大學(xué)361、地面點(diǎn)的高程地面點(diǎn)的高程 地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱為該點(diǎn)的地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱為該點(diǎn)的絕對(duì)高程絕對(duì)高程或或海拔海拔，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱高程

15、高程。在下圖中地面點(diǎn)。在下圖中地面點(diǎn)A、B的絕對(duì)高程分別的絕對(duì)高程分別為為Ha、Hb。 1.3.1 地面點(diǎn)高程地面點(diǎn)高程?hào)|北大學(xué)37 地面上兩點(diǎn)高程之差稱為這兩地面上兩點(diǎn)高程之差稱為這兩點(diǎn)的高差，如圖點(diǎn)的高差，如圖1-7中中A、B兩點(diǎn)間的兩點(diǎn)間的高差為：高差為： hab=HbHaHb Ha 當(dāng)在局部地區(qū)進(jìn)當(dāng)在局部地區(qū)進(jìn)行高程測(cè)量時(shí)，地面行高程測(cè)量時(shí)，地面點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的鉛點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離稱為假定高程垂距離稱為假定高程或相對(duì)高程。在右圖或相對(duì)高程。在右圖中，中，A、B兩點(diǎn)的相兩點(diǎn)的相對(duì)高程為對(duì)高程為Ha Hb 。兩點(diǎn)間的高差與高程起算面無(wú)關(guān)1.3.1 地面點(diǎn)高程地面點(diǎn)高程2、相對(duì)高程、相

16、對(duì)高程3、高差、高差東北大學(xué)381950195019561956年驗(yàn)潮資料年驗(yàn)潮資料, ,求得平均海水面位置求得平均海水面位置, ,進(jìn)進(jìn)而測(cè)得水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程而測(cè)得水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為為72.28972.289m，此高程系，此高程系統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為19561956年黃海高年黃海高程系程系。由于驗(yàn)潮資料時(shí)由于驗(yàn)潮資料時(shí)間周期短，不甚精確；間周期短，不甚精確；1952-1979年的驗(yàn)潮資料于年的驗(yàn)潮資料于1985年重新確定了黃海平均海水面年重新確定了黃海平均海水面的位置和高程原點(diǎn)的高程（的位置和高程原點(diǎn)的高程（72.260m）。稱為）。稱為“1985年國(guó)家年國(guó)家高程基準(zhǔn)高程基準(zhǔn)”。1.3.2 水準(zhǔn)原點(diǎn)水準(zhǔn)原

17、點(diǎn)東北大學(xué)39在青島觀象山上，有一個(gè)神秘的小石屋子，外面有兩層高柵欄，石屋子還有鐵將軍把門。在石屋子里面，有一個(gè)價(jià)值不菲的拳頭大小、渾圓的黃瑪瑙，瑪瑙上一個(gè)紅色小點(diǎn)，標(biāo)志著此高度是海拔72.260米，也就是我國(guó)的“水準(zhǔn)原點(diǎn)”。 東北大學(xué)40水準(zhǔn)零點(diǎn)水準(zhǔn)零點(diǎn)青島5號(hào)碼頭1.3.2 水準(zhǔn)原點(diǎn)水準(zhǔn)原點(diǎn)東北大學(xué)4142城市高程系統(tǒng)的選擇 城市測(cè)量規(guī)范規(guī)定 一個(gè)城市只應(yīng)采用一一個(gè)統(tǒng)一一的高程系統(tǒng)。 城市高程系統(tǒng)應(yīng)采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)或沿用1956年黃海高程系統(tǒng)， 在遠(yuǎn)離國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)的新設(shè)城市或在改造舊有水準(zhǔn)網(wǎng)因高程變動(dòng)而影響使用時(shí)，經(jīng)上級(jí)行政主管部門批準(zhǔn)后，可暫時(shí)建立或用地方高程系統(tǒng)，但應(yīng)爭(zhēng)取條件歸算

18、到1985國(guó)家高程基準(zhǔn)上來(lái)。珠江基面高程系(珠江高程系)1908年由兩廣督練公所參謀處測(cè)繪科建立原點(diǎn)：廣州粵海關(guān)前。廣東廣西珠江流域水利系統(tǒng)使用。珠江基面零點(diǎn)比56黃海系高。432、 獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系 ( X, Y ) 3、高斯平面直角坐標(biāo)系、高斯平面直角坐標(biāo)系( X, Y ) 1、 地理坐標(biāo)地理坐標(biāo) (L, B ) 用球面坐標(biāo): 經(jīng)度L ，緯度B測(cè)量范圍半徑小于10km，用測(cè)區(qū)中心點(diǎn)的切平面（水平面）代替大地水準(zhǔn)面。測(cè)量范圍半徑大于10km，不能用水平面代替大地水準(zhǔn)面。1.3.3 地面點(diǎn)在投影面上的坐標(biāo)地面點(diǎn)在投影面上的坐標(biāo)44經(jīng)度經(jīng)度L : P點(diǎn)的子午面與首子午面所組成

19、的二面角。自首子午線向東或向西計(jì)算0-180緯度B :通過(guò) P點(diǎn)的橢球面的法線于赤道面的夾角。自赤道向北或向南計(jì)算，0-901.地理坐標(biāo)地理坐標(biāo) (L, B )的定義的定義東經(jīng)東經(jīng)7327東經(jīng)東經(jīng)1350945 3.高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系( X, Y ) 地球橢球面上的圖形展繪到平面上，必然產(chǎn)生變形。正形投影: 要求投影后的角度保持不變形，同時(shí)長(zhǎng)度變化也要盡可能小。高斯克呂格投影方法： 經(jīng)地球劃分成若干帶，然后將個(gè)帶投影到平面上。曲面曲面平面平面466度帶度帶：從首子午線（通過(guò)英國(guó)格林尼治天文臺(tái)的子午線）起，每隔6度劃為一帶。自西向東將地球劃成60個(gè)帶，用1-60表示3度帶：度帶

20、：從東經(jīng)1.5度起，每經(jīng)差3度劃為一帶。自西向東將地球劃成120個(gè)帶。中央子午線：中央子午線：位于各帶中央的子午線，成為該帶的中央子午線位于各帶中央的子午線，成為該帶的中央子午線6度帶：L=6N-33度帶：L=3N 3.高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系( X, Y ) 東北大學(xué)47高斯平面直角坐標(biāo)系的定義2) 按照等角的條件，將整個(gè)按照等角的條件，將整個(gè)6度帶投影到橢圓柱面上度帶投影到橢圓柱面上。3） 將橢圓柱沿著通過(guò)南北極的母線切開(kāi)展成平面。將橢圓柱沿著通過(guò)南北極的母線切開(kāi)展成平面。1) 用一個(gè)平面卷成一個(gè)空心橢圓柱，把它橫套在地球橢球的外面用一個(gè)平面卷成一個(gè)空心橢圓柱，把它橫套在地球橢

21、球的外面 保證：橢圓柱的中心軸線位于赤道面內(nèi)并通過(guò)球心；保證：橢圓柱的中心軸線位于赤道面內(nèi)并通過(guò)球心； 某某6度帶（度帶（3度帶）的中央子午線與橢圓柱面相切。度帶）的中央子午線與橢圓柱面相切。 3.高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系( X, Y ) 48X軸：中央子午線投影軸：中央子午線投影-縱軸縱軸Y軸軸：赤道赤道-橫軸橫軸 原點(diǎn)：兩直線的交點(diǎn)原點(diǎn)：兩直線的交點(diǎn)高斯平面直角坐標(biāo)系的建立 3.高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系( X, Y ) 東北大學(xué)49高斯投影的規(guī)律高斯投影的規(guī)律 1) 中央子午線的投影為一條直線，且投影之后的長(zhǎng)度無(wú)變形；其余子午線的投影均為凹向中央子午線的曲線，且以中

22、央子午線為對(duì)稱軸，離對(duì)稱軸越遠(yuǎn)，其長(zhǎng)度變形也就越大； 2) 赤道的投影為直線，其余緯線的投影為凸向赤道的曲線，并以赤道為對(duì)稱軸； 3) 經(jīng)緯線投影后仍保持相互正交的關(guān)系，即投影后無(wú)角度變形； 4) 中央子午線和赤道的投影相互垂直。 3.高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系( X, Y ) 501）我國(guó)位于北半球，我國(guó)位于北半球，x坐標(biāo)均為正值，坐標(biāo)均為正值，y坐標(biāo)有正有負(fù)。坐標(biāo)有正有負(fù)。為避免為避免y坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，將坐標(biāo)縱軸向西平移坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，將坐標(biāo)縱軸向西平移500km。 Y1=137680m Y1=500000+137680=637680m Y2=-274240m Y2=500000-2

23、74240=225760m注意的兩個(gè)問(wèn)題： 2）在橫坐標(biāo)前冠以帶號(hào)確定該點(diǎn)位于哪個(gè)在橫坐標(biāo)前冠以帶號(hào)確定該點(diǎn)位于哪個(gè)6度帶內(nèi)度帶內(nèi)1點(diǎn)位于第20帶內(nèi)，Y1=20637680m 3.高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系( X, Y ) 51 我國(guó)大陸所處的經(jīng)度范圍是東經(jīng)7327東經(jīng)13509 統(tǒng)一6帶投影帶號(hào)范圍1323 與統(tǒng)一3帶投影帶號(hào)范圍2545 兩種投影帶的帶號(hào)不重復(fù)，根據(jù)y坐標(biāo)前的帶號(hào)可以判斷屬于何種投影帶 3.高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系( X, Y ) 東北大學(xué)5253城市測(cè)量規(guī)范第1.0.6條 的規(guī)定之一長(zhǎng)度變形值大于2.5cm/km(1/40000)任意帶高斯投影任意帶

24、高斯投影地方獨(dú)立坐標(biāo)系案例地方獨(dú)立坐標(biāo)系案例可采用高斯正形投影任意帶的平面直角坐標(biāo)系統(tǒng) 例 如 ： 江 門 市 中 心 的 經(jīng) 度 為 東 經(jīng)11301 位于統(tǒng)一3帶的38號(hào)帶 (中央子午線經(jīng)度為114 )中央子午線以西98km長(zhǎng)度變形為1/8329 1/40000根據(jù)城市測(cè)量規(guī)范選擇過(guò)江門市中心的子午線為中央子午線進(jìn)行高斯投影建立江門市獨(dú)立坐標(biāo)系江門市區(qū)最邊緣距離中央子午線23km長(zhǎng)度變形值為1/1500001/40000 3.高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系( X, Y ) 54 2.獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系( X, Y ) 測(cè)量上選用的平面直角坐標(biāo)系，規(guī)定測(cè)量上選用的平面

25、直角坐標(biāo)系，規(guī)定縱坐標(biāo)軸為縱坐標(biāo)軸為X X軸，表示南北方向，向北為正；軸，表示南北方向，向北為正；橫坐標(biāo)軸為橫坐標(biāo)軸為Y Y軸，表示東西方向，向東為正；軸，表示東西方向，向東為正；坐標(biāo)原點(diǎn)可假定，也可選在測(cè)區(qū)的已知點(diǎn)上。坐標(biāo)原點(diǎn)可假定，也可選在測(cè)區(qū)的已知點(diǎn)上。象限按順時(shí)針?lè)较蚓幪?hào)象限按順時(shí)針?lè)较蚓幪?hào)。東北大學(xué)55oxy獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系的定義56 解：據(jù)題意，其高斯投影解：據(jù)題意，其高斯投影6帶的帶號(hào)為：帶的帶號(hào)為： e=INT（11624 /6+1）=20(INT取整數(shù)）取整數(shù)） 中央子午線經(jīng)度為：中央子午線經(jīng)度為：L0=2063=117 例題： 高斯投影高斯投影6帶中央子午線經(jīng)度帶中央子午

26、線經(jīng)度L0與投影帶號(hào)與投影帶號(hào)Ne之間的關(guān)系式為：之間的關(guān)系式為： L0=Ne63某城市中心的經(jīng)度為某城市中心的經(jīng)度為11624，求其所在高斯投影，求其所在高斯投影6帶的中帶的中央子午線經(jīng)度央子午線經(jīng)度L0和投影帶號(hào)和投影帶號(hào)Ne。571.4 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v1.4.1 對(duì)距離的影響v1.4.2 對(duì)高程的影響v1.4.3 結(jié)論585315231tantanRDDD331RDRD233 RDD223 RDDD1.4.1 對(duì)距離的影響對(duì)距離的影響水水平平面面大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面東北大學(xué)59D(km) D(cm) D /D100.81:1,200,000206.61

27、:300,00050102.61:49,000100821.21:12,000測(cè)程5km 5-10km精度5mm+5ppm*D 5mm+2ppm*D 測(cè)距儀的測(cè)距精度測(cè)距儀的測(cè)距精度水平面代替水準(zhǔn)面的距離誤差和相對(duì)誤差水平面代替水準(zhǔn)面的距離誤差和相對(duì)誤差1.4.1 對(duì)距離的影響對(duì)距離的影響60h=Bb-Bbh=Bb-Bb =Ob =Ob-Ob=-Ob=RsecRsec-R= R(sec-1-R= R(sec-1) 4224521secRDRDRh2121221.4.2 對(duì)高程的影響對(duì)高程的影響61D(km) 0.20.5 12345 h(cm)0.31283171125 196DS3型水準(zhǔn)儀1km誤差為0.3cm。水平面代替水準(zhǔn)面的高程誤差水平面代替水準(zhǔn)面的高程誤差1.4.2 對(duì)高程的影響對(duì)高程的影響621、 在10km為半徑的圓面積之內(nèi)進(jìn)行距離測(cè)量距離測(cè)量時(shí)，可以把水準(zhǔn)面當(dāng)作水平面水準(zhǔn)面當(dāng)作水平面，而不考慮地球曲率對(duì)距離的影響。2、 對(duì)高程測(cè)量高程測(cè)量而言，即使距離很短，也應(yīng)顧及地球曲率對(duì)高程的影響。1.4.3 結(jié)論結(jié)論 631.5 測(cè)量工作概述v1.5.1 地表形態(tài)的描述v1.5.2 測(cè)圖v1.5.3 放樣v1.5.4 測(cè)量工作原則64地物地物：建筑物 構(gòu)筑物 河流 道路等地貌地貌：山嶺 谷地 陡崖1.5.1 地表形態(tài)的描述地表形態(tài)的描述 東北大學(xué)65地物：地物：