山東理工測(cè)量學(xué)實(shí)用教案

1、本本 課課 程程 的的 性性 質(zhì)質(zhì) 與與 重重 點(diǎn)點(diǎn) 內(nèi)內(nèi) 容容課程性質(zhì)： 專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。必要性： 測(cè)繪是一切經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的尖兵，軍事指揮員的眼睛。測(cè)繪任務(wù)繁重，測(cè)繪工作者光榮。重點(diǎn)： 1 1、測(cè)量控制點(diǎn)位平面與高程位置的測(cè)定與計(jì)算； 2 2、地形圖的測(cè)繪與應(yīng)用。難點(diǎn)： 1 1、高斯(o s)(o s)投影及高斯(o s)(o s)平面直角坐標(biāo)系的建立。第1頁(yè)/共25頁(yè)第一頁(yè)，共25頁(yè)。 本課程是運(yùn)用測(cè)量學(xué)的基本理論和技能解決建筑工程中有本課程是運(yùn)用測(cè)量學(xué)的基本理論和技能解決建筑工程中有關(guān)的測(cè)量問(wèn)題。關(guān)的測(cè)量問(wèn)題。1.掌握測(cè)量學(xué)的基本知識(shí)理論，測(cè)繪的基本方法與技能。掌握測(cè)量

2、學(xué)的基本知識(shí)理論，測(cè)繪的基本方法與技能。2.了解測(cè)量?jī)x器的基本構(gòu)造和性能，能夠熟練使用測(cè)量的常規(guī)了解測(cè)量?jī)x器的基本構(gòu)造和性能，能夠熟練使用測(cè)量的常規(guī)儀器（水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、全站儀、儀器（水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、全站儀、GPS接受機(jī)）。接受機(jī)）。3.掌握大比例尺地形圖測(cè)繪與應(yīng)用（應(yīng)用為重點(diǎn)掌握大比例尺地形圖測(cè)繪與應(yīng)用（應(yīng)用為重點(diǎn)(zhngdin)）。）。4.工業(yè)與民用建筑中的施工測(cè)量、變形測(cè)量工業(yè)與民用建筑中的施工測(cè)量、變形測(cè)量 。5、具有一定的高等數(shù)學(xué)知識(shí)（幾何，微積分），和其他學(xué)科、具有一定的高等數(shù)學(xué)知識(shí)（幾何，微積分），和其他學(xué)科的相關(guān)工程知識(shí)（地理學(xué)、道路、橋梁、工民建）。的相關(guān)工

3、程知識(shí)（地理學(xué)、道路、橋梁、工民建）。學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 本本 課課 程程 要要 求求第2頁(yè)/共25頁(yè)第二頁(yè)，共25頁(yè)。第一章測(cè)繪(chu)工作概述第3頁(yè)/共25頁(yè)第三頁(yè)，共25頁(yè)。1.1 測(cè)量學(xué)的內(nèi)容(nirng)與任務(wù)1.2 測(cè)量學(xué)的發(fā)展(fzhn)1.3 地球的形狀(xngzhun)和大小1.4 地面點(diǎn)位的確定1.5 測(cè)量程序及基本內(nèi)容1.6 水準(zhǔn)面的曲率對(duì)觀測(cè)量的影響1.7 測(cè)量的度量單位（自學(xué)）第4頁(yè)/共25頁(yè)第四頁(yè)，共25頁(yè)。1.1 1.1 測(cè)量學(xué)的內(nèi)容(nirng)(nirng)與任務(wù)一測(cè) 量 學(xué) 研 究 內(nèi) 容 測(cè)量學(xué)是一門(mén)研究地面點(diǎn)位空間位置的確定，將地球表面測(cè)量學(xué)是一門(mén)研究地面點(diǎn)位

4、空間位置的確定，將地球表面的地貌、地物、行政和權(quán)屬界限測(cè)繪的地貌、地物、行政和權(quán)屬界限測(cè)繪(chu)成圖，以及將規(guī)劃成圖，以及將規(guī)劃設(shè)計(jì)的點(diǎn)和線在實(shí)地定位的科學(xué)。設(shè)計(jì)的點(diǎn)和線在實(shí)地定位的科學(xué)。二測(cè)量學(xué)任務(wù)(rn wu)1 1測(cè)繪（結(jié)果是圖）2 2測(cè)設(shè)（結(jié)果是施工的依據(jù)）第5頁(yè)/共25頁(yè)第五頁(yè)，共25頁(yè)。三測(cè)繪(chu)(chu)學(xué)科的分類1.1.測(cè)量學(xué)（小范圍(fnwi)(fnwi)）2.2.大地(dd)(dd)測(cè)量學(xué)（大范圍）3.3.攝影測(cè)量學(xué)（空中）4.4.工程測(cè)量學(xué)（綜合測(cè)量方法解決工程問(wèn)題）5.5.制圖學(xué)（制圖理論）四測(cè)量學(xué)在各領(lǐng)域中的作用1.1.經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用（即是基礎(chǔ)有是尖兵）2

5、.2.國(guó)防建設(shè)中的作用（軍事指揮員的眼睛）第6頁(yè)/共25頁(yè)第六頁(yè)，共25頁(yè)。1.21.2測(cè)測(cè) 量量 學(xué)學(xué) 的的 發(fā)發(fā) 展展 概概 況況在古代：人們便開(kāi)始制作和運(yùn)用測(cè)量工具，如我國(guó)發(fā)明了指南針、渾天儀、地動(dòng)儀等測(cè)量工具，繪制了比較精確的區(qū)域地圖(dt)、全國(guó)地圖(dt)等；在近代：由于望遠(yuǎn)鏡（1717世紀(jì)初）的發(fā)明，使測(cè)繪儀器(yq)(yq)、工具光學(xué)化，這是測(cè)繪科學(xué)發(fā)展史上的一次較大的變革，飛機(jī)的發(fā)明（2020世紀(jì)初）促進(jìn)了航空攝影測(cè)量學(xué)的發(fā)展；現(xiàn)代：隨科學(xué)技術(shù)(jsh)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代光學(xué)、電子學(xué)、信息學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、衛(wèi)星技術(shù)(jsh)等的發(fā)展，使測(cè)量?jī)x器由原來(lái)的手工、機(jī)械化、光學(xué)化到現(xiàn)代的

6、電子化、數(shù)字化、智能化，測(cè)繪手段、方法不斷改進(jìn)、工作效率不斷提高、勞動(dòng)強(qiáng)度不斷降低，目前的測(cè)量學(xué)科正在向更高層次的電子化和自動(dòng)方向發(fā)展。第7頁(yè)/共25頁(yè)第七頁(yè)，共25頁(yè)。1-3地球的形狀地球的形狀(xngzhun)大小大小一、地球一、地球(dqi)的形狀和大小的形狀和大小本節(jié)重點(diǎn)本節(jié)重點(diǎn)(zhngdin)概念：概念：一一. .水準(zhǔn)面（無(wú)窮個(gè)）水準(zhǔn)面（無(wú)窮個(gè)）二二. .大地水準(zhǔn)面（唯一的）大地水準(zhǔn)面（唯一的）三三. .鉛垂線鉛垂線 四四. .法線法線五五. .旋轉(zhuǎn)橢球面旋轉(zhuǎn)橢球面 地球自然表面 大地水準(zhǔn)面（平均海水面）鉛垂線旋轉(zhuǎn)橢球面測(cè)量外業(yè)工作依據(jù)面與線：測(cè)量外業(yè)工作依據(jù)面與線：基準(zhǔn)面是大地水

7、準(zhǔn)面?；鶞?zhǔn)面是大地水準(zhǔn)面?；鶞?zhǔn)線是鉛垂線?；鶞?zhǔn)線是鉛垂線。鉛垂線與法線一致法線第8頁(yè)/共25頁(yè)第八頁(yè)，共25頁(yè)。1.4 1.4 地面(dmin)(dmin)點(diǎn)位的確定一、地理坐標(biāo)系 （1 1）天文地理坐標(biāo)系 （2 2）大地地理坐標(biāo)系二、地心坐標(biāo)系三、平面直角坐標(biāo)系 （1 1）高斯(o s)(o s)平面直角坐標(biāo)系 （2 2）地區(qū)平面直角坐標(biāo)系 （3 3）建筑坐標(biāo)系四、地面點(diǎn)的高程第9頁(yè)/共25頁(yè)第九頁(yè)，共25頁(yè)。NSO首子午線WE1 1、坐標(biāo)系的特點(diǎn)、坐標(biāo)系的特點(diǎn)(tdin)(tdin)前提是把大地體近似前提是把大地體近似(jn s)(jn s)當(dāng)作圓球體。當(dāng)作圓球體。NSNS為地軸，為地軸，

8、O O為球心。為球心。2 2、幾個(gè)、幾個(gè)(j (j )概念概念子午面、子午線、赤道、天子午面、子午線、赤道、天文經(jīng)度、天文緯度、經(jīng)線、文經(jīng)度、天文緯度、經(jīng)線、緯線等。緯線等。3 3、地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)位的確定把地面點(diǎn)沿著鉛垂線投影在大地把地面點(diǎn)沿著鉛垂線投影在大地水準(zhǔn)面上用水準(zhǔn)面上用 (, H)(, H)來(lái)表示。來(lái)表示。第10頁(yè)/共25頁(yè)第十頁(yè)，共25頁(yè)。2.2.大地大地(dd)(dd)地地理坐標(biāo)理坐標(biāo)1、坐標(biāo)系特點(diǎn)、坐標(biāo)系特點(diǎn)(tdin)用旋轉(zhuǎn)橢球體來(lái)代替地球形用旋轉(zhuǎn)橢球體來(lái)代替地球形體體(xngt)，以法線基準(zhǔn)線。，以法線基準(zhǔn)線。格林威治L2、幾個(gè)概念、幾個(gè)概念 大地經(jīng)度、大地緯度大地經(jīng)

9、度、大地緯度3、大地（、大地（H H）4、地面上點(diǎn)位的表示地面上點(diǎn)位的表示 地面上地面上D D沿法線投影到沿法線投影到旋轉(zhuǎn)橢旋轉(zhuǎn)橢球體上，球體上，D D點(diǎn)點(diǎn)位用（點(diǎn)點(diǎn)位用（L L，B B，H H）來(lái)表示。來(lái)表示。起始子午面DHB我國(guó)以設(shè)立在陜西涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)的大地原點(diǎn)為大地坐標(biāo)的起算點(diǎn)，由此建立的坐標(biāo)系稱為“19801980年國(guó)家大地坐標(biāo)系”第11頁(yè)/共25頁(yè)第十一頁(yè)，共25頁(yè)。二、地心坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系的建立地心坐標(biāo)系與大地(dd)坐標(biāo)系的關(guān)系第12頁(yè)/共25頁(yè)第十二頁(yè)，共25頁(yè)。三. .平面(pngmin)(pngmin)直角坐標(biāo)系1、獨(dú)立、獨(dú)立(dl)平面直角坐標(biāo)平面直角坐標(biāo)2 2、高斯平面

10、、高斯平面(pngmin)(pngmin)直角坐標(biāo)直角坐標(biāo)3 3、建立高斯平面直角坐標(biāo)系 第13頁(yè)/共25頁(yè)第十三頁(yè)，共25頁(yè)。1、獨(dú)立平面(pngmin)直角坐標(biāo)當(dāng)測(cè)區(qū)較小時(shí)，可以把測(cè)區(qū)的一小塊球面看作當(dāng)測(cè)區(qū)較小時(shí)，可以把測(cè)區(qū)的一小塊球面看作(kn zu)(kn zu)平面，將坐標(biāo)原點(diǎn)選在測(cè)區(qū)西南平面，將坐標(biāo)原點(diǎn)選在測(cè)區(qū)西南角，使坐標(biāo)為正值。以測(cè)區(qū)中心的子午線為角，使坐標(biāo)為正值。以測(cè)區(qū)中心的子午線為x x軸方向，建立獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系。軸方向，建立獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系。 第14頁(yè)/共25頁(yè)第十四頁(yè)，共25頁(yè)。 2 2、高斯平面、高斯平面(pngmin)(pngmin)直角坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系高斯高

11、斯(o s)投影：投影：（1 1）為什么需要）為什么需要(xyo)(xyo)投影？投影？（2 2）什么叫高斯投影？）什么叫高斯投影？（3 3）投影會(huì)產(chǎn)生變形，如何處理？）投影會(huì)產(chǎn)生變形，如何處理？第15頁(yè)/共25頁(yè)第十五頁(yè)，共25頁(yè)。高斯平面高斯平面(pngmin)直直角坐標(biāo)角坐標(biāo)以中央(zhngyng)子午線為x軸，以赤道的投影線為y軸,兩者的交點(diǎn)為原點(diǎn)。每一帶構(gòu)成一獨(dú)立的坐標(biāo)系。1 1、與數(shù)學(xué)上的平面、與數(shù)學(xué)上的平面 直角直角(zhjio)(zhjio)系有區(qū)別；系有區(qū)別；2 2、為保證、為保證y y為正為正 y y 加加500km500km；3 3、為區(qū)分各帶，、為區(qū)分各帶， y y前加

12、帶號(hào)。前加帶號(hào)。4 4、地面的點(diǎn)位用、地面的點(diǎn)位用 （x,y,h)x,y,h)來(lái)表示。來(lái)表示。 OX-XY+X投影后的中央子午線第16頁(yè)/共25頁(yè)第十六頁(yè)，共25頁(yè)。（二）、地區(qū)平面(pngmin)直角坐標(biāo)如圖 將坐標(biāo)原點(diǎn)選在測(cè)區(qū)西南角，使測(cè)區(qū)全部落在第一象限內(nèi)，X X、Y Y坐標(biāo)值為正值，以測(cè)區(qū)中心(zhngxn)(zhngxn)的子午線為x x軸方向，建立獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系。 o- x+ x- y+ yAXAYAAA”第17頁(yè)/共25頁(yè)第十七頁(yè)，共25頁(yè)。 （三）建筑坐標(biāo)系1 1、坐標(biāo)軸原點(diǎn)2 2、坐標(biāo)軸方向3 3、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 公式(gngsh)(gngsh)如下：00cossinsinco

13、sppppppxxxyyyxy0000()cos()sin()sin()cosppppppxxxyyyxxyy X XO OOOP PY YY YO OX XO OY YP PX XP PY YP PX XP PXXYY第18頁(yè)/共25頁(yè)第十八頁(yè)，共25頁(yè)。 國(guó)家國(guó)家(guji)(guji)大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系1 1）19541954年北京坐標(biāo)系大地原點(diǎn)在現(xiàn)在俄羅斯的普爾科沃 2 2）19801980年國(guó)家大地坐標(biāo)系 19801980年國(guó)家大地坐標(biāo)系采用IGA-75IGA-75橢球，大地原點(diǎn)在陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)，按局部密切條件(tiojin)(tiojin)重新定位。第19頁(yè)/共25頁(yè)第十九頁(yè)

14、，共25頁(yè)。 四、地面(dmin)(dmin)上點(diǎn)的高程 1、1956年黃海高程系 根據(jù)青島驗(yàn)潮站1950-1956年的驗(yàn)潮資料確定的平均海平面作為高程基準(zhǔn)面。由此建立(jinl)的水準(zhǔn)原點(diǎn)其高程為72.289m。2 2、19851985年國(guó)家高程基準(zhǔn)年國(guó)家高程基準(zhǔn) 由于由于19561956年黃海年黃海(hun(hun hi) hi)高程系采用的高程系采用的資料較短，不到一個(gè)潮汐周期（資料較短，不到一個(gè)潮汐周期（18.61)18.61)。根據(jù)。根據(jù)青島驗(yàn)潮站青島驗(yàn)潮站1952-19791952-1979年的驗(yàn)潮資料確定的平年的驗(yàn)潮資料確定的平均海平面作為高程基準(zhǔn)面。水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為均海平面作為

15、高程基準(zhǔn)面。水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.260m72.260m。第20頁(yè)/共25頁(yè)第二十頁(yè)，共25頁(yè)。二、高二、高 程程 與與 高高 差差 概概 念念如右圖所示如右圖所示絕對(duì)高程絕對(duì)高程(gochng)(gochng)起算點(diǎn)的起算點(diǎn)的高程高程(gochng)(gochng)為為H=72.260mH=72.260m。相對(duì)高程相對(duì)高程(gochng)(gochng)起算點(diǎn)的起算點(diǎn)的高程高程(gochng)(gochng)可任意假設(shè)，可任意假設(shè)，一般依地區(qū)高程一般依地區(qū)高程(gochng)(gochng)假假設(shè)。設(shè)。ABHAHBHAhAB高差概念 定義:地面兩點(diǎn)高程之差稱為(chn wi)高差。用h表示

16、兩個(gè)點(diǎn)之間的絕對(duì)高程之差與相對(duì)高程之差相同。第21頁(yè)/共25頁(yè)第二十一頁(yè)，共25頁(yè)。1.5 1.5 測(cè)量工作的程序(chngx)(chngx)及基本內(nèi)容一、測(cè)量工作程序的基本原則 在布局上遵循“由整體到局部(jb)”； 在次序上遵循“先控制后細(xì)部”； 在精度上遵循“從高級(jí)到低級(jí)” 測(cè)量工作 步步檢核。二、控制測(cè)量三、細(xì)部（碎部）測(cè)量四、基本觀測(cè)量 第22頁(yè)/共25頁(yè)第二十二頁(yè)，共25頁(yè)。測(cè)量(cling)工作基本內(nèi)容1.1.測(cè)量測(cè)量(cling)(cling)控制控制是一切具體測(cè)量是一切具體測(cè)量(cling)工作的基礎(chǔ)、依據(jù)。沒(méi)有控制測(cè)量工作的基礎(chǔ)、依據(jù)。沒(méi)有控制測(cè)量(cling)工作不能進(jìn)行其他測(cè)量工作不能進(jìn)行其他測(cè)量(cling)工作。工作。平面：平面：三角測(cè)量三角測(cè)量 導(dǎo)線測(cè)量導(dǎo)線測(cè)量 GPSGPS測(cè)量測(cè)量高程：水準(zhǔn)、三角高程水準(zhǔn)、三角高程 利用人造地球衛(wèi)星的全球定位系統(tǒng)GPSGPS，可以同時(shí)測(cè)定控制點(diǎn) 的坐標(biāo) 和高程，是控制測(cè)量發(fā)展方向。 2.2.碎部測(cè)量 : :