工程測(cè)量學(xué)緒論課件

1.1測(cè)量學(xué)與土建工程測(cè)量1.2地面點(diǎn)位的確定1.3用水平面代替水準(zhǔn)面的限度1.4測(cè)量工作概述1.5測(cè)量常用計(jì)量單住換算第1章緒論工程測(cè)量》1.1測(cè)量學(xué)與土建工程測(cè)量第1章緒論工程測(cè)量》

定義：測(cè)量學(xué)是研究地面點(diǎn)空間位置的測(cè)定、采集、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)與管理的一門(mén)應(yīng)用科學(xué)。其核心問(wèn)題是研究如何測(cè)定點(diǎn)的空間位置。

任務(wù)：1.測(cè)繪：地面的地物地貌→測(cè)量繪制成圖2.測(cè)設(shè)（放樣）：將圖上設(shè)計(jì)建（構(gòu)）筑物的圖形和位置在實(shí)地標(biāo)定，作為施工或定界的依據(jù)圖上的設(shè)計(jì)→實(shí)地

1.1測(cè)量學(xué)與土建工程測(cè)量1.1.1測(cè)量學(xué)定義、任務(wù)與分科定義：測(cè)量學(xué)是研究地面點(diǎn)空間位置的測(cè)定、采集、數(shù)據(jù)1.大地測(cè)量學(xué):研究大范圍地區(qū)的控制測(cè)量和地形測(cè)量。由于人造衛(wèi)星科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大地測(cè)量學(xué)又分為常規(guī)大地測(cè)量學(xué)與衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)，后者是研究觀測(cè)衛(wèi)星確定地面點(diǎn)位，即GPS全球定位。2.普通測(cè)量學(xué):研究地球表面局部區(qū)域的測(cè)繪工作，主要包括小區(qū)域控制測(cè)量、地形圖測(cè)繪和一般工程測(cè)設(shè)。通常稱測(cè)量學(xué)就是指普通測(cè)量學(xué)。3.工程測(cè)量學(xué):研究各種工程在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工放樣和運(yùn)營(yíng)中測(cè)量的理論和方法。4.攝影測(cè)量學(xué):研究利用攝影或遙感技術(shù)獲取被測(cè)物體的信息，以確定物體的形狀、大小和空間位置等信息的理論和方法。5.地圖制圖學(xué):研究各種地圖的制作理論、原理、工藝技術(shù)和應(yīng)用的一門(mén)學(xué)科。分科：1.大地測(cè)量學(xué):分科：1.在工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段

首先需要規(guī)劃區(qū)的地形圖，有精確的地形圖和測(cè)繪成果，才能保證工程的選址、選線、設(shè)計(jì)得出經(jīng)濟(jì)合理的方案。2.在工程施工階段工程的施工，主要目的是把工程的設(shè)計(jì)精確地在地面上標(biāo)定出來(lái)，這就需要使用測(cè)量的儀器，按一定的方法進(jìn)行施工測(cè)量。3.在工程運(yùn)營(yíng)與管理階段為了能夠正常運(yùn)營(yíng)或日后改進(jìn)與擴(kuò)建的需要，應(yīng)進(jìn)行竣工測(cè)量。對(duì)于大型或特殊的建筑物，還需進(jìn)行周期性的重復(fù)觀測(cè)，觀測(cè)建筑物的沉降、傾斜、位移等，即變形觀測(cè)，從而判斷建筑物的穩(wěn)定性，防止災(zāi)害事故的發(fā)生。1.1.2土建工程測(cè)量

它包括普通測(cè)量學(xué)，以及土建工程相關(guān)的土地整理測(cè)量、工民建施工測(cè)量，公路工程、管道工程測(cè)量等。

1.1.3測(cè)量在工程各階段建設(shè)中的作用1.在工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段1.1.2土建工程測(cè)量

它用經(jīng)緯儀進(jìn)行長(zhǎng)江水文觀測(cè)用經(jīng)緯儀進(jìn)行長(zhǎng)江水文觀測(cè)用水準(zhǔn)儀進(jìn)行地面平整測(cè)量用水準(zhǔn)儀進(jìn)行地面平整測(cè)量工程測(cè)量學(xué)緒論課件用全站儀進(jìn)行公路施工測(cè)量用全站儀進(jìn)行公路施工測(cè)量青藏高原測(cè)量青藏高原測(cè)量

☆施工測(cè)量☆☆施工測(cè)量☆用光電測(cè)距儀進(jìn)行武漢長(zhǎng)江大橋變形觀測(cè)用光電測(cè)距儀進(jìn)行武漢長(zhǎng)江大橋變形觀測(cè)工程測(cè)量學(xué)緒論課件工程測(cè)量學(xué)緒論課件航攝照片地形圖航攝照片地形圖GPS衛(wèi)星定位測(cè)量

使用GPS接收機(jī)GPS衛(wèi)星定位測(cè)量

使用GPS接收機(jī)☆GPS全球定位系統(tǒng)☆☆GPS全球定位系統(tǒng)☆☆測(cè)量珠穆朗瑪峰高程☆1975年在海拔6120m處，測(cè)量珠穆朗瑪峰高程。珠峰高程為8848.13m2005年5月重測(cè)珠峰高程，用GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)和傳統(tǒng)的測(cè)量方法相結(jié)合重測(cè)珠峰高程為8844.43m☆測(cè)量珠穆朗瑪峰高程☆1975年在海拔6120m處，測(cè)量珠穆1.2地面點(diǎn)位的測(cè)定1.2.1測(cè)量的基準(zhǔn)線與基準(zhǔn)面1.基準(zhǔn)線：

地球上任一點(diǎn)都要受到離心力和地球引力的雙重作用，這兩個(gè)力的合力稱重力，重力的方向線稱為鉛垂線。測(cè)量?jī)x器懸掛垂球，指向重力方向，鉛垂線就是測(cè)量的基準(zhǔn)線。

測(cè)量的計(jì)算要求投影到地球的橢球面上進(jìn)行處理，橢球面上各點(diǎn)的曲率半徑方向就是該點(diǎn)的法線，法線在數(shù)據(jù)處理時(shí)用到，因此，法線又是測(cè)量的另一種基準(zhǔn)線。1.2地面點(diǎn)位的測(cè)定1.2.1測(cè)量的基準(zhǔn)線與基準(zhǔn)面1.基2.基準(zhǔn)面：

空間任何一點(diǎn)都有水準(zhǔn)面，處處和重力方向相垂直的曲面均稱水準(zhǔn)面，水準(zhǔn)面就是測(cè)量的基準(zhǔn)面。由于水準(zhǔn)面的高度不同，水準(zhǔn)面有無(wú)窮多個(gè)，其中一個(gè)和平均的海水面重合，我們稱之為大地水準(zhǔn)面，它是高程測(cè)量的基準(zhǔn)面。

2.基準(zhǔn)面：水準(zhǔn)面與大地水準(zhǔn)面概念水準(zhǔn)面：處處與鉛垂線相垂直的曲面。大地水準(zhǔn)面：與平均均海水面重合的水準(zhǔn)面。水準(zhǔn)面與大地水準(zhǔn)面概念水準(zhǔn)面：處處與鉛垂線相垂直的曲面。大地

大地水準(zhǔn)面是有微小起伏的復(fù)雜曲面，其原因是地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻，看下圖：大地水準(zhǔn)面是有微小起伏的復(fù)雜曲面，其原因是地地球表面上的圖形投影到不規(guī)則的大地水準(zhǔn)面曲面上計(jì)算很困難。為此，選用一個(gè)非常接近于大地水準(zhǔn)面、并可用數(shù)學(xué)式表示的幾何形體來(lái)代替大地水準(zhǔn)面，這個(gè)規(guī)則曲面就是旋轉(zhuǎn)橢球面（由橢圓NWSE繞短軸NS旋轉(zhuǎn)而得）。如下圖紅色表示旋轉(zhuǎn)橢球面，它所包圍的球體稱為地球橢球體。大地水準(zhǔn)面它所包圍的形體稱為大地體。地球表面上的圖形投影到不規(guī)則的大地水準(zhǔn)面曲地球橢球的參數(shù)可用a(長(zhǎng)半徑)、b（短半徑）及α（扁率）表示。扁率α為1979年國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)推薦的地球橢球參數(shù)a=6378140m，b=6356755.3m,α=1:298.257。旋轉(zhuǎn)橢球面是數(shù)學(xué)表面，可用如下的公式表示：

按一定的規(guī)則將旋轉(zhuǎn)橢球與大地體套合在一起，這項(xiàng)工作稱橢球定位。定位時(shí)采用橢球中心與地球質(zhì)心重合，橢球短軸與地球短軸重合，橢球與全球大地水準(zhǔn)面差距的平方和最小，這樣的橢球稱總地球橢球。

地球橢球的參數(shù)可用a(長(zhǎng)半徑)、b（短半徑）及α（地面上選一點(diǎn)P，由P點(diǎn)投影到大地水準(zhǔn)面P0點(diǎn),使P0上的橢球面與大地水準(zhǔn)面相切，此時(shí)過(guò)P0點(diǎn)的鉛垂線與P0點(diǎn)的橢球面法線重合，切點(diǎn)P0稱為大地原點(diǎn)。同時(shí)要使旋轉(zhuǎn)橢球短軸與地球短軸相平行（不要求重合），達(dá)到本國(guó)范圍內(nèi)的大地水準(zhǔn)面與橢球面十分接近，該橢球面稱為參考橢球面。我國(guó)大地原點(diǎn)選在我國(guó)中部陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)。P地球表面大地水準(zhǔn)面

NSWEP0垂線與法線重合參考橢球體參考橢球面與我國(guó)大地原點(diǎn)地面上選一點(diǎn)P，由P點(diǎn)投影到大地水準(zhǔn)面P0點(diǎn),使P0總地球橢球與參考橢球的區(qū)別總地球橢球與參考橢球的區(qū)別工程測(cè)量學(xué)緒論課件1.2.2地面點(diǎn)位的確定需3個(gè)參數(shù)：X（縱坐標(biāo)）,Y（橫坐標(biāo)）,H（高程）或

λ（經(jīng)度）,Φ（緯度）,H（高程）從整個(gè)地球考慮點(diǎn)的位置，通常是用經(jīng)緯度表示。用經(jīng)緯度表示點(diǎn)的位置，稱為地理坐標(biāo)。經(jīng)度：東經(jīng)：0°180°西經(jīng)：0°180緯度：南緯：0°90°北緯：0°90°經(jīng)度：M點(diǎn)的子午面PMM′P1與首子午面所組成的二面角。緯度：過(guò)M點(diǎn)的鉛垂線與赤道面EG′M′E1的夾角1.2.2地面點(diǎn)位的確定需3個(gè)參數(shù)：X（縱坐標(biāo)）,Y（橫坐1.地面點(diǎn)在投影面上的坐標(biāo)

(1)獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系（假定平面直角坐標(biāo)系）m(x,y)X軸為南北方向，Y軸為垂直于南北的東西方向，坐標(biāo)原點(diǎn)在測(cè)區(qū)西南角X軸可采用：(1)真子午線方向；(2)磁子午線方向；

(3)建筑物主軸線方向。

測(cè)量上數(shù)學(xué)上OYXx

y測(cè)區(qū)αⅡOXYⅠⅢⅣαXYm(x,y)1.地面點(diǎn)在投影面上的坐標(biāo)

(1)獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系（測(cè)量直角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)直角坐標(biāo)系不同點(diǎn)有：過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的南北方向?yàn)榭v軸，即X軸，垂直于南北方向（東西方向）為橫軸，即Y軸。數(shù)學(xué)直角坐標(biāo)系橫坐標(biāo)為X軸，縱坐標(biāo)為Y軸。(2)以縱坐標(biāo)X軸正向?yàn)槠鹗歼?，順時(shí)針量算角度，象限Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ順時(shí)針排列。數(shù)學(xué)直角坐標(biāo)以橫坐標(biāo)X正向?yàn)槠鹗歼?，逆時(shí)針量算角度，象限逆時(shí)針排列。(3)數(shù)學(xué)上坐標(biāo)原點(diǎn)x0、y0均為0。測(cè)量上，為使地面各點(diǎn)坐標(biāo)均為正數(shù)，坐標(biāo)原點(diǎn)選在測(cè)區(qū)的西南角或假定一對(duì)較大的正整數(shù)。測(cè)量直角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)直角坐標(biāo)系不同點(diǎn)有：過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的南北方向(2)高斯平面直角坐標(biāo)系

(a)高斯投影的原理把地球橢球面上的圖形展繪到平面上，必然產(chǎn)生變形。為了減少變形誤差，采用一種適當(dāng)?shù)耐队胺椒?，這就是高斯投影。高斯投影是將地球劃分為若干個(gè)帶，先將每個(gè)帶投影到圓柱面上。然后展成平面。我們可以設(shè)想將一個(gè)空心的橢圓柱橫套地球，使橢圓柱的中心軸線位于赤道面內(nèi)并通過(guò)球心。將地球按6°分帶,從0°起算往東劃分,0°～6°為第1帶,6°～12°為第2帶，……，174°～180°為第30帶,東半球共分30個(gè)投影，按帶進(jìn)行投影。進(jìn)行第1帶投影時(shí)，使地球3°經(jīng)線與圓柱面相切，3°經(jīng)線長(zhǎng)不變形。(2)高斯平面直角坐標(biāo)系

(a)高斯投影的原理0661239高斯6°帶投影原理分解演示0661239高斯6°帶投影原理分解演示☆高斯投影分帶☆圖中上半部為6°度帶分帶情況：將地球按6°分帶,從0°起算往東劃分,0°～6°（第1帶）,6°～12°（第2帶），……，174°～180°（第30帶）,東半球共分30個(gè)投影，我國(guó)領(lǐng)土從13～23帶。圖中下半部為3°帶分帶情況：1°30‘～4°30’（第1帶），4°30’（第2帶）……，我國(guó)領(lǐng)土3°帶從24～46帶?！罡咚雇队胺謳А顖D中上半部為6°度帶分帶情況：(b)高斯投影特點(diǎn)：

①等角:即橢球面上圖形投影到平面之后，其角度相等，無(wú)角度變形，但距離與面積稍有變形。

②中央經(jīng)線投影后仍直線，且長(zhǎng)度不變形，見(jiàn)右圖。因此用這條直線作為平面直角坐標(biāo)系的縱軸—x軸。而兩側(cè)其他經(jīng)線投影后呈向兩極收斂的曲線，并與中央經(jīng)線對(duì)稱，距中央經(jīng)線越遠(yuǎn)長(zhǎng)度變形越大。

③赤道投影也為直線。因此,這條直線作為平面直角坐標(biāo)的橫軸—y軸。南北緯線投影后呈凹向兩極的曲線，且與赤道投影對(duì)稱。

(c)高斯平面直角坐標(biāo)系定義：高斯投影各帶構(gòu)成獨(dú)立的坐標(biāo)系，中央經(jīng)線為x軸，赤道投影為y軸，兩軸的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。(b)高斯投影特點(diǎn)：①等角:即橢球面上圖形投影到平面

按高斯直角坐標(biāo)定義可知：X軸西邊各點(diǎn)的Y值均為負(fù)。為使Y值為正值，將Y實(shí)際均加500km，稱Y的通用橫坐標(biāo),即Y通用=帶號(hào)+Y實(shí)際+500km高斯平面直角坐標(biāo)系的通用橫坐標(biāo)例：n點(diǎn)在20帶，其實(shí)際坐標(biāo)

Y實(shí)際=-113424.690mY通用=20（-113424.690m+500000）=20(386575.310)m

=20386575.310m

XmY中央子午線作X軸赤道投影作Y軸XYm500komXno按高斯直角坐標(biāo)定義可知：X軸西邊各點(diǎn)的Y值均為負(fù)由通用橫坐標(biāo)換算實(shí)際橫坐標(biāo)公式如下：Y實(shí)際=Y通用（去掉小數(shù)點(diǎn)向左數(shù)第7、8兩位為帶號(hào)）-500000m注：我國(guó)領(lǐng)土從13～23帶，帶號(hào)占兩位，直接去掉頭兩位即可。例如：某點(diǎn)通用橫坐標(biāo)Y通用=20386575.310m，求該點(diǎn)實(shí)際橫坐標(biāo)。首先，將20386575.310m中20去掉（第7位為0，第8位為2）則Y實(shí)際=386575.310-500000=-113424.690m由通用橫坐標(biāo)換算實(shí)際橫坐標(biāo)公式如下：例如：某點(diǎn)通用橫坐標(biāo)Y通2、地面點(diǎn)的高程地面上任意點(diǎn)至水準(zhǔn)面的垂直距離，稱為該點(diǎn)的高程。某點(diǎn)至大地水準(zhǔn)面的垂直距離稱該點(diǎn)的絕對(duì)高程（海拔）。我國(guó)規(guī)定青島驗(yàn)潮站1950年至1956年7年統(tǒng)計(jì)資料所確定的黃海平均海水面作為統(tǒng)一全國(guó)基準(zhǔn)面。并在青島觀象山建了水準(zhǔn)原點(diǎn)。水準(zhǔn)原點(diǎn)至黃海平均海水面的高程為72.289m,這個(gè)高程系統(tǒng)稱為“1956年黃海高程系”。20世紀(jì)80年代初，國(guó)家又根據(jù)1953年至1979年28年青島驗(yàn)潮站觀測(cè)資料，算得水準(zhǔn)原點(diǎn)高程為72.2604m,該高程系統(tǒng)稱為“1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)”。從1985年1月1日起執(zhí)行新的高程基準(zhǔn)。2、地面點(diǎn)的高程地面上任意點(diǎn)至水準(zhǔn)面的垂直距離，稱中國(guó)黃海高程系統(tǒng)示意圖我國(guó)兩個(gè)高程系統(tǒng)

(1)1956黃海高程系(2)1985國(guó)家高程基準(zhǔn)水準(zhǔn)原點(diǎn)青島驗(yàn)朝站海底黃海平均海水面72.289m用1950→1956的觀測(cè)結(jié)果，建立了“1956年黃海高程系統(tǒng)”。其中H0=72.289m。72.260m用1953→1979的觀測(cè)結(jié)果，建立了“1985年高程基準(zhǔn)”。其中H0=72.260m。中國(guó)黃海高程系統(tǒng)示意圖我國(guó)兩個(gè)高程系統(tǒng)(1)1956黃海高AB大地水準(zhǔn)面假定水準(zhǔn)面B'相對(duì)高程HAHB'HAH'絕對(duì)高程hAB絕對(duì)高程：從地面某點(diǎn)沿鉛垂線到大地水準(zhǔn)面的垂直距離，如HA、HB。相對(duì)高程：從地面某點(diǎn)沿鉛垂線到假定水準(zhǔn)面的垂直距離，如HA'、HB'。高差：兩點(diǎn)之間高程之差hAB=HB-HA=HB’-HA’hAB有正負(fù)B點(diǎn)高于A點(diǎn)時(shí)，hAB為（＋），表示上坡。B點(diǎn)低于A點(diǎn)時(shí)，hAB為（－），表示下坡。AB大地水準(zhǔn)面假定水準(zhǔn)面B'相對(duì)高程HAHB☆水準(zhǔn)原點(diǎn)☆水準(zhǔn)原點(diǎn)設(shè)在青島市，高程為72.260m（1985國(guó)家高程基準(zhǔn)）（注：1956黃海高程系為72.289m)☆水準(zhǔn)原點(diǎn)☆水準(zhǔn)原點(diǎn)設(shè)在青島市，高程為72.260m（1981.1954年北京坐標(biāo)系采用前蘇聯(lián)克拉索夫斯基參考橢球體參數(shù)（a=6378245m，=1:298.3）。大地原點(diǎn)實(shí)際上是在前蘇聯(lián)普爾科沃。該系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的參考橢球面與我國(guó)大地水準(zhǔn)面差異，可達(dá)到+65m（東部），全國(guó)平均達(dá)29m。2.1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系采用國(guó)際大地測(cè)量協(xié)會(huì)與地球物理聯(lián)合會(huì)在1975年推薦的IUGG-75地球橢球參數(shù)（a=6378140m，=1：298.257）。大地原點(diǎn)是在陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)。1980年坐標(biāo)系還采用了我國(guó)大地網(wǎng)整體平差的數(shù)據(jù)，橢球面與大地水準(zhǔn)面平均差僅為10m左右。國(guó)家大地坐標(biāo)系1.1954年北京坐標(biāo)系采用前蘇聯(lián)克拉索夫斯基參1.3用水平面代替水準(zhǔn)面的限度1.對(duì)距離的影響：在半徑為10km圓面積內(nèi)進(jìn)行距離測(cè)量，可以用水平面代替水準(zhǔn)面，不必考慮地球曲率的影響。3.對(duì)高程的影響：水平面代替水準(zhǔn)面對(duì)高程的影響，200m時(shí)就有3.1mm。所以地球曲率對(duì)高程影響很大。在高程程測(cè)量中，即使距離很短也應(yīng)顧及地球曲率的影響。

2.對(duì)水平角的影響：

當(dāng)測(cè)區(qū)范圍在100km2時(shí)，對(duì)角度的影響僅為0.51″，在一般的測(cè)量工可以忽略不計(jì)。1.3用水平面代替水準(zhǔn)面的限度1.對(duì)距離的影響：3.對(duì)高程的1.4測(cè)量工作概述

2.測(cè)量工作組織原則布局：從整體到局部程序：從控制到碎部精度：從高級(jí)到低級(jí)1.基本工作

測(cè)量工作實(shí)際就是測(cè)定點(diǎn)和點(diǎn)之間的距離、角度和高差，故又稱測(cè)量工作三要素。3.測(cè)量工作的操作原則

步步檢核,第一步檢核不合要求,絕不做第二步。1.4測(cè)量工作概述2.測(cè)量工作組織原則1.基本工實(shí)地地形圖☆測(cè)量工作的組織原則☆實(shí)地地形圖☆測(cè)量工作的組織原則☆1.4測(cè)量常用計(jì)量單位及換算1.長(zhǎng)度單位1km（公里）=1000m（米）1m=10dm（分米）=100cm（厘米）=1000mm（毫米）1mm（毫米）=1000mm（微米）1mm（微米）=1000nm（納米）1km=2華里（市里）1海里=1.852公里1英寸=2.54厘米1英尺=12英寸=0.3048米注：海里、英寸、英尺在我國(guó)法定計(jì)量單位規(guī)定應(yīng)淘汰。公尺、公寸、公分等名稱不規(guī)范，應(yīng)改稱米、分米、厘米。市里、市畝仍可使用。2.面積單位面積單位是平方米（m2）。大面積通常用平方公里（km2）或公頃（hm2），在農(nóng)業(yè)上也用市畝。1km2（平方公里）=100hm2（公頃）1hm2=10000m2=15畝1畝=666.7m21.4測(cè)量常用計(jì)量單位及換算1.長(zhǎng)度單位3.角度單位

我國(guó)測(cè)量上采用的單位采用60進(jìn)位制，即1圓周等于360度（360°），即1圓周=360°1直角=90°1°=60′1′=60″

但是，有些國(guó)家采用百進(jìn)制的新度。1圓周=400g（新度）1直角=100g（新度）1g（新度）=100c（新分）1c（新分）=100cc（新秒）

3.角度單位但是，有些國(guó)家采用百進(jìn)制的新度。在測(cè)量學(xué)中，推導(dǎo)公式和一些公式的表達(dá)時(shí)，常用弧度表示角度大小。所謂弧度就是與半徑相等的弧長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的圓心角，稱為1個(gè)弧度（如右圖所示），以ρ°表示。因此即

在測(cè)量學(xué)中，推導(dǎo)公式和一些公式的表達(dá)時(shí)，常用弧1.1測(cè)量學(xué)與土建工程測(cè)量1.2地面點(diǎn)位的確定1.3用水平面代替水準(zhǔn)面的限度1.4測(cè)量工作概述1.5測(cè)量常用計(jì)量單住換算第1章緒論工程測(cè)量》1.1測(cè)量學(xué)與土建工程測(cè)量第1章緒論工程測(cè)量》

定義：測(cè)量學(xué)是研究地面點(diǎn)空間位置的測(cè)定、采集、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)與管理的一門(mén)應(yīng)用科學(xué)。其核心問(wèn)題是研究如何測(cè)定點(diǎn)的空間位置。

任務(wù)：1.測(cè)繪：地面的地物地貌→測(cè)量繪制成圖2.測(cè)設(shè)（放樣）：將圖上設(shè)計(jì)建（構(gòu)）筑物的圖形和位置在實(shí)地標(biāo)定，作為施工或定界的依據(jù)圖上的設(shè)計(jì)→實(shí)地

1.1測(cè)量學(xué)與土建工程測(cè)量1.1.1測(cè)量學(xué)定義、任務(wù)與分科定義：測(cè)量學(xué)是研究地面點(diǎn)空間位置的測(cè)定、采集、數(shù)據(jù)1.大地測(cè)量學(xué):研究大范圍地區(qū)的控制測(cè)量和地形測(cè)量。由于人造衛(wèi)星科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大地測(cè)量學(xué)又分為常規(guī)大地測(cè)量學(xué)與衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)，后者是研究觀測(cè)衛(wèi)星確定地面點(diǎn)位，即GPS全球定位。2.普通測(cè)量學(xué):研究地球表面局部區(qū)域的測(cè)繪工作，主要包括小區(qū)域控制測(cè)量、地形圖測(cè)繪和一般工程測(cè)設(shè)。通常稱測(cè)量學(xué)就是指普通測(cè)量學(xué)。3.工程測(cè)量學(xué):研究各種工程在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工放樣和運(yùn)營(yíng)中測(cè)量的理論和方法。4.攝影測(cè)量學(xué):研究利用攝影或遙感技術(shù)獲取被測(cè)物體的信息，以確定物體的形狀、大小和空間位置等信息的理論和方法。5.地圖制圖學(xué):研究各種地圖的制作理論、原理、工藝技術(shù)和應(yīng)用的一門(mén)學(xué)科。分科：1.大地測(cè)量學(xué):分科：1.在工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段

首先需要規(guī)劃區(qū)的地形圖，有精確的地形圖和測(cè)繪成果，才能保證工程的選址、選線、設(shè)計(jì)得出經(jīng)濟(jì)合理的方案。2.在工程施工階段工程的施工，主要目的是把工程的設(shè)計(jì)精確地在地面上標(biāo)定出來(lái)，這就需要使用測(cè)量的儀器，按一定的方法進(jìn)行施工測(cè)量。3.在工程運(yùn)營(yíng)與管理階段為了能夠正常運(yùn)營(yíng)或日后改進(jìn)與擴(kuò)建的需要，應(yīng)進(jìn)行竣工測(cè)量。對(duì)于大型或特殊的建筑物，還需進(jìn)行周期性的重復(fù)觀測(cè)，觀測(cè)建筑物的沉降、傾斜、位移等，即變形觀測(cè)，從而判斷建筑物的穩(wěn)定性，防止災(zāi)害事故的發(fā)生。1.1.2土建工程測(cè)量

它包括普通測(cè)量學(xué)，以及土建工程相關(guān)的土地整理測(cè)量、工民建施工測(cè)量，公路工程、管道工程測(cè)量等。

1.1.3測(cè)量在工程各階段建設(shè)中的作用1.在工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段1.1.2土建工程測(cè)量

它用經(jīng)緯儀進(jìn)行長(zhǎng)江水文觀測(cè)用經(jīng)緯儀進(jìn)行長(zhǎng)江水文觀測(cè)用水準(zhǔn)儀進(jìn)行地面平整測(cè)量用水準(zhǔn)儀進(jìn)行地面平整測(cè)量工程測(cè)量學(xué)緒論課件用全站儀進(jìn)行公路施工測(cè)量用全站儀進(jìn)行公路施工測(cè)量青藏高原測(cè)量青藏高原測(cè)量

☆施工測(cè)量☆☆施工測(cè)量☆用光電測(cè)距儀進(jìn)行武漢長(zhǎng)江大橋變形觀測(cè)用光電測(cè)距儀進(jìn)行武漢長(zhǎng)江大橋變形觀測(cè)工程測(cè)量學(xué)緒論課件工程測(cè)量學(xué)緒論課件航攝照片地形圖航攝照片地形圖GPS衛(wèi)星定位測(cè)量

使用GPS接收機(jī)GPS衛(wèi)星定位測(cè)量

使用GPS接收機(jī)☆GPS全球定位系統(tǒng)☆☆GPS全球定位系統(tǒng)☆☆測(cè)量珠穆朗瑪峰高程☆1975年在海拔6120m處，測(cè)量珠穆朗瑪峰高程。珠峰高程為8848.13m2005年5月重測(cè)珠峰高程，用GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)和傳統(tǒng)的測(cè)量方法相結(jié)合重測(cè)珠峰高程為8844.43m☆測(cè)量珠穆朗瑪峰高程☆1975年在海拔6120m處，測(cè)量珠穆1.2地面點(diǎn)位的測(cè)定1.2.1測(cè)量的基準(zhǔn)線與基準(zhǔn)面1.基準(zhǔn)線：

地球上任一點(diǎn)都要受到離心力和地球引力的雙重作用，這兩個(gè)力的合力稱重力，重力的方向線稱為鉛垂線。測(cè)量?jī)x器懸掛垂球，指向重力方向，鉛垂線就是測(cè)量的基準(zhǔn)線。

測(cè)量的計(jì)算要求投影到地球的橢球面上進(jìn)行處理，橢球面上各點(diǎn)的曲率半徑方向就是該點(diǎn)的法線，法線在數(shù)據(jù)處理時(shí)用到，因此，法線又是測(cè)量的另一種基準(zhǔn)線。1.2地面點(diǎn)位的測(cè)定1.2.1測(cè)量的基準(zhǔn)線與基準(zhǔn)面1.基2.基準(zhǔn)面：

空間任何一點(diǎn)都有水準(zhǔn)面，處處和重力方向相垂直的曲面均稱水準(zhǔn)面，水準(zhǔn)面就是測(cè)量的基準(zhǔn)面。由于水準(zhǔn)面的高度不同，水準(zhǔn)面有無(wú)窮多個(gè)，其中一個(gè)和平均的海水面重合，我們稱之為大地水準(zhǔn)面，它是高程測(cè)量的基準(zhǔn)面。

2.基準(zhǔn)面：水準(zhǔn)面與大地水準(zhǔn)面概念水準(zhǔn)面：處處與鉛垂線相垂直的曲面。大地水準(zhǔn)面：與平均均海水面重合的水準(zhǔn)面。水準(zhǔn)面與大地水準(zhǔn)面概念水準(zhǔn)面：處處與鉛垂線相垂直的曲面。大地

大地水準(zhǔn)面是有微小起伏的復(fù)雜曲面，其原因是地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻，看下圖：大地水準(zhǔn)面是有微小起伏的復(fù)雜曲面，其原因是地地球表面上的圖形投影到不規(guī)則的大地水準(zhǔn)面曲面上計(jì)算很困難。為此，選用一個(gè)非常接近于大地水準(zhǔn)面、并可用數(shù)學(xué)式表示的幾何形體來(lái)代替大地水準(zhǔn)面，這個(gè)規(guī)則曲面就是旋轉(zhuǎn)橢球面（由橢圓NWSE繞短軸NS旋轉(zhuǎn)而得）。如下圖紅色表示旋轉(zhuǎn)橢球面，它所包圍的球體稱為地球橢球體。大地水準(zhǔn)面它所包圍的形體稱為大地體。地球表面上的圖形投影到不規(guī)則的大地水準(zhǔn)面曲地球橢球的參數(shù)可用a(長(zhǎng)半徑)、b（短半徑）及α（扁率）表示。扁率α為1979年國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)推薦的地球橢球參數(shù)a=6378140m，b=6356755.3m,α=1:298.257。旋轉(zhuǎn)橢球面是數(shù)學(xué)表面，可用如下的公式表示：

按一定的規(guī)則將旋轉(zhuǎn)橢球與大地體套合在一起，這項(xiàng)工作稱橢球定位。定位時(shí)采用橢球中心與地球質(zhì)心重合，橢球短軸與地球短軸重合，橢球與全球大地水準(zhǔn)面差距的平方和最小，這樣的橢球稱總地球橢球。

地球橢球的參數(shù)可用a(長(zhǎng)半徑)、b（短半徑）及α（地面上選一點(diǎn)P，由P點(diǎn)投影到大地水準(zhǔn)面P0點(diǎn),使P0上的橢球面與大地水準(zhǔn)面相切，此時(shí)過(guò)P0點(diǎn)的鉛垂線與P0點(diǎn)的橢球面法線重合，切點(diǎn)P0稱為大地原點(diǎn)。同時(shí)要使旋轉(zhuǎn)橢球短軸與地球短軸相平行（不要求重合），達(dá)到本國(guó)范圍內(nèi)的大地水準(zhǔn)面與橢球面十分接近，該橢球面稱為參考橢球面。我國(guó)大地原點(diǎn)選在我國(guó)中部陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)。P地球表面大地水準(zhǔn)面

NSWEP0垂線與法線重合參考橢球體參考橢球面與我國(guó)大地原點(diǎn)地面上選一點(diǎn)P，由P點(diǎn)投影到大地水準(zhǔn)面P0點(diǎn),使P0總地球橢球與參考橢球的區(qū)別總地球橢球與參考橢球的區(qū)別工程測(cè)量學(xué)緒論課件1.2.2地面點(diǎn)位的確定需3個(gè)參數(shù)：X（縱坐標(biāo)）,Y（橫坐標(biāo)）,H（高程）或

λ（經(jīng)度）,Φ（緯度）,H（高程）從整個(gè)地球考慮點(diǎn)的位置，通常是用經(jīng)緯度表示。用經(jīng)緯度表示點(diǎn)的位置，稱為地理坐標(biāo)。經(jīng)度：東經(jīng)：0°180°西經(jīng)：0°180緯度：南緯：0°90°北緯：0°90°經(jīng)度：M點(diǎn)的子午面PMM′P1與首子午面所組成的二面角。緯度：過(guò)M點(diǎn)的鉛垂線與赤道面EG′M′E1的夾角1.2.2地面點(diǎn)位的確定需3個(gè)參數(shù)：X（縱坐標(biāo)）,Y（橫坐1.地面點(diǎn)在投影面上的坐標(biāo)

(1)獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系（假定平面直角坐標(biāo)系）m(x,y)X軸為南北方向，Y軸為垂直于南北的東西方向，坐標(biāo)原點(diǎn)在測(cè)區(qū)西南角X軸可采用：(1)真子午線方向；(2)磁子午線方向；

(3)建筑物主軸線方向。

測(cè)量上數(shù)學(xué)上OYXx

y測(cè)區(qū)αⅡOXYⅠⅢⅣαXYm(x,y)1.地面點(diǎn)在投影面上的坐標(biāo)

(1)獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系（測(cè)量直角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)直角坐標(biāo)系不同點(diǎn)有：過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的南北方向?yàn)榭v軸，即X軸，垂直于南北方向（東西方向）為橫軸，即Y軸。數(shù)學(xué)直角坐標(biāo)系橫坐標(biāo)為X軸，縱坐標(biāo)為Y軸。(2)以縱坐標(biāo)X軸正向?yàn)槠鹗歼?，順時(shí)針量算角度，象限Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ順時(shí)針排列。數(shù)學(xué)直角坐標(biāo)以橫坐標(biāo)X正向?yàn)槠鹗歼?，逆時(shí)針量算角度，象限逆時(shí)針排列。(3)數(shù)學(xué)上坐標(biāo)原點(diǎn)x0、y0均為0。測(cè)量上，為使地面各點(diǎn)坐標(biāo)均為正數(shù)，坐標(biāo)原點(diǎn)選在測(cè)區(qū)的西南角或假定一對(duì)較大的正整數(shù)。測(cè)量直角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)直角坐標(biāo)系不同點(diǎn)有：過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的南北方向(2)高斯平面直角坐標(biāo)系

(a)高斯投影的原理把地球橢球面上的圖形展繪到平面上，必然產(chǎn)生變形。為了減少變形誤差，采用一種適當(dāng)?shù)耐队胺椒?，這就是高斯投影。高斯投影是將地球劃分為若干個(gè)帶，先將每個(gè)帶投影到圓柱面上。然后展成平面。我們可以設(shè)想將一個(gè)空心的橢圓柱橫套地球，使橢圓柱的中心軸線位于赤道面內(nèi)并通過(guò)球心。將地球按6°分帶,從0°起算往東劃分,0°～6°為第1帶,6°～12°為第2帶，……，174°～180°為第30帶,東半球共分30個(gè)投影，按帶進(jìn)行投影。進(jìn)行第1帶投影時(shí)，使地球3°經(jīng)線與圓柱面相切，3°經(jīng)線長(zhǎng)不變形。(2)高斯平面直角坐標(biāo)系

(a)高斯投影的原理0661239高斯6°帶投影原理分解演示0661239高斯6°帶投影原理分解演示☆高斯投影分帶☆圖中上半部為6°度帶分帶情況：將地球按6°分帶,從0°起算往東劃分,0°～6°（第1帶）,6°～12°（第2帶），……，174°～180°（第30帶）,東半球共分30個(gè)投影，我國(guó)領(lǐng)土從13～23帶。圖中下半部為3°帶分帶情況：1°30‘～4°30’（第1帶），4°30’（第2帶）……，我國(guó)領(lǐng)土3°帶從24～46帶?！罡咚雇队胺謳А顖D中上半部為6°度帶分帶情況：(b)高斯投影特點(diǎn)：

①等角:即橢球面上圖形投影到平面之后，其角度相等，無(wú)角度變形，但距離與面積稍有變形。

②中央經(jīng)線投影后仍直線，且長(zhǎng)度不變形，見(jiàn)右圖。因此用這條直線作為平面直角坐標(biāo)系的縱軸—x軸。而兩側(cè)其他經(jīng)線投影后呈向兩極收斂的曲線，并與中央經(jīng)線對(duì)稱，距中央經(jīng)線越遠(yuǎn)長(zhǎng)度變形越大。

③赤道投影也為直線。因此,這條直線作為平面直角坐標(biāo)的橫軸—y軸。南北緯線投影后呈凹向兩極的曲線，且與赤道投影對(duì)稱。

(c)高斯平面直角坐標(biāo)系定義：高斯投影各帶構(gòu)成獨(dú)立的坐標(biāo)系，中央經(jīng)線為x軸，赤道投影為y軸，兩軸的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。(b)高斯投影特點(diǎn)：①等角:即橢球面上圖形投影到平面

按高斯直角坐標(biāo)定義可知：X軸西邊各點(diǎn)的Y值均為負(fù)。為使Y值為正值，將Y實(shí)際均加500km，稱Y的通用橫坐標(biāo),即Y通用=帶號(hào)+Y實(shí)際+500km高斯平面直角坐標(biāo)系的通用橫坐標(biāo)例：n點(diǎn)在20帶，其實(shí)際坐標(biāo)

Y實(shí)際=-113424.690mY通用=20（-113424.690m+500000）=20(386575.310)m

=20386575.310m

XmY中央子午線作X軸赤道投影作Y軸XYm500komXno按高斯直角坐標(biāo)定義可知：X軸西邊各點(diǎn)的Y值均為負(fù)由通用橫坐標(biāo)換算實(shí)際橫坐標(biāo)公式如下：Y實(shí)際=Y通用（去掉小數(shù)點(diǎn)向左數(shù)第7、8兩位為帶號(hào)）-500000m注：我國(guó)領(lǐng)土從13～23帶，帶號(hào)占兩位，直接去掉頭兩位即可。例如：某點(diǎn)通用橫坐標(biāo)Y通用=20386575.310m，求該點(diǎn)實(shí)際橫坐標(biāo)。首先，將20386575.310m中20去掉（第7位為0，第8位為2）則Y實(shí)際=386575.310-500000=-113424.690m由通用橫坐標(biāo)換算實(shí)際橫坐標(biāo)公式如下：例如：某點(diǎn)通用橫坐標(biāo)Y通2、地面點(diǎn)的高程地面上任意點(diǎn)至水準(zhǔn)面的垂直距離，稱為該點(diǎn)的高程。某點(diǎn)至大地水準(zhǔn)面的垂直距離稱該點(diǎn)的絕對(duì)高程（海拔）。我國(guó)規(guī)定青島驗(yàn)潮站1950年至1956年7年統(tǒng)計(jì)資料所確定的黃海平均海水面作為統(tǒng)一全國(guó)基準(zhǔn)面。并在青島觀象山建了水準(zhǔn)原點(diǎn)。水準(zhǔn)原點(diǎn)至黃海平均海水面的高程為72.289m,這個(gè)高程系統(tǒng)稱為“1956年黃海高程系”。20世紀(jì)80年代初，國(guó)家又根據(jù)1953年至1979年28年青島驗(yàn)潮站觀測(cè)資料，算得水準(zhǔn)原點(diǎn)高程為72.2604m,該高程系統(tǒng)稱為“1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)”。從1985年1月1日起執(zhí)行新的高程基準(zhǔn)。2、地面點(diǎn)的高程地面上任意點(diǎn)至水準(zhǔn)面的垂直距離，稱中國(guó)黃海高程系統(tǒng)示意圖我國(guó)兩個(gè)高程系統(tǒng)

(1)1956黃海高程系(2)1985國(guó)家高程基準(zhǔn)水準(zhǔn)原點(diǎn)青島驗(yàn)朝站海底黃海平均海水面72.289m用1950→1956的觀測(cè)結(jié)果，建立了“1956年黃海高程系統(tǒng)”。其中H0=72.289m。72.260m用1953→1979的觀測(cè)結(jié)果，建立了“1985年高程基準(zhǔn)”。其中H0=72.260m。中國(guó)黃海高程系統(tǒng)示意圖我國(guó)兩個(gè)高程系統(tǒng)(1)1956黃海高AB大地水準(zhǔn)面假定水準(zhǔn)面B'相對(duì)高程HAHB'HAH'絕對(duì)高程hAB絕對(duì)高程：從地面某點(diǎn)沿鉛垂線到大地水準(zhǔn)面的垂直距離，如HA、HB。相對(duì)高程：從地面某點(diǎn)沿鉛垂線到假定水準(zhǔn)面的垂直距離，如HA'、HB'。高差：兩點(diǎn)之間高程之差hAB=HB-HA=HB’-HA’hAB有正負(fù)B點(diǎn)高于A點(diǎn)時(shí)，hAB為（＋），表示上坡。B點(diǎn)低于A點(diǎn)時(shí)，hAB為（－），表示下坡。AB大地水準(zhǔn)面假定水準(zhǔn)面B'相對(duì)高程HAHB☆水準(zhǔn)原點(diǎn)☆水準(zhǔn)原點(diǎn)設(shè)在青島市，高程為72.260m（1985國(guó)家高程基準(zhǔn)）（注：1956黃海高程系為72.289m)☆水準(zhǔn)原點(diǎn)☆水準(zhǔn)原點(diǎn)設(shè)在青島市，高程為72.260m（1981.1954年北京坐標(biāo)系采用前蘇聯(lián)克拉索夫斯基參考