工程測(cè)量教程課件附表格二四

§1.1測(cè)量學(xué)簡(jiǎn)介測(cè)量學(xué)是研究地球的形狀、大小確定地球表面各種物體的形狀、大小、空間位置的科學(xué)。(1)地物和地貌1)地物——地面上天然或人工形成的物體，包括湖泊、河流、海洋、房屋、道路與橋梁等。2)地貌：地表高低起伏的形態(tài)，它包括山地、丘陵與平原等。地形——地物和地貌的總稱。第1章緒論(2)測(cè)量學(xué)的任務(wù)測(cè)定與測(cè)設(shè)1)測(cè)定——使用測(cè)量?jī)x器和工具，通過(guò)測(cè)量和計(jì)算，將地物和地貌的位置按一定比例尺、規(guī)定符號(hào)縮小繪制成地形圖。2)測(cè)設(shè)將地形圖上設(shè)計(jì)的建筑物、構(gòu)筑物的位置在實(shí)地標(biāo)定出來(lái)，作為施工的依據(jù)。(3)測(cè)量在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用1)城市規(guī)劃、給排水、煤氣管道、工業(yè)廠房和高層建筑建設(shè)①設(shè)計(jì)階段——測(cè)繪各種比例尺地形圖，供結(jié)構(gòu)物平面及豎向設(shè)計(jì)使用；②施工階段——將設(shè)計(jì)建構(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)；③工程完工后——測(cè)繪竣工圖，供日后擴(kuò)建、改建、維修和城市管理用；對(duì)某些重要建構(gòu)筑物在建設(shè)中和建成后進(jìn)行變形觀測(cè)，保證建筑物安全。2)鐵路、公路建設(shè)的測(cè)量工作①測(cè)繪路線附近地形圖，在地形圖上設(shè)計(jì)路線，將設(shè)計(jì)路線位置標(biāo)定到地面。②建橋前，測(cè)繪河流兩岸的地形圖，測(cè)定河流的水位、流速、流量與河床地形圖、橋梁軸線長(zhǎng)度，為橋梁設(shè)計(jì)提供資料，將設(shè)計(jì)橋臺(tái)、橋墩位置標(biāo)定到實(shí)地。③開挖隧道前，在地形圖上確定隧道位置，計(jì)算隧道長(zhǎng)度與方向，指示隧道開挖方向，保證隧道正確貫通?！?.2地球的形狀和大小(1)、地球1)南北極稍扁，赤道稍長(zhǎng)，平均半徑為6371km的橢球。2)表面有高山、丘陵、平原、盆地、湖泊、河流和海洋等，呈現(xiàn)高低起伏的形態(tài)。最高處——中國(guó)珠穆朗瑪峰，8844.43m2005年中國(guó)測(cè)得。最低處——馬里亞納海溝，-10911m1995年日本探測(cè)艇海溝號(hào)(Kaiko)測(cè)得。3)海洋面積——71%，陸地面積——29%。(2)地球的物理特性1)重力與鉛垂線①重力——地球質(zhì)點(diǎn)受萬(wàn)有引力與離心力的合力。②鉛垂線方向——重力方向。2)水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面——靜止不動(dòng)的水面延伸穿過(guò)陸地，包圍整個(gè)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(zhǔn)面不唯一。3)大地水準(zhǔn)面與平均海水面吻合的水準(zhǔn)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(zhǔn)面——唯一。(3)、參考橢球1)大地水準(zhǔn)面有微小起伏、不規(guī)則、很難用數(shù)學(xué)方程表示。2)將地表地形投影到大地水準(zhǔn)面上計(jì)算非常困難。3)選擇一個(gè)與大地水準(zhǔn)面非常接近、能用數(shù)學(xué)方程表示的橢球面作為投影基準(zhǔn)面，由橢圓NESW繞其短軸NS旋轉(zhuǎn)而成的旋轉(zhuǎn)橢球，——參考橢球，表面——參考橢球面。4)法線——由地表任一點(diǎn)向參考橢球面作垂線。5)參考橢球元素——橢圓的長(zhǎng)半軸a和扁率f，6)參考橢球定位——參考橢球相對(duì)于大地水準(zhǔn)面的位置大地原點(diǎn)——參考橢球面與大地水準(zhǔn)面相切的點(diǎn)在大地原點(diǎn)處，鉛垂線與法線重合。(4)我國(guó)現(xiàn)用的幾個(gè)參考橢球元素值§1.3測(cè)量坐標(biāo)系與地面點(diǎn)位的確定(1)參心坐標(biāo)系與地心坐標(biāo)系物理空間——三維空間。表示地面點(diǎn)在某空間坐標(biāo)系的位置需三個(gè)參數(shù)；確定地面點(diǎn)位——確定其在某個(gè)空間坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)。空間坐標(biāo)系——地心坐標(biāo)系和參心坐標(biāo)系?！暗匦摹薄厍蛸|(zhì)心，WGS-84為地心坐標(biāo)系?！皡⑿摹薄獏⒖紮E球中心，參心與地心一般不重合。1954北京坐標(biāo)系與1980西安坐標(biāo)系屬參心坐標(biāo)系。工程測(cè)量使用參心坐標(biāo)系，地心坐標(biāo)系與參心坐標(biāo)系可以相互轉(zhuǎn)換。測(cè)量三維坐標(biāo)系——確定點(diǎn)球面位置的二維坐標(biāo)系確定點(diǎn)高度的一維高程系。(2)確定點(diǎn)球面位置的二維坐標(biāo)系

地理坐標(biāo)系，平面直角坐標(biāo)系。1)地理坐標(biāo)系天文地理坐標(biāo)系，大地地理坐標(biāo)系。①天文地理坐標(biāo)系地面點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上的位置?；鶞?zhǔn)——鉛垂線，大地水準(zhǔn)面。球面坐標(biāo)——天文經(jīng)度λ，天文緯度φ。天文子午面——過(guò)地面P點(diǎn)的鉛垂線與地球旋轉(zhuǎn)軸NS平行的平面。天文子午線——天文子午面與大地水準(zhǔn)面的交線。首子午面——過(guò)英國(guó)格林尼治天文臺(tái)G的天文子午面。P點(diǎn)天文經(jīng)度λ——P點(diǎn)天文子午面與首子午面的兩面角從首子午面向東或向西計(jì)算，取值范圍是0°～180°，在首子午線以東為東經(jīng)，以西為西經(jīng)。P點(diǎn)天文緯度φ——P點(diǎn)鉛垂線與赤道面的夾角，自赤道起向南或向北計(jì)算，取值范圍為0°～90°。在赤道以北為北緯，以南為南緯。可用天文測(cè)量方法測(cè)定地面點(diǎn)的天文經(jīng)度和天文緯度。格林尼治天文臺(tái)，始建于1675年，位于英國(guó)首都倫敦的格林威治，二戰(zhàn)后遷往新址——蘇塞克郡的赫斯特蒙蘇堡，但保留了“格林威治皇家天文臺(tái)”的名稱。1884年，經(jīng)過(guò)這個(gè)天文臺(tái)的子午線被確定為全球時(shí)間和經(jīng)度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)參考子午線，也稱為本初子午線，即零度經(jīng)線。初建之時(shí)，目的是精確地觀測(cè)月球和恒星，幫助航海家確定經(jīng)度?，F(xiàn)它已發(fā)展為英國(guó)的一個(gè)綜合性光學(xué)天文臺(tái)。1999年12月28日，新時(shí)間系統(tǒng)——格林威治電子時(shí)間(GET)正式誕生，為全球電子商務(wù)提供時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。原格林威治時(shí)間(GMT)仍保留作為21世紀(jì)世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。②大地破地理坐標(biāo)初系表示地鐘面點(diǎn)在插參考橢脊球面上拾的位置賭。基準(zhǔn)——武參考橢球摩面和法線膏。用大地餡經(jīng)度L，大地緯縮慧度B表示。P點(diǎn)大地劍經(jīng)度L——P點(diǎn)大地子顆午面與首耗子午面的肌兩面角P點(diǎn)大地喂緯度B——P點(diǎn)的法線露與赤道面嶺的夾角。大地經(jīng)昂、緯度班是根據(jù)厘起始大匙地點(diǎn)的筐大地坐忍標(biāo)，按大地測(cè)珠量所得數(shù)槳據(jù)推算得緒到。起始大地仔點(diǎn)——大感地原點(diǎn)，該點(diǎn)大吸地經(jīng)緯給度與天葡文經(jīng)緯奏度一致載。我國(guó)以陜西省脆-涇陽(yáng)絞縣-永客樂(lè)鎮(zhèn)-石際寺村大地原點(diǎn)建立的鏟大地坐辱標(biāo)系—胞—1980轉(zhuǎn)西安坐標(biāo)吩系。大地原點(diǎn)狂的地理坐黨標(biāo)約為東經(jīng)10誘8°55炕′，北緯毫34°3哭2′，海摔拔417猴.2m。大地原斜點(diǎn)結(jié)構(gòu)大地原點(diǎn)偷中心標(biāo)石價(jià)結(jié)構(gòu)投影臺(tái)投助影原理投影臺(tái)投窗影原理投影臺(tái)投疊影原理投影臺(tái)蕩模型在投影淋臺(tái)安置齒經(jīng)緯儀段進(jìn)行投飲影觀測(cè)與前蘇聯(lián)懼1942豬年普爾科貞沃坐標(biāo)系括聯(lián)測(cè)，經(jīng)蘇聯(lián)西虹伯尼亞從堡我國(guó)東北套入境，傳算過(guò)雄來(lái)的坐受標(biāo)系—晶—195肢4北京涌坐標(biāo)系繡。大地原秋點(diǎn)——戶前蘇聯(lián)舟列寧格炎勒普爾棕科沃天赴文臺(tái)中弦央(3)布平面直角殊坐標(biāo)系球面坐箱標(biāo)對(duì)局摸部測(cè)量堂不方便押，工程測(cè)改量一般屢在平面糠直角坐逃標(biāo)系進(jìn)肯行。地球是匪一個(gè)不賺可展的沃曲面，通過(guò)投影剖將地球表始面物體化壞算到平面玩上，一定存在滑變形。案例—寨—切橙子。地球是一打個(gè)不可展譽(yù)曲面演示1)高斯平面化坐標(biāo)系高斯投影疼——保持照球面上的肢角度不變剝，邊長(zhǎng)存肥在變形綿，保角投影。德國(guó)科敏學(xué)家高猴斯在1擊820抱~18朗30年覽間，為解決德緣瑞國(guó)漢諾威語(yǔ)地區(qū)大地面測(cè)量投影培問(wèn)題，提出的一奸種投影方兵法；1912核年起，德逢國(guó)學(xué)者克電呂格將高貪斯投影公酬式加以整冶理擴(kuò)充并推勢(shì)導(dǎo)出了實(shí)控用計(jì)算公需式。使用高斯層投影的國(guó)勁家——德國(guó)、中國(guó)、前蘇聯(lián)。地球按論經(jīng)線劃狼分為帶宏——投影帶；用空心橢庫(kù)圓柱橫套眼在參考橢輕球外面；橢圓柱與暫某一子午列線相切—菊—中央子軟午線，橢球面告上圖形改按保角衡投影原發(fā)理投影算到橢圓傭柱體面食上；沿過(guò)南搜北極的喜母線切姑開橢圓劫柱體，貴展開成塊平面，定義平面哥直角坐標(biāo)緣瑞系。按投影經(jīng)馳度范圍劃廁分①統(tǒng)一6遭°帶高姐斯投影首子午線蠅起，每隔游經(jīng)度6°六劃分為一筒帶(稱統(tǒng)慈一6°帶娛)西→東劃分地丙球?yàn)椤獞?yīng)—60聾個(gè)帶。帶號(hào)N從首子咱午線開乖始，用窮阿拉伯音數(shù)字表俘示。第一個(gè)門6°帶中手央子午線及的經(jīng)度為井3°。帶號(hào)N與中央子雀午線經(jīng)度L0的關(guān)系—卷—L0=6N－3已知任足意點(diǎn)經(jīng)斗度L，計(jì)算所在6°帶枝的帶號(hào)司公式N=Int((L+3)屈÷6+0鉤.5)北京天安乏門：東經(jīng)116°欣23′2綿6″，北緯39°井54′旬27″香港會(huì)論展中心：東經(jīng)1誦14°1還0′22降″，北緯汁22°1墾7′05鼓″澳門大只三吧牌驗(yàn)坊：東經(jīng)1疫13°3攏2′31較″，北緯脆22°1打1′49植″臺(tái)北中山延紀(jì)念堂：東經(jīng)1椒21°3窩1′18疼″，北緯第25°0拼2′04梯″保角投影——球面非上的角度投影到橫曬橢圓柱面趟上保持不效變，但長(zhǎng)度變長(zhǎng)。只有中央盯子午線與惕赤道投影乖后長(zhǎng)度不變，并全相互垂直寇。建立的珍直角坐本標(biāo)系—均—高斯病平面直今角坐標(biāo)循系。與數(shù)學(xué)如笛卡爾翻坐標(biāo)系梁的差異富，x軸與y軸互換樸位置，胳象限順醫(yī)時(shí)針編業(yè)號(hào)，我國(guó)位于條北半球，x坐標(biāo)值爛恒為正拾，y坐標(biāo)值則辱有正有負(fù)翁，最大y坐標(biāo)負(fù)值牢約為-33祝4km。為保證y坐標(biāo)恒為秀正，我國(guó)貪統(tǒng)一規(guī)定拌將每帶的手坐標(biāo)原點(diǎn)凳向西移500km，既給每壘個(gè)點(diǎn)的y坐標(biāo)值送加500km。為確定侮投影帶多位置，y坐標(biāo)前冠霧帶號(hào)。高斯投尾影長(zhǎng)度興變形—如—離中帥央子午噸線越遠(yuǎn)炭，長(zhǎng)度紙變形越凡大；減小長(zhǎng)灶度變形奸的方法味之一—孕—縮小投填影帶寬格，經(jīng)差。②統(tǒng)一貼3°帶高碧斯投影帶號(hào)n與中央廳子午線哥經(jīng)度L’0的關(guān)系—禾—L’0=3n已知經(jīng)度L，計(jì)算所在3°帶帶亭號(hào)公式n=Int(L÷6+況0.5粘)我國(guó)大陸妄經(jīng)度范圍梁——東經(jīng)耽73°2磨7′~東川經(jīng)135舞°09′用公式N=Int((L+3)宜÷6張+0.淋5)求出統(tǒng)一6手°帶投朗影帶號(hào)倘范圍—悄—13~2咽3用公式n=Int(L÷3+否0.5寸)求出統(tǒng)一3°吹帶投影帶僅號(hào)范圍—姥—25~4剩5兩種投韻影帶的脹帶號(hào)不賄重復(fù)根據(jù)y坐標(biāo)前的駝帶號(hào)可以急判斷屬于碑何種投影矮帶。③任意帶高隊(duì)斯投影《城市堵測(cè)量規(guī)如范》規(guī)據(jù)定——長(zhǎng)度變形呆值>2.央5cm/k帳m(1/臥4000押0)可采用高械斯投影任方意帶平面儀直角坐標(biāo)糟系統(tǒng)，案例——廣扣東江門閣中心經(jīng)背度——兼東經(jīng)113°10′，位于統(tǒng)一3°帶的38號(hào)帶(中央子南午線經(jīng)度撫為114°)中央子余午線以斑西98km。長(zhǎng)度變形稍為1/8綁329>1/4000叔0。為使長(zhǎng)度率變形<1年/400泊00，選擇中獄央子午憶線經(jīng)度=113°10′進(jìn)行高益斯投影濫；建立江衫門市獨(dú)立坐昏標(biāo)系；江門市區(qū)最邊軋緣距離中央子旱午線2崗3km，長(zhǎng)度變探形縮小蠶為1/跡150鉤000罪<1/鎮(zhèn)400旗00。2)大煙地地理坐沃標(biāo)與高斯窯平面坐標(biāo)方的相互變閣換由L,B→x,y碰——高斯投影總正算。由x,y→L,B必——高斯投覆影反算。將某帶x,y→相臨帶x,y深——高斯投影秤換帶計(jì)算。計(jì)算公式砍較復(fù)雜，吳用光盤程森序PG2-帳1.ex緩e計(jì)算。先用Win貞dow荷s的記事本棗編寫一個(gè)草文本數(shù)據(jù)邀文件。存盤文爐件名的蠢前兩個(gè)繩字符應(yīng)雨為da。從Go毫ogl揉e地巾球衛(wèi)星羽圖片上止獲取經(jīng)園緯度，懶用PG悲2-1辜.ex允e正算脊出高斯室平面坐釋標(biāo)案例§1.3蛋.2一維高程爭(zhēng)系(1)未高床程定義A點(diǎn)高程餃——A點(diǎn)到大處地水準(zhǔn)街面的垂邪直距離撓，HA表示。大地水驢準(zhǔn)面的荷確定—版—在海躲邊設(shè)立晉驗(yàn)潮站，長(zhǎng)期觀測(cè)粉，求得海令水面的匙平均高敘度作為歸高程零壘點(diǎn)，以通過(guò)該它點(diǎn)的大地億水準(zhǔn)面為冤高程基準(zhǔn)體面。(2)渣國(guó)鋤家高程祝系統(tǒng)我國(guó)有擠兩個(gè)國(guó)箱家高程債系統(tǒng)。1)桂195昌6年黃盈海高程逃系195頂4年在敘青島市響觀象山眼建立水銀準(zhǔn)原點(diǎn)招，采用青島漂大港驗(yàn)潮統(tǒng)站一號(hào)軍麻用碼頭1950梅年~19逼56年7雷年的潮汐稅記錄資榨料推算出的雄大地水準(zhǔn)喪面為基準(zhǔn)引測(cè)出脖水準(zhǔn)原申點(diǎn)的高舟程為72.2毫89m。以該大航地水準(zhǔn)竭面為高亂程基準(zhǔn)建立的高拾程系——巖1956調(diào)年黃海高濾程系。青島觀突象山青島大固港1號(hào)傘碼頭驗(yàn)臭潮站青島大港碗1號(hào)碼頭往驗(yàn)潮站青島大港錯(cuò)1號(hào)碼頭品驗(yàn)潮站青島大窯港1號(hào)活碼頭驗(yàn)拌潮站標(biāo)港牌驗(yàn)潮站隔內(nèi)的潮籍汐自動(dòng)吉記錄儀驗(yàn)潮站內(nèi)旅的潮汐自種動(dòng)記錄儀驗(yàn)潮站內(nèi)恩的潮汐自嬸動(dòng)記錄儀驗(yàn)潮站著內(nèi)的潮受汐自動(dòng)茅記錄儀驗(yàn)潮站內(nèi)皆的潮汐自懸動(dòng)記錄儀青島觀象雙山水準(zhǔn)原牧點(diǎn)打開水伐準(zhǔn)原點(diǎn)弟旱井蓋打開水蛾準(zhǔn)原點(diǎn)帆旱井蓋水準(zhǔn)原點(diǎn)著旱井水準(zhǔn)原責(zé)點(diǎn)旱井水準(zhǔn)原陳點(diǎn)瑪瑙幻玉石標(biāo)志水準(zhǔn)原臺(tái)點(diǎn)標(biāo)牌備用水編準(zhǔn)原點(diǎn)備用水準(zhǔn)菠原點(diǎn)備用水唱準(zhǔn)原點(diǎn)精密水涂準(zhǔn)測(cè)量萌觀測(cè)水股準(zhǔn)原點(diǎn)驕的穩(wěn)定挑性水準(zhǔn)原薪點(diǎn)至1驚956河年黃海棋高程系悔0海平雹面的高職程水準(zhǔn)原點(diǎn)詞至198逢5國(guó)家高饒程基準(zhǔn)0嚴(yán)海平面的美高程精密水準(zhǔn)飛測(cè)量觀測(cè)用德國(guó)蔡梁司Ni0醉02精密蘇水準(zhǔn)儀觀趙測(cè)精密水準(zhǔn)務(wù)測(cè)量觀測(cè)精密水陽(yáng)準(zhǔn)測(cè)量紛觀測(cè)青島水準(zhǔn)倉(cāng)零點(diǎn)青島水孟準(zhǔn)零點(diǎn)2001摸臺(tái)灣高程返基準(zhǔn)——周基隆水準(zhǔn)使原點(diǎn)200雙1臺(tái)灣已高程基女準(zhǔn)——示基隆水云準(zhǔn)原點(diǎn)2001跟臺(tái)灣高程藝基準(zhǔn)——葡基隆水準(zhǔn)哈原點(diǎn)2)1膊985國(guó)斧家高程基童準(zhǔn)80年代，用青島驗(yàn)摟潮站1953嫁年~19出77年25年的潮汐泥記錄資是料推算出談的大地茅水準(zhǔn)面嘗為基準(zhǔn)引測(cè)出水沈準(zhǔn)原點(diǎn)的框高程為72.剩260m。以該大控地水準(zhǔn)榨面為高聰程基準(zhǔn)建立的高拾程系——1985列國(guó)家高程舊基準(zhǔn)。在水準(zhǔn)原障點(diǎn)，85高程覺(jué)基準(zhǔn)大地嘗水準(zhǔn)面比56黃?？废荡蟮厮疂u準(zhǔn)面高出0.0紋29m。200軍5年10月碰9日發(fā)布婦的珠穆朗瑪儀峰峰頂巖丙石面海拔高程為8844嚼.43m，屬于8廣5高程臉基準(zhǔn)。3)珠扶江基面高立程系(珠江高牧程系)1908某年由兩廣斑督練公所參謀處測(cè)慣繪科建立刷，原點(diǎn)：嘆廣州粵互海關(guān)前朽。廣東，廣閣西珠江流器域水利系統(tǒng)暫使用。珠江基面段零點(diǎn)比19細(xì)56年什黃海高軋程系高廣州高0湯.586頁(yè)m，粵西北辭高0.乘722灑m，粵東北振高0.孩377付m。(3)城市高程幼系統(tǒng)的選御擇《城市測(cè)譯量規(guī)范》堤規(guī)定一個(gè)城市舅只應(yīng)采用榮一個(gè)統(tǒng)一憲的高程系樸統(tǒng)。應(yīng)采用1愈985國(guó)之家高程基汗準(zhǔn)或沿用只195矩6年黃證海高程嗓系?！?.3.害3WGS誘-84坐標(biāo)系WGS卻——W伯orl啊dG努eod臭eti農(nóng)cS財(cái)yst吵em(世界大地毫坐標(biāo)系)估，美國(guó)國(guó)防煌局為進(jìn)行GPS導(dǎo)航定吳位，于19泳84年叢建立的畏地心坐液標(biāo)系，純198呢5年投耍入使用栗。屬地心坐矮標(biāo)系。WGS-奪84坐標(biāo)系—擺—原點(diǎn)位蘭于地球質(zhì)箱心，z軸指向BIH痛198柱4.0定義的婦協(xié)議地喘球極(CTP喊)方向，x軸指向BIH越198棟4.0的零度子狠午面和CTP赤道的交隆點(diǎn)，y軸通過(guò)腹右手規(guī)間則確定精?！?.趴4地球曲率嘉對(duì)測(cè)量工革作的影響測(cè)區(qū)范圍獸較小，大地水準(zhǔn)譯面近似為友水平面時(shí)對(duì)水平雖距離和教高程的貓影響(1)喬、對(duì)水刃平距離悟的影響結(jié)論：半徑10km圓內(nèi)范圍沸，可用切弦