水利工程測量測量學(xué)基礎(chǔ)知識講義圖文豐富

水利工程測量

第2章測量學(xué)的基礎(chǔ)知識主講教師：高飛5/17/20231合肥工業(yè)大學(xué)

土木與水利學(xué)院測量工程系第2章測量學(xué)的基礎(chǔ)知識

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2.1地球的形狀和大小

5/17/20232合肥工業(yè)大學(xué)第2章測量學(xué)的基礎(chǔ)知識

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2.1地球的形狀和大小

5/17/20233合肥工業(yè)大學(xué)第2章測量學(xué)的基礎(chǔ)知識

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2.1地球的形狀和大小

5/17/20234合肥工業(yè)大學(xué)第2章測量學(xué)的基礎(chǔ)知識

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2.1地球的形狀和大小

5/17/20235合肥工業(yè)大學(xué)第2章測量學(xué)的基礎(chǔ)知識

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2.1地球的形狀和大小一、地球形狀和大小

1.

地球是一個表面起伏較大的橢球

地球表面最高峰：8844.43m海洋底部最深處:11022.00m地球表面最大高差近20km

2.地球又是一個近似光滑的水球大陸面積:占29%海洋面積:占71%

3.地球平均半徑:6371km

5/17/20236合肥工業(yè)大學(xué)

測量工作是在地球表面進行的。地球表面雖然很不規(guī)則，有高山、平原、丘陵、海洋等。但這些起伏相對于地球本身十分微小。

5/17/20237合肥工業(yè)大學(xué)抽象一、地球的形狀

5/17/20238合肥工業(yè)大學(xué)實際地球地球表面大地體旋轉(zhuǎn)橢球體大地水準(zhǔn)面旋轉(zhuǎn)橢球面一、地球的形狀

5/17/20239合肥工業(yè)大學(xué)大地體旋轉(zhuǎn)橢球體大地水準(zhǔn)面參考橢球面？為什么需要抽象出兩個‘橢球’一、地球的形狀

5/17/202310合肥工業(yè)大學(xué)§

2.1地球的形狀和大小二、基本概念1.重力方向線

即鉛垂線,是測量工作的基準(zhǔn)線2.水準(zhǔn)面

自由靜止的水面;是等位面,有無數(shù)個地心O離心力地心引力重力G重力的方向線稱為鉛垂線

5/17/202311合肥工業(yè)大學(xué)§

2.1地球的形狀和大小二、基本概念3.大地水準(zhǔn)面

靜止平衡狀態(tài)下的平均海水面,向大陸島嶼延伸而形成的閉合水準(zhǔn)面.

特性:

唯一性、等位面、不規(guī)則曲面作用：測量野外工作的基準(zhǔn)面4.

大地體

由大地水準(zhǔn)面包圍的地球形體，是不規(guī)則球體。

5/17/202312合肥工業(yè)大學(xué)二、基本概念5.旋轉(zhuǎn)橢球與大地體非常接近的數(shù)學(xué)橢球

長半徑為a，短半徑為b

扁率

數(shù)學(xué)模型地球平均半徑R=6371km

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2.1地球的形狀和大小ZYX

5/17/202313合肥工業(yè)大學(xué)§

2.2地球橢球——參考橢球體旋轉(zhuǎn)橢球理論上是唯一的數(shù)學(xué)球體旋轉(zhuǎn)橢球參數(shù)，難以全球統(tǒng)一確定；各國自己測定并采用的旋轉(zhuǎn)橢球稱為參考橢球同時顧及地球幾何參數(shù)和物理參數(shù)的旋轉(zhuǎn)橢球稱為地球橢球體，又稱為參考橢球體參考橢球面是測量計算和制圖的基準(zhǔn)面

5/17/202314合肥工業(yè)大學(xué)§

2.3地面點位的確定地球表面所有地理空間信息總稱為地形。地形包括地物和地貌兩大部分

5/17/202315合肥工業(yè)大學(xué)§

2.3地面點位的確定地物：地面上人造和天然的固定物體將地物特征點按比例縮小在圖紙上，并用一定的地物符號繪制在地形圖上。

5/17/202316合肥工業(yè)大學(xué)§

2.3地面點位的確定地貌：地面高低起伏的形態(tài)在地形圖上通常用等高線來表示地貌

5/17/202317合肥工業(yè)大學(xué)§

2.3地面點位的確定

地面點的空間位置由三維坐標(biāo)確定，包括

球面坐標(biāo)（L，B，H）或（X，Y，Z）平面坐標(biāo)(x,y)和高程H，可寫為(x,y，H)

5/17/202318合肥工業(yè)大學(xué)§

2.4測量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)

地面點位的坐標(biāo)與選用的地球橢球和坐標(biāo)系統(tǒng)有關(guān)，測量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)有：天文坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)系、高斯平面直角坐標(biāo)系、獨立平面直角坐標(biāo)系一、天文坐標(biāo)系球面坐標(biāo)，稱為地理坐標(biāo)

基準(zhǔn)面：大地水準(zhǔn)面

基準(zhǔn)線：鉛垂線

地面點位用天文經(jīng)度和天文緯度來表示

5/17/202319合肥工業(yè)大學(xué)二、大地坐標(biāo)系

基準(zhǔn)面：參考橢球面

基準(zhǔn)線：法線地面點位用大地經(jīng)度和大地緯度來表示1.1954年北京坐標(biāo)系2.1980國家大地坐標(biāo)系3.WGS-84世界大地坐標(biāo)系§

2.4測量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)三、空間直角坐標(biāo)系三維坐標(biāo)(X,Y,Z)

5/17/202320合肥工業(yè)大學(xué)19三80三國家三大地三坐標(biāo)三系大地三原點——三位于三陜西三省涇三陽縣三永樂三鎮(zhèn)5/三3/三20三2321合肥三工業(yè)三大學(xué)§2.三4三測三量中三常用三的坐三標(biāo)系三統(tǒng)四、三大地三坐標(biāo)三和空三間直三角坐三標(biāo)的三轉(zhuǎn)換五、三高斯三投影三和高三斯平三面直三角坐三標(biāo)系1.三高斯三投影三——橫切三橢圓三柱正三形投三影。三又稱三為高三斯—三克呂三格投三影。三同時三滿足三等角三和高三斯投三影條三件。目的三：將球三面坐三標(biāo)轉(zhuǎn)三換為三平面三坐標(biāo)三。5/三3/三20三2322合肥三工業(yè)三大學(xué)OSN赤道面中央三子午三線M高斯三投影三的概三念5/三3/三20三2323合肥三工業(yè)三大學(xué)1.高斯三投影中央三子午三線和三赤道三投影三后成三相互三垂直三的直三線。中央三子午三線長三度不三變，三離中三央子三午線三越遠三變形三越大三。為保三證投三影精三度，三必須三采用分帶三投影。6度投三影帶三：中央三子午三線經(jīng)三度為5/三3/三20三2324合肥三工業(yè)三大學(xué)2.高斯三投影三分帶（1）6度投三影帶三：中央三子午三線經(jīng)三度為（2）3度投三影帶三：中央三子午三線經(jīng)三度為5/三3/三20三2325合肥三工業(yè)三大學(xué)五、三高斯三投影三和高三斯平三面直三角坐三標(biāo)系3.高斯三平面三直角三坐標(biāo)三系x坐標(biāo)：中三央子三午線三向西三平移50三0k三m，向北三為正三。y坐標(biāo)：赤三道，三向東三為正三。為區(qū)三分點三位所三在的三高斯三投影三帶，三在Y坐標(biāo)三前必三須加三兩位三數(shù)的帶號。如：我國三六度三帶帶三號N=三13三~2三3，三度三帶帶三號n=三25三~4三55/三3/三20三2326合肥三工業(yè)三大學(xué)xⅣαⅠyⅢ三Ⅱ高斯平面三直角三坐標(biāo)三系yⅡ三ⅠαxⅢ三Ⅳ笛卡三爾平面三直角三坐標(biāo)三系3.測量高斯三平面三直角三坐標(biāo)三系與數(shù)學(xué)笛卡三爾平面三直角三坐標(biāo)三系的三區(qū)別5/三3/三20三2327合肥三工業(yè)三大學(xué)六、三墨卡三托投三影——等角三正圓三柱投三影在半徑R<三10三km的范三圍內(nèi)三，可三用水三平面三代替三大地三水準(zhǔn)三面作三為基三準(zhǔn)面三。以磁三子午三線的三方向三作為X軸，三向北三為正三；其三垂直三方向三為Y軸，三向東三為正三。坐標(biāo)三原點三選在三測區(qū)三西南三角。x測區(qū)o三y七、三獨立三平面三直角三坐標(biāo)三系5/三3/三20三2328合肥三工業(yè)三大學(xué)§2.三5地面三點的三高程一、高程地面三點沿三鉛垂三線方三向到高程三基準(zhǔn)三面的距三離絕對三高程H（海拔三）：地面三點沿三鉛垂三線方三向到大地三水準(zhǔn)三面的距三離相對三高程H'：地面三點沿三鉛垂三線方三向到任意三水準(zhǔn)三面的距三離高差h：地面三兩點三高程三之差5/三3/三20三2329合肥三工業(yè)三大學(xué)二、三我國三的高三程系三統(tǒng)國家三水準(zhǔn)三原點又稱三高程三零點H。位于三青島三觀象三山，三黃海三平均三海水三面為三高程三基準(zhǔn)三面19三56黃海三高程三系：H。=7三2.三28三9m19三85國家三高程三基準(zhǔn)：H。=7三2.三26三0m，相差29三mm合肥三市目三前仍三采用三上海吳淞三高程三系如合三肥市三某點:吳淞三高程—1三.8三56三m=三85黃海三高程5/三3/三20三2330合肥三工業(yè)三大學(xué)§2.三6用水三平面三代替三水準(zhǔn)三面的三限度一、三對距三離的三影響大地三水準(zhǔn)三面上三：在水三平面三上：誤差三值：相對三誤差三：結(jié)論三：當(dāng)測三區(qū)半三徑r<三10三km時,誤差三僅為1/三12三0萬，三可用三水平三面代替三大地三水準(zhǔn)三面5/三3/三20三2331合肥三工業(yè)三大學(xué)二、三對水三平角三的影三響球面三三角三形內(nèi)角三和球面三角超P—球面三三角三形面三積R—地球三半徑三，結(jié)論三：當(dāng)測三區(qū)范三圍在10三0k三m2，用水三平面三代替三水準(zhǔn)三面時三，對三角度三影響三僅為0.三51三″，在三普通三測量三工作三中可三以忽三略不三計5/三3/三20三2332合肥三工業(yè)三大學(xué)三、三對高三程的三影響用水平三面代三替水三準(zhǔn)面三對高三程的三影響三就是地球三曲率對高三程的三影響結(jié)論:必須三顧及三其影三響,進行三改正5/三3/三20三2333合肥三工業(yè)三大學(xué)§2.三7測量三工作三的基三本概三念一、三測量三三項三基本三工作測量三工作三包括測定和測設(shè)兩部三分，三其實三質(zhì)都三是確三定地三面點三的點三位確定三點位三的三要三素：高三差、三水平三角、三水平三距離測量三項三基本三工作：高程三測量三（第三三章三）角度三測量三（第三四章三）距離三測量三