水利工程測量緒論

水利水電工程測量參考書:（1）

岳建平等，《水利工程測量》(第4版)，水利水電出版社，2008年

（2）《誤差理論與測量平差基礎(chǔ)》，武漢大學(xué)出版社。學(xué)科基礎(chǔ)課：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計任課老師理論課：王軍實驗及實習(xí)：王軍理論課成績評定方法1）期末綜合作業(yè)60％；2）考勤15％（考勤方法為不定期點名及提問，如全部點名為5次，缺席一次扣3分，全部缺席者期末成績不及格）；3）提問15％；4）作業(yè)10％；實驗成績考核：1)實驗出勤30％；2）實驗態(tài)度20％；3）實驗效果40％；4）實驗報告的填寫等10％；

1.1測繪學(xué)的歷史發(fā)展簡述1.緒論歷史悠久,4000多年19世紀:高斯投影及最小二乘18世紀:水準測量方法出現(xiàn)16世紀:墨卡托投影(制圖方法)魏晉《重差術(shù)》地形測量規(guī)范西晉《制圖六體》制圖規(guī)范3S技術(shù)應(yīng)用全自動數(shù)字攝影測量一戰(zhàn)時期：航空攝影測量1.2測繪學(xué)的定義測量學(xué)將地表物體分為地物和地貌。⑴

地物(feature)：地面上天然或人工形成的物體，它包括平原、湖泊、河流、海洋、房屋、道路、橋梁等；⑵

地貌(geomorphy)：地表高低起伏的形態(tài)，它包括山地、丘陵和平原等。地物和地貌總稱為地形(landform)。測量學(xué)是研究地球的形狀和大小，確定地球表面各種物體的形狀、大小和空間位置的科學(xué)。其主要任務(wù)是測定和測設(shè)。⑴

測定(location)：使用測量儀器和工具，通過測量和計算將地物和地貌的位置按一定比例尺、規(guī)定的符號縮小繪制成地形圖，供科學(xué)研究和工程建設(shè)規(guī)劃設(shè)計使用。⑵

測設(shè)(setting-out)：將在地形圖上設(shè)計出的建筑物和構(gòu)筑物的位置在實地標定出來，作為施工的依據(jù)。1.3測繪學(xué)的分類

地圖制圖學(xué)

地理信息系統(tǒng)

遙感工程測量學(xué)攝影測量學(xué)地形測量學(xué)

大地測量學(xué)測量學(xué)①、大地測量學(xué)測定和描繪地球表面的科學(xué)在廣大的區(qū)域建立國家控制網(wǎng)、測定地球形狀和大小、重力場及其變化的技術(shù)方法的學(xué)科。②、地形測量學(xué)研究小區(qū)域內(nèi)地表各類物體的形狀和大小，將小區(qū)域內(nèi)的地物和地面起伏按一定比例縮小后，繪制成平面圖或地形圖的學(xué)科。根據(jù)萌不同運的應(yīng)傲用又溫可分分為：地籍孝測量跟學(xué):杯Ca漸da匹st殖ra矮l域Su姜rv觀ey延in栽g礦山給測量王學(xué):竟Mi畢ne寄S洽ur衣ve西yi打ng海洋賢測繪墳：Hy伶dr笨og樸ra掌ph喝ic國S棉ur撈ve腰yi黑ng膚a肆nd拋C殘ha褲rt呼in續(xù)g水利窯工程撲測量稈：工業(yè)便測量隨著劣地理氧信息總科學(xué)恥、空恩間認觸知、常人工雁智能嘩等理葛論的憲日新識月異隨，遙語感(R莖S)、衛(wèi)輩星全彈球定兩位系忙統(tǒng)(G旬PS租)和地內(nèi)理信狡息系事統(tǒng)(G囑IS奇)等新都技術(shù)養(yǎng)的不主斷發(fā)丟展，勸新的壤測量您分支捆學(xué)科茅正不冊斷涌健現(xiàn)。三維賢激光皆掃描飯測量被認鑒為是量繼全捎站儀借、GP放S后測稈量的程第三路次革拒命。在醫(yī)賄學(xué)、草工業(yè)穴制造慌、古滔文物插修復(fù)煮等方獄面有鍬著廣晶泛的閘應(yīng)用箭，隨阿著測炭距長叨度的瓜擴大敗，在揀土木以工程歌、領(lǐng)鳴域的陸應(yīng)用駐越來驕越廣健泛。CM刷S洞穴捧監(jiān)測豪系統(tǒng)Op元te希ch公司島的CM額S測量昏系統(tǒng)甚通過儉在地姜表鑿遮一狹鞠窄約25室cm的洞配以探具測地盆表下沸巖洞扣及空好洞情站況.機載桿激光蔽雷達碼系統(tǒng)赴測量機載管激光帳雷達凍系統(tǒng)疤（Li精gh銷t異De氧te筆ct諷io宿n晴An軋d困Ra撲ng儀in偉g，簡告稱Li辣DA崗R）是巷一種龍新型志的綜板合應(yīng)碗用激慎光測靈距儀本、IM我U、GP鍬S的快鑄速測撤量系爭統(tǒng)，厭可以疤直接橫聯(lián)測濕地面銜物體殺各個宏點的威三維敬坐標廢。系括統(tǒng)還荒集成異高分厭辨率芳數(shù)碼餃相機鍋，用肚于同癥時獲還取目池標影賤像。測量困在水窯利水悄電工沿程中臟的應(yīng)虛用：1)設(shè)計抱階段壩：測領(lǐng)繪各貪種比門例尺貴的地他形圖向，供芳結(jié)構(gòu)臺物的盞平面待及豎禁向設(shè)慌計使損用；2)施工弓階段鼓：將閑設(shè)計蒜結(jié)構(gòu)艦物的珍平面懷位置岸和高香程在享實地默標定剩出來太，作僵為施窄工的燥依據(jù)厘；3)工程催完工何后：拌測繪假竣工比圖，貓供日習(xí)后擴爐建、砌改建震、維放修和吼城市噸管理現(xiàn)應(yīng)用艇，對術(shù)某些將重要丸的建臘筑物牧或構(gòu)攻筑物量在建吹設(shè)中妨和建成成以親后都燭需要近進行吃變形陷觀測堤，以腹保證媽建筑旨物的叨安全1.扭6基本嶼知識（1）沖地球申自然疑表面是最雀自然醫(yī)的面肚，包痰括海硬洋底漲部、變高山愧高原植在內(nèi)董的固蓬體地社球表忠面，跨難以抗用一墨個簡蘋潔的脂數(shù)學(xué)密表達融式描責(zé)述出垮來，啟所以欲不適圓合于戒科學(xué)布計算截、數(shù)醒學(xué)分桂析。詞需要離建立解地球違的抽桂象數(shù)敗學(xué)模秤型。陸地鄉(xiāng)豐：29隸.2甘%海洋江：70醒.8振%最高器：88副46碼.2辣7m，最合低：-1令10里22菌m地球妖半徑趕：平膠均63征71倍km地球侍模型地球車表面水準面大地計水準阻面鉛垂線地球橢球體1.犬6基本腥知識（2）地狂球形題狀：大致社為橢為球體癢，自更轉(zhuǎn)軸家方向賭上半洲徑（慮短軸戶）短判，垂桑直轉(zhuǎn)撥軸方燙向中葉間半羊徑（薯長軸購）大輔。（3）水像準面頓：重力蠻位相無同時丈，受滲重力論作用飾的海來水分唱子呈悠靜止役狀態(tài)敲而形像成的贊重力陰等位掙面。盤處處友與重洞力方見向垂煉直。掘水準儲面有它無窮挑個。（4）大點地水替準面呆：通過保平均搖海水四面的遇水準倉面面墨大地鏡水準輛面，是測置量工溪作的指基準狼面。（5）地永球橢昆球體件：測量剝學(xué)選用朋一個擋和大姓地水舟準面總購的形蓬狀非掙常接于近的數(shù)糊學(xué)形敏體來翁代表表地球形震體。鉛垂代線：重力易的作曬用線跳，是設(shè)測量沃工作亮的基浪準線才。大地莖體：靜止炊海水嫂面向魂陸地鏡延伸錦形成珠的封繁閉曲菌面所濾包圍烏的地好球?qū)崥g體。捎代表喇了地兼球的燭形狀午和大魄小。（6）子午主線:通過兵地球爬自轉(zhuǎn)薦軸的涼平面寫與地茫球表賣面的索交線（7）偉首子普午線單：通過黨格林聽威治鐘天文猾臺的姥子午束線（8）子垂午面桐：子午碑線與域地球骨自轉(zhuǎn)緒軸構(gòu)累成的減面（9）首些子午洋面：通過蘿格林投威治萌天文介臺的具子午念面1.報7地面栽點位裹的確蛛定1.旋轉(zhuǎn)賄橢球呈體（帽雙軸窩橢球銳體）：地球低是一挽個表陶面很型復(fù)雜段的球榮體，郵人們險以假想智的平質(zhì)均靜料止的邁海水標面形業(yè)成的睬“大肺地體盼”為氧參照漲，推縫求出悶近似盜的地牙球橢盞球體垂。理論冰和實量踐證尾明，蕩該橢綠球體誤表面嬸近似續(xù)一個秤以地睬球短貧軸c為軸誤的橢聾圓繞熟該短國軸旋櫻轉(zhuǎn)而壯成的倍橢球朋面，尋這個助橢球攔面可睡用數(shù)隔學(xué)公潮式表卸達，德假定澆赤道潑面為址圓形教，即紹用a代替b，方程漂為：（注喬：為疏方便輝起見史，在描測量絮中，擾上述內(nèi)方程批的長緊半軸a仍用捧字母a表達鏈，短斧半軸c用字殖母b表達貸。）將自助然表辱面上庫的點新歸化紋（映貓射）鐮到這伙個橢兄球面棵上，哈就可曾以計留算了嬌。即尚，旋早轉(zhuǎn)橢殺球體害表面芒是測砍量計垂算和圣制圖際基準廟面。2.地球聲橢球——橢球恒的大臘小旋轉(zhuǎn)為橢球島體與集地球摔形體涌非常哨接近,旋轉(zhuǎn)授橢球劫面是巾一個貼形狀虎規(guī)則也的數(shù)甜學(xué)表簽面，瓶在其秒上可扛以做扒嚴密弱的計給算，而且別所推遠算的言元素(如長姑度與振角度)同大顛地水另準面功上的無相應(yīng)降元素蓋非常恩接近，這種魚用來務(wù)代表團地球購形狀激的橢座球稱材為地債球橢口球。注：飄我國陜目前介主要留采用披的是19鹿75年“芝國際睛大地繡測量軌與地文球物器理聯(lián)精合會蘆”推嗚薦的啟橢球交參數(shù)拒，稱予為“19石80年國穿家大身地坐州標系雁”（遭簡稱80系）空間找點位木用點覺的球面篇位置(二維)及高程(一維)來表雕示3.點的皺球面晴位置至的地禮理坐師標表時示（1）經(jīng)盞度:地面咳上某來一點慮子午羞面與救首子暢午面詢的夾遍角東經(jīng):首子碰午面姑以東0~院18肥0度西經(jīng):首子超午面然以西0~夢18是0度（2）緯矩度：地面科上某王點的裕鉛垂怪線與房誠赤道智面的芝夾角北緯脫：赤道政以北0~投90度南緯綁：赤道服以南0~融90度4.點的距球面卻位置夜的直大角坐魂標表優(yōu)示（1）X軸：跨向北澤為正戲，向另南為沸負（2）Y軸：良向東呼為正玩，向工西為清負（3）象限湯：四困個象汽限5.點的管高程絞位置杠的表耗示方標法（1）高犁程：地面也上任假一點范到水怒準面灶的鉛垂貪距離。（2）絕嶺對高歌程：地面顏點到鹽大地第水準圈面的鉛垂貌距離，又怪稱為石海拔森。（3）相對區(qū)高程痰：以某啄個水塔準面肥作為傷高程疏起算風(fēng)面，少地面乘上任明一點池到該煎水準粥面的陶鉛垂荷距離樂稱為程該點叼的相總對高爹程，曉兩點仔的高翻程之吊差稱穴為高伸程差貴。鉛垂宴線：地面暑上某爭一點獻的重力鳴方向飼線。6.我國即高程宋系統(tǒng)（1）大地每水平燈面確嘩定（網(wǎng)青島仰驗潮殘站）（2）19趁56年黃童海高狡程系套（19麻50駱~1忌95應(yīng)6）青搜島大艷港驗校潮站揉一號吳軍用假碼頭（3）19古85國家匪高程聽基準逗（19的53古~1堂97賄7）青島大港1號碼頭驗潮站標牌水準原點1985國家高程基準，72.2604米黃海海面1952-1979年平均海水面為0米1.春7測量傅學(xué)常桂用的掏幾種盛坐標經(jīng)系統(tǒng)1.天文瀉地理照坐標脹系：用天股文經(jīng)蝴度和村天文蟻緯度企來表婆示點驅(qū)在大地墾水準古面上投養(yǎng)影的扁球面池位置微，它螺把整遙個地首球置娘于一劉個坐凈標系孝中，蜂所以虜又稱袋為絕朱對位冶置。天文霞點（λ,采φ）高程H：空間P’點沿期鉛垂聚線到鞏大地班水準面的親距離詢。天文毛緯度λ：地面血點在慌大地愛水準笛面上棍投影海點所肯在的饅子午撞面與攜起始服子午舉面間況的平抄角，嗚從首俗子午呀線起箏算，奔向東天為東敬經(jīng)(0案°～18涌0°加)，向鑒西為盞西經(jīng)(0皆°～18佩0°湊)天文暫經(jīng)度φ：過P點的百鉛垂跨線與所赤道堵面的狠夾角賠，由容赤道四面起曲算，姨向北防為北粗緯(0開°～90嶼°)，向裁南為新南緯(0傍°～90瓦°)2.大地福地理蹤蝶坐標都系（哄大地思坐標鄰）：用大地竊經(jīng)度和大地只緯度表示注地面誦點投寧影到地球配橢球竄面的位挨置。大地兔經(jīng)、幕緯度鞠是根依據(jù)起倆始大項地點辜（又憑稱為大地夸原點，該掏點的析大地絞經(jīng)緯咳度與央天文忘經(jīng)緯恥度一夠致）搖的大間地坐風(fēng)標，明按大愁地測驗量所瞧得的種數(shù)據(jù)攻推算沙而得覆。我洞國的積大地預(yù)原點疊位于彼陜西習(xí)涇陽少縣永夫樂鎮(zhèn)秀境內(nèi)酬，由徒此建縫立了南“19團80西安高坐標脊系”腥（簡忽稱西撿安80坐標至系）銹。點的鴿大地侄坐標(L,縱B,猛H）:大地好經(jīng)度L、大盛地緯舊度B、大盼地高H大地壯點（L,乖B）大地摩高H：空間P’點沿剃法線脆到橢崖球面放的距故離。大地白經(jīng)度L：地面監(jiān)點在蓋橢球之面上補投影類點所德在的熄子午拔面與霜起始蓋子午召面間喚的平碎角，惰從首鹽子午抱線起破算，危向東吼為東哀經(jīng)(0晝°～18事0°爽)，向捕西為斷西經(jīng)(0抱°～18慕0°瞞)大地燃原點（Ge茄od浴et掘ic鉤O咽ri必gi荷n）：大地澆原點相，亦宋稱大純地基偏準點痛，或夏大地識起算拒點，門即國取家水誦平控撐制網(wǎng)寨中推極算大秋地坐該標的撕起標退點。志原點激并不賀是指在國家夏的幾光何中么心。唉大地心原點較是人獵為界掘定的房誠一個球點，蛛大地熔原點撤上的圈大地陸經(jīng)度啟和緯忌度分岡別等捧于該虛點上興的天廊文經(jīng)嚼、緯煉度；遮由大集地原秒點至虎某一延點的據(jù)大地辭方位執(zhí)角等默于該攔點上爽同一后邊的唱天文報方位洽角；盛大地咱原點拌至橢摧球面碗的高吊度恰下好等灶于其朝至大糾地水涉準面男的高宇度。（注譜：建秀國初項期，猶我國勺使用保的大看地測即量坐短標系下統(tǒng)是耳從前策蘇聯(lián)烈測過巡壽來的踩，其擱坐標意原點鏡是前鈴蘇聯(lián)她玻爾房誠可夫監(jiān)天文蓬臺，崖這種粉狀況炭與我演國的餃建設(shè)己和發(fā)夜展極黎不相池稱。登為此就，國革家有傻關(guān)方株面決子定建丘立我?guī)r國獨些立的凳大地呢坐標孕系統(tǒng)杏。從略１９犧７５冰年開份始組證織人剪力，目搜集勁分析著了大柱量資壟料，夜并根腳據(jù)“艙原點送”的怠要求默，對判鄭州學(xué)、武僅漢、漂西安德、蘭斑州等敢地的節(jié)地形安、地置質(zhì)、催大地困構(gòu)造嫂、天眨文、否重力淘和大螞地測歉量等睬因素綢實地尚考察假、綜消合分鑼析，蜂最后傷將我委國的頭大地科原點搖，確忽定在絞涇陽帽縣永貨樂鎮(zhèn)宴石際撒寺村右境內(nèi)良。）具體攀座標枯在：34羞°3殘2′患27找.0司0″盯N1倉08霧°5借5′印25娃.0競0″午E；海普拔高質(zhì)度41殲7.菌20米。3.高斯也直角志坐標以系采用奧高斯尺圓柱晚投影警的方羨法建浙立的款平面汽直角類坐標擇系稱災(zāi)為高矛斯直趨角坐熔標系派，是漏一種虛球面壺坐標值與平盒面坐機標相炊關(guān)聯(lián)始的坐存標系隆統(tǒng)。地圖瀉投影——將球映面上輪的坐體標轉(zhuǎn)憂換到陵平面三種蓮?fù)队袄茸冃巍L度艱變形桶、角哲度變毅形和習(xí)面積壓變形冊。對于逆一般躺測繪郵來說昆，要孫求投攻影后甩的角季度保念持不止變形腳，同家時長盛度變摘化也販要盡遲可能妹小，脅只有等采用河正形且投影民，才瘋能滿牛足上角述要素求。高斯輪投影礎(chǔ)原理——橫軸洞切平椒面圓欺柱投蛋影高斯菠投影狂的規(guī)怒律是簽：1）分顆帶投懷影；2)各分呼帶中良央子頌午線直的投辦影為不一條艷直線妥，且雹投影環(huán)之后斜的長熊度無嚼變形愈；其奴余子修午線軟的投坐影均曠為凹免向中潔央子脊午線衰的曲名線，眼且以波中央跟子午征線為傅對稱柿軸，黎離對止稱軸窮越遠私，其納長度優(yōu)變形栽也就夏越大蘇；3)赤道僻的投晉影為戰(zhàn)直線豪，其延余緯保線的似投影調(diào)為凸石向赤修道的苦曲線漠，并潔以赤尼道為爐對稱怕軸；4)經(jīng)緯蠻線投嘩影后臺仍保恥持相就互正罰交的破關(guān)系黎，即冒投影坦后無漢角度溝變形猶；5)中央爐子午秒線和刺赤道昨的投賢影相睬互垂撒直。（1）分坦帶方膜法：以經(jīng)批度線僻為基者準將豆地球啟分為連若干勤帶，網(wǎng)從首沖子午墾線開喇始，增每隔類經(jīng)差6度（浸或3度）滋為一丸帶。（2）坐既標表反示方徐法：1）各帶泰獨立寺坐標2）以各畢帶的擦中央頓子午才線為X軸（貫縱坐霉標）滅，赤媽道以晴北為香正；墾以赤闊道方曲向為Y軸（俊橫坐襯標）儀，交隱點（棟原點陷）以傍東為失正3）橫坐侍標：孔帶號+5皆00真00唇0m碰+本帶怒內(nèi)的婚坐標捕值（偽以區(qū)缺別不喚同帶多內(nèi)的哥不同蹄點的犯相同利坐標快）例如殺：自然板值：YA=大+3掀62復(fù)10筐.1揀40睬m,乏YB=逐-4檔16窮13因.0淹70單m通用驕值：YA=3厲8似53寫62咳10撒.1彎40擔(dān)m,削YB=3裂8斷45視83響86繭.9灶30揚m自然傾值和險通用宇值之世間：X不加50劣0，只跑加帶貌號（3）帶提號與賭中央鐮子午粒線之疲間的巨關(guān)系1）6度分扎帶：L0=6N－3已知寶任意訪點經(jīng)竭度，極球其合所屬序的帶榆號N=In盜t(他(L+3姓)及÷6零+0朋.5繳)2）3度分議帶：L0=3N已知目任意職點經(jīng)憂度，助球其廣所屬照的帶泰號N=In蜓t(L÷6儀+0眠.5僵)我國鐮大陸煎部分青在6度分帶下遣的帶遲號范驗圍為13竊~2瓣3，在3度分宜帶下為25