建筑工程測量課件

第一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日第一章工程測量基礎(chǔ)知識(shí)

內(nèi)容提要地球的形狀和大小地面點(diǎn)的表示方法用水平面代替水準(zhǔn)面的限度測量誤差基本知識(shí)測量工作的基本原則教學(xué)要求：掌握：平面坐標(biāo)系和高程系的建立測量工作的基本原則測量誤差的來源和衡量精度的指標(biāo)

第二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日第1章測量學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)

§1.1地球的形狀和大小第三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日第1章工程測量基礎(chǔ)知識(shí)

§1.1地球的形狀和大小第四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日第1章測量學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)

§1.1地球的形狀和大小第五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日第1章測量學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)

§1.1地球的形狀和大小第六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日第1章測量學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)

§1.1地球的形狀和大小一、地球形狀和大小1.

地球是一個(gè)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20km2.地球又是一個(gè)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

第七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日

測量工作是在地球表面進(jìn)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。第八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日抽象一、地球的形狀第九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日實(shí)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、地球的形狀第十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日大地體旋轉(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(gè)‘橢球’一、地球的形狀第十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日§1.1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(gè)地心O離心力地心引力重力G重力的方向線稱為鉛垂線第十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日

設(shè)想當(dāng)海洋處于靜止均衡狀態(tài)時(shí)，將它延伸到陸地內(nèi)部所形成的封閉曲面。大地水準(zhǔn)面靜止海水面陸地大地水準(zhǔn)面第十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日地球表面低密度礦體高密度礦體大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面和鉛垂線示意圖第十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日地心OOG格林尼治天文臺(tái)G地球自轉(zhuǎn)軸起始天文子午面地球自然表面大地水準(zhǔn)面E第十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日§1.1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。第十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日二、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

§1.1地球的形狀和大小ZYX第十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日§1.2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(shí)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(jì)算和制圖的基準(zhǔn)面

第十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日§1.3地面點(diǎn)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第十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日§1.3地面點(diǎn)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(diǎn)按比例縮小在圖紙上，并用一定的地物符號(hào)繪制在地形圖上。第二十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日§1.3地面點(diǎn)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第二十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日§1.3地面點(diǎn)位的確定第二十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日大地經(jīng)度L大地緯度BP（LBH）OSNEKBL大地高H1、確定橢球的形狀和大小2、橢球的定位和定向起始大地子午面赤道面第二十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日

§1.4測量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)

地面點(diǎn)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(dú)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(diǎn)位用天文經(jīng)度和天文緯度來表示第二十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日二、大地坐標(biāo)系基準(zhǔn)面：參考橢球面基準(zhǔn)線：法線地面點(diǎn)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§1.4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)第二十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日1980國家大地坐標(biāo)系大地原點(diǎn)——位于陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)第二十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日

§1.4測量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)

四、大地坐標(biāo)和空間直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換

五、高斯投影和高斯平面直角坐標(biāo)系1.高斯投影——橫切橢圓柱正形投影。又稱為高斯—克呂格投影。同時(shí)滿足等角和高斯投影條件。目的：將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)。第二十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日OSN赤道面中央子午線M高斯投影的概念第二十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日1.高斯投影中央子午線和赤道投影后成相互垂直的直線。中央子午線長度不變，離中央子午線越遠(yuǎn)變形越大。為保證投影精度，必須采用分帶投影。6度投影帶：中央子午線經(jīng)度為第二十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日2.高斯投影分帶（1）6度投影帶：中央子午線經(jīng)度為（2）3度投影帶：中央子午線經(jīng)度為第三十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日五、高斯投影和高斯平面直角坐標(biāo)系

3.高斯平面直角坐標(biāo)系x坐標(biāo)：中央子午線向西平移500km，向北為正。y坐標(biāo)：赤道，向東為正。為區(qū)分點(diǎn)位所在的高斯投影帶，在Y坐標(biāo)前必須加兩位數(shù)的帶號(hào)。如：

我國六度帶帶號(hào)N=13~23，三度帶帶號(hào)n=25~45第三十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日

x

ⅣαⅠy

ⅢⅡ

高斯平面直角坐標(biāo)系

y

ⅡⅠαx

ⅢⅣ笛卡爾平面直角坐標(biāo)系3.測量高斯平面直角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)笛卡爾平面直角坐標(biāo)系的區(qū)別

第三十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日六、墨卡托投影——等角正圓柱投影

七、獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系

在半徑R<10km的范圍內(nèi)，可用水平面代替大地水準(zhǔn)面作為基準(zhǔn)面。以磁子午線的方向作為X軸，向北為正；其垂直方向?yàn)閅軸，向東為正。坐標(biāo)原點(diǎn)選在測區(qū)西南角。

x

測區(qū)

oy第三十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日§1.5地面點(diǎn)的高程

一、高程

地面點(diǎn)沿鉛垂線方向到高程基準(zhǔn)面的距離絕對高程H（海拔）：地面點(diǎn)沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的距離相對高程H'：地面點(diǎn)沿鉛垂線方向到任意水準(zhǔn)面的距離高差h：地面兩點(diǎn)高程之差第三十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日二、我國的高程系統(tǒng)國家水準(zhǔn)原點(diǎn)（高程零點(diǎn)H。）位于青島觀象山，黃海平均海水面為高程基準(zhǔn)面1956黃海高程系：H。=72.289m1985國家高程基準(zhǔn)：H。=72.260m，相差29mm某市目前仍采用上海吳淞高程系如某點(diǎn):吳淞高程—1.856m=85黃海高程第三十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日§1.6用水平面代替水準(zhǔn)面的限度一、對距離的影響大地水準(zhǔn)面上：在水平面上：誤差值：相對誤差：結(jié)論：當(dāng)測區(qū)半徑r<10km時(shí),誤差僅為1/120萬，可用水平面代替大地水準(zhǔn)面第三十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日二、對水平角的影響

球面三角形

內(nèi)角和球面角超P—球面三角形面積R—地球半徑，

結(jié)論：當(dāng)測區(qū)范圍在100km2，用水平面代替水準(zhǔn)面時(shí)，對角度影響僅為0.51″，在普通測量工作中可以忽略不計(jì)第三十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日三、對高程的影響用水平面代替水準(zhǔn)面對高程的影響就是地球曲率對高程的影響

結(jié)論:必須顧及其影響,進(jìn)行改正第三十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日§1.7測量誤差基本知識(shí)

1.7.1測量誤差概述一、測量與觀測值二、測量誤差及其來源1.測量誤差定義測量中的被觀測量，客觀上都存在著一個(gè)真實(shí)值，簡稱真值。對該量進(jìn)行觀測得到觀測值。觀測值與真值之差，稱為真誤差。

第三十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日△=l-X真誤差＝觀測值－真值

儀器設(shè)備不盡完善人的感官不穩(wěn)定自然環(huán)境的影響2.誤差來源第四十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日誤差分類一、粗差二、系統(tǒng)誤差三、偶然誤差1.7.2測量誤差的種類第四十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日一、偶然誤差的四個(gè)特性舉例：abc△i=ai+bi+ci-180°（i=1,2,········358）1.7.3偶然誤差的特性第四十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日第四十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日結(jié)論1.在一定的條件下，偶然誤差的絕對值不會(huì)超過一定的限度；2.絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多；3.絕對值相等的正負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)相等；4.偶然誤差的算術(shù)平均值趨近于零，即第四十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日二、誤差概率分布曲線第四十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日三、分析標(biāo)準(zhǔn)差σ1.σ與觀測誤差△及偶然誤差概率密度f(△)的關(guān)系第四十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日2.σ與誤差分布曲線拐點(diǎn)的關(guān)系－△y=f(△)y-+第四十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日3.標(biāo)準(zhǔn)差σ的概率值P（－σ＜△＜＋σ）+△－△y=f(△)y-+第四十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日1.7.4衡量精度的標(biāo)準(zhǔn)一、用絕對誤差來衡量精度1.方差和中誤差方差第四十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日中誤差（用m表示）就是標(biāo)準(zhǔn)差σ標(biāo)準(zhǔn)差σ的計(jì)算公式中誤差的估算值的計(jì)算公式第五十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日2.平均誤差3.極限誤差（容許誤差）m容許=3｜m｜~2｜m｜m容許

的概率含義二、用相對誤差來衡量精度第五十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日1.7.5誤差傳播定律一、倍乘二、和或差三、一般函數(shù)第五十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日1.7.6等精度觀測的平差一、求最可靠值（最或是值）§5第五十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日二、評定精度1.求觀測值的中誤差△i=li－X用最或是值誤差求觀測值的中誤差vi=li-x用真誤差求觀測值的中誤差第五十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日2.求最可靠值中誤差第五十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日1.7.7不等精度觀測的平差例：ABCS=4kmS=2kmS=2.5kmE已知：HA、HB、HC，求：HE第五十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日一、權(quán)（用p

表示）權(quán)是表示觀測值可靠程度的一個(gè)相對性數(shù)值權(quán)的特性權(quán)愈大表示觀測值愈可靠權(quán)是相對數(shù)值，故單獨(dú)一個(gè)值無意義權(quán)始終取正號(hào)權(quán)可以用一數(shù)乘除其意義不變第五十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日怎樣定權(quán)取中誤差定權(quán)從實(shí)際出發(fā)測角取測回?cái)?shù)第五十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日二、求不同精度觀測值的最可靠值(最或是值)

——加權(quán)算術(shù)平均值加權(quán)算術(shù)平均值第五十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日三、最可靠值（最或是值）的精度評定（一）最或是值的中誤差加