定位系統(tǒng)的建立-坐標系建立的原則和方法（工程測量）

項目一定位系統(tǒng)的建立

課程的性質(zhì)與任務1、工程測量是高等學校土建類專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎課程，其研究對象主要是地球的形狀、大小和地表面上各種物體的幾何形狀及空間位置，它的內(nèi)容包括測定和測設兩部分。2、工程測量在規(guī)劃設計、經(jīng)濟建設、能源開發(fā)、國防建設、基礎設施和科學研究中廣泛應用課程導入3、測量工作主要分為兩個方面：1）測定：將各種現(xiàn)有地面物體的位置和形狀，以及地面的起伏形態(tài)等，用圖形或數(shù)據(jù)表示出來，為規(guī)劃設計和管理等工作。（地→圖）2）測設：將規(guī)劃設計和管理等工作形成的圖紙上的建筑物、構(gòu)筑物或其他圖形的位置在現(xiàn)場標定出來，作為施工的依據(jù)。（圖→地）4、測量在土木工程建設中的地位：

1）測量是土木工程規(guī)劃建設的重要依據(jù)2）測量是土木工程勘察設計現(xiàn)代化的重要技術(shù)3）測量是土木工程順利施工的重要保證4）測量是房地產(chǎn)管理、工程綜合質(zhì)量檢驗、重要土木工程設施安全監(jiān)視的重要手段土木工程技術(shù)人員明確測量科學在工程建設中的重要地位，熟練掌握測量基本理論和技術(shù)原理，熟練掌握和應用工程測量基本理論和方法，是進行土木工程技術(shù)工作的基本條件課程導入5、土木工程測量的任務與內(nèi)容：1）土木工程測量是測量學的一個重要組成部分。它是研究土木工程在規(guī)劃設計階段、施工階段和竣工驗收階段所進行的各種測量工作的理論、技術(shù)和方法的學科2）它的主要任務是：地形圖測繪及應用建筑物的施工、竣工測量建筑物的變形、沉降觀測課程導入6、測量工作的基本程序1）測量工作必須按照一定的程序進行：

在布局上“由整體到局部”；

在工作步驟上“先控制后碎部”，即先進行控制測量，然后進行碎部測量；在精度上“由高級到低級”課程導入課程導入一、地面點位置的確定：1、地球的形狀與大小1）地球是南北極稍扁，赤道稍長，平均半徑約為6371km的橢球2）地球的自然表面有高山、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)，并不平坦3）其中海洋面積約占71%，陸地面積約占29%任務一坐標系建立的原則和方法

2、地球的物理特性1）重力與鉛垂線①重力——地球上質(zhì)點所受萬有引力與離心力的合力②鉛垂線方向——重力方向

（鉛垂線是測量工作的基準線）

2）水準面

①假想靜止不動的水面延伸穿過陸地，包圍整個地球，形成的封閉曲面稱水準面。②特征:靜止的水面形成、處處與鉛垂線垂直的連續(xù)封閉曲面、有無窮多個3）大地水準面

①與平均海水面相吻合的水準面稱大地水準面②由靜止海水面并向大陸延伸所形成的不規(guī)則的封閉曲面③特征：惟一性、代表地球形狀大小、微起伏

（大地水準面作為測量的基準面）3、參考橢球面

1）大地水準面——微小起伏、不規(guī)則、很難用數(shù)學方程表示

2）將地表地形投影到大地水準面上計算非常困難

3）通常選擇一個與大地水準面非常接近、能用數(shù)學方程表示的橢球面作為投影基準面，它由橢圓NESW繞其短軸NS旋轉(zhuǎn)而成的旋轉(zhuǎn)橢球，稱參考橢球，其表面稱參考橢球面。4）我國1980年國家大地坐標系采用了1975年國際橢球，該橢球的基本元素是。a=6378140m

b=6356755m,

f=1/298.257

由于參考橢球體的扁率很小，當測區(qū)面積不大時，在普通測量中可把地球近似地看作圓球體，其半徑為：R=6371km5）2000國家大地坐標系，是我國當前最新的國家大地坐標系，英文名稱為ChinaGeodeticCoordinateSystem2000，英文縮寫為CGCS2000

2008年3月，由國土資源部正式上報國務院《關于中國采用2000國家大地坐標系的請示》，并于2008年4月獲得國務院批準。自2008年7月1日起，中國將全面啟用2000國家大地坐標系，國家測繪局受權(quán)組織實施

4、確定地面點位的方法測量工作的實質(zhì)是確定地面點的位置，而地面點的空間位置須由三個參數(shù)來確定，即該點在大地水準面上的投影位置（兩個參數(shù)：λ、φ或x、y，稱為坐標）和該點的高程H（一個參數(shù)）

1）地面點在投影面上的坐標①大地坐標又稱地理坐標，用經(jīng)度和緯度來表示地面點的球面坐標經(jīng)度通過該點的子午面與通過英國格林尼治天文臺的首子午面所夾的二面角由首子午面向東量稱為東經(jīng)；由首子午面向西量稱為西經(jīng)；其取值范圍為0°～180°

緯度通過該點的鉛垂線與赤道面之間的夾角，取值范圍為0°～90°由赤道面向北量稱為北緯；由赤道面向南量稱為南緯

開封界于：東經(jīng)113°51′51″—115°15′42″，北緯34°11′43″—35°11′43″。

②大地原點起始大地點又稱大地原點，該點的大地經(jīng)緯度與天文經(jīng)緯度一致

我國以陜西省-涇陽縣-永樂鎮(zhèn)-石際寺村大地原點建立的大地坐標系，稱為“1980西安坐標系”地理坐標為東經(jīng)108°55′，北緯34°32′，海拔417.2m。通過與前蘇聯(lián)1942年普爾科沃坐標系聯(lián)測，經(jīng)我國東北傳算過來的坐標系稱“1954北京坐標系”，其大地原點位于前蘇聯(lián)列寧格勒天文臺中央

1）地面點在投影面上的坐標②高斯平面直角坐標

②高斯平面直角坐標

統(tǒng)一6°帶高斯投影

投影帶從首子午線起，每隔經(jīng)度6°劃分為一帶(稱統(tǒng)一6°帶)，自西向東將整個地球劃分為60個帶帶號N從首子午線開始，用阿拉伯數(shù)字表示位于各帶中央的子午線稱本帶中央子午線第一個6°帶中央子午線的經(jīng)度為3°任意一帶的中央子午線：L=6N-3°N為帶號

②高斯平面直角坐標

統(tǒng)一3°帶高斯投影

第一個3°帶中央子午線的經(jīng)度為3°帶號N與中央子午線經(jīng)度L的關系為L=3N°N為帶號②高斯平面直角坐標已知經(jīng)度計算帶號公式：

6°帶