(精品)测量''.ppt

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1、第一篇 测量学的基本知识与测量基本工作第一章 测量的基本知识1.1 测量学的研究对象及水利工程测量的任务1.2 测量学中确定地面点位位置的方法1.3 用水平面代替水准面的艰度 1.4 测量工作概述1.1 测量学的研究对象及 建筑工程测量的任务测量学：研究地球的形状、大小和确定地球表面点位的学科。主要任务：研究确定地球的形状和大小;将地球表面的地物、地貌测绘成图；将图纸上的设计成果测设到现场。测定：指得到一系列测量数据，或将地球表面的地 物和地貌缩绘成地形图。测设：指将设计图纸上规划设计好的建筑物位置，在实地标定出来，作 为施工的依据。测量学的学科分类大地测量学 常规大地测量学、卫星大地测量学、

2、物理大地测量学地形测量学模拟测图、数字化测图摄影测量与遥感学地面摄影测量学、航空摄影测量学、航天遥感测量学工程测量学地图制图学大地测量学大地测量学摄影测量与遥感摄影测量与遥感地形图地形图专题地图制作专题地图制作地图制图学地图制图学水水下下地地形形测测量量测绘地形图测绘地形图地形测量学地形测量学城市测量城市测量建建筑筑变变形形监监测测工程测量学工程测量学1.2 地面点位置的表示方法测量工作是在地球表面进行的。地球表面很不规则，有高山、平原、丘陵、海洋等。这些起伏相对于地球本身十分微小。一、地球的形状和大小一、地球的形状和大小1铅垂线：重力的作用线称为铅垂线，是测量工作的基准线。2水准面：某一时刻

3、处于没有风浪的海洋水面，称为水准面。理想化的静止曲面。3大地水准面：没有风浪没有潮汐的平均海水面就称为大地水准面，是测量工作的基准面。4大地体：大地水准面包围的曲面形体称为大地体。水准面、大地水准面不规则。大地体不规则。5参考椭球体：测量中取大小和形状与大地体最为密合的旋转椭球体代替大地体，定位后的旋转椭球体，成为参考椭球体。几种著名的地球椭球参数推算者长半轴a/m短半轴b/m扁率推算年代和国家德兰布尔6 375 6536 356 5641:3341800美国白塞尔6 377 3976 356 0791:299.21841德国克拉克6 378 2496 356 5151:293.51880英国

4、海福特6 378 3886 356 9121:297.01909美国克拉索夫斯基6 378 2456 356 8631:298.31940前苏联IUGG-756 378 1406 356 755.31:298.2571979国际大地测量与地球物理联合会WGS-846 378 1371:298.257 223 5631984美国二、地面点位置的表示二、地面点位置的表示如下图所示，设想将地面上高度不同的A、B、C三个点分别沿铅垂线方向投影到大地水准面P上，得到相应的投影点a，b，c，这些点分别表示地面点在球面上的相应位置。如果在测区的中央作水平面P并与水准面P相切，过A，B，C各点的铅垂线与水平面

5、相交于a，b，c，这些点便代表地面点在水平面上的相应位置。由此可见，地面点的空间位置可以用点在水准面或水平面上的位置及点到大地水准面的铅垂距离来确定。（一）（一）大地坐标大地坐标大地坐标系统是以参考椭球体面为基准面的球面坐球面坐标系标系通常以大地经度和大地纬度表示简称经度(L)，纬度(B)。L、B或称为大地坐标。B:293345.8036L:1195128.7441（二）（二）平面直角坐标系平面直角坐标系独立平面直角坐标 测区范围较小：可把地球表面的一部分当作平面看待，所测得地面点的位置或一系列点子所构成的图形，可直接用相似而缩小的方法描绘到平面上去。此表示方法与数学上表示有差异：1、坐标轴方

6、向不同。2、象限顺序不同。目的：便于定向，不改变数学公式而直接应用于测量计算。当测区范围大时，不能将水准面看成水平面，必须采用适当的投影方法，建立全球统一的平面直角坐标系统。测量平面坐标系与数学坐标系测量平面坐标系与数学坐标系数学上的三角公式适用于测量平面坐标系 x=scos y=ssin 高斯平面直角坐标 测区范围较大：不能把地球很大一块地表面当作平面看待，必须采用适当的投影方法来解决这个问题，即可采用高斯投影的方法高斯投影的表达1）横圆柱描述法把地球看作一个圆球，设想把一个平面卷成一个横圆柱，把它套在圆球外面，使横圆柱的中心轴线通过圆球的中心，把圆球面上一根子午线与横圆柱相切，即这条子午线

7、与横圆柱重合。以此子午线为中心将其左右一定带宽范围内的球面用正形投影（即高斯投影）的方法投影至圆柱面上。Np1sP1S p2P2o赤道Sx中央子午线y边缘子午线2）纵横轴线中央子午线和赤道面投影至横圆柱面上都是一条直线，且互相垂直，它们构成了平面直角坐标系统的纵横轴，即x轴和y轴，因此经过这种投影后，其坐标既是平面直角坐标，又与大地坐标的经纬度发生联系，对大范围的测量工作也就适用了。3）投影分带为控制投影变形，这种投影方法把地球分成若干范围不大的带进行投影，带的宽度一般分为经差6、3和1.5几种，简称6带、3带和1.5带，中心的子午线为中央子午线，其经度的计算方法如下。6带：（6N-3）3带：

8、（3N）N带号。G0369121518（四）我国目前常采用的坐标系有（四）我国目前常采用的坐标系有（四）我国目前常采用的坐标系有（四）我国目前常采用的坐标系有采用不同的椭球时，大地坐标不一样。1、1954年北京坐标系（BCJ-54）：建国初期，采用克拉索夫斯基椭球建立的参考坐标系。大地原点在苏联的普尔科沃，利用东北边境 呼玛、吉拉林、东宁三个点与苏联大地网联测后的坐标作为我国天文大地网的起算数据，推算出北京一点的坐标为原点。缺点：（1）参考椭球长半径偏长（长了100多米）（2）椭球基准轴定向不明确（3）椭球面与我国境内的大地水准面不吻合，东部高程异常达+68m。（4）点位精度不高。2、1980

9、国家大地坐标系：为满足经济建设、国防建设和地球科学研究的需要，克服1954年北京坐标系存在的问题20世纪70年代，选用 IUGG-75地球椭球，该椭球面与我国境内的大地水准面密合最佳，以陕西省泾阳县永乐镇北洪流村某点为坐标原点，对原大地网重新进行平差。平差后大地水准面与椭球面差距在20m以内，边长精度为1/50万。3、WGS-84坐标系 该坐标系是世界大地坐标系，坐标原点在地心，采用 WGS-84椭球。利用GPS卫星定位系统得到的地面点位置是WGS-84坐标。坐标系的原点设在椭球的中心O，用相互垂直的x，y，z三个轴表示，x轴通过起始子午面，z轴为椭球旋转轴。三、地面点的高程三、地面点的高程绝

10、对高程绝对高程绝对高程绝对高程：任意点到大地水准面的铅垂距离称为该点的绝对绝对绝对绝对高程，简称高程，亦称标高或海拔。用H来表示，HA、HB分别是A点和B点的高程。相对高程相对高程相对高程相对高程：地面点到任意水准面的铅垂距离在图上可看出，绝对高程HA和相对高程HA在数值上不相等。HAHA HAHA AHBHB hABB大地水准面水准面解放后我国在青岛建立了验潮站，根据1950-1956年的验潮资料，推算的黄海平均海水面作为我国的高程起算面。由此推求的青岛国家水准原点高程为72.289m，该系统简称1956年黄海高程系。20世纪80年代初，我国根据1952-1979年的验潮资料，重新推算平均海

11、水面，获得国家水准原点的高程为72.260m，该系统称为1985国家高程基准。于1985年1月1日开始执行。1985国家高程基准的高程值=1956年黄海高程系的高程值 0.029m。部分验潮站当地平均海面部分验潮站当地平均海面19851985高程高程cmcm海区序号站名观测时间/年当地平均海面的1985高程变化幅度渤海、黄海1大连18-2132秦皇岛2203烟台2704青岛3105石臼所1136连云港1307燕尾港1428吕泗73东海9定海72323310健跳202011坎门2222海区序号站名观测时间/年当地平均海面的1985高程变化幅度东海12三沙92623313梅花52314厦门2024

12、南海15东山203524316汕头253717汕尾133118赤湾123519三灶123720闸坡203321海安73422北海1934我国曾采用的高程系及其与我国曾采用的高程系及其与19851985国家高程基准的差距国家高程基准的差距高程系1985高程基准1954黄海系1956黄海系废黄河口系大沽零点吴淞零点坎门零点珠江高程系广州高程系零点差00.055-0.029-0.092-1.952-1.856-0.2310.586-4.443 假定高程假定高程在局部地区或某项工程建设中，当引测绝对高程有困难时，可任意假定一个水准面为高程起算面。从某点到假定水准面的垂直距离称为该点的假定高程。采用假定

13、高程时，先在测区内选一高程基准点并确定其假定高程，以此为基准推算其它各点。采用假定高程同样可得任意两点间的高差。一个特定区域只能选择一个假定的水准面。H1H1假定水准面大地水准面ABH2H2hHAHA AHBHB hABB大地水准面水准面高差高差高差高差地面两点间的高程或相对高程之差称为高差，用h表示。图2-5中从A点至B点的高差为hABHBHAHBHA 可见，两点间高差与高程起算面无关。另外，从B点至A点的高差为hBAHAHBHAHB因此 hAB-hBA 1.3 用水平面代替水准面的限度一、对距离的影响一、对距离的影响弧AB=R=D,平距AB=Rtg=D D=DD=RtgR=R(tg)将tg

14、级数展开，略去五次方以上各项：tg=(1/3)3 代入上式，有：D=R3/3=R(D/R)3/3=D3/3R2 相对误差：D/D=D2/3R2 从相对误差看，此影响很小（当D=10km时，D=8mm，D/D=1/120万）。故小区域（如小于10公里时），可不考虑地球曲率对水平距离的影响。Bt=D hADBRR O用水平面代替水准面对距离的影响值用水平面代替水准面对距离的影响值D(km)15102550100 (mm)0.011.08.212810268212对水平角度的影响球面角超：式中：P球面多边形面积；R地球半径。测量工作中实测的是球面面积，绘制成图时则绘成平面图形的面积。当时，当时，当时

15、，当时，由此表明：对于面积在以内的多边形，地球曲率对水平角度的影响只有在最精密的测量中才需要考虑，一般的测量工作是不必考虑的。二、对高程的影响二、对高程的影响即Bt=D hADBRR O因，可忽略不计，则：由图得知当时，；当时，用水平面代替水准面对高差的影响值用水平面代替水准面对高差的影响值D(km)0.10.20.40.60.81510(mm)0.83.11328508019607850从上述计算表明：地球曲率的影响对高差而言，即使在很短的距离内也必须加以考虑。1.4 测量工作概述测量的基本工作测量工作的基本原则测量工作的基本要求测量的计量单位（一）测量的基本工作（一）测量的基本工作 如图所

16、示，设A、B为已知坐标点，P为待定点。首先测出了水平角和水平距离DAP，再根据A、B的坐标，即可推算出P点的坐标。测量的基本要素是：1.距离（水平距离或斜距）；2.角度（水平角和竖直角）；3.高程测量的基本工作是：高差测量、水平角测量、水平距离测量。测量工作分类：外业 、内业BAPDAP（二）测量工作的基本原则基本要求（二）测量工作的基本原则基本要求 测量工作的基本原则测量工作的基本原则整体原则和控制原则“由整体到局部”、“先控制后碎部”、“从高级到低级”整体原则和控制原则“前一步工作未作检核不进行下一步工作”测量工作的基本要求测量工作的基本要求“质量第一”的观点严肃认真的工作态度吃苦耐劳的精

17、神保持测量成果的真实、客观和原始性爱护测量仪器与工具（三）测量的计量单位（三）测量的计量单位1长度单位 1km=1000m，1m=10dm=100cm=1000mm2面积单位 面积单位是m2，大面积则用公顷或km2表示，在农业上常用市亩作为面积单位。1公顷=10 000m2=15市亩，1km2=100公顷=1 500市亩，1市亩=666.67m23体积单位 体积单位为m3，在工程上简称“立方”或“方”4角度单位 测量上常用的角度单位有度分秒制和弧度制两种。（1）度分秒制 1圆周角=360，1=60，1=60（2）弧度制 弧长等于圆半径的圆弧所对的圆心角，称为一个弧度，用表示。1弧度=57.3=3 438=206 265思考题思考题1、进行测量工作应遵循的原则是什么？为何要遵循这些原则？2、什么是水准面、大地水准面？3、测量工作中地面点的位置是如何表示的？4、测量的基本工作有哪些？5、测设和测定有什么关系？