《工程测量绪论》PPT课件.ppt

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1、 1.1 1.1 工程测量的相关概念工程测量的相关概念 1.2 1.2 测量工作的基准面和基准线测量工作的基准面和基准线 1.3 1.3 地面点位的确定地面点位的确定 1.4 1.4 测量工作的基本原则测量工作的基本原则第一章 绪论1.1 1.1 工程测量的相关概念工程测量的相关概念工程测量定义工程测量定义 研究工程建设在勘察设计勘察设计、施工放样施工放样和运营管运营管理理等各阶段中进行测量工作的理论和方法的学科。主要包括测绘、施工放样和建筑物的变形观测等。1.1.2 1.1.2 工程测量的任务工程测量的任务 工程测量是运用测量学的基本原理和方法为各类工程建设服务。工程建设三阶段 测量的任务

2、勘测设计 控制，测绘地形图控制，测绘地形图 施工建设 施工放样，竣工测量施工放样，竣工测量 运营管理 安全监测，变形观测安全监测，变形观测 课程内容结构课程内容结构第一部分 测量学的基本原理和方法第二部分 大比例尺地形图的测绘和应用 第三部分 土木工程施工测量为什么学习该课程为什么学习该课程实际工作需要专业毕业要求1.1.5 1.1.5 学习目标和要求学习目标和要求1.1.知识要求：掌握工程测量的基本原理和方法。知识要求：掌握工程测量的基本原理和方法。2.2.能力要求：能力要求：（1 1）能够应用测量学基本原理、较熟练使用测）能够应用测量学基本原理、较熟练使用测量仪器进行一般工程的测绘和施工放

3、样。量仪器进行一般工程的测绘和施工放样。（2 2）能够正确使用图、表等技术语言，进行表）能够正确使用图、表等技术语言，进行表达和沟通。达和沟通。（3 3）能够正确理解工程管理与相关专业之间的）能够正确理解工程管理与相关专业之间的关系，具有良好的沟通与合作能力。关系，具有良好的沟通与合作能力。1.1.5 1.1.5 学习目标和要求学习目标和要求3.3.素质要求：素质要求：（1 1）具有严谨求实的科学态度和进取精神。）具有严谨求实的科学态度和进取精神。（2 2）具有不断学习和寻找解决问题的欲望，）具有不断学习和寻找解决问题的欲望，具有推广新技术的进取精神；具有面对挑具有推广新技术的进取精神；具有面

4、对挑战和挫折的乐观主义态度。战和挫折的乐观主义态度。1.1.6 1.1.6 如何学好这门课程如何学好这门课程1.端正态度2.明确目标3.讲究方法4.活学活用返回大地体：大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形体。大地水准面：设想处于完全静止的平均海水面向 陆地和岛屿延伸所形成的闭合曲面。水准面：自由静止的水面，为曲面。特点：曲面上任一点的铅垂线都垂于该曲面，且水准面有无数个。1.2 测量工作的基准线和基准面1.大地体与水准面 由于大地水准面是一个不规则的曲面，不能用数学公式表述，因而需要寻找一个理想的几何体代表地球的形状和大小。该几何体必须满足两个条件：形状接近地球自然形体；可以用简单的数学公

5、式表示。2参考椭球体及参考椭球面参考椭球体 一个非常接近大地体，并可用数学式表 示几何形体，作为地球的参考形状和大 小。它是一个椭圆绕其短轴旋转而形成 的形体，故又称旋转椭球体。参考椭球面参考椭球面参考椭球面 参考椭球体外表面，是球面坐标系的基准面。旋转椭球体由长半轴a（或短半轴b）和扁率决定。我国目前采用的参考 椭球体的参数为：长半轴 a=6378140m 短半轴 b=6356755m 扁 率 =测量精度要求不高时，可把地球看作 圆球，其平均半径 R=6371km16届届“国际大地国际大地测量与地球物理测量与地球物理联合会联合会”推荐推荐测量工作的基准线和基准面：测量工作的基准线铅垂线（对应

6、于大地水准面)。测量工作的基准面大地水准面。测量内业计算的基准线法线（对应于参考椭球面)。测量内业计算的基准面参考椭球面。O OG G 大地水 准面铅垂线返回CYABabcX1.3 确定地面点位的方法 空间是三维的，确定地面点位的实质是确定其在某个空间坐标系中的三维坐标。测量上将空间三维坐标系分解成确定点的二维坐标系二维坐标系（地面点沿基准线投影到基准面上，在基准面上的位置。基准线可以是铅垂线或法线，基准面是大地水准面、平面或是椭球体面）和一一维高程系维高程系（地面点沿基准线到基准面的距离）。地面点的高程：地面点沿铅垂方向到 大地水准面的距离。注：地面点在大地水 准面以上，H为正；地面点在大地

7、水准 面以下，H为负。如图：HA=166.780m HB=-136.680mA 大地水准面HABHB1.3.1 地面点的高程绝对高程（海拔）：某点沿铅垂线方向到 大地水准面的距离。如：HA、HC。相对高程：某点沿铅垂线方向到任意水准面的距离。如：HA、HC。高差：地面上两点高程之差。如：hAC=HC HA hAC=HC HA当hAC为正时，C点高于A点；当hAC为负时，C点低于A点；我国的高程系统：水准原点 全国高程的起算点。1985年国家高程基准（72.260m）1956年黄海高程系 （72.289m）目前我国统一采用1985年国家高程基准。（青岛）水准原点H0验潮站大地水准面1.3.2 地

8、面点的坐标 地面点的坐标常用大地地理坐标、平面直角坐标或 空间直角坐标表示。（一）大地地理坐标 以参考椭球面为基准面，以椭球面法线为 基准线建立的坐标系。地球表面任意一点的经度和纬度，称为该 点的大地坐标，可表示为 A(L,B)。如：北京 东经11628北纬3954我国大地原点我国大地原点位于 陕省泾阳县永乐镇。我国统一采用的坐标系为“1980年国家大地坐标系”。大地原点：全国统一坐标的起算点。（二）平面直角坐标 由于大地坐标是球面坐标，在工程建设规 划、设计、施工中，测量和计算十分不便。投影：将球面坐标按一定的数学法则归算到 平面上。即 X=F 1（L，B）Y=F 2（L，B）我国采用高斯平

9、面直角坐标，小地区范围内 也可采用独立平面直角坐标。高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系1 1、高斯投影的概念、高斯投影的概念 高斯投影是一种高斯投影是一种等角投影等角投影。它是由德国数。它是由德国数学家学家高斯高斯(Gauss(Gauss，17771855)17771855)提出，后经德提出，后经德国大地测量学家国大地测量学家克吕格克吕格(Kruger(Kruger，185718571923)1923)加以补充完善，故又称加以补充完善，故又称“高斯高斯克吕格投影克吕格投影”，简称，简称“高斯投影高斯投影”。2 2、投影带的划分、投影带的划分 我国规定按经差我国规定按经差6 6和和3 3进行投

10、影分带。进行投影分带。6 6带带自自首子午线首子午线开始，按开始，按6 6的经差自西向东的经差自西向东分成分成6060个带（我国：个带（我国：13231323）。3带带自自1.5 开始，按开始，按3的经差自西向东的经差自西向东分成分成120个带（我国：个带（我国：2545）。6带与3带中央子午线之间的关系如图:3带的中央子午线与6带中央子午线及分带 子午线重合，减少了换带计算。按照按照6 6带带划分的规定，第划分的规定，第1 1带中央子午线的经带中央子午线的经度为度为3 3，其余各带，其余各带中央子午线经度与带号中央子午线经度与带号的关系的关系是：是：L L。=6=6NN3 3 （NN为为6

11、6带的带号）带的带号）例：例：2020带中央子午线的经度为带中央子午线的经度为 L L。6 6 20 203 3117 117 按照按照3带带划分的规定，第划分的规定，第1带中央子午线的经带中央子午线的经度为度为3，其余各带，其余各带中央子午线经度与带号中央子午线经度与带号的关系的关系是：是：L/。=3n （n为为3带的带号）带的带号）例：例：120带中央子午线的经度为带中央子午线的经度为 L/。3 120360 若已知某点的经度为若已知某点的经度为L L，则该点的，则该点的6 6带的带号带的带号NN由下式计算：由下式计算：或或 若已知某点的经度为若已知某点的经度为L L/，则该点所在，则该点

12、所在3 3带的带号按下式计算：带的带号按下式计算：（四舍五入）或（四舍五入）或NSc中中中中央央央央子子子子午午午午线线线线赤道赤道高斯投影平面高斯投影平面赤道赤道中中央央子子午午线线3 3、高斯投影的原理、高斯投影的原理 高斯投影高斯投影采用分带投影。将椭球面按采用分带投影。将椭球面按一定经差分带，分别进行投影。一定经差分带，分别进行投影。4 4、高斯投影的特性、高斯投影的特性（1 1）中央子午线中央子午线投影后为直投影后为直线，且长度不变。线，且长度不变。（2 2）除中央子午线外，除中央子午线外，其其余子午线余子午线的投影均为凹向的投影均为凹向中央子午线的曲线，并以中央子午线的曲线，并以中

13、央子午线为中央子午线为对称轴对称轴。投。投影后有长度变形。影后有长度变形。（3 3）赤道线赤道线投影后为直线，投影后为直线，但有长度变形。但有长度变形。赤道赤道中央子午线中央子午线平行圈平行圈子午线子午线O Ox xy y（4 4）除赤道外的其余纬线，除赤道外的其余纬线，投影后为凸向赤道的曲线，投影后为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴。并以赤道为对称轴。（5 5）经线与纬线投影后仍）经线与纬线投影后仍然保持正交。然保持正交。（6 6）离中央子午线愈远，离中央子午线愈远，长度变形愈大。长度变形愈大。赤道赤道中央子午线中央子午线平行圈平行圈子午线子午线O Ox xy y5 5、高斯平面直角坐标系、

14、高斯平面直角坐标系坐标系的建立：坐标系的建立：x x轴轴 中央子午线的投影中央子午线的投影y y轴轴 赤道的投影赤道的投影原点原点O O 两轴的交点两轴的交点OxyP（X，Y）高斯自高斯自然坐标然坐标注：注：X轴向轴向北北为为正正，y轴向轴向东东为为正正。赤道赤道中央子午线中央子午线 由于我国的位于由于我国的位于北半球，东西横跨北半球，东西横跨11 11个个6 6带（带（13-2313-23），各带又独自构成直角各带又独自构成直角坐标系。坐标系。故：故：X X值均为正值均为正，而而Y Y值则有正有负值则有正有负。世界地图世界地图赤赤 道道xyo500km =500000+=+636780.36

15、0m =500000+=+227559.720m国家统一坐标国家统一坐标（通用坐标）：（通用坐标）：（带号）（带号）（带号）（带号）例：例：有一国家控制点的坐标有一国家控制点的坐标:x=3102467.280m,y=19367622x=3102467.280m,y=19367622380m380m，（1 1）该点位于几度带的第几带？）该点位于几度带的第几带？（2 2）该带中央子午线经度是多少？）该带中央子午线经度是多少？（3 3）该点在中央子午线的哪一侧？）该点在中央子午线的哪一侧？（4 4）该点距中央子午线和赤道的距离为多少？）该点距中央子午线和赤道的距离为多少？（6度带第度带第19带）带）

16、（L。=619-19-3=111）（先去掉带号，原来横坐标（先去掉带号，原来横坐标y367622.380500000-132377.620m，在西侧），在西侧）（距中央子午线（距中央子午线132377.620m，距赤道，距赤道3102467.280m）不同点：不同点：1 1、x x，y y轴互异。轴互异。2 2、坐标象限不同。坐标象限不同。3 3、表示直线方向的方位角、表示直线方向的方位角 定义不同。定义不同。相同点：相同点：数学计算公式相同。数学计算公式相同。高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系 与数学上的笛卡尔平面直角坐标系的异同点与数学上的笛卡尔平面直角坐标系的异同点 ：高斯平面直角坐标

17、系高斯平面直角坐标系笛卡尔坐标系笛卡尔坐标系ooyyxxppx=Dcosy=Dsiny=Dsinx=Dcosy=Dsiny=DsinDD 当测区范围较小时，可将大地水准面看作平面，并在平面上建立独立平面直角坐标系；地面点的位置可用平面直角坐标确定；坐标系原点一般 选在测区西南角 （测区内X、Y均为正值）；原点坐标值可以假定，也可 以采用高斯平面直角坐标；规定：X 轴向北为正，Y轴向东为正。OXY 测区北 独立平面直角坐标返回 1.4 测量工作的基本原则测量工作的基本原则布局上：由整体到局部布局上：由整体到局部 精度上：由高级到低级精度上：由高级到低级次序上：先控制后细部次序上：先控制后细部检核上：复测复算、步步检核。检核上：复测复算、步步检核。“前一步工作未作检核，不进行下一步工作前一步工作未作检核，不进行下一步工作”。返回例：测绘如下区域地形图例：测绘如下区域地形图测绘过程测绘过程测绘成果测绘成果返回