建筑测量bqlg.pptx
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1、主讲人:项霞主讲人:项霞 四川大学水利水电学院四川大学水利水电学院 二零零八年八月 绪论绪论第 一 讲本本 次次 授授 课课目的和要求目的和要求了解测量学的定义,任务和作用,测量了解测量学的定义,任务和作用,测量工作的实质,确定地面点位的方法测工作的实质,确定地面点位的方法测量常用的计量单位计算中数字的凑整量常用的计量单位计算中数字的凑整原则。原则。本次授课的重本次授课的重点与难点分析点与难点分析1测量的基准面测量的基准面2坐标系的选择及其意义坐标系的选择及其意义3.高斯(高斯(-克吕格)平面直角坐标系克吕格)平面直角坐标系1.1 1.1 测绘学与测量学测绘学与测量学一、测绘学一、测绘学 研究
2、地球整体及其表面和外层空间中的各种自然物体和人造物体的研究地球整体及其表面和外层空间中的各种自然物体和人造物体的与与地理空间地理空间有关的信息,并对这些与地理空间有关的信息进行有关的信息,并对这些与地理空间有关的信息进行采集、处采集、处理、管理、更新和利用理、管理、更新和利用的理论和技术。的理论和技术。它既要研究它既要研究测定测定地面点的几何位置、地球形状、地球重力场,以及地面点的几何位置、地球形状、地球重力场,以及地球表面自然形态和人工设施的几何形态;又要结合社会和自然信息的地球表面自然形态和人工设施的几何形态;又要结合社会和自然信息的地理分布,研究地理分布,研究绘制绘制全球和局部地区各种比
3、例尺的地形图和专题地图的全球和局部地区各种比例尺的地形图和专题地图的理论和技术。理论和技术。绪论1 1 绪论绪论测绘学测绘学测定测定绘制绘制二、测量学二、测量学 测绘学中的第一部分内容便是测量学研究的内容。即测绘学中的第一部分内容便是测量学研究的内容。即测量学测量学是一门研是一门研究地球表面的形状和大小、地球重力场、确定地面点之间相对位置的科学。究地球表面的形状和大小、地球重力场、确定地面点之间相对位置的科学。测量学:包括测量学:包括测定测定和和测设测设两部分工作。两部分工作。1.1.测定测定:就是用各种测量仪器和工具,通过实地测量和计算,将地表的地:就是用各种测量仪器和工具,通过实地测量和计
4、算,将地表的地物地貌位置按定比例尺缩绘成地形图作为规划设计、经济建设、国防建物地貌位置按定比例尺缩绘成地形图作为规划设计、经济建设、国防建设和科学研究应用的依据。设和科学研究应用的依据。2.2.测设测设:(放样放样):将设计图上的建:将设计图上的建(构构)筑物位置按设计要求在地面上标定筑物位置按设计要求在地面上标定出来作为施工的依据。出来作为施工的依据。绪论测设测设:图纸图纸 地面地面测定测定:地面地面 图纸图纸三、现代测绘学的主要任务及作用三、现代测绘学的主要任务及作用1 1、主要任务、主要任务 精确地测定地面点的位置及地球的形状和大小精确地测定地面点的位置及地球的形状和大小 将地球表面的形
5、态及其他相关信息测绘成图将地球表面的形态及其他相关信息测绘成图 进行经济建设和国防建设所需要的测绘工作进行经济建设和国防建设所需要的测绘工作2 2、作用、作用提供基础数据提供基础数据提供地图提供地图行政勘界与权属定界行政勘界与权属定界提供各种工程需要的测量技术提供各种工程需要的测量技术军事测绘军事测绘绪论四、工程测量的主要任务四、工程测量的主要任务测绘大比例尺地形图测绘大比例尺地形图建筑物或构筑物的施工放样建筑物或构筑物的施工放样绘制竣工总平面图绘制竣工总平面图对建筑物的安全性进行位移和变形监测对建筑物的安全性进行位移和变形监测绪论五、测绘学的分类:五、测绘学的分类:大地测量学大地测量学 (G
6、eodesy)(Geodesy)摄影测量学摄影测量学(Photogrammetry and remote sensing)(Photogrammetry and remote sensing)海洋测量学海洋测量学(marine surveyingmarine surveying )地图制图学地图制图学(Cartography)(Cartography)工程测量学工程测量学(engineering surveying engineering surveying)研究工程建设与自然资源开发中在研究工程建设与自然资源开发中在规划规划、勘测设计勘测设计、施工与管理施工与管理各各个阶段进行的测量理论与技
7、术的学科。工程测量学是个阶段进行的测量理论与技术的学科。工程测量学是测绘科学技术测绘科学技术在国在国民经济和国防建设中的直接应用。按工程种类分为民经济和国防建设中的直接应用。按工程种类分为建筑工程测量建筑工程测量、线路线路测量、桥梁测量、隧道测量、矿山测量、城市测量、水利工程测量测量、桥梁测量、隧道测量、矿山测量、城市测量、水利工程测量等。等。绪论绪论1.2 1.2 地面点位置的确定地面点位置的确定1.2.1测量的基准线和基准面测量的基准线和基准面1.1.铅垂线铅垂线:重力的作用线称为铅垂线,简称垂线。重力的作用线称为铅垂线,简称垂线。(万有引力与离心力万有引力与离心力)2 2水准面(水准面(
8、level surfacelevel surface ):假想静止不动的海水面向整个陆地延伸:假想静止不动的海水面向整个陆地延伸形成的封闭的曲面形成的封闭的曲面3 3大地水准面(大地水准面(geoidgeoid):假想静止不动的平均海水面向整个陆地延伸:假想静止不动的平均海水面向整个陆地延伸形成的封闭的曲面形成的封闭的曲面4 4水平面水平面:与大地水准面相切的平面:与大地水准面相切的平面绪论绪论5 5大地体大地体:大地水准面包围的曲面形体称为大地体大地水准面包围的曲面形体称为大地体。6 6参考椭球体参考椭球体:测量上选一个非常接近大地体,并可用:测量上选一个非常接近大地体,并可用 数学式表示的
9、旋转数学式表示的旋转椭球体来表示地球的参考形状和大小,这个形体称为参考椭球体;其表面称椭球体来表示地球的参考形状和大小,这个形体称为参考椭球体;其表面称为为参考椭球面;与参考椭球面相应的线为法线。参考椭球面;与参考椭球面相应的线为法线。7 7基准线与基准面基准线与基准面 外业工作的基准面与基准线:外业工作的基准面与基准线:基准面:大地水准面基准面:大地水准面 基准线:铅垂线基准线:铅垂线 内业计算和制图的基准面与基准线:内业计算和制图的基准面与基准线:基准面:参考椭球面基准面:参考椭球面 基准线:法线基准线:法线绪论参考椭球体的参数参考椭球体的参数1 119801980年以后年以后IAG-75
10、IAG-75参数参数:R=R=63781406378140米,米,=1/298.2571/298.257,推算值,推算值 b=6356755.288 b=6356755.288米。米。2 219541954年北京坐标系参数(前苏联克拉索夫斯基参数)年北京坐标系参数(前苏联克拉索夫斯基参数):R=R=63782456378245米,米,=1/298.31/298.3,推算值,推算值b=6356863.019b=6356863.019米。米。3 3平均参数平均参数:R=:R=63710006371000米。米。绪论1.2.21.2.2确定地面点位置的方法确定地面点位置的方法一、地面点的高程一、地面
11、点的高程绝对高程:绝对高程:地面点到大地水准面的铅垂距离,又称标高和海拨,用地面点到大地水准面的铅垂距离,又称标高和海拨,用H H表示表示 如:如:A A点高程用点高程用 H HA A 表示;表示;B B点高程用点高程用H HB B表示表示高差高差:地面上两点的高程之差,用:地面上两点的高程之差,用h h表示表示 如:如:ABAB两点高差用两点高差用h hABAB表示表示 :hAB=H HB B H HA A相对高程相对高程H H:以假定水准面作为高程的起算面。以假定水准面作为高程的起算面。建筑标高:建筑标高:0.0000.000的绝对高程是施工放样时的绝对高程是施工放样时测设测设0.0000
12、.000的依据。的依据。绪论1 1 大地坐标系统大地坐标系统n大地坐标系统是以参考椭球体面为基准大地坐标系统是以参考椭球体面为基准面,以法线为基准线的面,以法线为基准线的球面坐标系球面坐标系,n通常以通常以大地经度、大地纬度大地经度、大地纬度和和大地高大地高表表示,示,n简称经度简称经度(L)(L),纬度,纬度(B)(B)和高程(和高程(H H)。)。L L、B B或或H H称为大地坐标。称为大地坐标。二、地面点的坐标二、地面点的坐标绪论2 2 高斯(高斯(-克吕格)平面直角坐标系统克吕格)平面直角坐标系统 n大地坐标表示地面点的球面坐标,工程设计上需要点位平面位置。工程建大地坐标表示地面点的
13、球面坐标,工程设计上需要点位平面位置。工程建设在地球曲面上完成,工程设计均在平面上进行。设在地球曲面上完成,工程设计均在平面上进行。“平面平面”与与“曲面曲面”必必然有矛盾。高斯平面直角坐标系是一种应用广泛的坐标系统,可以解决这然有矛盾。高斯平面直角坐标系是一种应用广泛的坐标系统,可以解决这类问题。类问题。n高斯投影的原理:高斯投影的原理:1)1)沿沿N N、S S两极在参考椭球面均匀标出子午线两极在参考椭球面均匀标出子午线(经线经线)和分带。和分带。2)2)假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上。假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上。3)3)地球表面投影到横椭圆柱面上。地球表面投影到横椭圆柱面上。
14、4)4)展开成高斯平面。展开成高斯平面。绪论 高斯投影高斯投影高斯投影将球面上的坐标转换到平面上高斯投影将球面上的坐标转换到平面上投影必然会有变形,常分三种:投影必然会有变形,常分三种:对于地形图的测绘来说,要求投影后的角度保持不变形,同时对于地形图的测绘来说,要求投影后的角度保持不变形,同时长度变化也要尽可能小,只有采用长度变化也要尽可能小,只有采用正形投影正形投影,并,并分带分带进行才能进行才能满足上述要求。满足上述要求。绪论面积变形面积变形长度变形长度变形角度变形角度变形投影变形投影变形绪论n 高斯投影的规律:高斯投影的规律:(1)(1)中中央央子子午午线线的的投投影影为为一一条条直直线
15、线,且且投投影影之之后后的的长长度度无无变变形形;其其余余子子午午线线的的投投影影均均为为凹凹向向中中央央子子午午线线的的曲曲线线,且且以以中中央央子子午午线线为为对对称称轴轴,离离对对称称轴轴越越远,其长度变形也就越大;远,其长度变形也就越大;(2)(2)赤赤道道的的投投影影为为直直线线,其其余余纬纬线线的的投投影影为为凸凸向向赤赤道道的的曲曲线线,并并以以赤赤道道为为对对称轴;称轴;(3)(3)经纬线投影后仍保持相互正交的关系,即投影后无角度变形;经纬线投影后仍保持相互正交的关系,即投影后无角度变形;(4)(4)中央子午线和赤道的投影相互垂直。中央子午线和赤道的投影相互垂直。为了将投影变形
16、限制在一定的范围内,采用为了将投影变形限制在一定的范围内,采用分带投影分带投影。绪论n 分带投影:分带投影:投影带宽度:以相邻子午面间的经度差来划分投影带宽度:以相邻子午面间的经度差来划分 66带带:自自格格林林尼尼治治子子午午面面起起,自自西西向向东东每每66为为一一带带,全全球球共分共分6060带。带。带号带号n n与其中央子午线的经度与其中央子午线的经度(L(L)有下列关系:)有下列关系:L L =n6-3=n6-3 已知经度已知经度L L求带号求带号n n:n=int(L/6)+1n=int(L/6)+1我国境内有我国境内有1111个个66带(带(1313带到带到2323带)带)绪论
17、33带带:自自东东经经130130开开始始每每隔隔经经差差33划划分分,全全球球共共分分120120带。带。1.1.带号带号n n与其中央子午线的经度与其中央子午线的经度(L(L)有下列关系:)有下列关系:L L=n3=n3已知经度已知经度L L求带号求带号n n:n=int(L-1.5)/3)+1n=int(L-1.5)/3)+1我国境内我国境内2121个个33带(带(2525带到带到4545带)带)绪论6带和带和3带投影带投影绪论n 高斯高斯克吕格平面直角坐标系克吕格平面直角坐标系 分带投影后,各带的中央子午线都和赤道垂直,以分带投影后,各带的中央子午线都和赤道垂直,以:中央子午线为纵坐标
18、轴中央子午线为纵坐标轴x x 赤道为横坐标轴赤道为横坐标轴y y 其交点为坐标原点其交点为坐标原点这这样样,在在每每个个投投影影带带内内,便便构构成成了了一一个个既既和和地地理理坐坐标标有有直直接接关关系、又有各自独立的平面直角坐标系,称为系、又有各自独立的平面直角坐标系,称为高斯高斯-克吕格坐标系克吕格坐标系绪论为为了了使使横横坐坐标标y y不不出出现现负负值值,无无论论33或或66带带,每每带带的的纵纵坐坐标标轴轴要要西西移移500km500km,即即在在每每带带的的横横坐坐标标上上加加500km500km。为为了了指指明明该该点点属属于于何何带带,还还规规定定在在横横坐坐标标y y值值之
19、之前前,要要写写上上带带号号。未未加加500km500km和和带带号号的的横横坐坐标标值值称称为为自自然然值值,加加上上500 500 kmkm和带号的横坐标值称为和带号的横坐标值称为通用值通用值。例如:例如:自然值:自然值:Y1=+36210.140m,Y1=+36210.140m,Y2=-41613.070m Y2=-41613.070m通用值:通用值:Y1=38 536210.140m,Y1=38 536210.140m,Y2=38 458386.930m Y2=38 458386.930m绪论3 3、独立平面直角坐标系、独立平面直角坐标系n独立平面直角坐标系建立没有高斯平面直角坐标系那
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