土木工程测量第1章.pptx

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1、土木工程测量第土木工程测量第1章教案章教案测量在国民经济建设中的应用：测量在国民经济建设中的应用：(1)(1)城城城城市市市市规规规规划划划划、给给给给水水水水排排排排水水水水、煤煤煤煤气气气气管管管管道道道道、工工工工业业业业厂厂厂厂房房房房和和和和高高高高层层层层建建建建筑筑筑筑建建建建设设设设的的的的测测测测量量量量工工工工作作作作l l1)1)设计阶段：测绘各种比例尺的地形图，供结构物的平面及竖向设计使用；设计阶段：测绘各种比例尺的地形图，供结构物的平面及竖向设计使用；l l2)2)施施工工阶阶段段：将将设设计计结结构构物物的的平平面面位位置置和和高高程程在在实实地地标标定定出出来来，

2、作作为为施施工工的的依据；依据；l l3)3)工工程程完完工工后后：测测绘绘竣竣工工图图，供供日日后后扩扩建建、改改建建、维维修修和和城城市市管管理理应应用用，对对某某些些重重要要的的建建筑筑物物或或构构筑筑物物在在建建设设中中和和建建成成以以后后都都需需要要进进行行变变形形观观测测，以以保保证建筑物的安全。证建筑物的安全。(2)(2)铁路、公路建设的测量工作铁路、公路建设的测量工作铁路、公路建设的测量工作铁路、公路建设的测量工作l l1)1)为了确定一条最经济合理的路线，必须预先测绘路线附近的地形图，在地为了确定一条最经济合理的路线，必须预先测绘路线附近的地形图，在地形图上进行路线设计，然后

3、将设计路线的位置标定在地面上以指导施工；形图上进行路线设计，然后将设计路线的位置标定在地面上以指导施工；2)2)当路线跨越河流时，必须建造桥梁，在建桥之前，要测绘河流两岸的地形图，当路线跨越河流时，必须建造桥梁，在建桥之前，要测绘河流两岸的地形图，测定河流的水位、流速、流量和河床地形图以及桥梁轴线长度等，为桥梁设测定河流的水位、流速、流量和河床地形图以及桥梁轴线长度等，为桥梁设计提供必要的资料，最后将设计桥台、桥墩的位置用测量的方法在实地标定；计提供必要的资料，最后将设计桥台、桥墩的位置用测量的方法在实地标定；l l2)2)当路线穿过山地需要开挖隧道时，开挖之前，必须在地形图上确定隧道的当路线

4、穿过山地需要开挖隧道时，开挖之前，必须在地形图上确定隧道的位置，根据测量数据计算隧道的长度和方向；隧道施工通常是从隧道两端相位置，根据测量数据计算隧道的长度和方向；隧道施工通常是从隧道两端相向开挖，这就需要根据测量成果指示开挖方向，保证其正确贯通。向开挖，这就需要根据测量成果指示开挖方向，保证其正确贯通。学习本课程，应掌握下列有关测定和测设的基本内容：学习本课程，应掌握下列有关测定和测设的基本内容：l l 地地形形图图测测绘绘运运用用各各种种测测量量仪仪器器和和工工具具，通通过过实实地地测测量量和和计计算算，把把小小范范围内地面上的地物、地貌按一定的比例尺测绘成图；围内地面上的地物、地貌按一定

5、的比例尺测绘成图；第1页/共22页l l 地地形形图图应应用用在在工工程程设设计计中中，从从地地形形图图上上获获取取设设计计所所需需要要的的资资料料，例例如如点点的的坐坐标标和和高高程程、两两点点间间的的水水平平距距离离、地地块块的的面面积积、地地面面的的坡坡度度、地地形形的的断断面和进行地形分析等；面和进行地形分析等；l l 施施工工放放样样把把图图上上设设计计好好的的建建筑筑物物或或构构筑筑物物的的位位置置标标定定在在实实地地上上，作作为为施工的依据；施工的依据；l l 变变形形观观测测监监测测建建筑筑物物或或构构筑筑物物的的水水平平位位移移和和垂垂直直沉沉降降，以以便便采采取取措措施施，

6、保证建筑物的安全；保证建筑物的安全；l l 竣工测量。竣工测量。1.2 1.2 地球的形状和大小地球的形状和大小地球的形状和大小地球的形状和大小l l地球是一个南北极稍扁，赤道稍长，平均半径约为地球是一个南北极稍扁，赤道稍长，平均半径约为6371km6371km的椭球。的椭球。l l测测量量工工作作是是在在地地球球表表面面上上进进行行的的，而而地地球球的的自自然然表表面面有有高高山山、丘丘陵陵、平平原原、盆盆地地、湖湖泊泊、河河流流和和海海洋洋等等高高低低起起伏伏的的形形态态，其其中中海海洋洋面面积积约约占占71%71%，陆陆地地面积约占面积约占29%29%。l l应应掌掌握握重重力力、铅铅垂

7、垂线线、水水准准面面、大大地地水水准准面面、参参考考椭椭球球面面和和法法线线的的概概念念及及关关系。系。l l地地球球上上的的质质点点所所受受的的万万有有引引力力与与离离心心力力的的合合力力称称为为重重力力(gravity)(gravity)，重重力力的的方方向称为铅垂线向称为铅垂线(plumb line)(plumb line)方向。方向。l l假假想想静静止止不不动动的的水水面面延延伸伸穿穿过过陆陆地地，包包围围整整个个地地球球，形形成成一一个个封封闭闭的的曲曲面面，这个封闭曲面称为水准面这个封闭曲面称为水准面(level surface)(level surface)。l l水准面也可以

8、定义为：处处与铅垂线垂直的连续封闭曲面。水准面也可以定义为：处处与铅垂线垂直的连续封闭曲面。l l与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面(geoid)(geoid)。l l水准面有无穷个，而大地水准面是唯一的。水准面有无穷个，而大地水准面是唯一的。第2页/共22页l l大地水准面是有微小起伏的、不规则的、很难用数学方程表示的复杂曲面。大地水准面是有微小起伏的、不规则的、很难用数学方程表示的复杂曲面。l l将地球表面上的物体投影到大地水准面上，计算起来非常困难。将地球表面上的物体投影到大地水准面上，计算起来非常困难。l l通通常常选选择择一一个个与与大大

9、地地水水准准面面非非常常接接近近的的、能能用用数数学学方方程程表表示示的的椭椭球球面面作作为为投投影影的的基基准准面面，这这个个椭椭球球面面是是由由椭椭圆圆NESWNESW绕绕其其短短轴轴NSNS旋旋转转而而成成的的旋旋转转椭椭球球面面，称为参考椭球称为参考椭球(reference ellipsoid)(reference ellipsoid)，其表面称为参考椭球面。，其表面称为参考椭球面。l l由由于于参参考考椭椭球球的的扁扁率率很很小小，当当测测区区范范围围不不大大时时，可可以以将将参参考考椭椭球球看看作作半半径径为为6371km6371km的圆球。的圆球。l l由由地地表表任任一一点点向

10、向参参考考椭椭球球面面所所作作的的垂垂线线称称法法线线(normal(normal line)line)，除除大大地地原原点点以以外外，地地表表任任一一点点的的铅铅垂垂线线和和法法线线一一般般不不重重合合，其其夹夹角角称称为为垂垂线线偏偏差差(deflection(deflection of of the vertical)the vertical)。第3页/共22页第4页/共22页1.3 1.3 测量坐标系与地面点位的确定测量坐标系与地面点位的确定测量坐标系与地面点位的确定测量坐标系与地面点位的确定l l空空间间是是三三维维的的，表表示示地地面面点点在在某某个个空空间间坐坐标标系系中中的的位

11、位置置需需要要三三个个参参数数，确确定定地面点位的实质就是确定其在某个空间坐标系中的三维坐标。地面点位的实质就是确定其在某个空间坐标系中的三维坐标。l l测量学将空间坐标系分为参心坐标系和地心坐标系。测量学将空间坐标系分为参心坐标系和地心坐标系。l l“参参心心”意意指指参参考考椭椭球球的的中中心心，由由于于参参考考椭椭球球的的中中心心一一般般不不与与地地球球质质心心重重合合，所以它属于非地心坐标系，所以它属于非地心坐标系，l l表表1-11-1中中的的前前两两个个坐坐标标系系是是参参心心坐坐标标系系。“地地心心”意意指指地地球球的的质质心心，表表1-11-1中中GPSGPS使用的使用的WGS

12、-84WGS-84属于地心坐标系。工程测量通常使用参心坐标系。属于地心坐标系。工程测量通常使用参心坐标系。1.3.11.3.1确定点的球面位置的坐标系确定点的球面位置的坐标系确定点的球面位置的坐标系确定点的球面位置的坐标系 l l测测量量上上将将空空间间坐坐标标系系分分解解成成确确定定点点的的球球面面位位置置的的坐坐标标系系(二二维维)和和高高程程系系(一一维维)。l l确定点的球面位置的坐标系有地理坐标系和平面直角坐标系两类。确定点的球面位置的坐标系有地理坐标系和平面直角坐标系两类。l l(1)(1)地理坐标系地理坐标系地理坐标系地理坐标系(geographical reference sy

13、stem)(geographical reference system)l l地理坐标系又可分为天文地理坐标系和大地地理坐标系两种。地理坐标系又可分为天文地理坐标系和大地地理坐标系两种。l l1)1)天文地理坐标系天文地理坐标系天文地理坐标系天文地理坐标系l l天天文文地地理理坐坐标标又又称称天天文文坐坐标标，表表示示地地面面点点在在大大地地水水准准面面上上的的位位置置，它它的的基基准准是是铅铅垂垂线线和和大大地地水水准准面面，它它用用天天文文经经度度(astronomical(astronomical longitude)longitude)和和天天文文纬纬度度(astronomical l

14、atitude)(astronomical latitude)两个参数来表示地面点在球面上的位置。两个参数来表示地面点在球面上的位置。l l过过地地面面上上任任一一点点P P的的铅铅垂垂线线与与地地球球旋旋转转轴轴NSNS所所组组成成的的平平面面称称为为该该点点的的天天文文子子午午面面(astronomical(astronomical meridian meridian plane)plane)，天天文文子子午午面面与与大大地地水水准准面面的的交交线线称称为为天天文文子子午午线线(astronomical(astronomical meridian)meridian)，也也称称经经线线。称称

15、过过英英国国格格林林尼尼治治天天文文台台G G的的天天文子午面为首子午面文子午面为首子午面(International meridian plane)(International meridian plane)。第5页/共22页l lP P点点天天文文经经度度：过过P P点点的的天天文文子子午午面面NPKSNPKS与与首首子子午午面面NGMSNGMS的的两两面面角角，从从首首子子午午面面向向东东或或向向西西计计算算，取取值值范范围围是是00180180，在在首首子子午午线线以以东东为为东东经经，以以西为西经。西为西经。l l过过P P点点垂垂直直于于地地球球旋旋转转轴轴的的平平面面与与地地球球

16、表表面面的的交交线线称称为为P P点点的的纬纬线线(woof)(woof)，过过球心球心O O的纬线称为赤道的纬线称为赤道(equator)(equator)。l lP P点点天天文文纬纬度度：P P的的铅铅垂垂线线与与赤赤道道平平面面的的夹夹角角，自自赤赤道道起起向向南南或或向向北北计计算算，取取值范围为值范围为 009090，在赤道以北为北纬，以南为南纬。，在赤道以北为北纬，以南为南纬。l l可可以以应应用用天天文文测测量量方方法法测测定定地地面面点点的的天天文文经经度度和和天天文文纬纬度度。例例如如广广州州地地区区的的概略天文地理坐标为东经概略天文地理坐标为东经1131811318，北纬

17、，北纬23072307。l l2)2)大地地理坐标系大地地理坐标系大地地理坐标系大地地理坐标系l l大大地地地地理理坐坐标标又又称称大大地地坐坐标标，是是表表示示地地面面点点在在参参考考椭椭球球面面上上的的位位置置，它它的的基基准准是是法法线线和和参参考考椭椭球球面面，它它用用大大地地经经度度(geodetic(geodetic longitude)longitude)和和大大地地纬纬度度(geodetic latitude)(geodetic latitude)表示。表示。l lP P点点大大地地经经度度：过过P P点点的的大大地地子子午午面面(geodetic(geodetic merid

18、ian meridian plane)plane)和和首首子子午午面面所所夹夹的两面角。的两面角。l lP P点大地纬度：过点大地纬度：过P P点的法线与赤道面的夹角。点的法线与赤道面的夹角。l l大大地地经经、纬纬度度是是根根据据起起始始大大地地点点(又又称称大大地地原原点点，该该点点的的大大地地经经纬纬度度与与天天文文经纬度一致经纬度一致)的大地坐标，按大地测量所得的数据推算而得的。的大地坐标，按大地测量所得的数据推算而得的。l l我我国国以以陕陕西西省省泾泾阳阳县县永永乐乐镇镇大大地地原原点点(geodetic(geodetic origin)origin)为为起起算算点点，由由此此建建

19、立立的的大大地地坐坐标标系系，称称为为“19801980西西安安坐坐标标系系”(Xian(Xian geodetic geodetic coordinate coordinate system system 1980)1980)，简称，简称8080系或西安系。系或西安系。l l通通过过与与前前苏苏联联19421942年年普普尔尔科科沃沃坐坐标标系系联联测测，经经我我国国东东北北传传算算过过来来的的坐坐标标系系称称“19541954北北京京坐坐标标系系”(Beijing(Beijing geodetic geodetic coordinate coordinate system system 1

20、954)1954)，其其大大地地原原点点位于前苏联列宁格勒天文台中央。位于前苏联列宁格勒天文台中央。第6页/共22页l l(2)(2)平面直角坐标系平面直角坐标系平面直角坐标系平面直角坐标系l l地地理理坐坐标标对对局局部部测测量量工工作作来来说说是是非非常常不不方方便便的的。例例如如，在在赤赤道道上上，11的的经经度度差差或或纬纬度度差差对对应应的的地地面面距距离离约约为为30m30m。测测量量计计算算最最好好在在平平面面上上进进行行，但但地地球球是是一一个个不不可可展展的的曲曲面面，必必须须通通过过投投影影的的方方法法将将地地球球表表面面上上的的点点位位化化算算到到平平面面上上。地地图图投

21、投影影有有多多种种方方法法，我我国国采采用用的的是是高高斯斯-克克吕吕格格正正形形投投影影(Gauss-Kruger(Gauss-Kruger conformal projection)conformal projection)，简称高斯投影，简称高斯投影(Gauss projection)(Gauss projection)。l l1)1)高斯平面坐标系高斯平面坐标系高斯平面坐标系高斯平面坐标系l l高高斯斯投投影影是是高高斯斯在在1820183018201830年年间间，为为解解决决德德国国汉汉诺诺威威地地区区大大地地测测量量投投影影问问题题而而提提出出的的一一种种投投影影方方法法。191

22、21912年年起起，德德国国学学者者克克吕吕格格(Kruger)(Kruger)将将高高斯斯投投影影公式加以整理和扩充并推导出了实用计算公式。公式加以整理和扩充并推导出了实用计算公式。l l高高斯斯投投影影是是将将地地球球按按经经线线划划分分成成带带，称称为为投投影影带带，投投影影带带是是从从首首子子午午线线起起，每每隔隔经经度度66划划分分为为一一带带(称称为为统统一一66带带)，自自西西向向东东将将整整个个地地球球划划分分为为6060个个带带。带号从首子午线开始，用阿拉伯数字表示。带号从首子午线开始，用阿拉伯数字表示。第7页/共22页l l位于各带中央的子午线称为该带的中央子午线位于各带中

23、央的子午线称为该带的中央子午线(central meridian)(central meridian)。第一个。第一个 66带的中央子午线的经度为带的中央子午线的经度为33，任意带的中央子午线经度与投影带号的关系为，任意带的中央子午线经度与投影带号的关系为 投影时是设想用一个空心椭圆柱横套在参考椭球外面，使椭圆柱与某一中央子午线相切，将椭球面上的图形按保角投影的原理投影到圆柱体面上，然后将圆柱体沿着过南北极的母线切开，展开成为平面，并在该平面上定义平面直角坐标系。第8页/共22页第9页/共22页l l距距离离变变形形过过大大对对于于测测绘绘大大比比例例尺尺地地形形图图和和施施工工测测量量是是极

24、极不不方方便便的的。减减小小投投影影带带边边缘缘位位置置距距离离变变形形的的方方法法之之一一就就是是缩缩小小投投影影带带的的带带宽宽，例例如如可可以以选选择择统统一一33带带或或以以城城市市中中心心某某点点的的子子午午线线为为中中央央子子午午线线(任任意意带带)进进行行投投影影，其其中中统统一一33带中央子午线经度与投影带号的关系为带中央子午线经度与投影带号的关系为第10页/共22页l l我我国国领领土土所所处处的的概概略略经经度度范范围围是是东东经经73277327东东经经1350913509，根根据据(1-5)(1-5)式式和和(1-(1-9)9)式式求求得得的的统统一一66带带投投影影与

25、与统统一一33带带投投影影的的带带号号范范围围分分别别为为13231323，25452545。可见，在我国领土范围内，统一可见，在我国领土范围内，统一66带与统一带与统一33带的投影带号不重复。带的投影带号不重复。l l2)2)假定平面直角坐标系假定平面直角坐标系假定平面直角坐标系假定平面直角坐标系l l城城市市测测量量规规范范(CJJ(CJJ 8-99)8-99)规规定定，面面积积小小于于25km25km2 2的的城城镇镇，可可不不经经投投影影采采用用假定平面直角坐标系统在平面上直接进行计算。假定平面直角坐标系统在平面上直接进行计算。l l将将测测区区中中心心点点C C沿沿铅铅垂垂线线投投影

26、影到到大大地地水水准准面面上上得得c c点点，用用过过c c点点的的切切平平面面来来代代替替大大地地水水准准面面，在在切切平平面面上上建建立立的的测测区区平平面面直直角角坐坐标标系系称称为为“假假定定平平面面直直角角坐标系坐标系”。l l坐坐标标系系的的原原点点选选在在测测区区西西南南角角以以使使测测区区内内点点的的坐坐标标均均为为正正值值，以以过过测测区区中中心心的的子子午午线线为为轴轴方方向向。将将测测区区内内任任一一点点P P沿沿铅铅垂垂线线投投影影到到切切平平面面上上得得p p点点，通通过过测量，计算出的测量，计算出的p p点坐标就是点坐标就是P P点在假定平面直角坐标系中的坐标。点在

27、假定平面直角坐标系中的坐标。第11页/共22页l l3)3)城市平面坐标系的选择城市平面坐标系的选择城市平面坐标系的选择城市平面坐标系的选择l l一一个个城城市市只只应应建建立立一一个个与与国国家家坐坐标标系系相相联联系系的的、相相对对独独立立和和统统一一的的城城市市平平面面坐标系，并经上级行政主管部门审查批准后方可使用。坐标系，并经上级行政主管部门审查批准后方可使用。l l城城市市平平面面坐坐标标系系的的选选择择应应以以投投影影长长度度变变形形值值不不大大于于2.5cm/km=1/42.5cm/km=1/4万万为为原原则则，并根据城市地理位置和平均高程而定。并根据城市地理位置和平均高程而定。

28、l l地面水平距离投影到高斯平面上的距离的长度相对变形为地面水平距离投影到高斯平面上的距离的长度相对变形为 第12页/共22页l l城城市市测测量量规规范范规规定定，当当长长度度变变形形值值不不大大于于2.5cm/km2.5cm/km时时，应应采采用用高高斯斯投投影影统一统一33带的平面直角坐标系统；带的平面直角坐标系统；l l当当长长度度变变形形值值大大于于2.5cm/km2.5cm/km时时，可可依依次次采采用用投投影影于于抵抵偿偿高高程程面面上上的的高高斯斯投投影影统统一一33带带的的平平面面坐坐标标系系；高高斯斯投投影影任任意意带带的的平平面面坐坐标标系系，投投影影面面可可用用黄黄海平

29、均海水面或城市平均高程面；海平均海水面或城市平均高程面；假定平面直角坐标系。假定平面直角坐标系。l l所所谓谓抵抵偿偿高高程程面面，就就是是当当城城市市所所处处的的统统一一33带带平平面面坐坐标标系系的的高高斯斯投投影影距距离离变变形形值值大大于于2.5cm/km2.5cm/km时时，通通过过适适当当选选择择距距离离投投影影的的高高程程面面，使使计计算算出出的的K K值值仍仍能满足小于能满足小于2.5cm/km2.5cm/km的要求。其高程的要求。其高程H Hmm称为抵偿高程面。称为抵偿高程面。l l1.3.21.3.2确定点的高程系确定点的高程系确定点的高程系确定点的高程系l l地地面面点点

30、沿沿铅铅垂垂线线到到大大地地水水准准面面的的距距离离称称为为该该点点的的绝绝对对高高程程或或海海拔拔，简简称称高高程程(height)(height)，通常用加点名作下标表示，通常用加点名作下标表示,如如H HA A、H HB B。第13页/共22页l l高高程程系系是是一一维维坐坐标标系系，它它的的基基准准是是大大地地水水准准面面。由由于于海海水水面面受受潮潮汐汐、风风浪浪等等影影响响，它它的的高高低低时时刻刻在在变变化化。通通常常是是在在海海边边设设立立验验潮潮站站(tide(tide gauge gauge station)station)，进进行行长长期期观观测测，求求得得海海水水面面

31、的的平平均均高高度度作作为为高高程程零零点点，以以通通过过该该点点的的大大地地水水准面为高程基准面准面为高程基准面(height datum)(height datum)。也即大地水准面上的高程恒为零。也即大地水准面上的高程恒为零。l l(1)(1)国家高程系统国家高程系统国家高程系统国家高程系统l l我我国国境境内内所所测测定定的的高高程程点点是是以以青青岛岛验验潮潮站站历历年年观观测测的的黄黄海海平平均均海海水水面面为为基基准准面面，并并于于19541954年年在在青青岛岛市市观观象象山山建建立立了了水水准准原原点点(leveling(leveling origin)origin)，通通过

32、过水水准准测测量量的的方方法法将将验验潮潮站站确确定定的的高高程程零零点点引引测测到到水水准准原原点点，也也即即求求出出水水准准原原点点的的高程。高程。l l新新中中国国成成立立后后，19561956年年我我国国采采用用青青岛岛验验潮潮站站19501950年年19561956年年7 7年年的的潮潮汐汐记记录录资资料料推推算算出出的的大大地地水水准准面面为为基基准准引引测测出出水水准准原原点点的的高高程程为为72.289m72.289m，以以这这个个大大地地水水准准面面为为高高程程基基准准建建立立的的高高程程系系称称为为“19561956年年黄黄海海高高程程系系”(Huanghai(Huangh

33、ai height system 1956)height system 1956)，简称，简称“5656黄海系黄海系”。l l8080年年代代，我我国国又又采采用用青青岛岛验验潮潮站站19531953年年19771977年年2525年年的的潮潮汐汐记记录录资资料料推推算算出出的的大大地地水水准准面面为为基基准准引引测测出出水水准准原原点点的的高高程程为为72.260m72.260m，以以这这个个大大地地水水准准面面为为高高程程基基准准建建立立的的高高程程系系称称为为“19851985国国家家高高程程基基准准”(Chinese(Chinese height height datum datum

34、1985)1985)，简称，简称“8585高程基准高程基准”。l l在在水水准准原原点点，8585高高程程基基准准使使用用的的大大地地水水准准面面比比5656黄黄海海系系使使用用的的大大地地水水准准面面高高出出0.029m0.029m。l l(2)(2)城市高程系统的选择城市高程系统的选择城市高程系统的选择城市高程系统的选择l l城城市市测测量量规规范范规规定定，一一个个城城市市只只应应采采用用一一个个统统一一的的高高程程系系统统。城城市市高高程程系系统统应应采采用用19851985国国家家高高程程基基准准或或沿沿用用19561956年年黄黄海海高高程程系系统统，在在远远离离国国家家水水准准点

35、点的的新新设设城城市市或或在在改改造造旧旧有有水水准准网网因因高高程程变变动动而而影影响响使使用用时时，经经上上级级行行政政主主管管部部门门批批准准后后，可可暂暂时时建建立立或或用用地地方方高高程程系系统统，但但应应争争取取条条件件归归算算到到19851985国国家高程基准上来。家高程基准上来。第14页/共22页l l1.3.3 1.3.3 WGS-84WGS-84坐标系坐标系坐标系坐标系l lWGSWGS英英文文意意义义是是“World World Geodetic Geodetic System”(System”(世世界界大大地地坐坐标标系系)，它它是是美美国国国国防防局为进行局为进行GP

36、SGPS导航定位于导航定位于19841984年建立的地心坐标系，年建立的地心坐标系，19851985年投入使用。年投入使用。l lWGS-84WGS-84坐坐标标系系的的几几何何意意义义是是：坐坐标标系系的的原原点点位位于于地地球球质质心心，z z轴轴指指向向BIH1984.0BIH1984.0定定义义的的协协议议地地球球极极(CTP)(CTP)方方向向，x x轴轴指指向向BIH1984.0BIH1984.0的的零零度度子子午午面面和和CTPCTP赤道的交点，赤道的交点，y y轴通过右手规则确定。轴通过右手规则确定。l lWGS-84WGS-84地地心心坐坐标标系系可可以以与与19541954

37、北北京京坐坐标标系系或或19801980西西安安坐坐标标系系等等参参心心坐坐标标系系相相互互转转换换，其其方方法法之之一一是是：在在测测区区内内，利利用用至至少少3 3个个以以上上公公共共点点的的两两套套坐坐标标列列出出坐坐标标转转换换方方程程，采采用用最最小小二二乘乘原原理理解解算算出出7 7个个转转换换参参数数就就可可以以得得到到转转换换方方程程。其其中中7 7个个转转换换参参数数是是指指3 3个个平平移移参参数数、3 3个个旋旋转转参参数数和和1 1个个尺尺度度参参数数。具具体参见文献体参见文献2323。第15页/共22页第16页/共22页l l1.51.5测量工作概述测量工作概述测量工

38、作概述测量工作概述l l测量的任务是测定和测设。测量的任务是测定和测设。l l测测定定是是将将地地物物和和地地貌貌按按一一定定的的比比例例尺尺缩缩小小绘绘制制成成地地形形图图(topographic(topographic map)map)。如如图图1-101-10所所示示，测测区区内内有有山山丘丘、房房屋屋、河河流流、小小桥桥、公公路路等等，测测绘绘地地形形图图的的过过程程是是先先测测量量出出这这些些地地物物、地地貌貌特特征征点点的的坐坐标标，然然后后按按一一定定的的比比例例尺尺、规规定定的的符符号号缩缩小小展展绘绘在在图图纸纸上上。例例如如要要在在图图纸纸上上绘绘出出一一幢幢房房屋屋，就就

39、需需要要在在这这幢幢房房屋屋附附近近、与与房房屋屋通通视视且且坐坐标标已已知知的的点点(如如图图中中的的A A点点)上上安安置置测测量量仪仪器器，选选择择另另一一个个坐坐标标已已知知的的点点(如如图图中中的的F F点点或或B B点点)作作为为定定向向方方向向，才才能能测测量量出出这这幢幢房房屋屋角角点点的的坐坐标标。地地物物、地地貌貌的的特特征征点点又又称称碎碎部部点点(detail(detail point)point)，测测量量碎碎部部点点坐坐标的方法与过程称为碎部测量标的方法与过程称为碎部测量(detail survey)(detail survey)。第17页/共22页l l1.51.

40、5测量工作概述测量工作概述测量工作概述测量工作概述l l由由图图1-101-10可可知知，在在A A点点安安置置测测量量仪仪器器还还可可以以测测绘绘出出西西面面的的河河流流、小小桥桥，北北面面的山丘，但山北面的工厂区就看不见了。的山丘，但山北面的工厂区就看不见了。l l还还需需要要在在山山北北面面布布置置一一些些点点，如如图图中中的的C C、D D、E E点点，这这些些点点的的坐坐标标应应已已知知。由由此此可可知知，要要测测绘绘地地形形图图，首首先先要要在在测测区区内内均均匀匀布布置置一一些些点点，并并测测量量计计算算出出它它们们的的x x、y y、H H三三维维坐坐标标。测测量量上上将将这这

41、些些点点称称为为控控制制点点，测测量量与与计计算算控控制制点点坐标的方法与过程称为控制测量。坐标的方法与过程称为控制测量。l l测设是将在图纸上设计好的建筑物和构筑物的位置在实地标定出来。测设是将在图纸上设计好的建筑物和构筑物的位置在实地标定出来。l l设设图图1-111-11是是图图1-101-10已已经经测测绘绘出出来来的的地地形形图图。根根据据需需要要，设设计计人人员员已已经经在在图图纸纸上上设设计计出出了了P P、Q Q、R R三三幢幢建建筑筑物物，用用极极坐坐标标法法将将它它们们的的位位置置标标定定到到实实地地的的方方法是：法是：无论测定还是测设都是在控制点上进行的，由此得出测量工作

42、的原则之一是“先控制后碎部”。测量规范规定，测量控制网必须由高级向低级分级布设。第18页/共22页第19页/共22页如平面三角控制网是按一等、二等、三等、四等、5、10和图根网的级别布设，而城市导线网是在国家一等、二等、三等或四等控制网下按一级、二级、三级和图根网的级别布设。一等网的精度最高，图根网的精度最低。控制网的等级越高，网点之间的距离就越大、点的密度也越稀、控制的范围就越大；控制网的等级越低，网点之间的距离就越小、点的密度也越密、控制的范围就越小。如国家一等三角网的平均边长为2025km，而城市一级导线网的平均边长为300m。由此可知，控制测量是先布设能控制大范围的高级网，再逐级布设次级网加密，我们将这种测量控制网的布设原则称为“从整体到局部”。因此测量工作的原则可以归纳为“从整体到局部，先控制后碎部”。1.6测量常用计量单位与换算测量常用计量单位与换算测量常用的角度、长度、面积等几种法定计量单位的换算关系分别列于表1-4、表1-5和表1-6。第20页/共22页第21页/共22页