《工程测量》第1章教案1.ppt

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1、PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT工程测量第1 章教案12023/6/11 工程测量第1 章教案11.1 测绘学的任务及其在工程中的作用 一、测绘学的任务 1 测绘学 测 绘 学 是 研 究 地 球 的 形 状 和 大 小，确 定 地 球 表 面 各种物体的形状、大小和空间位置的科学。2 测绘学的任务 基本任务是测定和测设。3 测绘学的分支 大 地 测 量 学、摄 影 测 量 学、工 程 测 量 学、地 图 制图学、海洋测绘学 第一章 绪 论工程测量第1 章教案1二、测绘学在国民经济建设中的应用1 测绘学在城市规划、建筑工程中的应用n 设 计 阶

2、 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；n 施 工 阶 段：将 设 计 结 构 物 的 平 面 位 置 和 高 程 在 实地标定出来，作为施工的依据；n 工 程 完 工 后：测 绘 竣 工 图，供 日 后 扩 建、改 建、维 修 和 城 市 管 理 应 用，对 某 些 重 要 的 建 筑 物 或 构筑 物 在 建 设 中 和 建 成 以 后 都 需 要 进 行 变 形 观 测，以保证建筑物的安全。工程测量第1 章教案12 测绘学在交通工程中的应用n 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，然后将设计路线的

3、位置标定在地面上以指导施工；n 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；n 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。工程测量第1 章教案11.2 地球的形状和大小测 量 工 作 是 在 地 球 表 面 上 进 行 的，而 地 球 的 自 然 表 面 有 高山、丘 陵、平 原、盆 地、湖 泊

4、、河 流 和 海 洋 等 高 低 起 伏 的形态，其中海洋面积约占71%，陆地面积约占29%。地 球 上 的 质 点 所 受 的 万 有 引 力 与 离 心 力 的 合 力 称 为 重 力，重力的方向称为铅垂线方向。水 准 面：处 处 与 铅 垂 线 垂 直 的 连 续 封 闭 曲 面。水 准 面 有 无穷个。大 地 水 准 面：与 假 想 的 平 均 静 止 海 水 面 相 吻 合 的 水 准 面。大地水准面是唯一的。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。将 地 球 表 面 上 的 物 体 投 影 到 大 地 水 准 面 上

5、，计 算 起 来 非 常困难。工程测量第1 章教案1 通 常 选 择 一 个 与 大 地 水 准 面 非 常 接 近 的、能用 数 学 方 程 表 示 的 椭 球 面 作 为 投 影 的 基 准面，这 个 椭 球 面 是 由 椭 圆 绕 其 短 轴 旋 转 而成的旋转椭球面，称为地球椭球面。工程测量第1 章教案1工程测量第1 章教案11.3 测量坐标系与地面点位的确定确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。一、大地坐标系大 地 坐 标 又 称 大 地 地 理 坐 标，是 表 示 地 面 点 在参 考 椭 球 面 上 的 位 置，它 的 基 准 是 法 线 和 参 考椭球面，它

6、用大地经度和大地纬度表示。P 点 大 地 经 度：过 P 点 的 大 地 子 午 面 和 首 子 午 面所夹的两面角（L）。P 点 大 地 纬 度：过 P 点 的 法 线 与 赤 道 面 的 夹 角（B）。工程测量第1 章教案1 起始子午面 过P 点的子午面 P L B O地轴 赤道 S N H 大 地 坐 标 系工程测量第1 章教案1通 过 与 前 苏 联1942年 普 尔 科 沃 坐 标 系 联 测，经我 国 东 北 传 算 过 来 的 坐 标 系 称“1954北 京 坐 标 系”，其 大 地 原 点 位 于 前 苏 联 列 宁 格 勒 天 文 台 中央。我 国 以 陕 西 省 泾 阳 县

7、 永 乐 镇 大 地 原 点 为 起 算 点，由 此 建 立 的 大 地 坐 标 系，称 为“1980西 安 坐 标 系”简称80系或西安系。工程测量第1 章教案1二、高斯平面坐标系1 高斯投影高斯投影是将地球按经线划分成带，称为投影带，常用的有6 带和3 带投影。6 带投影：从首子午线起，每隔经度6 划分为一带，自西向东将整个地球划分为60个带。带号从首子午线开始，用阿拉伯数字160表示。位于各带中央的子午线称为该带的中央子午线。第一个 6 带的中央子午线的经度为3。则任意带的中央子午线经度与投影带号的关系以及根据某地面点的经度计算其投影带号的公式为 工程测量第1 章教案1u u 3 带投影

8、：自东经1.5 子午线算起向东划分，每隔经差3 为一带，依次将全球划分120带，其带号为1120。则任意带的中央子午线经度与投影带号的关系以及根据某地面点的经度计算其投影带号的公式为 我国领土所处的概略经度范围是东经7327 至东经13509，6 带投影与3 带投影的带号范围分别为1323，2545。工程测量第1 章教案1u 高斯-克吕格投影 N S N S工程测量第1 章教案1 中央子午线和赤道投影为相互正交的直线 投影无角度变形 中央子午线投影后长度不变2 高斯坐标系以中央子午线投影为x轴，赤道投影为y 轴，其交点为坐标原点。如P 点坐标：x=12345678.9m；y=-168474.8

9、m高斯坐标的构成Y=“带号”+500Km+y，x坐标不变。P 点坐标：x=12345678.9m；y=20331525.2m工程测量第1 章教案1三、假定平面直角坐标系将 测 区 中 心 点C 沿 铅 垂 线 投 影 到 大 地 水 准 面 上 得c点，用 过c 点 的 切 平 面 来 代 替 大 地 水 准 面，在 切 平面上建立的测区平面直角坐标系。坐 标 系 的 原 点 选 在 测 区 西 南 角 以 使 测 区 内 点 的 坐标均为正值，以过测区中心的子午线为轴方向。x y O 平面直角坐标系工程测量第1 章教案1城市平面坐标系的选择一 个 城 市 只 应 建 立 一 个 与 国 家

10、坐 标 系 相 联 系 的、相 对 独 立和 统 一 的 城 市 平 面 坐 标 系，并 经 上 级 行 政 主 管 部 门 审 查 批准后方可使用。城 市 平 面 坐 标 系 的 选 择 应 以 投 影 长 度 变 形 值 不 大 于2.5cm/km 为原则，并根据城市地理位置和平均高程而定。x y O 施工坐标系 O x y 数学平面直角坐标系工程测量第1 章教案1 城 市 测 量 规 范 规 定，当 长 度 变 形 值 不 大 于2.5cm/km 时，应 采 用 高 斯 投 影 统 一3 带 的 平 面直角坐标系统；当 长 度 变 形 值 大 于2.5cm/km 时，可 依 次 采 用

11、投 影 于 抵 偿 高 程 面 上 的 高 斯 投 影 统 一3 带 的 平面 坐 标 系；高 斯 投 影 任 意 带 的 平 面 坐 标 系，投 影 面 可 用 黄 海 平 均 海 水 面 或 城 市 平 均 高 程 面；假定平面直角坐标系。所 谓 抵 偿 高 程 面，就 是 当 城 市 所 处 的 统 一3 带平 面 坐 标 系 的 高 斯 投 影 距 离 变 形 值 大 于2.5cm/km 时，通 过 适 当 选 择 距 离 投 影 的 高 程 面，使 计 算 出 的K 值 仍 能 满 足 小 于2.5cm/km 的 要 求。其高程Hm称为抵偿高程面。工程测量第1 章教案1四、WGS-8

12、4 坐标系坐 标 系 的 原 点 位 于 地 球 质 心，z 轴 指 向BIH1984.0定 义 的 协 议 地 球 极(CTP)方 向，x轴 指 向BIH1984.0的 零 度 子 午 面 和CTP赤 道 的 交 点，y 轴 通 过 右 手 规则确定。WGS-84 地 心 坐 标 系 可 以 与1954北 京 坐 标 系 或1980西安坐标系等参心坐标系相互转换。工程测量第1 章教案11.4 地面点的高程一、高程地 面 点 沿 铅 垂 线 到 大 地 水 准 面 的 距 离 称 为 该 点 的绝 对 高 程 或 海 拔，简 称 高 程，通 常 用 加 点 名 作 下标表示,如HA、HB。工程

13、测量第1 章教案1二、国家高程系统我 国 境 内 所 测 定 的 高 程 点 是 以 青 岛 验 潮 站 历 年 观 测的 黄 海 平 均 海 水 面 为 基 准 面，并 于1954年 在 青 岛 市观 象 山 建 立 了 水 准 原 点，通 过 水 准 测 量 的 方 法 将 验潮 站 确 定 的 高 程 零 点 引 测 到 水 准 原 点，也 即 求 出 水准原点的高程。新 中 国 成 立 后，1956 年 我 国 采 用 青 岛 验 潮 站1950年1956 年7年 的 潮 汐 记 录 资 料 推 算 出 的 大 地 水 准 面 为基 准 引 测 出 水 准 原 点 的 高 程 为72.

14、289m，以 这 个 大 地水 准 面 为 高 程 基 准 建 立 的 高 程 系 称 为“1956 年 黄 海 高程系”，简称“56黄海系”。工程测量第1 章教案180年 代，我 国 又 采 用 青 岛 验 潮 站1953年1977 年25年 的 潮 汐 记 录 资 料 推 算 出 的 大 地 水 准 面 为 基准 引 测 出 水 准 原 点 的 高 程 为72.260m，以 这 个大 地 水 准 面 为 高 程 基 准 建 立 的 高 程 系 称 为“1985国家高程基准”，简称“85高程基准”。在 水 准 原 点，85高 程 基 准 使 用 的 大 地 水 准 面 比56黄海系使用的大地

15、水准面高出0.029m。工程测量第1 章教案11.5 用水平面代替水准面的限度一、地球曲率对水平距离的影响 角一般很小，故略去五次方以上各项，并将 代入，得：当S=10Km 时，s/s=1/1217700，小于目前精密测距的容许误差，因此在半径为10Km 的范围内进行距离测量时，可不考虑地球曲率的影响。工程测量第1 章教案1二、地球曲率对水平角的影响 由球面三角学可知，多边形在球面上投影的各内角之和，较其在平面上投影的各内角之和大一个球面角超，它的大小与图形面积成正比。其公式为：式中，P 为多边形面积，R 为地球曲率半径，为206265 当P 为100Km2时，=0.51，由此可知：在面积为1

16、00Km2范围内，地球曲率对水平角的影响只有在精密测量中才考虑，一般测量工作不必考虑。工程测量第1 章教案1三、地球曲率对高差的影响 上式中可用s 代替t，h 与2R 相比，可忽略不计，则上式可写成：当s=100m 时，h=0.8mm，由此可见：地球曲率对高差的影响，即使在很短的距离内也必须加以考虑。工程测量第1 章教案11.6 地面点的确定方法 测绘学的根本任务是确定空间点的位置，空间点的位置通常用三维坐标表示。其方法有：投影三维定位；直接三维定位。一、投影三维定位 将空间点沿基准线投影到基准面上，确定该点在投影面的位置和它沿基准线到投影面的距离。n 将空间点沿椭球面的法线投影到椭球面上，该

17、点的投影位置用大地经度（L）和大地纬度（B）表示，它到投影面的距离用大地高（H）表示；n 将空间点投影到高斯平面或任一水准面的切平面上，用（x，y）表示投影位置，用该点的正常高表示该点到投影面的距离。工程测量第1 章教案1l 投影三维定位的基本要素：水平距、水平角、高差l 水平距 空间点在投影平面上的投影长度。l 水平角 由一点出发的两空间直线间构成的空间角在投影平面上的投影角。l 竖直角 空间直线与水平面或天顶方向间的夹角。x y M A B O D h P工程测量第1 章教案1二、直接三维定位 直接确定空间点在空间大地直角坐标系中的三维坐标（X，Y，Z）。如：GPS 定位等。用户部分 主控

18、站USCG 空间部分 地面天线工程测量第1 章教案1THANKS工程测量第1 章教案1l 测 定：通 过 测 绘 确 定 地 面 上 已 有 点 的 点 位，或 者 计 算 其 坐 标，或 者 将 其 描 绘 成 地 形 图，供科学研究和工程建设规划设计使用。l 测 设：将 在 地 形 图 上 设 计 出 的 建 筑 物 和 构 筑物的位置在实地标定出来，作为施工的依据。工程测量第1 章教案1工程测量第1 章教案1地球的形状与大小工程测量第1 章教案1青岛验潮站及水准原点工程测量第1 章教案1PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT演讲完毕，谢谢听讲!再见，see you again2023/6/11 工程测量第1 章教案1