测量1实用工测1绪论.pptx
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1、实用工程测量实用工程测量实用工程测量1.1 1.1 测量学与实用工程测量测量学与实用工程测量1.2 1.2 地面点位的确定地面点位的确定1.3 1.3 用水平面代替水准面的限度用水平面代替水准面的限度1.4 1.4 测量工作概述测量工作概述第第1 1章章 绪论绪论实用工程测量实用工程测量 定义:定义:测量学是研究地面点空间位置的测定、采集、数测量学是研究地面点空间位置的测定、采集、数据处理、存储与管理的一门应用科学。其核心据处理、存储与管理的一门应用科学。其核心问题是研究如何测定点的空间位置。问题是研究如何测定点的空间位置。任务:任务:1、测绘:地面的地物地貌、测绘:地面的地物地貌测量绘制成测
2、量绘制成 图图 2、测设(放样):、测设(放样):将图上设计建(构)筑物的图将图上设计建(构)筑物的图 形和位置在实地标定,作为施工或定界的依据形和位置在实地标定,作为施工或定界的依据 图上的设计图上的设计实地实地 1.1 测量学与实用工程测量测量学与实用工程测量1.1.1 测量学定义、任务与分科测量学定义、任务与分科实用工程测量实用工程测量1.1.大地测量学大地测量学大地测量学大地测量学:研究大范围地区的控制测量和地形测量。由于人造卫星科学技研究大范围地区的控制测量和地形测量。由于人造卫星科学技术的发展,大地测量学又分为术的发展,大地测量学又分为常规大地测量学常规大地测量学与与卫星大地测量学
3、,卫星大地测量学,后者是研究观测卫星确定地面点位,即后者是研究观测卫星确定地面点位,即GPS全球定位。全球定位。2.2.普通测量学普通测量学普通测量学普通测量学:研究地球表面局部区域的测绘工作,主要包括小区域控制测量、研究地球表面局部区域的测绘工作,主要包括小区域控制测量、地形图测绘和一般工程测设。通常称测量学就是指普通测量学。地形图测绘和一般工程测设。通常称测量学就是指普通测量学。3.3.工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学:研究各种工程在规划设计、施工放样和运营中测量的理论和方研究各种工程在规划设计、施工放样和运营中测量的理论和方法。法。4.4.摄影测量学摄影测量学摄影测量学摄影测量学
4、:研究利用摄影或遥感技术获取被测物体的信息,以确定物体的研究利用摄影或遥感技术获取被测物体的信息,以确定物体的形状、大小和空间位置等信息的理论和方法。形状、大小和空间位置等信息的理论和方法。5.5.地图制图学地图制图学地图制图学地图制图学:研究各种地图的制作理论、原理、工艺技术和应用的一门学科。研究各种地图的制作理论、原理、工艺技术和应用的一门学科。分科:分科:分科:分科:实用工程测量实用工程测量1.在工程规划设计阶段在工程规划设计阶段 首先需要规划区的地形图,有精确的地形图和测绘成果,才首先需要规划区的地形图,有精确的地形图和测绘成果,才能保证工程的选址、选线、设计得出经济合理的方案。能保证
5、工程的选址、选线、设计得出经济合理的方案。2.在工程施工阶段在工程施工阶段 工程的施工,主要目的是把工程的设计精确地在地面上标定出工程的施工,主要目的是把工程的设计精确地在地面上标定出来,这就需要使用测量的仪器,按一定的方法进行施工测量。来,这就需要使用测量的仪器,按一定的方法进行施工测量。3.在工程运营与管理阶段在工程运营与管理阶段 为了能够正常运营或日后改进与扩建的需要,应进行竣工测量。为了能够正常运营或日后改进与扩建的需要,应进行竣工测量。对于大型或特殊的建筑物,还需进行周期性的重复观测,观测建对于大型或特殊的建筑物,还需进行周期性的重复观测,观测建筑物的沉降、倾斜、位移等,即变形观测,
6、从而判断建筑物的稳筑物的沉降、倾斜、位移等,即变形观测,从而判断建筑物的稳定性,防止灾害事故的发生。定性,防止灾害事故的发生。1.1.2 1.1.2 实用工程测量实用工程测量实用工程测量实用工程测量 它包括普通测量学,并把普测中工程测量内容加以扩充。它包括普通测量学,并把普测中工程测量内容加以扩充。它包括普通测量学,并把普测中工程测量内容加以扩充。它包括普通测量学,并把普测中工程测量内容加以扩充。实质上还是普通测量学实质上还是普通测量学实质上还是普通测量学实质上还是普通测量学。1.1.3 实用工程测量在工程各阶段建设中的作用实用工程测量在工程各阶段建设中的作用实用工程测量实用工程测量用经纬仪进
7、行长江水文观测实用工程测量实用工程测量用水准仪进行地面平整测量实用工程测量实用工程测量实用工程测量实用工程测量用全站仪进行公路施工测量用全站仪进行公路施工测量实用工程测量实用工程测量青藏高原测量青藏高原测量实用工程测量实用工程测量 施工测量施工测量施工测量施工测量实用工程测量实用工程测量用光电测距仪进行武用光电测距仪进行武汉长江大桥变形观测汉长江大桥变形观测实用工程测量实用工程测量实用工程测量实用工程测量实用工程测量实用工程测量航摄照片 地形图实用工程测量实用工程测量GPSGPS卫星定位测量卫星定位测量使用使用GPSGPS接收机接收机实用工程测量实用工程测量GPS全球定位系统全球定位系统实用工
8、程测量实用工程测量测量珠穆朗玛峰高程测量珠穆朗玛峰高程测量珠穆朗玛峰高程测量珠穆朗玛峰高程1975年在在海拔年在在海拔6120米测量米测量珠穆朗玛峰高程。珠穆朗玛峰高程。珠峰高程为珠峰高程为8848.13m2005年年5月重测珠峰高月重测珠峰高程程,用,用GPS全球卫星定全球卫星定位技术和传统的测量方位技术和传统的测量方法相结合重测珠峰高程法相结合重测珠峰高程为为8844.43m实用工程测量实用工程测量1.2 地面点位的测定地面点位的测定1.2.1测量的基准线与基准面测量的基准线与基准面2.基准面:基准面:空间任何一点都有水准面,处处和重力方向相垂直的曲面均空间任何一点都有水准面,处处和重力方
9、向相垂直的曲面均称称水准面水准面,水准面就是测量的基准面。由于水准面的高度不同,水准面就是测量的基准面。由于水准面的高度不同,水准面有无穷多个,其中一个和平均的海水面重合,我们称之为水准面有无穷多个,其中一个和平均的海水面重合,我们称之为大地水准面大地水准面,它是又一个测量的基准面。,它是又一个测量的基准面。1.1.基准线:基准线:基准线:基准线:地球上任一点都要受到离心力和地球引力的双重的作用,这两地球上任一点都要受到离心力和地球引力的双重的作用,这两个力的合力称重力,重力的方向线称为铅垂线。测量仪器悬挂垂球,个力的合力称重力,重力的方向线称为铅垂线。测量仪器悬挂垂球,指向重力方向,铅垂线就
10、是测量的基准线。指向重力方向,铅垂线就是测量的基准线。实用工程测量实用工程测量水准面与大地水准面概念水准面与大地水准面概念水准面:水准面:水准面:水准面:处处与处处与铅垂线铅垂线相垂直的曲面。相垂直的曲面。大地水准面:大地水准面:大地水准面:大地水准面:与与平均均海水面平均均海水面重合的水准面。重合的水准面。实用工程测量实用工程测量 大地水准面是有微小起伏的复杂曲面,其原因是地球内部质大地水准面是有微小起伏的复杂曲面,其原因是地球内部质量分布不均匀,看下图:量分布不均匀,看下图:实用工程测量实用工程测量 如如果果将将地地球球表表面面上上的的图图形形投投影影到到这这个个不不规规的的大大地地水水准
11、准面面曲曲的的面面上上,计计算算时时将将非非常常困困难难。为为此此,选选用用一一个个非非常常接接近近于于大大地地水水准准面面、并并可可用用数数学学式式表表示示的的几几何何形形体体来来代代替替大大地地水水准准面面作作为为进进行行测测量量数数据据处处理理,这这个个规规则则曲曲面面就就是是旋旋转转椭椭球球面面(由由椭椭圆圆NWSE绕绕短短轴轴NS旋旋转转而而得得)。如如下下图图红红色色表表示示旋旋转转椭椭球球面面,它它所所包包围围的的球球体体称称为为地地球椭球体球椭球体。实用工程测量实用工程测量 地球椭球的参数可用地球椭球的参数可用a(长半径长半径)、b(短半径)及(短半径)及(扁率)表示。扁率(扁
12、率)表示。扁率为为 1979年国际大地测量与地球物理联合归推荐的地球椭球参数年国际大地测量与地球物理联合归推荐的地球椭球参数a=6378140m=6378140m,b=6356755.3m,=6356755.3m,=1:298.257。旋转椭球面是数学表面,可用如下的公式表示:旋转椭球面是数学表面,可用如下的公式表示:按一定的规则将旋转椭球与大地体套合在一起,这项工作称椭球定位。定位按一定的规则将旋转椭球与大地体套合在一起,这项工作称椭球定位。定位时采用椭球中心与地球质心重合,椭球短轴与地球短轴重合,椭球与全球大地水时采用椭球中心与地球质心重合,椭球短轴与地球短轴重合,椭球与全球大地水准面差距
13、的平方和最小,这样的椭球称准面差距的平方和最小,这样的椭球称总地球椭球总地球椭球。实用工程测量实用工程测量总地球椭球与参考椭球的区别总地球椭球与参考椭球的区别实用工程测量实用工程测量 地面上选一点地面上选一点地面上选一点地面上选一点P P P P,由,由,由,由P P P P点投影到大地水准面点投影到大地水准面点投影到大地水准面点投影到大地水准面P P P P0 0 0 0点点点点,使使使使P P P P0 0 0 0上的椭球面与大地水上的椭球面与大地水上的椭球面与大地水上的椭球面与大地水准面相切,准面相切,准面相切,准面相切,此时过此时过此时过此时过P P P P0 0 0 0点的铅垂线与点
14、的铅垂线与点的铅垂线与点的铅垂线与P P P P0 0 0 0点的椭球面法线重合,切点点的椭球面法线重合,切点点的椭球面法线重合,切点点的椭球面法线重合,切点P P P P0 0 0 0称为大地称为大地称为大地称为大地原点。同时要使旋转椭球短轴与地球短轴相平行(不要求重合),达到本国原点。同时要使旋转椭球短轴与地球短轴相平行(不要求重合),达到本国原点。同时要使旋转椭球短轴与地球短轴相平行(不要求重合),达到本国原点。同时要使旋转椭球短轴与地球短轴相平行(不要求重合),达到本国范围内的大地水准面与椭球面十分接近,范围内的大地水准面与椭球面十分接近,范围内的大地水准面与椭球面十分接近,范围内的大
15、地水准面与椭球面十分接近,该椭球面称为该椭球面称为该椭球面称为该椭球面称为参考椭球面参考椭球面参考椭球面参考椭球面。我国大。我国大。我国大。我国大地原点选在我国中部陕西省泾阳县永乐镇。地原点选在我国中部陕西省泾阳县永乐镇。地原点选在我国中部陕西省泾阳县永乐镇。地原点选在我国中部陕西省泾阳县永乐镇。P P P P地球表面地球表面地球表面地球表面大地水准面大地水准面大地水准面大地水准面 N NS SWWE EP P0 0垂线与法线垂线与法线垂线与法线垂线与法线重合重合重合重合参考椭球体参考椭球体参考椭球体参考椭球体参考椭球面与我国大地原点参考椭球面与我国大地原点参考椭球面与我国大地原点参考椭球面与
16、我国大地原点实用工程测量实用工程测量实用工程测量实用工程测量1.2.2 地面点位的确定地面点位的确定需需3个参数:个参数:X(纵坐标)(纵坐标),Y(横坐标)(横坐标),H(高程)(高程)或或 (经度)(经度),(纬度)(纬度),H(高程)(高程)从整个地球考虑点的位置,通常是用经纬度表示。用经纬度从整个地球考虑点的位置,通常是用经纬度表示。用经纬度表示点的位置,称为地理坐标。表示点的位置,称为地理坐标。经度经度经度经度 :东经:东经:东经:东经:0000 180 180 180 180 西经:西经:西经:西经:0000 180 180 180 180纬度纬度纬度纬度 :南纬:南纬:南纬:南纬
17、:0000 90 90 90 90 北纬:北纬:北纬:北纬:0000 90 90 90 90 经度经度经度经度 :M点的子午面点的子午面PMMP1 与与首子午面所组成的二面角。首子午面所组成的二面角。纬度纬度纬度纬度 :过过M M点的铅垂线与赤道面点的铅垂线与赤道面 EGMEEGME1 1的夹角的夹角 实用工程测量实用工程测量XOYXYm(x,y)1.地面点在投影面上的坐标地面点在投影面上的坐标 (1)(1)独立平面直角坐标系(假定平面直角坐标系)独立平面直角坐标系(假定平面直角坐标系)m(x,y)X轴为南北方向,轴为南北方向,Y轴为垂直于南北的东西方向,坐标原点在测轴为垂直于南北的东西方向,
18、坐标原点在测区西南角区西南角 X轴可采用:轴可采用:(1)真子午线方向;真子午线方向;(2)磁子午线方向;磁子午线方向;(3)建筑物主轴线方向。建筑物主轴线方向。测量上测量上数学上OYXx y测区实用工程测量实用工程测量测量直角坐标系与数学直角坐标系不同点有测量直角坐标系与数学直角坐标系不同点有3点:点:(1)过坐标原点的南北方向为纵轴,即过坐标原点的南北方向为纵轴,即X轴,垂直于南轴,垂直于南北方向(东西方向)为横轴,即北方向(东西方向)为横轴,即Y轴。数学直角坐轴。数学直角坐标系横坐标为标系横坐标为X轴,纵坐标为轴,纵坐标为Y轴。轴。(2)以纵坐标以纵坐标X轴正向为起始边,顺时针量算角度,
19、象轴正向为起始边,顺时针量算角度,象限限、顺时针排列。数学直角坐标以横顺时针排列。数学直角坐标以横坐标坐标Y正向为起始边,逆时针量算角度,象限逆时正向为起始边,逆时针量算角度,象限逆时针排列。针排列。(3)数学上坐标原点数学上坐标原点x0、y0均为均为0。测量上,为使地面。测量上,为使地面各点坐标均为正数,坐标原点选在测区的西南角或各点坐标均为正数,坐标原点选在测区的西南角或假定一对较大的正整数。假定一对较大的正整数。实用工程测量实用工程测量(2)(2)高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系 (a)(a)高斯投影的原理高斯投影的原理高斯投影的原理高斯投影的原理 把地球椭球面上的图形展绘到平面上,
20、必然产生变形。为了减把地球椭球面上的图形展绘到平面上,必然产生变形。为了减少变形误差,采用一种适当的投影方法,这就是高斯投影。少变形误差,采用一种适当的投影方法,这就是高斯投影。高斯投影是将地球划分为若干个带,先将每个带投影到圆柱面高斯投影是将地球划分为若干个带,先将每个带投影到圆柱面上。然后展成平面。我们可以设想将一个空心的椭圆柱横套地球,上。然后展成平面。我们可以设想将一个空心的椭圆柱横套地球,使椭圆柱的中心轴线位于赤道面内并通过球心。将地球按使椭圆柱的中心轴线位于赤道面内并通过球心。将地球按6分带分带,从从0起算往东划分起算往东划分,06为第为第1带带,612为第为第2带带,174180
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