1-2009第1章绪论

土木工程测量 1 1测量学与土木工程测量 1 2地面点位的确定 1 3用水平面代替水准面的限度 1 4测量工作概述 1 5现代测绘科学技术发展简介 第一章绪论 1 1测量学与土木工程测量 一 定义1 测量学 研究测定地面点的平面位置和高程 将地球表面的地形及其它信息测绘成图 以及确定地球的形状和大小的科学 2 学科类别 自然科学领域内应用科学的范畴 地球科学 3 研究对象 地球表面 扩展到空间星际 二 测量学科的组成分类1 大地测量学2 地形测量学3 摄影测量与遥感4 工程测量学5 制图学6 海洋测绘 三 测量工作分类 1 测定 是指使用测量仪器和工具 通过测量和计算 测定点的坐标 或把地球表面的地形按比例缩绘成地形图 地面图上 缩小 2 测设 是指把图纸上规划设计好的建筑物 构筑物等的位置在地面上标定出来 作为施工的依据 图上地面 放大 土木工程测量是研究土木工程建设在勘察设计 施工建设及运营管理等阶段中各项测量工作工程建设三阶段测量的任务勘测设计控制 绘制地形图施工建设施工放样 竣工测量运营管理安全监测 变形测量 四 土木工程测量的主要任务 1 在工程规划设计阶段 需要测绘待设计的工程所在区域的地形图 以供规划设计使用 五 学习课程的基本要求 准确掌握测绘学的基本概念 基本理论 含误差基本理论 熟练掌握常规测量仪器S3 J6的正规使用方法 掌握小区域图根控制测量的内 外业 基本掌握大比例尺地形图的测绘方法以及地形图的阅读与应用方法 上述内容 具体地说包括如下六项基本技能 测 记 算 绘 用 放 测 仪器使用和观测的正规操作方法 记 正规的记录方法 算 准确地按正规格式进行内业计算或应用计算机编程进行计算 绘 绘制地形图方法 用 地形图的阅读与应用方法 放 正规的施工放样及施工质量检测方法 四心 热心 爱心 耐心 齐心 一 地球的形状和大小 高山 陆地 丘陵 海洋 1 2地面点位的确定 1 地球的自然表面 不规则曲面平均半径6371km珠峰8844 43m 马里亚那海沟11022m 我们可近似把海水面所包围的地球形体看作地球的形状 地球上的任一质点 都受重力作用 重力的作用线称为铅垂线 铅垂线是测量工作的基准线 自由静止的水面称为水准面 水准面是由于水面上的每一个分子到重力的作用而形成一个重力等位面 它是一个处处与重力方向垂直的连续曲面 2 地球的物理表面 水准面 水准面 大地水准面 大地水准面是测量工作的基准面 作用 大地体 大地水准面所包围的形体 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式表示 参考椭球体一个非常接近大地体 并可用数学式表示的几何形体 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体外表面 是球面坐标系的基准面 3 地球的数学表面 参考椭球体面 水平面 过水准面上某点与水准面相切的平面 我国大地原点 即椭球定位最佳拟合的参考点我国统一采用的坐标系为 1980年国家坐标系 大地原点 全国统一坐标的起算点 测量工作的基准线和基准面测量工作的基准线 铅垂线 重力的作用线 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 测量内业计算的基准面 参考椭球面 O G 大地水准面 铅垂线 1 地理坐标 2 高斯平面直角坐标 4 空间直角坐标 3 独立平面直角坐标 二 确定地面点位的方法 S 纬线 N O 地轴 子午面 起始子午面 子午线 纬线 赤道平面 赤道 W E 赤道 赤道平面 起始子午面 起始子午线 G 椭球上的基本概念 天文坐标 通常用天文经度 和天文纬度 表示 以垂线和大地水准面为基准线和基准面 1 地理坐标 赤道平面 O P M 大地经度L 大地纬度B n L B 起始子午面 首子午面 S N 一 地面点的坐标 大地坐标 用大地经度 L 和大地纬度 B 表示 以地面点沿椭球面的法线和参考椭球面为基准线和基准面 赤道平面 O P M 大地经度L 大地纬度B n L B 起始子午面 首子午面 S N 2 高斯平面直角坐标 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 1 高斯投影的概念 2 高斯投影的原理 投影带的划分 6 带的划分 我国6 带共11个 13 23 各带中央子午线经度与带号的关系是 L 6 N 3 N为6 带的带号 例 20带中央子午线的经度为L 6 20 3 117 若已知某点的经度为L 则该点的6 带的带号N由下式计算 N 取整 1 我国经度西起东经73 40 东至东经135 02 N INT 73 40 6 1 13 N INT 135 02 6 1 23 3 带的划分 我国3 带共21个 25 45 各带中央子午线经度与带号的关系是 L 3 n n为3 带的带号 例 120带中央子午线的经度为L 3 43 129 若已知某点的经度为L 则该点所在3 带的带号按下式计算 n 四舍五入 我国经度西起东经73 40 东至东经135 02 n 73 40 3 25 n 135 02 3 45 N S c 中央 子 午线 赤道 坐标系的建立 由于我国的位于北半球 东西横跨11个6 带 各带又独自构成直角坐标系 故 X值均为正 而Y值则有正有负 4 我国高斯平面直角坐标的表示 x y o 500km 国家统一坐标 方法 1 先将自然值的横坐标Y加上500000米 2 再在新的横坐标Y之前标以2位数的带号 例 有一国家控制点的坐标 x 3102467 280m y 19367622 380m 1 该点位于6 带的第几带 2 该带中央子午线经度是多少 3 该点在中央子午线的哪一侧 4 该点距中央子午线和赤道的距离为多少 3 独立平面直角坐标当测区范围较小时 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 O X Y 测区 北 4 空间直角坐标 坐标原点O 地球椭球体中心 与质心重合 Z轴方向 指向地球北极X轴方向 指向格林尼治子午面与地球赤道面之交点Y轴方向 垂直于XOZ平面 Z X 二 地面点的高程地面点的高程 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 地面点在大地水准面以下 H为负 如图 HA 166 780mHB 136 680m A 大地水准面 HA B HB 1 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 水准原点全国高程的起算点 目前我国统一采用1985年国家高程基准 2 相对高程 某点沿铅垂线方向到任意水准面的距离 如 HA HC 3 高差 地面上两点高程之差 如 hAC HC HAhAC HC HA 当hAC为正时 C点高于A点 当hAC为负时 C点低于A点 特性 方向性 一 对距离的影响 相对差值 1 3水平面代替水准面的限度 上式中取R 6371km 则结论 在半径为10km的圆面积内进行长度的测量时 可以不必考虑地球曲率的影响 即可把水准面当作水平面看待 二 对高程的影响 h 结论 地球曲率的影响对高差而言 即使在很短的距离也必须加以考虑 1 4测量工作概述 一 测量的基本工作 三个基本要素 高差 水平角 水平距离 三项基本工作 高程测量 水平角测量 距离测量 二 测量工作的原则和程序 1 程序上 先控制后碎部 控制原则 2 布局上 由整体到局部 整体原则3 精度上 由高级到低级 等级原则4 过程中 步步有检核 检核原则 优点 减少误差积累 避