水利工程测量-绪论

水利工程测量,绪论,2,1、绪论,目的和要求：1、了解测量学的概念，水利工程测量的主要任务；2、了解确定地面点位的方法；3、了解测量的基本工作及基本原则。,3,1.1测量学的研究对象及水利工程测量学的任务,一、测量学：1、测量学是研究地球的形状、大小以及确定地面点之间相对位置的科学。2、测量学是研究地球及其表面的各种形态的学科，主要任务是测定地球表面的点位和几何形状，并绘制成图，以及测定和研究地球的形状和大小。3、测量学的内容：测定和测设,4,测定：以测量技术测定地面点位置并用图象或图形和数据等形式表示出来，这种技术过程称为测定，又称测图或测绘。,测设：利用测量技术把设计图上拟定的地面点测定到实地上，这种技术过程称为测设，或称为工程放样，简称放样。,5,随着科学技术的发展，测量学已发展为多个学科。按照研究对象和研究范围的不同，测量学可划分为以下几个学科：(1)大地测量学地球性状、大小(2)地形测量学地形图(3)摄影测量学物体的性状、大小、位置(4)工程测量学工程建设(5)制图学地图,6,二、水利工程测量的任务和作用,水利工程测量：是测量学的一个组成部分。它是研究水利工程在勘测设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的理论、技术和方法的学科。水利工程测量的任务：勘测设计阶段：测图、用图；施工建设阶段：进行放样和竣工测量；工程运营阶段：变形观测。,7,水利工程测量在水利水电工程施工中的作用作用：水利工程测量贯穿于建筑工程的始终，其工作质量直接影响到整个工程的质量和进度。学习要求：掌握测量的基本理论知识和基本技能；掌握常用测量仪器和工具的使用方法;初步掌握小区域大比例尺地形图的测绘方法；具有进行一般建筑施工测量的能力。,8,1.2地球的形状和大小,地球的自然表面：海洋71%，陆地29%；不规则曲面，平均半径6371km；珠峰8848.13m，马里亚那海沟11022m；,由测量学的定义可知，研究地球表面各种形态及服务于工程建设,首先要测定地球表面的点位，就需要对地球的形状和大小有一概略了解，并建立适当的确定地面点位的参照标准坐标系。,9,大地体,把地球总的形状看成是被海水包围的球体,设想有一个不受风浪和潮汐影响的静止海水面，向陆地和岛屿延伸而形成的一个封闭曲面(大地水准面),用它所包围的形体代表地球的形状和大小，这个形体称为大地体。,10,旋转椭球体：,由于大地体是不规则的形体，因此，测量工作便取大小与大地体非常接近的旋转椭球体来描述地球,称参考椭球体。椭球体的参数：长半径：a=6378140m；短半径：b=6356755m扁率：=(a-b)/a=1/298.257。当测区面积不大时，可把地球看成圆球,其半径为：R=6371km。,11,测量工作的基准面和基准线,水准面：任何自由静止的水面都是水准面，有无数个。大地水准面：与平均海水面相吻合的水准面。水准面特性：处处与铅垂线垂直。铅垂线：某点的重力方向线。水平线：与铅垂线正交的直线。水平面：与铅垂线正交的平面或与水准面相切的平面。测量工作的基准面和基准线：是大地水准面和铅垂线。,12,1.3测量学中确定地面点位置的方法,确定地面点位的方法：可以用点在水准面或水平面上的投影位置及到大地水准面的铅垂距离来确定，如图。,13,地面点的坐标,地理坐标（大地坐标）独立平面直角坐标高斯平直角坐标,（一）地理坐标（大地坐标）：以参考椭球体面为基准面的球面坐标；通常以大地经度和大地纬度表示；用来表示该点在地球表面上的位置。,14,当测区范围较小时（半径不大于10km的面积内），可把测区的球面当平面看待，并在平面建立独立平面直角坐标系，用平面直角坐标来确定点位。,（二）独立平面直角坐标：,15,（三）高斯平面直角坐标系统,地理坐标表示地面点的球面坐标，不能直接用于测图。在大范围进行测量工作时，由于水平面和水准面存在较大的差异，所以不能用水平面代水准面。在我国采用高斯投影的方法，将球面上的点位投影到高斯投影面上，转换成平面直角坐标。1.高斯投影的几何意义：1)沿N、S两极在参考椭球面均匀标出子午线(经线)和分带。2)假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上。3)地球表面投影到横椭圆柱面上。,16,（1）沿N、S两极在参考椭球面均匀标出子午线(经线)和分带。,按经差L分带分带子午线中央子午线,17,（2）假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上,18,（3）地球表面投影到横椭圆柱面上,地球的投影红线为投影线取出投影-剪开-压平,19,全球高斯投影带高斯投影根据L逐带连续进行，全球连续逐带高斯投影展开成如下图的高斯平面。,L=6六度带中央子午线经度Lo=6N-3L=3三度带中央子午线经度Lo=3n,20,投影带的中央子午线与编号,L=6六度带中央子午线经度Lo=6N-3L=3三度带中央子午线经度Lo=3n我国在大地坐标系中的经度位置74135六度带编号N在我国:在1323之间。三度带编号n在我国:在2545之间。,21,2.高斯平面的特点,1)投影后的中央子午线NBS是直线，长度不变。2)投影后的赤道ABC是直线，保持ABCNBS。3)离开中央子午线的子午线投影是以二极为终点的弧线，离中央子午线越远，弧线的曲率越大，说明离中央子午线越远投影变形越大。,22,3.高斯平面直角坐标系的建立,建立规则:X轴是中央子午线的投影，向北为正；Y轴是赤道的投影，向东为正；原点为中央子午线与赤道交点，用O表示；四象限按顺时针顺序、排列。,23,高斯平面直角坐标表示地面点位置,如：x=2433586.693m，y=38514366.157m。表示的意义:(1)表示点在高斯平面上至赤道的距离为2433586.693m(2)包括有投影带的带号、附加值500km和实际坐标Y三个参数，即y=带号N(或n)+500km+Yp38+500+14366.157m,由于我国位于北半球，x坐标均为正值，y坐标则有正有负，为了避免y坐标出现负值，将每带的坐标原点向西移500km，并在横坐标值前冠以带号。,24,地面点的高程：绝对高程和相对高程,1、绝对高程：地面点到大地水准面的铅垂距离，简称高程，用H表示。（海拔）,2、相对高程：地面点到假定水准面的铅垂距离，又称假定高程，用H表示。,3、高差：地面两点之间的高程之差，用h表示。如图中，A、B两点的高差为:,高差的大小与高程起算面无关。,“1956黄海高程系”“1985国家高程基准”72.2604m,25,1.4用水平面代替水准面的限度,地球表面曲率对测量工作的影响1、对水平距离的影响（如图）（推导略）其中，将不同的D值代入上式得：,26,影响：结论：在半径为10km的面积范围内进行距离测量时，可以不考虑地球曲率对其的影响，把水准面当作水平面看待。,27,高程误差：h=Bb-Bb=D2/2R,2、对高程的影响,结论：在高程测量中，即使距离很短也必须考虑地球曲率的影响，可通过改正计算或采用正确的观测方法，来消减影响。,影响：,28,1.5测量工作概述,地面点的空间位置是以投影平面上的坐标（x，y）和高程H决定的。点的坐标一般是通过水平角测量和水平距离测量来确定的。点的高程是通过测定高差来确定的。,29,1平面直角坐标的测定,如图所示，设A、B为已知坐标点，P为待定点。首先测出了水平角和水平距离DAP，再根据A、B的坐标，即可推算出P点的坐标。,30,设A为已知高程点，P为待定点。只要测出A、P之间的高差hAP，即可算出P点的高程。,2高程的测定,31,测量的三项基本工作：高差测量、角度测量、距离测量。确定地面点的三个基本要素