工程测量教学PPT测量学基础知识1

1、制：张启才制：张启才 成功者决不放弃，放弃者绝不成功成功者决不放弃，放弃者绝不成功 工程测量 . 1. 地球是一个表面起伏较大的椭球地球是一个表面起伏较大的椭球 地球表面最高峰：地球表面最高峰： 8844.43m 海洋底部最深处海洋底部最深处: 11022.00m 地球表面最大高差近地球表面最大高差近20km 2. 地球又是一个近似光滑的水球地球又是一个近似光滑的水球 大陆面积大陆面积: 占占29% 海洋面积海洋面积: 占占71 % 3. 地球平均半径地球平均半径: 6371km 一、回顾一下人类对地球认识的历史，一、回顾一下人类对地球认识的历史， 你描述一下我们居住的地球形状，最后你描述一下

2、我们居住的地球形状，最后 用数学公式表示用数学公式表示 人类对地球认识: 地球是一个南北极极扁，赤道稍长，平均半 径为6371千米的椭圆。 . 旋转椭球旋转椭球 与大地体非常接的与大地体非常接的 数学椭球数学椭球 长半径为长半径为a，短半径为短半径为b 扁率扁率 a ba 数学模型数学模型 1 2 2 2 2 2 2 b z a y a x )( 3 1 baar 地球平均半径地球平均半径 r=6371km z x y . 水准面：水准面：设想静止的海水面延伸通过大陆和岛屿设想静止的海水面延伸通过大陆和岛屿 形成一个包围地球的闭合的曲面。由于海水受潮形成一个包围地球的闭合的曲面。由于海水受潮

3、汐的影响，海水面有高有低，所以水准面有无数汐的影响，海水面有高有低，所以水准面有无数 个。个。 大地水准面：大地水准面：与平均海水面相吻合的水准面，称与平均海水面相吻合的水准面，称 为大地水准面。（唯一的）为大地水准面。（唯一的） 水平面：水平面：与水准面相切的平面，称为水平面与水准面相切的平面，称为水平面 区别：区别：水平面与水准面相切，而大地水准面是与水平面与水准面相切，而大地水准面是与 平均海水面相吻合的水准面。平均海水面相吻合的水准面。 二、请你谈谈水准面、大地水准面、水二、请你谈谈水准面、大地水准面、水 平面的关系平面的关系 . 1980年和年和2000年国家大地坐标系的不同年国家大

4、地坐标系的不同 一，一，1990年国家大地坐标系是二维的，年国家大地坐标系是二维的，2000年国家大地坐标年国家大地坐标 系是三维的系是三维的 二，坐标原点不同二，坐标原点不同 三，椭球参数采用三，椭球参数采用iug 1975年大会推荐的参数年大会推荐的参数 因而可得因而可得1980年国家大地坐标系椭球两个最常用的年国家大地坐标系椭球两个最常用的几何参几何参 数数为：为： 长轴：长轴：63781405（m）；）； 扁率：扁率：1：298.257椭球定位时按我国范围内椭球定位时按我国范围内高程高程异常值异常值 平方和最小为原则求平方和最小为原则求 三、请你谈谈三、请你谈谈“1980“1980年国

5、家大地坐标系年国家大地坐标系” 和和“2000“2000年国家大地坐标系年国家大地坐标系”产生的背景产生的背景 和有什么不同？和有什么不同？20002000年国家大地坐标系在年国家大地坐标系在 我国何时开始应用？我国何时开始应用？ . 2000年国家大地坐标系：年国家大地坐标系： 空间技术的发展成熟与广泛应用迫切要求国空间技术的发展成熟与广泛应用迫切要求国 家提供高精度、地心、动态、实用、统一的家提供高精度、地心、动态、实用、统一的 大地坐标系作为各项社会经济活动的基础性大地坐标系作为各项社会经济活动的基础性 保障。保障。 原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中 心。 自2008年7月1日起，

6、中国全面启用2000国国 家大地坐标系。家大地坐标系。 . 1 1）绝对高度：）绝对高度：地面点到大地水准面的铅垂地面点到大地水准面的铅垂 距离，称为该点的绝对高程，简称高程，用距离，称为该点的绝对高程，简称高程，用 h h表示。表示。 2 2）相对高程：）相对高程：地面点到假定水准面的铅垂地面点到假定水准面的铅垂 距离，称为该点的相对高程或假定高程。距离，称为该点的相对高程或假定高程。 3 3）高差：）高差：地面两点间的高度差，称为高差，地面两点间的高度差，称为高差， 用用h h表示。表示。 4 4）建筑标高）建筑标高: :在绝对标高中，凡是凡是包括在绝对标高中，凡是凡是包括 装饰层厚度的标

7、高，称为建筑标高。装饰层厚度的标高，称为建筑标高。 四、请你谈谈绝对高程、相对高程、高差、四、请你谈谈绝对高程、相对高程、高差、 海拔以及建筑标高的关系？海拔以及建筑标高的关系？ . 绝对高程绝对高程h到大地水准面的铅垂距离。到大地水准面的铅垂距离。 相对高程相对高程h到假定水准面的铅垂距离。到假定水准面的铅垂距离。 高高 差差hab=hb-ha=hb-ha 联系联系 地面两点之间的绝对高度之差与相对高度之地面两点之间的绝对高度之差与相对高度之 差的值相等。差的值相等。 . 五、用水平面代替水准面，对高程的影响是五、用水平面代替水准面，对高程的影响是 很大的，是否需要修正测量所得高程数据？很大

8、的，是否需要修正测量所得高程数据？ 一、对水平距离的影响一、对水平距离的影响 大地水准面上：大地水准面上： 在水平面上：在水平面上： 误差值：误差值： 相对误差：相对误差： rd tgrd )(tgrddd 2 2 3r d d d 结论：结论：当测区半径当测区半径 r10km时时, 误差仅为误差仅为1/120万，可用水平面万，可用水平面 代替大地水准面代替大地水准面 . . 222 )(drhr hr d h 2 2 r d h 2 2 . 误差分析误差分析 距离d （km） 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 12510 h（ mm） 0. 8 371 3 2 0 7 8 3

9、1 4 196 2 784 8 . 结论结论： . 19851985国家高程基准国家高程基准 采用青岛水准原点和根据青岛验潮站1952年 到1979年的验潮数据确定的黄海平均海水面 所定义的高程基准。其水准原点起算高程为 72.260m。 水准原点：用作国家高程控制网起算的水准 测量基准点。 六、请你谈谈六、请你谈谈“1985“1985年国家高程基准年国家高程基准”和和 “1956“1956年黄海高程系年黄海高程系”有什么不同？有什么不同？ . 1956年黄海高程系年黄海高程系 1956年黄海高程系是根据青岛验潮站1950 1956年验潮资料确定的黄海平均海水面作为 高程起算面，测定位于青岛市

10、观象山的中华 人民共和国水准原点作为其原点而建立的国 家高程系统。其水准原点的高程为72.289米。 1985年国家高程基准已于1987年5月开始启 用，1956年黄海高程系同时废止。 . 地面点在大地水准面上的投影位置，可用地地面点在大地水准面上的投影位置，可用地 理坐标和平面直角坐标表示。理坐标和平面直角坐标表示。 平面直面坐标分为独立平面直角坐标和高斯平面直面坐标分为独立平面直角坐标和高斯 平面直角坐标平面直角坐标 七、地面点在大地水准面上的投影坐标有七、地面点在大地水准面上的投影坐标有 几种？有什么不同？几种？有什么不同？ . （1 1）高斯平面直角坐标高斯平面直角坐标 利用高斯投影法

11、建立的平面直角坐标系，称为高斯利用高斯投影法建立的平面直角坐标系，称为高斯 平面直角坐标系。平面直角坐标系。 （2 2）独立平面直角坐标独立平面直角坐标 当测区范围较小时，可以把测区球面看作平面，在当测区范围较小时，可以把测区球面看作平面，在 这个平面上建立的测区平面直角坐标系，称为独立这个平面上建立的测区平面直角坐标系，称为独立 平面直角坐标系。平面直角坐标系。 （2 2）地理坐标地理坐标 用经度和纬度表示地面点在大地水准面上投影位置，用经度和纬度表示地面点在大地水准面上投影位置， 由于地理坐标是球面坐标，不利于进行各种计算。由于地理坐标是球面坐标，不利于进行各种计算。 . y(e) 赤道赤道 xb o a b xa ya yb x(n) 中央子午中央子午 线投影线投影 500 km ya yb m136780 a y m272440 b y m)136780500000( a y m)272440500000( b y m636780 m227560 20 20 . 以南北方向为纵以南北方向为纵 坐标轴