測(cè)量第一章 緒論

1、第一章第一章 緒緒 論論 建 筑 工 程 測(cè) 量建 筑 工 程 測(cè) 量 教學(xué)課件 1 1 緒緒 論論 1.1 土木工程測(cè)量學(xué)的任務(wù)土木工程測(cè)量學(xué)的任務(wù) 測(cè)繪科學(xué)應(yīng)用很廣：在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃中，測(cè)量信息測(cè)繪科學(xué)應(yīng)用很廣：在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃中，測(cè)量信息 是最重要的基礎(chǔ)信息之一，各種是最重要的基礎(chǔ)信息之一，各種規(guī)劃規(guī)劃及及地籍管理地籍管理，首先要有地形圖，首先要有地形圖 和地籍圖。另外，在各項(xiàng)工農(nóng)業(yè)基本建設(shè)中，從和地籍圖。另外，在各項(xiàng)工農(nóng)業(yè)基本建設(shè)中，從勘測(cè)設(shè)計(jì)勘測(cè)設(shè)計(jì)階段到階段到施施 工工、竣工竣工階段，都需要進(jìn)行大量的測(cè)繪工作。在國(guó)防建設(shè)中，階段，都需要進(jìn)行大量的測(cè)繪工作。在國(guó)防建設(shè)

2、中，軍事軍事 測(cè)量測(cè)量和和軍用地圖軍用地圖是現(xiàn)代大規(guī)模的諸兵種協(xié)同作戰(zhàn)不可缺少的重要保是現(xiàn)代大規(guī)模的諸兵種協(xié)同作戰(zhàn)不可缺少的重要保 障。至于障。至于遠(yuǎn)程導(dǎo)彈遠(yuǎn)程導(dǎo)彈、空間武器空間武器、人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星或或航天器航天器的發(fā)射，要保證的發(fā)射，要保證 它精確入軌，隨時(shí)校正軌道和命中目標(biāo)，除了應(yīng)測(cè)算出發(fā)射點(diǎn)和目它精確入軌，隨時(shí)校正軌道和命中目標(biāo)，除了應(yīng)測(cè)算出發(fā)射點(diǎn)和目 標(biāo)點(diǎn)的標(biāo)點(diǎn)的精確坐標(biāo)精確坐標(biāo)、方位方位、距離距離外，還必須掌握外，還必須掌握地球形狀地球形狀、大小大小的精的精 確數(shù)據(jù)和有關(guān)地域的重力場(chǎng)資料。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)方面，諸如空間科學(xué)確數(shù)據(jù)和有關(guān)地域的重力場(chǎng)資料。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)方面，諸如空間科學(xué) 技術(shù)的

3、研究，地殼的變形、地震的預(yù)報(bào)等都要應(yīng)用測(cè)繪資料。即使技術(shù)的研究，地殼的變形、地震的預(yù)報(bào)等都要應(yīng)用測(cè)繪資料。即使 在國(guó)家的各級(jí)管理工作中，測(cè)量和地圖資料也是不可缺少的重要工在國(guó)家的各級(jí)管理工作中，測(cè)量和地圖資料也是不可缺少的重要工 具。具。 1 1 緒緒 論論 測(cè)繪科學(xué)在建筑類各專業(yè)的工作中有著廣泛的應(yīng)用。測(cè)繪科學(xué)在建筑類各專業(yè)的工作中有著廣泛的應(yīng)用。 例如：在例如：在勘測(cè)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，勘測(cè)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，要求有各種比例尺的地形圖，要求有各種比例尺的地形圖， 供城鎮(zhèn)規(guī)劃、選擇廠址、管道及交通線路選線以及總平面圖設(shè)計(jì)和供城鎮(zhèn)規(guī)劃、選擇廠址、管道及交通線路選線以及總平面圖設(shè)計(jì)和 豎向設(shè)計(jì)之用。豎向

4、設(shè)計(jì)之用。 在在施工階段施工階段，要將設(shè)計(jì)的建筑物、構(gòu)筑物的平面位置和高程測(cè)，要將設(shè)計(jì)的建筑物、構(gòu)筑物的平面位置和高程測(cè) 設(shè)于實(shí)地，以便進(jìn)行施工。設(shè)于實(shí)地，以便進(jìn)行施工。 施工結(jié)束后，還要進(jìn)行施工結(jié)束后，還要進(jìn)行竣工測(cè)量竣工測(cè)量，繪制竣工圖，供日后擴(kuò)建和，繪制竣工圖，供日后擴(kuò)建和 維修之用。維修之用。 即使是竣工以后，對(duì)某些大型及重要的建筑物和構(gòu)筑物還要進(jìn)即使是竣工以后，對(duì)某些大型及重要的建筑物和構(gòu)筑物還要進(jìn) 行行變形變形、沉降觀測(cè)沉降觀測(cè)，以保證建筑物的安全使用。，以保證建筑物的安全使用。 1.1 土木工程測(cè)量學(xué)的任務(wù)土木工程測(cè)量學(xué)的任務(wù) 1 1 緒緒 論論 測(cè)定測(cè)定是指使用測(cè)量?jī)x器和工具，

5、通過測(cè)量和計(jì)算，得到一是指使用測(cè)量?jī)x器和工具，通過測(cè)量和計(jì)算，得到一 系列測(cè)量數(shù)據(jù)，或把地球表面的地形縮繪成地形圖，供經(jīng)濟(jì)建設(shè)、系列測(cè)量數(shù)據(jù)，或把地球表面的地形縮繪成地形圖，供經(jīng)濟(jì)建設(shè)、 規(guī)劃設(shè)計(jì)、科學(xué)研究和國(guó)防建設(shè)使用。規(guī)劃設(shè)計(jì)、科學(xué)研究和國(guó)防建設(shè)使用。 測(cè)繪測(cè)繪( (量量) )學(xué)學(xué)研究地球的研究地球的形狀和大小形狀和大小以及確定地面以及確定地面( (包括空包括空 中、地表、地下和海底中、地表、地下和海底) )物體的物體的空間位置空間位置，以及對(duì)于這些空間位置，以及對(duì)于這些空間位置 信息進(jìn)行處理、儲(chǔ)存、管理的科學(xué)。信息進(jìn)行處理、儲(chǔ)存、管理的科學(xué)。 它的內(nèi)容包括測(cè)定和測(cè)設(shè)兩個(gè)部分。它的內(nèi)容包括

6、測(cè)定和測(cè)設(shè)兩個(gè)部分。 1.1 土木工程測(cè)量學(xué)的任務(wù)土木工程測(cè)量學(xué)的任務(wù) 測(cè)設(shè)測(cè)設(shè)是指把圖紙上規(guī)劃設(shè)計(jì)好的建筑物、構(gòu)筑物的位置在是指把圖紙上規(guī)劃設(shè)計(jì)好的建筑物、構(gòu)筑物的位置在 地面上標(biāo)定出來(lái)，作為施工的依據(jù)。地面上標(biāo)定出來(lái)，作為施工的依據(jù)。 1 1 緒緒 論論 大地測(cè)量學(xué)大地測(cè)量學(xué)研究整個(gè)地球的形狀和大小，解決大地區(qū)控制研究整個(gè)地球的形狀和大小，解決大地區(qū)控制 測(cè)量和地球重力場(chǎng)問題。測(cè)量和地球重力場(chǎng)問題。常規(guī)常規(guī)大地測(cè)量和大地測(cè)量和衛(wèi)星衛(wèi)星大地測(cè)量。大地測(cè)量。 1.1 土木工程測(cè)量學(xué)的任務(wù)土木工程測(cè)量學(xué)的任務(wù) 測(cè)量學(xué)按照研究范圍和對(duì)象的不同，產(chǎn)生了許多分支科學(xué)。測(cè)量學(xué)按照研究范圍和對(duì)象的不同，產(chǎn)

7、生了許多分支科學(xué)。 普通測(cè)量學(xué)普通測(cè)量學(xué)測(cè)量小范圍地球表面形狀時(shí)，不顧及地球曲率測(cè)量小范圍地球表面形狀時(shí)，不顧及地球曲率 的影響，把地球局部表面當(dāng)作平面看待所進(jìn)行的測(cè)量工作。的影響，把地球局部表面當(dāng)作平面看待所進(jìn)行的測(cè)量工作。 攝影測(cè)量學(xué)攝影測(cè)量學(xué)利用攝影像片來(lái)測(cè)定物體的形狀、大小和空間利用攝影像片來(lái)測(cè)定物體的形狀、大小和空間 位置的工作，屬于攝影測(cè)量學(xué)的范疇。由于獲得像片的方式不同，位置的工作，屬于攝影測(cè)量學(xué)的范疇。由于獲得像片的方式不同， 可分為可分為地面地面、航空航空、水下水下和和航天航天攝影測(cè)量學(xué)。攝影測(cè)量學(xué)。 海洋測(cè)繪學(xué)海洋測(cè)繪學(xué)以海洋和陸地水域?yàn)閷?duì)象所進(jìn)行的測(cè)量和海圖以海洋和陸地水

8、域?yàn)閷?duì)象所進(jìn)行的測(cè)量和海圖 編制工作，屬于海洋測(cè)繪學(xué)的范疇。編制工作，屬于海洋測(cè)繪學(xué)的范疇。 1 1 緒緒 論論 工程測(cè)量學(xué)工程測(cè)量學(xué)研究工程建設(shè)中所進(jìn)行的各種測(cè)量工作，屬于研究工程建設(shè)中所進(jìn)行的各種測(cè)量工作，屬于 工程測(cè)量學(xué)的范疇。工程測(cè)量學(xué)的范疇。 1.1 土木工程測(cè)量學(xué)的任務(wù)土木工程測(cè)量學(xué)的任務(wù) 制圖學(xué)制圖學(xué)利用測(cè)量所得的成果資料，研究如何投影編繪和制利用測(cè)量所得的成果資料，研究如何投影編繪和制 印各種地圖的工作，屬于制圖學(xué)的范疇。印各種地圖的工作，屬于制圖學(xué)的范疇。 本課程主要介紹普通測(cè)量學(xué)和部分工程測(cè)量學(xué)的內(nèi)容。本課程主要介紹普通測(cè)量學(xué)和部分工程測(cè)量學(xué)的內(nèi)容。 學(xué)習(xí)本課程之后，要求達(dá)

9、到掌握普通測(cè)量學(xué)的基本知識(shí)和基礎(chǔ)學(xué)習(xí)本課程之后，要求達(dá)到掌握普通測(cè)量學(xué)的基本知識(shí)和基礎(chǔ) 理論，能正確使用工程水準(zhǔn)儀、工程經(jīng)緯儀等儀器和工具；了解大理論，能正確使用工程水準(zhǔn)儀、工程經(jīng)緯儀等儀器和工具；了解大 比例尺地形圖的成圖原理和方法，在工程設(shè)計(jì)和施工中，具有正確比例尺地形圖的成圖原理和方法，在工程設(shè)計(jì)和施工中，具有正確 應(yīng)用地形圖和有關(guān)測(cè)量資料的能力和進(jìn)行一般工程施工測(cè)設(shè)的能力，應(yīng)用地形圖和有關(guān)測(cè)量資料的能力和進(jìn)行一般工程施工測(cè)設(shè)的能力， 以便能靈活應(yīng)用所學(xué)的測(cè)量知識(shí)為其專業(yè)工作服務(wù)。以便能靈活應(yīng)用所學(xué)的測(cè)量知識(shí)為其專業(yè)工作服務(wù)。 1 1 緒緒 論論 1.1 土木工程測(cè)量學(xué)的任務(wù)土木工程測(cè)量

10、學(xué)的任務(wù) 工程測(cè)量學(xué)的主要任務(wù)：工程測(cè)量學(xué)的主要任務(wù)： 研究測(cè)繪地形圖的理論和方法研究測(cè)繪地形圖的理論和方法 研究在地形圖上進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)的基本原理和方法研究在地形圖上進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)的基本原理和方法 研究建研究建(構(gòu)構(gòu))筑物施工放樣、建筑質(zhì)量檢驗(yàn)的技術(shù)和筑物施工放樣、建筑質(zhì)量檢驗(yàn)的技術(shù)和 方法方法 對(duì)大型建筑物的安全性進(jìn)行位移和變形監(jiān)測(cè)對(duì)大型建筑物的安全性進(jìn)行位移和變形監(jiān)測(cè) 1 1 緒緒 論論 1.2 地球的形狀和大小地球的形狀和大小 測(cè)量工作是在地球的表面進(jìn)行的，而地球自然表面很不規(guī)則，測(cè)量工作是在地球的表面進(jìn)行的，而地球自然表面很不規(guī)則， 有高山、丘陵、平原和海洋。其中最高的珠峰高出海水面

11、達(dá)有高山、丘陵、平原和海洋。其中最高的珠峰高出海水面達(dá) 8848.13m，最低的馬里亞納海溝低于海水面達(dá)，最低的馬里亞納海溝低于海水面達(dá)11022m。但是這樣。但是這樣 的高低起伏，相對(duì)于地球半徑的高低起伏，相對(duì)于地球半徑6371km來(lái)說(shuō)還是很小的。再顧及到來(lái)說(shuō)還是很小的。再顧及到 海洋約占整個(gè)地球表面的海洋約占整個(gè)地球表面的71%，因此，人們把，因此，人們把海水面所包圍的地球海水面所包圍的地球 形體形體看著地球的形狀?？粗厍虻男螤睢?由于地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 地球上任一點(diǎn)都要受到離地球上任一點(diǎn)都要受到離 心力和地球引力的雙重作心力和地球引力的雙重作 用，這兩個(gè)力的合力稱為用

12、，這兩個(gè)力的合力稱為 重力重力，重力的方向線稱為，重力的方向線稱為 鉛垂線鉛垂線。鉛垂線是測(cè)量工。鉛垂線是測(cè)量工 作的作的基準(zhǔn)線基準(zhǔn)線。 1 1 緒緒 論論 靜止的水面稱為靜止的水面稱為水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面，水準(zhǔn)面是受地球重力影響而形成的，水準(zhǔn)面是受地球重力影響而形成的， 是一個(gè)處處與重力方向垂直的是一個(gè)處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面連續(xù)曲面，并且是一個(gè)重力場(chǎng)的，并且是一個(gè)重力場(chǎng)的等位等位 面面。 與水準(zhǔn)面相切的平面稱為與水準(zhǔn)面相切的平面稱為水平面水平面。水平面可高可低，因此符合。水平面可高可低，因此符合 上述特點(diǎn)的水準(zhǔn)面有無(wú)數(shù)多個(gè)，其中與平均海水面吻合并向大陸、上述特點(diǎn)的水準(zhǔn)面有無(wú)數(shù)多個(gè)，其中與平均海

13、水面吻合并向大陸、 島嶼內(nèi)延伸而形成的閉合曲面，稱為島嶼內(nèi)延伸而形成的閉合曲面，稱為大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面。 大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面是測(cè)量工作的基準(zhǔn)面是測(cè)量工作的基準(zhǔn)面。 由大地水準(zhǔn)面所包圍的地球形體，稱為由大地水準(zhǔn)面所包圍的地球形體，稱為大地體大地體。 1.2 地球的形狀和大小地球的形狀和大小 1 1 緒緒 論論 通常用一個(gè)非常接近于大地水準(zhǔn)面，并可用數(shù)學(xué)式表示的幾何通常用一個(gè)非常接近于大地水準(zhǔn)面，并可用數(shù)學(xué)式表示的幾何 形體形體(即地球橢球即地球橢球)來(lái)代替地球的形狀，作為測(cè)量計(jì)算工作的來(lái)代替地球的形狀，作為測(cè)量計(jì)算工作的基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面。 地球橢球是一個(gè)橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而成的形體，故地球橢球又稱

14、地球橢球是一個(gè)橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而成的形體，故地球橢球又稱旋旋 轉(zhuǎn)橢球轉(zhuǎn)橢球。 1.2 地球的形狀和大小地球的形狀和大小 1 1 緒緒 論論 這個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球體稱為這個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球體稱為參考橢球體參考橢球體，為一規(guī)則的曲面體?？捎脭?shù)，為一規(guī)則的曲面體?？捎脭?shù) 學(xué)公式表示：學(xué)公式表示： 1.2 地球的形狀和大小地球的形狀和大小 1 2 2 2 2 2 2 b Z a Y a X 式中式中a、b為參考橢球體幾何參數(shù)。為參考橢球體幾何參數(shù)。a為長(zhǎng)半徑，為長(zhǎng)半徑，b為短半徑。參為短半徑。參 考橢球體扁率考橢球體扁率f應(yīng)滿足下式：應(yīng)滿足下式： (1-2-1) a ba f 我國(guó)目前采用的元素值為我國(guó)目前采用的元素

15、值為 長(zhǎng)半徑長(zhǎng)半徑a=6378140m 扁扁 率率 f=1:298.275 由于由于f很小，在精度要求不高時(shí)，可近似將地球當(dāng)作圓球體，其很小，在精度要求不高時(shí)，可近似將地球當(dāng)作圓球體，其 半徑為平均值半徑為平均值6371km。 1 1 緒緒 論論 并選擇陜西涇陽(yáng)縣永樂鎮(zhèn)某點(diǎn)為并選擇陜西涇陽(yáng)縣永樂鎮(zhèn)某點(diǎn)為大地原點(diǎn)大地原點(diǎn)，進(jìn)行了大，進(jìn)行了大 地定位。由此而建立起來(lái)全國(guó)統(tǒng)一坐標(biāo)系，這就是現(xiàn)在使地定位。由此而建立起來(lái)全國(guó)統(tǒng)一坐標(biāo)系，這就是現(xiàn)在使 用的用的“1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系年國(guó)家大地坐標(biāo)系”。 由于地球橢球的扁率很小，因此當(dāng)測(cè)區(qū)范圍不大時(shí)，由于地球橢球的扁率很小，因此當(dāng)測(cè)區(qū)范圍不大時(shí)， 可近似

16、地把地球橢球作為圓球，其半徑為可近似地把地球橢球作為圓球，其半徑為6371km 1.2 地球的形狀和大小地球的形狀和大小 1 1 緒緒 論論 地面點(diǎn)的空間位置都與一定的坐標(biāo)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)。在測(cè)地面點(diǎn)的空間位置都與一定的坐標(biāo)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)。在測(cè) 量上常用的坐標(biāo)系有量上常用的坐標(biāo)系有空間直角坐標(biāo)系空間直角坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系、高斯高斯 投影平面坐標(biāo)系投影平面坐標(biāo)系、平面獨(dú)立直角坐標(biāo)系平面獨(dú)立直角坐標(biāo)系等。等。 地面點(diǎn)位常用三個(gè)量表示?；鶞?zhǔn)線、基準(zhǔn)面。地面點(diǎn)位常用三個(gè)量表示?；鶞?zhǔn)線、基準(zhǔn)面。 1.3 測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng) 1.3.1 1.3.1 大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系 以參考橢球體面為

17、基以參考橢球體面為基 準(zhǔn)面。用大地經(jīng)度準(zhǔn)面。用大地經(jīng)度L、緯、緯 度度B、大地高、大地高H表示地面表示地面 點(diǎn)的空間位置。點(diǎn)的空間位置。 基準(zhǔn)線為法線?；鶞?zhǔn)線為法線。 經(jīng)度自零子午面向東為正、經(jīng)度自零子午面向東為正、 向西為負(fù)。緯度向西為負(fù)。緯度 橢球體面上的大地高為零。橢球體面上的大地高為零。 1 1 緒緒 論論 1.3 測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng) 1.3.2 1.3.2 空間直角坐標(biāo)系空間直角坐標(biāo)系 地面點(diǎn)位也可用空間直角坐標(biāo)地面點(diǎn)位也可用空間直角坐標(biāo)(x,y,z)表示。表示。 x軸軸 z軸軸 y軸軸 右手坐標(biāo)系右手坐標(biāo)系 1 1 緒緒 論論 1.3 測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量常用的

18、坐標(biāo)系統(tǒng) 1.3.3 1.3.3 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系 要將球面上的大地坐標(biāo)按一定數(shù)學(xué)法則歸算到平面上，即采用要將球面上的大地坐標(biāo)按一定數(shù)學(xué)法則歸算到平面上，即采用 地圖投影的理論繪制地形圖，才能用于規(guī)劃建設(shè)。地圖投影的理論繪制地形圖，才能用于規(guī)劃建設(shè)。 地圖投影有地圖投影有等角等角投影、投影、等面積等面積投影和投影和任意任意投影三種。投影三種。 等角投影又稱等角投影又稱正形投影正形投影，它保證在橢球體面上的微分圖形投影，它保證在橢球體面上的微分圖形投影 到平面后將保持相似。這是地形圖的基本要求。正投影有兩個(gè)基本到平面后將保持相似。這是地形圖的基本要求。正投影有兩個(gè)基本 條件：

19、條件： 保角條件，即投影后角度大小不變。保角條件，即投影后角度大小不變。 長(zhǎng)度變形固定性，即長(zhǎng)度投影后會(huì)變形，但在一點(diǎn)上各個(gè)方長(zhǎng)度變形固定性，即長(zhǎng)度投影后會(huì)變形，但在一點(diǎn)上各個(gè)方 向的微分線段變形比向的微分線段變形比m是個(gè)常數(shù)是個(gè)常數(shù)k: m=ds/dS=k 式中：式中：ds投影后的長(zhǎng)度投影后的長(zhǎng)度 dS球面上的長(zhǎng)度。球面上的長(zhǎng)度。 1 1 緒緒 論論 1.3 測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng) 1.3.3 1.3.3 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系 高斯投影的概念高斯投影的概念（正形投影正形投影） 中央子午線是中央子午線是直直 線線，其，其長(zhǎng)度不變形長(zhǎng)度不變形，離，離 開中央子午線的

20、其他子開中央子午線的其他子 午線是弧形，凹向中央午線是弧形，凹向中央. 子午線。離開中央子午子午線。離開中央子午 線越遠(yuǎn)，變形越大。線越遠(yuǎn)，變形越大。 投影后投影后赤道是一赤道是一 直線直線，并與中央子午線，并與中央子午線 正交。正交。 離開赤道的緯線離開赤道的緯線 是弧線，凸向赤道。是弧線，凸向赤道。 在高斯投影平面上在高斯投影平面上： 1 1 緒緒 論論 1.3 測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng) 1.3.3 1.3.3 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系 高斯投影可將橢球面變成平面，但離開中央子午線越遠(yuǎn)變形越高斯投影可將橢球面變成平面，但離開中央子午線越遠(yuǎn)變形越 大，這種變形將會(huì)影響

21、測(cè)圖和施工的精度。為對(duì)長(zhǎng)度變形加以控制，大，這種變形將會(huì)影響測(cè)圖和施工的精度。為對(duì)長(zhǎng)度變形加以控制， 測(cè)量中采用限制投影寬度的方法測(cè)量中采用限制投影寬度的方法分帶投影。投影帶寬以相鄰兩分帶投影。投影帶寬以相鄰兩 子午線的徑差子午線的徑差l來(lái)劃分。有來(lái)劃分。有6、3帶等不同投影方法。帶等不同投影方法。 6帶帶 投影是從英格林尼治子午線開始，自西向東，每隔投影是從英格林尼治子午線開始，自西向東，每隔6 投影一次。將橢球分成投影一次。將橢球分成60個(gè)帶，編號(hào)為個(gè)帶，編號(hào)為160帶。帶。 各帶中央子午線經(jīng)度各帶中央子午線經(jīng)度 (L06)按下式計(jì)算：按下式計(jì)算： (1-2-3) 36 6 0 nL 已知

22、某點(diǎn)大地經(jīng)度已知某點(diǎn)大地經(jīng)度L，可按下式計(jì)算所屬的帶號(hào)：，可按下式計(jì)算所屬的帶號(hào)： (的整數(shù)商的整數(shù)商)+1(有余數(shù)時(shí)有余數(shù)時(shí)) 6 L n 1 1 緒緒 論論 1 1 緒緒 論論 1.3 測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng) 1.3.3 1.3.3 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系 3帶帶 是在是在6帶基礎(chǔ)上劃分的，其中央子午線在帶基礎(chǔ)上劃分的，其中央子午線在奇數(shù)奇數(shù)帶時(shí)與帶時(shí)與 6帶中央子午線重合，每隔帶中央子午線重合，每隔3為一帶，共為一帶，共120帶，各帶中央子午帶，各帶中央子午 線經(jīng)度為：線經(jīng)度為： 各帶中央子午線經(jīng)度各帶中央子午線經(jīng)度(L03)按下式計(jì)算：按下式計(jì)算： (1-5

23、) 3 0 3nL 已知某點(diǎn)大地經(jīng)度已知某點(diǎn)大地經(jīng)度L，可按下式計(jì)算所屬的帶號(hào)：，可按下式計(jì)算所屬的帶號(hào)： (的整數(shù)商的整數(shù)商)+1(有余數(shù)時(shí)有余數(shù)時(shí)) (1-5) 3 5.1 L n 1 1 緒緒 論論 1 1 緒緒 論論 1.3 測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng) 1.3.3 1.3.3 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系 高斯平面直角坐標(biāo)的建立高斯平面直角坐標(biāo)的建立 以赤道和中央的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)以赤道和中央的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O，中央子午線方向?yàn)?，中央子午線方向?yàn)閤軸，北軸，北 方向?yàn)檎?。赤道投影線為方向?yàn)檎３嗟劳队熬€為y軸，東方向?yàn)檎Ｏ笙薨错槙r(shí)針排列，軸，東方向?yàn)檎?。象限按順時(shí)針排

24、列， 同一投影帶內(nèi)同一投影帶內(nèi)y軸有正有負(fù)。軸有正有負(fù)。 為使為使y值都為正，將縱坐標(biāo)軸西值都為正，將縱坐標(biāo)軸西 移移500km,并在并在y坐標(biāo)前面冠以帶號(hào)，坐標(biāo)前面冠以帶號(hào)， 第第20帶，中央子午線以西帶，中央子午線以西P點(diǎn)：點(diǎn)： xp=4429757.075m yp=-58269.593m 在在20帶中高斯直角坐帶中高斯直角坐 標(biāo)為：標(biāo)為： xp=4429757.075m yp=20441730.407m 1 1 緒緒 論論 1.3 測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng) 1.3.3 1.3.3 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系 高斯平面直角坐標(biāo)的建立高斯平面直角坐標(biāo)的建立 高斯直高斯直

25、 角坐標(biāo)系與角坐標(biāo)系與 數(shù)學(xué)中的笛數(shù)學(xué)中的笛 卡爾坐標(biāo)系卡爾坐標(biāo)系 不同。不同。 這樣的這樣的 做法是為了做法是為了 將數(shù)學(xué)上的將數(shù)學(xué)上的 三角和解析三角和解析 幾何公式直幾何公式直 接用至測(cè)量接用至測(cè)量 的計(jì)算上。的計(jì)算上。 1 1 緒緒 論論 1.3 測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng) 1.3.4 1.3.4 平面直角坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)系 當(dāng)測(cè)區(qū)的范圍較小時(shí)，可以把測(cè)區(qū)球面當(dāng)作兩面處理，直接將當(dāng)測(cè)區(qū)的范圍較小時(shí)，可以把測(cè)區(qū)球面當(dāng)作兩面處理，直接將 地面點(diǎn)沿鉛垂線投影到水平面上，用平面直角坐標(biāo)來(lái)表示。平面直地面點(diǎn)沿鉛垂線投影到水平面上，用平面直角坐標(biāo)來(lái)表示。平面直 角坐標(biāo)角坐標(biāo)原點(diǎn)原點(diǎn)一般

26、選在測(cè)區(qū)西南方，一般選在測(cè)區(qū)西南方，以該測(cè)區(qū)子午線方向以該測(cè)區(qū)子午線方向(真子午線真子午線 或磁子午線或磁子午線)為為x軸，北方向?yàn)檎?。軸，北方向?yàn)檎?。y軸與軸與x軸垂直，東方向?yàn)檎?。軸垂直，東方向?yàn)檎?1 1 緒緒 論論 大地高大地高：以：以參考橢球體面參考橢球體面為高程基準(zhǔn)面。大地高是地面點(diǎn)沿為高程基準(zhǔn)面。大地高是地面點(diǎn)沿法法 線線到橢球體面的距離，用到橢球體面的距離，用H大 大表示。 表示。 1.3 測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng) 地面點(diǎn)的地面點(diǎn)的高程高程是指地面點(diǎn)到某一高程基準(zhǔn)面的垂直距離。是指地面點(diǎn)到某一高程基準(zhǔn)面的垂直距離。 1.3.5 1.3.5 高程系統(tǒng)高程系統(tǒng) 測(cè)量上

27、常用的高程基準(zhǔn)面有測(cè)量上常用的高程基準(zhǔn)面有參考橢球體面參考橢球體面和和大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面。 海拔高海拔高：以：以大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)面。即地面點(diǎn)沿為高程基準(zhǔn)面。即地面點(diǎn)沿垂線垂線到大地到大地 水準(zhǔn)面的距離，也稱為水準(zhǔn)面的距離，也稱為絕對(duì)高程絕對(duì)高程，用，用H海 海表示。 表示。 1 1 緒緒 論論 在局部地區(qū)特殊條件下，不需要和國(guó)家高程系統(tǒng)聯(lián)系，可采用在局部地區(qū)特殊條件下，不需要和國(guó)家高程系統(tǒng)聯(lián)系，可采用 一個(gè)一個(gè)假設(shè)水準(zhǔn)面假設(shè)水準(zhǔn)面為高程起算面。所得到的地面高程稱為假設(shè)高程或?yàn)楦叱唐鹚忝?。所得到的地面高程稱為假設(shè)高程或 相對(duì)高程。相對(duì)高程。 1.3 測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量常用的坐

28、標(biāo)系統(tǒng) “1956年黃海高程系年黃海高程系”，青島市觀家山水準(zhǔn)原點(diǎn)高程為，青島市觀家山水準(zhǔn)原點(diǎn)高程為72.289m。 1.3.5 1.3.5 高程系統(tǒng)高程系統(tǒng) “1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)年國(guó)家高程基準(zhǔn)”，青島市觀家山水準(zhǔn)原點(diǎn)高程為，青島市觀家山水準(zhǔn)原點(diǎn)高程為 72.260m。1987年后啟用此基準(zhǔn)。年后啟用此基準(zhǔn)。 地面兩點(diǎn)的高程差稱為高差，用地面兩點(diǎn)的高程差稱為高差，用h表示，圖表示，圖1-9。A、B兩點(diǎn)的高兩點(diǎn)的高 差為：差為： hab=Hb-Ha 由此可見由此可見兩點(diǎn)間的高差與高程起算面無(wú)關(guān)兩點(diǎn)間的高差與高程起算面無(wú)關(guān)。 1 1 緒緒 論論 測(cè)量中將地物和地貌統(tǒng)稱為測(cè)量中將地物和地貌統(tǒng)稱為

29、 地形。地形。 測(cè)定地物和地貌的三維坐標(biāo)，并用平面圖形表示，稱為地形圖測(cè)定地物和地貌的三維坐標(biāo)，并用平面圖形表示，稱為地形圖 地貌地貌指地球表面高低起伏的形態(tài)，如山峰、河谷、指地球表面高低起伏的形態(tài)，如山峰、河谷、 臺(tái)地、懸崖等臺(tái)地、懸崖等 地物地物包括地面上人造或天然固定物體，如房屋、包括地面上人造或天然固定物體，如房屋、 道路、河流、湖泊等道路、河流、湖泊等 1.4 地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)位的確定 地物地物 地貌地貌 地形地形 地形圖地形圖 地形測(cè)量是在地物和地貌上選擇一些有地形測(cè)量是在地物和地貌上選擇一些有代表性的點(diǎn)代表性的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)行測(cè)量， 將測(cè)量點(diǎn)投影到平面上，然后用點(diǎn)、折線、曲線

30、連接起來(lái)表示地物將測(cè)量點(diǎn)投影到平面上，然后用點(diǎn)、折線、曲線連接起來(lái)表示地物 和地貌。這些能表現(xiàn)地物和地貌特征的點(diǎn)稱為和地貌。這些能表現(xiàn)地物和地貌特征的點(diǎn)稱為特征點(diǎn)特征點(diǎn)。所以測(cè)量實(shí)。所以測(cè)量實(shí) 際是測(cè)定這些特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)。際是測(cè)定這些特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 代表性的點(diǎn)代表性的點(diǎn) 特征點(diǎn)特征點(diǎn) 1 1 緒緒 論論 1.4 地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)位的確定 1 1 緒緒 論論 特征點(diǎn)的測(cè)定方法：特征點(diǎn)的測(cè)定方法： 1.4 地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)位的確定 衛(wèi)星定位衛(wèi)星定位 幾何測(cè)量定位幾何測(cè)量定位 利用衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)，同時(shí)接收多顆定位衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行利用衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)，同時(shí)接收多顆定位衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行

31、定位，稱為定位，稱為衛(wèi)星定位衛(wèi)星定位。 若在待測(cè)點(diǎn)若在待測(cè)點(diǎn)P安置衛(wèi)星安置衛(wèi)星 接收機(jī)，在某時(shí)刻同時(shí)接接收機(jī)，在某時(shí)刻同時(shí)接 收三顆衛(wèi)星信號(hào)，測(cè)定衛(wèi)收三顆衛(wèi)星信號(hào)，測(cè)定衛(wèi) 星至接收的距離星至接收的距離Rip。已知。已知 該時(shí)衛(wèi)星空間三維坐標(biāo)，該時(shí)衛(wèi)星空間三維坐標(biāo)， 即可用下式求出待測(cè)點(diǎn)三即可用下式求出待測(cè)點(diǎn)三 維坐標(biāo)：維坐標(biāo)： 222 i p i p i p i p zzyyxxR 1 1 緒緒 論論 幾何測(cè)量定位幾何測(cè)量定位： 1.4 地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)位的確定 如地面上有三個(gè)點(diǎn)如地面上有三個(gè)點(diǎn)A、B、C，其中，其中A點(diǎn)坐標(biāo)已知，待求點(diǎn)為點(diǎn)坐標(biāo)已知，待求點(diǎn)為B、 C，見圖，見圖1-12。測(cè)

32、定。測(cè)定a、b間平距間平距Dab,及及x縱坐標(biāo)北方向與縱坐標(biāo)北方向與ab邊的夾角邊的夾角 ab(稱為方位角稱為方位角)，即可求定，即可求定b點(diǎn)平面坐標(biāo)：點(diǎn)平面坐標(biāo)： 若已知若已知A、B坐標(biāo)，只要測(cè)定坐標(biāo)，只要測(cè)定 角和距離角和距離Dbc,即可確定即可確定C點(diǎn)位置。點(diǎn)位置。 sin cos abab abab Dyy Dxx 常規(guī)測(cè)量中，常規(guī)測(cè)量中，量距、測(cè)角和量距、測(cè)角和 測(cè)高差測(cè)高差是確定地面點(diǎn)位的是確定地面點(diǎn)位的基本測(cè)基本測(cè) 量工作量工作。 1 1 緒緒 論論 測(cè)量工作遵循的原則測(cè)量工作遵循的原則 1.4 地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)位的確定 不論地物或地貌，它們的形狀和大小都是由一些不論地物或地

33、貌，它們的形狀和大小都是由一些特征點(diǎn)特征點(diǎn)的位置的位置 所決定。這些特征點(diǎn)也稱為所決定。這些特征點(diǎn)也稱為碎部點(diǎn)碎部點(diǎn)。測(cè)圖時(shí)，主要是。測(cè)圖時(shí)，主要是測(cè)定測(cè)定這些碎部這些碎部 點(diǎn)的平面位置和高程。點(diǎn)的平面位置和高程。 測(cè)定碎部點(diǎn)的位置，其程序通常分為兩步：測(cè)定碎部點(diǎn)的位置，其程序通常分為兩步： 控制測(cè)量控制測(cè)量，圖，圖1-10。先在測(cè)區(qū)內(nèi)選擇若干具有控制意義的點(diǎn)。先在測(cè)區(qū)內(nèi)選擇若干具有控制意義的點(diǎn) 作為控制點(diǎn)，以較精確的儀器和方法測(cè)定各控制點(diǎn)的距離作為控制點(diǎn)，以較精確的儀器和方法測(cè)定各控制點(diǎn)的距離D、各控、各控 制邊之間的水平夾角制邊之間的水平夾角、某一條邊的方位角、某一條邊的方位角，設(shè)點(diǎn)，設(shè)點(diǎn)

34、2的坐標(biāo)已知，的坐標(biāo)已知， 則可計(jì)算出其它控制點(diǎn)的坐標(biāo)，以確定其則可計(jì)算出其它控制點(diǎn)的坐標(biāo)，以確定其平面位置平面位置。同時(shí)還要測(cè)出。同時(shí)還要測(cè)出 各控制點(diǎn)之間的各控制點(diǎn)之間的高差高差。 碎部測(cè)量碎部測(cè)量，是根據(jù)控制點(diǎn)測(cè)定碎部點(diǎn)的位置，是根據(jù)控制點(diǎn)測(cè)定碎部點(diǎn)的位置(平面位置和高平面位置和高 程程)。 碎部點(diǎn)碎部點(diǎn) 控制測(cè)量控制測(cè)量 碎部測(cè)量碎部測(cè)量 1 1 緒緒 論論 測(cè)量工作遵循的原則測(cè)量工作遵循的原則 1.4 地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)位的確定 這種這種“從整體到局部從整體到局部”、“先控制后碎部先控制后碎部”的方法是組織測(cè)量的方法是組織測(cè)量 工作應(yīng)遵循的原則，它可以減少誤差累積，保證測(cè)圖精度，而

35、且可工作應(yīng)遵循的原則，它可以減少誤差累積，保證測(cè)圖精度，而且可 以分幅測(cè)繪，加快測(cè)圖進(jìn)度。以分幅測(cè)繪，加快測(cè)圖進(jìn)度。 從上述可知，當(dāng)測(cè)定控制點(diǎn)的相對(duì)位置有錯(cuò)誤時(shí)，以其為基礎(chǔ)從上述可知，當(dāng)測(cè)定控制點(diǎn)的相對(duì)位置有錯(cuò)誤時(shí)，以其為基礎(chǔ) 所測(cè)定的碎部點(diǎn)位也就有錯(cuò)誤，碎部測(cè)量中有錯(cuò)誤時(shí)，以此資料繪所測(cè)定的碎部點(diǎn)位也就有錯(cuò)誤，碎部測(cè)量中有錯(cuò)誤時(shí)，以此資料繪 制的地形圖也就有錯(cuò)誤。因此，測(cè)量工作必須嚴(yán)格進(jìn)行工作，故制的地形圖也就有錯(cuò)誤。因此，測(cè)量工作必須嚴(yán)格進(jìn)行工作，故 “前一步測(cè)量工作未作檢核不進(jìn)行下一步測(cè)量工作前一步測(cè)量工作未作檢核不進(jìn)行下一步測(cè)量工作”是組織測(cè)量工是組織測(cè)量工 作應(yīng)遵循的又一個(gè)原則，它可

36、以防止錯(cuò)漏發(fā)生，保證測(cè)量成果的正作應(yīng)遵循的又一個(gè)原則，它可以防止錯(cuò)漏發(fā)生，保證測(cè)量成果的正 確性。確性。 1 1 緒緒 論論 綜上所述，無(wú)論控制測(cè)量、碎部測(cè)量和施工測(cè)設(shè)，其實(shí)質(zhì)都是綜上所述，無(wú)論控制測(cè)量、碎部測(cè)量和施工測(cè)設(shè)，其實(shí)質(zhì)都是 確定地面點(diǎn)的位置，但確定地面點(diǎn)的位置，但控制測(cè)量控制測(cè)量是碎部測(cè)量和測(cè)設(shè)工作的基礎(chǔ)是碎部測(cè)量和測(cè)設(shè)工作的基礎(chǔ)。碎碎 部測(cè)量部測(cè)量是把地面上各點(diǎn)測(cè)繪到圖紙上并繪制成地形圖，而是把地面上各點(diǎn)測(cè)繪到圖紙上并繪制成地形圖，而測(cè)設(shè)測(cè)設(shè)工作工作 是將圖設(shè)計(jì)的建筑物和構(gòu)筑物的位置放樣到地面上，作為施工的依是將圖設(shè)計(jì)的建筑物和構(gòu)筑物的位置放樣到地面上，作為施工的依 據(jù)。而地面點(diǎn)

37、間的相互位置關(guān)系，是以水平角據(jù)。而地面點(diǎn)間的相互位置關(guān)系，是以水平角(方向方向)、距離和高差、距離和高差 來(lái)確定的，因此，來(lái)確定的，因此，高程、水平角和距離測(cè)量是測(cè)量學(xué)的基本內(nèi)容高程、水平角和距離測(cè)量是測(cè)量學(xué)的基本內(nèi)容， 測(cè)高程、測(cè)角和量距是測(cè)量的基本工作測(cè)高程、測(cè)角和量距是測(cè)量的基本工作，觀測(cè)、計(jì)算和繪圖是測(cè)量觀測(cè)、計(jì)算和繪圖是測(cè)量 工作的基本技能。工作的基本技能。 1.4 地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)位的確定 1 1 緒緒 論論 1.5 用水平面代替水準(zhǔn)面的限度用水平面代替水準(zhǔn)面的限度 用水平面代替水準(zhǔn)面，使測(cè)量和繪圖工作大為減化，下面來(lái)討用水平面代替水準(zhǔn)面，使測(cè)量和繪圖工作大為減化，下面來(lái)討 論由此引起的影響。論由此引起的影響。 1.5.1 1.5.1 對(duì)距離的影響對(duì)距離的影響 如圖，由平面代替曲面產(chǎn)生的如圖，由平面代替曲面產(chǎn)生的 誤差為誤差為S。 S=ab-ab=D-S=Rtan-R=R(tan-) 在小范圍測(cè)區(qū)在小范圍