工程測(cè)量cp1教案

1、 工工 程程 測(cè)測(cè) 量量 20122013學(xué)年學(xué)年 第二學(xué)期第二學(xué)期 學(xué)習(xí)要求：學(xué)習(xí)要求：n1、工程測(cè)量課程的性質(zhì)、工程測(cè)量課程的性質(zhì)n2、課程學(xué)時(shí)、上課時(shí)間安排、課程學(xué)時(shí)、上課時(shí)間安排n3、使用教材及參考書目、使用教材及參考書目n4、成績(jī)考核辦法、成績(jī)考核辦法n5、實(shí)驗(yàn)計(jì)劃安排及實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)計(jì)劃安排及實(shí)驗(yàn)要求n6、對(duì)學(xué)習(xí)態(tài)度和課堂紀(jì)律要求、對(duì)學(xué)習(xí)態(tài)度和課堂紀(jì)律要求n7、答疑時(shí)間、地點(diǎn)安排、答疑時(shí)間、地點(diǎn)安排n8、課前提問、課前提問n9、工程測(cè)量學(xué)科基本結(jié)構(gòu)、工程測(cè)量學(xué)科基本結(jié)構(gòu)、 課程教學(xué)基本內(nèi)容、各章節(jié)學(xué)時(shí)分配課程教學(xué)基本內(nèi)容、各章節(jié)學(xué)時(shí)分配第第1 1章章 緒緒 論論1.1 測(cè)量學(xué)簡(jiǎn)介測(cè)

2、量學(xué)簡(jiǎn)介(1)、測(cè)繪學(xué)將地表物體分為地物和地貌測(cè)繪學(xué)將地表物體分為地物和地貌 1) 地物：地物：2) 地貌：地貌：n 地物和地貌總稱為地形。地物和地貌總稱為地形。n 測(cè)繪學(xué)是研究地球的形狀和大小，確定地球測(cè)繪學(xué)是研究地球的形狀和大小，確定地球 表面各種物體的形狀、大小和空間位置的科學(xué)。表面各種物體的形狀、大小和空間位置的科學(xué)。n(2)、測(cè)量學(xué)的主要任務(wù)n1) 測(cè)定：測(cè)定： 使用測(cè)量?jī)x器和工具，通過測(cè)量和計(jì)算將地使用測(cè)量?jī)x器和工具，通過測(cè)量和計(jì)算將地物和地貌的位置按一定比例尺、規(guī)定的符號(hào)縮物和地貌的位置按一定比例尺、規(guī)定的符號(hào)縮小繪制成地形圖，供科學(xué)研究和工程建設(shè)規(guī)劃小繪制成地形圖，供科學(xué)研究和

3、工程建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)使用。設(shè)計(jì)使用。n2) 測(cè)設(shè)：測(cè)設(shè)： 將地形圖上設(shè)計(jì)出的建筑物、構(gòu)筑物的位置將地形圖上設(shè)計(jì)出的建筑物、構(gòu)筑物的位置在實(shí)地標(biāo)定出來，作為施工的依據(jù)。在實(shí)地標(biāo)定出來，作為施工的依據(jù)。 3) 監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)：(3)、測(cè)量在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用1) 城市規(guī)劃、給水排水、煤氣管道、工業(yè)廠房和城市規(guī)劃、給水排水、煤氣管道、工業(yè)廠房和高層建筑建設(shè)的測(cè)量工作高層建筑建設(shè)的測(cè)量工作 設(shè)計(jì)階段：測(cè)繪各種比例尺的地形圖，供結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)階段：測(cè)繪各種比例尺的地形圖，供結(jié)構(gòu)物的平面及豎向設(shè)計(jì)使用平面及豎向設(shè)計(jì)使用 施工階段：將設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)物的平面位置和高施工階段：將設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)物的平面位置和高 在實(shí)地標(biāo)定出來，作為施

4、工的依據(jù)；在實(shí)地標(biāo)定出來，作為施工的依據(jù)； 工程完工后：測(cè)繪竣工圖，供日后擴(kuò)建、改建、維工程完工后：測(cè)繪竣工圖，供日后擴(kuò)建、改建、維修和城市管理應(yīng)用，對(duì)某些重要的建筑物或構(gòu)筑物在修和城市管理應(yīng)用，對(duì)某些重要的建筑物或構(gòu)筑物在建設(shè)中和建成以后都需要進(jìn)行變形觀測(cè)，以保證建筑建設(shè)中和建成以后都需要進(jìn)行變形觀測(cè)，以保證建筑物的安全。物的安全。n2) 鐵路、公路建設(shè)的測(cè)量工作鐵路、公路建設(shè)的測(cè)量工作 為了確定一條最經(jīng)濟(jì)合理的路線，必須預(yù)先測(cè)繪為了確定一條最經(jīng)濟(jì)合理的路線，必須預(yù)先測(cè)繪路線附近的地形圖，在地形圖上進(jìn)行路線設(shè)計(jì)，然路線附近的地形圖，在地形圖上進(jìn)行路線設(shè)計(jì)，然后將設(shè)計(jì)路線的位置標(biāo)定在地面上以指

5、導(dǎo)施工；后將設(shè)計(jì)路線的位置標(biāo)定在地面上以指導(dǎo)施工； 當(dāng)路線跨越河流時(shí)，必須建造橋梁。建橋之前，當(dāng)路線跨越河流時(shí)，必須建造橋梁。建橋之前，要測(cè)繪河流兩岸的地形圖，測(cè)定河流的水位、流速、要測(cè)繪河流兩岸的地形圖，測(cè)定河流的水位、流速、流量和河床地形圖以及橋梁軸線長(zhǎng)度等，為橋梁設(shè)流量和河床地形圖以及橋梁軸線長(zhǎng)度等，為橋梁設(shè)計(jì)提供必要的資料，最后將設(shè)計(jì)橋臺(tái)、橋墩的位置計(jì)提供必要的資料，最后將設(shè)計(jì)橋臺(tái)、橋墩的位置用測(cè)量的方法在實(shí)地標(biāo)定；用測(cè)量的方法在實(shí)地標(biāo)定； 當(dāng)路線穿過山地需要開挖隧道時(shí)，開挖之前，必當(dāng)路線穿過山地需要開挖隧道時(shí)，開挖之前，必須在地形圖上確定隧道的位置，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算須在地形圖上確定隧

6、道的位置，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算隧道的長(zhǎng)度和方向；隧道施工通常是從隧道兩端相隧道的長(zhǎng)度和方向；隧道施工通常是從隧道兩端相向開挖，這就需要根據(jù)測(cè)量成果指示開挖方向，保向開挖，這就需要根據(jù)測(cè)量成果指示開挖方向，保證其正確貫通。證其正確貫通。 (4)、學(xué)習(xí)本課程，應(yīng)掌握下列有關(guān) 測(cè)定和測(cè)設(shè)的基本內(nèi)容：1) 地形圖測(cè)繪地形圖測(cè)繪：運(yùn)用各種測(cè)量?jī)x器和工具，運(yùn)用各種測(cè)量?jī)x器和工具，通過實(shí)地測(cè)量和計(jì)算，把小范圍內(nèi)地面上的地通過實(shí)地測(cè)量和計(jì)算，把小范圍內(nèi)地面上的地物、地貌按一定的比例尺測(cè)繪成圖；物、地貌按一定的比例尺測(cè)繪成圖；2) 地形圖應(yīng)用地形圖應(yīng)用：在工程設(shè)計(jì)中，從地形圖上在工程設(shè)計(jì)中，從地形圖上獲取設(shè)計(jì)所需要

7、的資料，例如點(diǎn)的坐標(biāo)和高程、獲取設(shè)計(jì)所需要的資料，例如點(diǎn)的坐標(biāo)和高程、兩點(diǎn)間的水平距離、地塊的面積、地面的坡度、兩點(diǎn)間的水平距離、地塊的面積、地面的坡度、地形的斷面和進(jìn)行地形分析等；地形的斷面和進(jìn)行地形分析等； 3) 施工放樣施工放樣： 把圖上設(shè)計(jì)好的建筑物或構(gòu)筑物的位置標(biāo)把圖上設(shè)計(jì)好的建筑物或構(gòu)筑物的位置標(biāo)定在實(shí)地上，作為施工的依據(jù)；定在實(shí)地上，作為施工的依據(jù)； 4) 變形觀測(cè)變形觀測(cè)： 監(jiān)測(cè)建筑物或構(gòu)筑物的水平位移和垂直沉監(jiān)測(cè)建筑物或構(gòu)筑物的水平位移和垂直沉降，以便采取措施，保證建筑物的安全；降，以便采取措施，保證建筑物的安全； 5) 竣工測(cè)量竣工測(cè)量： 測(cè)繪竣工圖，供日后擴(kuò)建、改建、測(cè)繪

8、竣工圖，供日后擴(kuò)建、改建、 維修和城市管理應(yīng)用。維修和城市管理應(yīng)用。 1.2 地球的形狀和大小地球的形狀和大小(1)、地球1) 地球是南北極稍扁，赤道稍長(zhǎng)，平均半徑約為地球是南北極稍扁，赤道稍長(zhǎng)，平均半徑約為6371km的橢球。的橢球。2) 地球的自然表面有高山、丘陵、平原、盆地、地球的自然表面有高山、丘陵、平原、盆地、湖泊、河流和海洋等，呈現(xiàn)高低起伏的形態(tài)，湖泊、河流和海洋等，呈現(xiàn)高低起伏的形態(tài)， 并不平坦。并不平坦。3) 其中海洋面積約占其中海洋面積約占71%， 陸地面積約占陸地面積約占29%。(2) 、地球的物理特性1) 重力與鉛垂線重力與鉛垂線 重力重力地球上質(zhì)點(diǎn)所受萬有引力與地球上質(zhì)

9、點(diǎn)所受萬有引力與 離心力的合力。離心力的合力。 鉛垂線方向鉛垂線方向重力方向。重力方向。 2) 水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面 假想靜止不動(dòng)的水面延伸穿過陸地，假想靜止不動(dòng)的水面延伸穿過陸地， 包圍整個(gè)地球，形成的封閉曲面稱水準(zhǔn)面。包圍整個(gè)地球，形成的封閉曲面稱水準(zhǔn)面。 重力等位面，物體沿該面運(yùn)動(dòng)重力等位面，物體沿該面運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力不做功時(shí)，重力不做功(如水在這個(gè)面如水在這個(gè)面上不會(huì)流動(dòng)上不會(huì)流動(dòng))。 或者說水準(zhǔn)面是處處與鉛垂線或者說水準(zhǔn)面是處處與鉛垂線垂直的連續(xù)封閉曲面。垂直的連續(xù)封閉曲面。 水準(zhǔn)面不唯一。水準(zhǔn)面不唯一。3) 大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面 與平均海水面相吻合的水準(zhǔn)面與平均海水面相吻合的水準(zhǔn)面稱大地水準(zhǔn)面

10、。稱大地水準(zhǔn)面。 由靜止海水面并向大陸延伸所由靜止海水面并向大陸延伸所形成的不規(guī)則的封閉曲面。形成的不規(guī)則的封閉曲面。 大地水準(zhǔn)面是唯一的。大地水準(zhǔn)面是唯一的。(3) 、參考橢球參考橢球1) 大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面微小起伏、不規(guī)則、微小起伏、不規(guī)則、 很難用數(shù)學(xué)方程表示很難用數(shù)學(xué)方程表示2) 將地表地形投影到大地水準(zhǔn)面上計(jì)算非將地表地形投影到大地水準(zhǔn)面上計(jì)算非常困難。常困難。3) 、通常選擇一個(gè)與大地水準(zhǔn)面非常接近、通常選擇一個(gè)與大地水準(zhǔn)面非常接近、能用數(shù)學(xué)方程表示的橢球面作為投影基準(zhǔn)能用數(shù)學(xué)方程表示的橢球面作為投影基準(zhǔn)面，它由橢圓面，它由橢圓NESW繞其短軸繞其短軸NS旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)而成的旋轉(zhuǎn)橢球

11、，稱參考橢球，其表面稱參成的旋轉(zhuǎn)橢球，稱參考橢球，其表面稱參考橢球面。考橢球面。4) 法線法線由地表任一點(diǎn)向由地表任一點(diǎn)向參考橢球面所作的垂線。參考橢球面所作的垂線。5) 決定參考橢球大小的元素決定參考橢球大小的元素為橢圓的長(zhǎng)半軸為橢圓的長(zhǎng)半軸a和扁率和扁率f，簡(jiǎn)稱參考橢球元素。簡(jiǎn)稱參考橢球元素。6) 決定參考橢球相對(duì)與地球決定參考橢球相對(duì)與地球的位置稱參考橢球定位，的位置稱參考橢球定位， 參考橢球面與大地水準(zhǔn)面相參考橢球面與大地水準(zhǔn)面相切的點(diǎn)稱大地原點(diǎn)，切的點(diǎn)稱大地原點(diǎn)， 該點(diǎn)的鉛垂線與法線重合。該點(diǎn)的鉛垂線與法線重合。(4) 我國(guó)現(xiàn)用的幾個(gè)參考橢球元素值我國(guó)現(xiàn)用的幾個(gè)參考橢球元素值1.3

12、測(cè)量坐標(biāo)系與地面點(diǎn)位的確定 一、一、 確定點(diǎn)的球面位置的坐標(biāo)系 (1) 參心坐標(biāo)系與地心坐標(biāo)系 表示地面點(diǎn)在某個(gè)空間坐標(biāo)系中的位置需要表示地面點(diǎn)在某個(gè)空間坐標(biāo)系中的位置需要 三個(gè)參數(shù)；三個(gè)參數(shù)； 確定地面點(diǎn)位的實(shí)質(zhì)就是確定其在某個(gè)空間確定地面點(diǎn)位的實(shí)質(zhì)就是確定其在某個(gè)空間 坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)； 物理空間是三維的；物理空間是三維的；n測(cè)量學(xué)將空間坐標(biāo)系分為參心坐標(biāo)系和地心坐測(cè)量學(xué)將空間坐標(biāo)系分為參心坐標(biāo)系和地心坐標(biāo)系標(biāo)系 。n“參心參心”意指參考橢球的中心，由于參考橢球意指參考橢球的中心，由于參考橢球的中心一般不與地球質(zhì)心重合，所以它屬于非的中心一般不與地球質(zhì)心重合，所以它屬

13、于非地心坐標(biāo)系，表地心坐標(biāo)系，表1-1中的前兩個(gè)坐標(biāo)系是參心中的前兩個(gè)坐標(biāo)系是參心坐標(biāo)系。坐標(biāo)系。n“地心地心”意指地球的質(zhì)心，表意指地球的質(zhì)心，表1-1中中GPS使使用的用的WGS-84屬于地心坐標(biāo)系。屬于地心坐標(biāo)系。n工程測(cè)量通常使用參心坐標(biāo)系，可以將地心坐工程測(cè)量通常使用參心坐標(biāo)系，可以將地心坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為參心坐標(biāo)系。標(biāo)系轉(zhuǎn)換為參心坐標(biāo)系。(2) 確定點(diǎn)球面位置的坐標(biāo)系確定點(diǎn)球面位置的坐標(biāo)系 n空間坐標(biāo)系可以分解為確定點(diǎn)的空間坐標(biāo)系可以分解為確定點(diǎn)的 球面位置坐標(biāo)系球面位置坐標(biāo)系(二維二維)和高程系和高程系(一維一維)。n確定點(diǎn)的球面位置坐標(biāo)系有地理坐標(biāo)系和確定點(diǎn)的球面位置坐標(biāo)系有地理坐標(biāo)

14、系和 平面直角坐標(biāo)系兩類。平面直角坐標(biāo)系兩類。 1) 地理坐標(biāo)系地理坐標(biāo)系 地理坐標(biāo)系又可分為天文地理坐標(biāo)系和地理坐標(biāo)系又可分為天文地理坐標(biāo)系和 大地地理坐標(biāo)系兩種。大地地理坐標(biāo)系兩種。 天文地理坐標(biāo)系天文地理坐標(biāo)系 天文地理坐標(biāo)又稱天文坐標(biāo)，表示地面點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上天文地理坐標(biāo)又稱天文坐標(biāo)，表示地面點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上的位置；的位置； 基準(zhǔn)是鉛垂線和大地水準(zhǔn)面；基準(zhǔn)是鉛垂線和大地水準(zhǔn)面； 用天文經(jīng)度用天文經(jīng)度和天文緯度和天文緯度兩個(gè)參數(shù)來表示地面點(diǎn)在球面兩個(gè)參數(shù)來表示地面點(diǎn)在球面上的位置；上的位置； 天文子午面與大地水準(zhǔn)面的天文子午面與大地水準(zhǔn)面的交線稱為天文子午線，也稱交線稱為天文子午線，也稱

15、經(jīng)線；經(jīng)線； 過地面上任一點(diǎn)過地面上任一點(diǎn)P的鉛垂線的鉛垂線與地球旋轉(zhuǎn)軸與地球旋轉(zhuǎn)軸NS所組成的平所組成的平面稱為該點(diǎn)的天文子午面；面稱為該點(diǎn)的天文子午面； 稱過英國(guó)格林尼治天文臺(tái)稱過英國(guó)格林尼治天文臺(tái)G的天文子午面為首子午面；的天文子午面為首子午面； P點(diǎn)天文經(jīng)度點(diǎn)天文經(jīng)度定義：定義：過過P點(diǎn)點(diǎn)天文子午面與首子午面的兩天文子午面與首子午面的兩面角，從首子午面向東或向面角，從首子午面向東或向西計(jì)算，取值范圍是西計(jì)算，取值范圍是0180，在首子午線以東為，在首子午線以東為東經(jīng)，以西為西經(jīng)。東經(jīng)，以西為西經(jīng)。n在赤道以北為北緯，以南為南緯。在赤道以北為北緯，以南為南緯。n可以應(yīng)用天文測(cè)量方法測(cè)定地

16、面點(diǎn)的天文經(jīng)度可以應(yīng)用天文測(cè)量方法測(cè)定地面點(diǎn)的天文經(jīng)度和天文緯度。和天文緯度。n如廣州地區(qū)的概略天文地理坐標(biāo)為如廣州地區(qū)的概略天文地理坐標(biāo)為 東經(jīng)東經(jīng)11318，北緯，北緯2307。nP點(diǎn)天文緯度點(diǎn)天文緯度定義：定義：P點(diǎn)鉛垂線與赤道面的點(diǎn)鉛垂線與赤道面的夾角，自赤道起向南或向北計(jì)算，夾角，自赤道起向南或向北計(jì)算， 取值范圍為取值范圍為 090。 大地地理坐標(biāo)系大地地理坐標(biāo)系n大地地理坐標(biāo)又稱大地坐標(biāo)，表示地面點(diǎn)在大地地理坐標(biāo)又稱大地坐標(biāo)，表示地面點(diǎn)在 參考橢球面上的位置；參考橢球面上的位置；n基準(zhǔn)是參考橢球面和法線，用大地經(jīng)度基準(zhǔn)是參考橢球面和法線，用大地經(jīng)度L和和 大地緯度大地緯度B表示；

17、表示；nP點(diǎn)大地經(jīng)度點(diǎn)大地經(jīng)度L：過：過P點(diǎn)的大地子午面和點(diǎn)的大地子午面和 首子午面所夾的兩面角；首子午面所夾的兩面角；nP點(diǎn)大地緯度點(diǎn)大地緯度B：過：過P點(diǎn)的法線與赤道面的點(diǎn)的法線與赤道面的 夾角。夾角。大地經(jīng)、緯度是根據(jù)起始大地點(diǎn)的大地坐大地經(jīng)、緯度是根據(jù)起始大地點(diǎn)的大地坐標(biāo)標(biāo), 按大地測(cè)量所得數(shù)據(jù)推算而得。按大地測(cè)量所得數(shù)據(jù)推算而得。起始大地點(diǎn)又稱大地原點(diǎn)，該點(diǎn)的大地經(jīng)起始大地點(diǎn)又稱大地原點(diǎn)，該點(diǎn)的大地經(jīng)緯度與天文經(jīng)緯度一致。緯度與天文經(jīng)緯度一致。我國(guó)以陜西省我國(guó)以陜西省-涇陽(yáng)縣涇陽(yáng)縣-永樂鎮(zhèn)永樂鎮(zhèn)-北洪流村大北洪流村大地原點(diǎn)建立的大地坐標(biāo)系，稱為地原點(diǎn)建立的大地坐標(biāo)系，稱為“1980西

18、西安坐標(biāo)系安坐標(biāo)系”，地理坐標(biāo)為東經(jīng)地理坐標(biāo)為東經(jīng)10855， 北緯北緯3432，海拔，海拔417.2m。通過與前蘇聯(lián)通過與前蘇聯(lián)1942年普爾科沃坐標(biāo)系聯(lián)測(cè)，年普爾科沃坐標(biāo)系聯(lián)測(cè)，經(jīng)我國(guó)東北傳算過來的坐標(biāo)系稱經(jīng)我國(guó)東北傳算過來的坐標(biāo)系稱“1954北北京坐標(biāo)系京坐標(biāo)系” ，其大地原點(diǎn)位于前蘇聯(lián)列寧，其大地原點(diǎn)位于前蘇聯(lián)列寧格勒天文臺(tái)中央。格勒天文臺(tái)中央。(3) 平面直角坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)系 球面坐標(biāo)對(duì)局部測(cè)量工作不方便，工程測(cè)量一般球面坐標(biāo)對(duì)局部測(cè)量工作不方便，工程測(cè)量一般在平面直角坐標(biāo)系中進(jìn)行；在平面直角坐標(biāo)系中進(jìn)行； 地球是一個(gè)不可展的曲面，通過投影方法將地球地球是一個(gè)不可展的曲面，通過投

19、影方法將地球表面點(diǎn)位化算到平面上存在變形；表面點(diǎn)位化算到平面上存在變形； 我國(guó)采用的高斯我國(guó)采用的高斯-克呂格正形投影克呂格正形投影(簡(jiǎn)稱高斯投影簡(jiǎn)稱高斯投影)屬于保角投影，存在距離變形。屬于保角投影，存在距離變形。 高斯平面坐標(biāo)系高斯平面坐標(biāo)系n高斯投影是德國(guó)科學(xué)家高斯在高斯投影是德國(guó)科學(xué)家高斯在18201830年間，為解決德國(guó)漢諾威地區(qū)大地測(cè)量投影問年間，為解決德國(guó)漢諾威地區(qū)大地測(cè)量投影問題而提出的一種投影方法，題而提出的一種投影方法，使用高斯投影的國(guó)使用高斯投影的國(guó)家主要有德國(guó)、中國(guó)與前蘇聯(lián)。家主要有德國(guó)、中國(guó)與前蘇聯(lián)。n從從1912年起，德國(guó)學(xué)者克呂格將高斯投影公年起，德國(guó)學(xué)者克呂格將

20、高斯投影公式加以整理和擴(kuò)充并推導(dǎo)出了實(shí)用計(jì)算公式；式加以整理和擴(kuò)充并推導(dǎo)出了實(shí)用計(jì)算公式；n高斯投影是將地球按經(jīng)線劃分成帶，稱投影帶；高斯投影是將地球按經(jīng)線劃分成帶，稱投影帶； n投影時(shí)，設(shè)想用一個(gè)空心橢圓柱橫套在參考橢投影時(shí)，設(shè)想用一個(gè)空心橢圓柱橫套在參考橢球外面；球外面；n使橢圓柱與某一中央子午線相切；使橢圓柱與某一中央子午線相切；n將橢球面上的圖形按保角投影的原理投影到將橢球面上的圖形按保角投影的原理投影到 圓柱體面上；圓柱體面上；n將圓柱體沿過南北極的母線切開，展開成平面，將圓柱體沿過南北極的母線切開，展開成平面，并在該平面上定義平面直角坐標(biāo)系。并在該平面上定義平面直角坐標(biāo)系。高斯投影

21、根據(jù)投影的經(jīng)度范圍與中央子高斯投影根據(jù)投影的經(jīng)度范圍與中央子午線的位置不同可分為下列幾種午線的位置不同可分為下列幾種 統(tǒng)一統(tǒng)一6帶高斯投影帶高斯投影 投影帶從首子午線起，每隔經(jīng)度投影帶從首子午線起，每隔經(jīng)度6劃分為一劃分為一帶帶(稱統(tǒng)一稱統(tǒng)一6帶帶)，自西向東將整個(gè)地球劃分，自西向東將整個(gè)地球劃分為為60個(gè)帶；個(gè)帶； 帶號(hào)帶號(hào)N從首子午線開始，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示；從首子午線開始，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示； 位于各帶中央的子午線稱本帶中央子午線；位于各帶中央的子午線稱本帶中央子午線； 第一個(gè)第一個(gè) 6帶中央子午線的經(jīng)度為帶中央子午線的經(jīng)度為3.高斯投影是保角投影，球面上的高斯投影是保角投影，球面上的角度投

22、影到橫橢圓柱面上后保持角度投影到橫橢圓柱面上后保持不變，而距離將變長(zhǎng)；不變，而距離將變長(zhǎng)；只有中央子午線和赤道投影后距只有中央子午線和赤道投影后距離不變，并相互垂直；離不變，并相互垂直；以此建立的直角坐標(biāo)系稱高斯平以此建立的直角坐標(biāo)系稱高斯平面直角坐標(biāo)系；面直角坐標(biāo)系；原點(diǎn)和坐標(biāo)軸定義見右圖。原點(diǎn)和坐標(biāo)軸定義見右圖。與數(shù)學(xué)的笛卡兒坐標(biāo)系的差異；與數(shù)學(xué)的笛卡兒坐標(biāo)系的差異； x軸與軸與y軸互換了位置；軸互換了位置；象限按順時(shí)針方向編號(hào)，以保證象限按順時(shí)針方向編號(hào)，以保證各類三角函數(shù)計(jì)算可直接在高斯各類三角函數(shù)計(jì)算可直接在高斯平面直角坐標(biāo)系中進(jìn)行；平面直角坐標(biāo)系中進(jìn)行；n我國(guó)位于北半球，我國(guó)位于北

23、半球，x坐標(biāo)值恒為正，坐標(biāo)值恒為正，y坐標(biāo)值坐標(biāo)值則有正有負(fù)，最大的則有正有負(fù)，最大的y坐標(biāo)負(fù)值約為坐標(biāo)負(fù)值約為-334km。n為保證為保證y坐標(biāo)恒為正，我國(guó)統(tǒng)一規(guī)定將每帶的坐標(biāo)恒為正，我國(guó)統(tǒng)一規(guī)定將每帶的坐標(biāo)原點(diǎn)向西移坐標(biāo)原點(diǎn)向西移500km，既給每個(gè)點(diǎn)的，既給每個(gè)點(diǎn)的y坐坐標(biāo)值加標(biāo)值加500km。n為確定投影帶的位置，還在為確定投影帶的位置，還在y坐標(biāo)前冠以坐標(biāo)前冠以 帶號(hào)；帶號(hào)；n高斯投影距離變形的規(guī)律是，離中央子午線高斯投影距離變形的規(guī)律是，離中央子午線 越遠(yuǎn)，距離變形越大；越遠(yuǎn)，距離變形越大；n減小距離變形的方法之一是縮小投影帶的減小距離變形的方法之一是縮小投影帶的 帶寬帶寬經(jīng)差。經(jīng)

24、差。 統(tǒng)一統(tǒng)一3帶高斯投影帶高斯投影 統(tǒng)一統(tǒng)一3帶與統(tǒng)一帶與統(tǒng)一6帶高斯投影的關(guān)系為帶高斯投影的關(guān)系為n我國(guó)大陸所處的經(jīng)度范圍是我國(guó)大陸所處的經(jīng)度范圍是 東經(jīng)東經(jīng)7327東經(jīng)東經(jīng)13509n統(tǒng)一統(tǒng)一6帶投影與統(tǒng)一帶投影與統(tǒng)一3帶投影的帶號(hào)帶投影的帶號(hào)范圍分別為范圍分別為1323，2545n兩種投影帶的帶號(hào)不重復(fù)，根據(jù)兩種投影帶的帶號(hào)不重復(fù)，根據(jù)y坐標(biāo)前坐標(biāo)前的帶號(hào)可以判斷屬于何種投影帶的帶號(hào)可以判斷屬于何種投影帶獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系 城市測(cè)量規(guī)范城市測(cè)量規(guī)范規(guī)定：測(cè)區(qū)面積小于規(guī)定：測(cè)區(qū)面積小于25km2的城鎮(zhèn)，可不經(jīng)投影采用假定平面的城鎮(zhèn)，可不經(jīng)投影采用假定平面直角坐標(biāo)系在其平

25、面上直接進(jìn)行計(jì)算。直角坐標(biāo)系在其平面上直接進(jìn)行計(jì)算。規(guī)定：南北方向?yàn)榭v軸，記為規(guī)定：南北方向?yàn)榭v軸，記為x軸，軸， x軸向北為正，向南為負(fù)。軸向北為正，向南為負(fù)。 東西方向?yàn)榭v軸，記為東西方向?yàn)榭v軸，記為y軸，軸， y軸向東為正，向西為負(fù)軸向東為正，向西為負(fù)1.3.2 確定點(diǎn)的高程系(1) 高程的定義 地面點(diǎn)沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的垂直距離地面點(diǎn)沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的垂直距離稱為該點(diǎn)的稱為該點(diǎn)的絕對(duì)高程或海拔絕對(duì)高程或海拔，簡(jiǎn)稱高程；，簡(jiǎn)稱高程； 通常用加點(diǎn)名作下標(biāo)表示通常用加點(diǎn)名作下標(biāo)表示,如如HA、HB； 地面點(diǎn)沿鉛垂線到假定水準(zhǔn)面的垂直距離地面點(diǎn)沿鉛垂線到假定水準(zhǔn)面的垂直距離稱為該

26、點(diǎn)的稱為該點(diǎn)的相對(duì)高程。相對(duì)高程。 HA、HB 地面上任意兩點(diǎn)之間的高程之差稱為地面上任意兩點(diǎn)之間的高程之差稱為高差高差 hAB = HB HA = HB HA高程系是一維坐標(biāo)系，基準(zhǔn)是大地水準(zhǔn)面；高程系是一維坐標(biāo)系，基準(zhǔn)是大地水準(zhǔn)面；因海水面受潮汐、風(fēng)浪等影響，它的高低時(shí)刻因海水面受潮汐、風(fēng)浪等影響，它的高低時(shí)刻在變化；在變化；在海邊設(shè)立驗(yàn)潮站，進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，求得海水在海邊設(shè)立驗(yàn)潮站，進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，求得海水面的平均高度作為高程零點(diǎn)，以通過該點(diǎn)的大面的平均高度作為高程零點(diǎn)，以通過該點(diǎn)的大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)面；地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)面；大地水準(zhǔn)面上的高程恒為零。大地水準(zhǔn)面上的高程恒為零。(2) 國(guó)家

27、高程系統(tǒng)我國(guó)有兩個(gè)國(guó)家高程系統(tǒng)。我國(guó)有兩個(gè)國(guó)家高程系統(tǒng)。1) 1956年黃海高程系年黃海高程系 以青島大港驗(yàn)潮站歷年觀測(cè)的黃海平均海水面以青島大港驗(yàn)潮站歷年觀測(cè)的黃海平均海水面為基準(zhǔn)面。為基準(zhǔn)面。 于于1954年在青島市觀象山建立了水準(zhǔn)原點(diǎn)，年在青島市觀象山建立了水準(zhǔn)原點(diǎn)， 通過水準(zhǔn)測(cè)量的方法將驗(yàn)潮站確定的高程零點(diǎn)通過水準(zhǔn)測(cè)量的方法將驗(yàn)潮站確定的高程零點(diǎn)引測(cè)到水準(zhǔn)原點(diǎn)，求出水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程。引測(cè)到水準(zhǔn)原點(diǎn)，求出水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程。 1956年我國(guó)采用青島大港驗(yàn)潮站年我國(guó)采用青島大港驗(yàn)潮站1950年年1956年年7年年的潮汐記錄資料推算出的大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)的潮汐記錄資料推算出的大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)引測(cè)出水

28、準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為引測(cè)出水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.289m； 以這個(gè)大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)建立的高程系稱以這個(gè)大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)建立的高程系稱為為“1956年黃海高程系年黃海高程系” ；簡(jiǎn)稱；簡(jiǎn)稱“56黃海系黃海系”。 2) “1985國(guó)家高程基準(zhǔn)國(guó)家高程基準(zhǔn)”n80年代，我國(guó)又采用青島驗(yàn)潮站年代，我國(guó)又采用青島驗(yàn)潮站1953年年1977年年25年年的潮汐記錄資料推算出的大地的潮汐記錄資料推算出的大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)引測(cè)出水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)引測(cè)出水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程72.260m；n以這個(gè)大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)建立的高程系稱以這個(gè)大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)建立的高程系稱為為“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)國(guó)家高程基準(zhǔn)”

29、；簡(jiǎn)稱；簡(jiǎn)稱“85高程基高程基準(zhǔn)準(zhǔn)”。n在水準(zhǔn)原點(diǎn)，在水準(zhǔn)原點(diǎn)，85高程基準(zhǔn)使用的大地水準(zhǔn)面比高程基準(zhǔn)使用的大地水準(zhǔn)面比56黃海系使用的大地水準(zhǔn)面高出黃海系使用的大地水準(zhǔn)面高出0.029m。n2005年年10月月9日發(fā)布的珠穆朗瑪峰峰頂巖石日發(fā)布的珠穆朗瑪峰峰頂巖石面海拔高程為面海拔高程為8844.43m ，是，是85高程基準(zhǔn)。高程基準(zhǔn)。(3) 城市高程系統(tǒng)的選擇 城市測(cè)量規(guī)范城市測(cè)量規(guī)范規(guī)定規(guī)定 一個(gè)城市只應(yīng)采用一個(gè)統(tǒng)一的高程系統(tǒng)。一個(gè)城市只應(yīng)采用一個(gè)統(tǒng)一的高程系統(tǒng)。 城市高程系統(tǒng)應(yīng)采用城市高程系統(tǒng)應(yīng)采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)或沿用國(guó)家高程基準(zhǔn)或沿用1956年黃海高程系統(tǒng)，年黃海高程系統(tǒng)， 在

30、遠(yuǎn)離國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)的新設(shè)城市或在改造舊有水在遠(yuǎn)離國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)的新設(shè)城市或在改造舊有水準(zhǔn)網(wǎng)因高程變動(dòng)而影響使用時(shí)，經(jīng)上級(jí)行政主準(zhǔn)網(wǎng)因高程變動(dòng)而影響使用時(shí)，經(jīng)上級(jí)行政主管部門批準(zhǔn)后，可暫時(shí)建立或用地方高程系統(tǒng)，管部門批準(zhǔn)后，可暫時(shí)建立或用地方高程系統(tǒng)，但應(yīng)爭(zhēng)取條件歸算到但應(yīng)爭(zhēng)取條件歸算到1985國(guó)家高程基準(zhǔn)上來。國(guó)家高程基準(zhǔn)上來。1.3.3 WGS-84坐標(biāo)系坐標(biāo)系nWGS意指意指“World Geodetic System”(世界大地坐標(biāo)系世界大地坐標(biāo)系)，n是美國(guó)國(guó)防局為進(jìn)行是美國(guó)國(guó)防局為進(jìn)行GPS導(dǎo)航定位于導(dǎo)航定位于1984年年建立的地心坐標(biāo)系，建立的地心坐標(biāo)系，1985年投入使用。年投入使用。n

31、屬于地心坐標(biāo)系。屬于地心坐標(biāo)系。 WGS-84坐標(biāo)系的幾何意義是：坐標(biāo)系的幾何意義是： 坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于地球質(zhì)心， z軸指向軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極定義的協(xié)議地球極(CTP)方向，方向， x軸指向軸指向BIH1984.0的零度子午面和的零度子午面和CTP赤道交點(diǎn)，赤道交點(diǎn)， y軸通過右手規(guī)則確定。軸通過右手規(guī)則確定。n 使用使用GPS測(cè)量時(shí)，將遇到地心坐標(biāo)系與參心測(cè)量時(shí)，將遇到地心坐標(biāo)系與參心坐標(biāo)系的變換問題坐標(biāo)系的變換問題n WGS-84地心坐標(biāo)系變換到地心坐標(biāo)系變換到1954北京坐標(biāo)北京坐標(biāo)系或系或1980西安坐標(biāo)系的方法之一是：西安坐標(biāo)系的方法之

32、一是：n 在測(cè)區(qū)內(nèi)，利用至少在測(cè)區(qū)內(nèi)，利用至少3個(gè)以上公共點(diǎn)的兩套坐個(gè)以上公共點(diǎn)的兩套坐標(biāo)列出坐標(biāo)變換方程，標(biāo)列出坐標(biāo)變換方程，n 采用最小二乘原理解算出采用最小二乘原理解算出7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)得到轉(zhuǎn)個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)得到轉(zhuǎn)換方程。換方程。n 7個(gè)變換參數(shù)個(gè)變換參數(shù)3個(gè)平移參數(shù)、個(gè)平移參數(shù)、3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個(gè)尺度參數(shù)。個(gè)尺度參數(shù)。n一般通過計(jì)算機(jī)編程自動(dòng)解算。一般通過計(jì)算機(jī)編程自動(dòng)解算。 1.4 地球曲率對(duì)測(cè)量工作的影響地球曲率對(duì)測(cè)量工作的影響 當(dāng)測(cè)區(qū)范圍較小時(shí)，可以將大地水準(zhǔn)面近當(dāng)測(cè)區(qū)范圍較小時(shí)，可以將大地水準(zhǔn)面近似當(dāng)作水平面看待。似當(dāng)作水平面看待。 本節(jié)討論將大地水準(zhǔn)面近似當(dāng)作本節(jié)討論將大地

33、水準(zhǔn)面近似當(dāng)作 水平面看待時(shí)，對(duì)水平距離和水平面看待時(shí)，對(duì)水平距離和 高程的影響高程的影響(1)、對(duì)水平距離的影響DDD223RDDD結(jié)論：結(jié)論： 在半徑為在半徑為10km的圓內(nèi)的距離，的圓內(nèi)的距離， 可用切平面代替大地水準(zhǔn)面?？捎们衅矫娲娲蟮厮疁?zhǔn)面。(2)、對(duì)高程的影響RDh22 普通工程水準(zhǔn)儀普通工程水準(zhǔn)儀DS3測(cè)量高差的誤差為測(cè)量高差的誤差為3mm/km 高程的起算面不能用切平面代替。高程的起算面不能用切平面代替。 1.5測(cè)量工作概述測(cè)量工作概述(1)、測(cè)量的任務(wù)、測(cè)量的任務(wù)測(cè)定和測(cè)設(shè)測(cè)定和測(cè)設(shè) 1) 測(cè)定測(cè)定將地物和地貌按一定的比例尺縮將地物和地貌按一定的比例尺縮小繪制成地形圖。小繪制成地形圖。 測(cè)繪地形圖的過程是先測(cè)量出這些地物、地貌測(cè)繪地形圖的過程是先測(cè)量出這些地物、地貌特征點(diǎn)的坐標(biāo)，特征點(diǎn)的坐標(biāo)， 然后按一定的比例尺、規(guī)定的符號(hào)縮小展繪在然后按一定的比例尺、規(guī)定的符號(hào)縮小展繪在圖紙上。圖紙上。 地物、地貌的地物、地貌的特征點(diǎn)特征點(diǎn)又稱又稱碎部點(diǎn)碎部點(diǎn)，測(cè)量碎部點(diǎn)，測(cè)量碎部點(diǎn)