《工程測量》第01章測量學(xué)緒論課件

第一章緒論§1-1測量學(xué)及其分類§1-2測量學(xué)的發(fā)展與作用§1-3地球的形狀和大小§1-4地面點(diǎn)位置的確定§1-5測量工作的原則及基本的測量工作1§1-1測量學(xué)及其分類一、測量學(xué)的產(chǎn)生1、生產(chǎn)、生活的需要公元前二十七世紀(jì)埃及大金字塔二千多年前夏商時(shí)代夏禹治水秦代李冰父子都江堰水利樞紐工程北宋沈括治理汴渠……2、軍事、交通運(yùn)輸?shù)男枰f里長城指南針……2二、測量學(xué)（Surveying)的定義和任務(wù)1、定義:測量學(xué)是研究對地球整體及其表面和外層空間中的各種自然和人造物體上與地理空間分布有關(guān)的信息進(jìn)行采集、處理、管理、更新和利用的科學(xué)和技術(shù)。

2、測量學(xué)的主要任務(wù)：研究確定地球的形狀和大小，為地球科學(xué)提供必要的數(shù)據(jù)和資料；將地球表面的地物地貌測繪成圖，稱為測繪；將圖紙上的設(shè)計(jì)成果標(biāo)定于實(shí)地，稱為測設(shè)。32、地形測量學(xué)是研究如何將地球表面局部區(qū)域內(nèi)的地物、地貌及其它有關(guān)信息測繪成地形圖的理論、方法和技術(shù)的學(xué)科。按成圖方式的不同地形測圖可分為模擬化測圖和數(shù)字化測圖。3、攝影測量與遙感研究利用電磁波傳感器獲取目標(biāo)物的影像數(shù)據(jù)，從中提取語義和非語義信息，并用圖形、圖像和數(shù)字形式表達(dá)的學(xué)科。其基本任務(wù)是通過對攝影像片或遙感圖像進(jìn)行處理、量測、解譯，以測定物體的形狀、大小和位置進(jìn)而制作成圖。根據(jù)獲得影像的方式及遙感距離的不同，本學(xué)科又分為地面攝影測量學(xué)，航空攝影測量學(xué)和航天遙感測量等。

5

4、工程測量學(xué)(Engineeringsurveying)定義一：工程測量學(xué)是研究各項(xiàng)工程在勘測設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理階段所進(jìn)行的各種測量工作的學(xué)科。各項(xiàng)工程包括：鐵路、公路、橋梁、隧道、水利工程、地下工程、管線（輸電線、輸油管）工程、礦山、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和城市建設(shè)等。一般的工程建設(shè)分為勘測設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理三個(gè)階段。工程測量學(xué)是研究這三階段所進(jìn)行的各種測量工作。定義二：工程測量學(xué)主要研究在工程、工業(yè)和城市建設(shè)以及資源開發(fā)各個(gè)階段所進(jìn)行的地形和有關(guān)信息的采集和處理，施工放樣、設(shè)備安裝、變形監(jiān)測分析和預(yù)報(bào)等的理論、方法和技術(shù)，以及研究對測量和工程有關(guān)的信息進(jìn)行管理和使用的學(xué)科，它是測量學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的直接應(yīng)用。65、地圖制圖學(xué)(Cartography)

是研究模擬和數(shù)字地圖的基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)、編繪、復(fù)制的技術(shù)、方法以及應(yīng)用的學(xué)科。它的基本任務(wù)是利用各種測量成果編制各類地圖，其內(nèi)容一般包括地圖投影、地圖編制、地圖整飾和地圖制印等分支。6、測量儀器學(xué)研究測量儀器的制造、改進(jìn)和創(chuàng)新的學(xué)科。7二、測量學(xué)在軍事中的作用“天時(shí)，地利，人和”是打勝仗的三大要素。要有地利就要了解和利用地利。地圖上詳細(xì)表示著山脈、河流、道路、居民點(diǎn)等地形和地物，具有確定位置、辨識(shí)方向的作用。地圖一直在軍事活動(dòng)中起著重要的作用，這對于行軍、布防以及了解敵情等軍事活動(dòng)都是十分重要的。傳統(tǒng)上各國測繪部門隸屬于軍事部門。至今相當(dāng)多國家的測繪部門仍然隸屬于軍事部門。隨著測繪技術(shù)在各方面的應(yīng)用愈來愈廣泛，測繪科技國際間的交流日益頻繁，不少國家終于建立了民用的測繪機(jī)構(gòu)9三、測量學(xué)在國土管理中的作用測量學(xué)的起源和土地界線的劃定緊密聯(lián)系著。非洲尼羅河每年泛濫會(huì)把土地的界線沖刷掉，為了每年恢復(fù)土地的界線很早就采用了測量技術(shù)地籍測量。用以測定地塊的邊界和坐落，求算地塊的面積，在農(nóng)業(yè)為主的社會(huì)里，國家為了征稅而開展地籍測量，同時(shí)記錄業(yè)主姓名和土地用途等。在我國,地籍測量是國家管理土地的基礎(chǔ)。地籍測量的成果不僅用于征稅，還用于管理土地的權(quán)屬，保障用地的秩序，以提高土地利用的效益，合理和節(jié)約利用十分珍貴和有限的土地。測量學(xué)還服務(wù)于國家領(lǐng)土的管理。10四、測量學(xué)在道路工程建設(shè)中的作用勘測設(shè)計(jì)階段：為選線測制帶狀地形圖。施工階段：把線路和各種建筑物正確地測設(shè)到地面上。竣工測量：對建筑物進(jìn)行竣工測量。運(yùn)營階段：為改建、擴(kuò)建而進(jìn)行的各種測量。變形觀測：為安全運(yùn)營，防止災(zāi)害進(jìn)行的變形監(jiān)測。11一、地球自然表面不規(guī)則曲面平均半徑6371km

珠峰海拔為8844.43m，馬里亞那海溝海拔為-11022m，海洋面積占地球表面面積的71%二、大地水準(zhǔn)面（meansealevel）液體受重力而形成的靜止表面稱為水準(zhǔn)面。同一水準(zhǔn)面上的重力位處處相等；同一水準(zhǔn)面上任一點(diǎn)的鉛垂線都與水準(zhǔn)面正交。13與平靜的平均海水面相重合、并延伸通過陸地而形成的封閉曲面稱為大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面包圍的形體稱為大地體（Geoid）配合最佳的參考橢球面大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面差距N14由于地表起伏以及地球內(nèi)質(zhì)量分布不均勻，所以大地水準(zhǔn)面是個(gè)復(fù)雜的曲面水準(zhǔn)面和鉛垂線是野外觀測的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線。地球表面大地水準(zhǔn)面參考橢球15

PP1、參考橢球體的參數(shù)長軸半徑a=6378137m

短軸半徑b=6356752m

扁率f=(a-b)/a=1/298.257172、經(jīng)度與緯度子午面：地球上任一點(diǎn)的法線與地軸所組成的平面。經(jīng)度：所在的子午面與首子午面（過英國格林尼治天文臺(tái)）的夾角緯度：所在點(diǎn)的法線與赤道平面之間的夾角。BL18§1-4地面點(diǎn)位置的確定

一、球面坐標(biāo)系統(tǒng)當(dāng)?shù)孛纥c(diǎn)投影到橢球面上時(shí)，其平面位置用大地坐標(biāo)來表示，即：大地經(jīng)度(L)大地緯度(B)要表示其空間位置，則還需：大地高(h)在測量工作中，地面上的點(diǎn)位都用坐標(biāo)和高程來表示，坐標(biāo)是用兩個(gè)值說明地面點(diǎn)在橢球面或水平面上的投影位置，也就是用它來表示點(diǎn)的平面位置。高程則表示地面點(diǎn)到高程基準(zhǔn)面的垂直距離。他們相當(dāng)于數(shù)學(xué)中用三個(gè)坐標(biāo)來確定一點(diǎn)的空間位置sBPOLL赤道本初子午面NP點(diǎn)子午面191、高斯平面直角坐標(biāo)系高斯投影是等角橫切橢圓柱投影。等角投影就是正形投影。所謂正形投影，就是在極小的區(qū)域內(nèi)橢球面上的圖形投影后保持形狀相似。即投影后角度不變形。中央子午線投影后長度不變，其它子午線投影后均變長，離中央子午線越遠(yuǎn)其長度變形越大；21為了將長度變形限制在測圖精度允許的范圍內(nèi)，可采用限制投影帶的寬度，即采用分帶投影。高斯分帶投影一般采用6度寬的投影帶，其中央子午線經(jīng)度與帶號(hào)的關(guān)系為22點(diǎn)在高斯平面直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值理論上中央子午線的投影是X軸，赤道的投影是Y軸，其交點(diǎn)是坐標(biāo)原點(diǎn)。點(diǎn)的X坐標(biāo)是點(diǎn)至赤道的距離；點(diǎn)的y’坐標(biāo)是點(diǎn)至中央子午線的距離。為了避免y’坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，把原點(diǎn)向西平移500公里。為了區(qū)分不同投影帶中的點(diǎn)，在點(diǎn)的y坐標(biāo)值上加帶號(hào)N所以點(diǎn)的橫坐標(biāo)通用值為

y=N*1000000+500000+y’AB500kmyAxyY’BX’BxAO23高斯坐標(biāo)系的作用使較復(fù)雜的橢球面上的計(jì)算變?yōu)楸容^簡單的平面上的計(jì)算便于地圖按經(jīng)緯線分幅。如將圖廓點(diǎn)（其地理坐標(biāo)為經(jīng)緯度）按其相應(yīng)的高斯坐標(biāo)展繪在圖紙上，就可得地圖的分幅線。將大地控制點(diǎn)按其高斯坐標(biāo)展在平面上，作為工程測量和地形測量的起始點(diǎn)25

2、獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系以當(dāng)?shù)氐乃矫鏋榛鶞?zhǔn)面(不需要投影)；通常以當(dāng)?shù)氐谋狈较驗(yàn)樽鴺?biāo)縱軸(x)的正向，東西方向?yàn)闄M軸(y)方向，以東為正，象限順序按順時(shí)針方向計(jì)；該坐標(biāo)系只適用于小的局部區(qū)域。26d2、對高差的影響29§1-5測量的基本原則與基本的測量工作

1、