工程測量第一章緒論

工程測量

主講：孟森松

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第一章工程測量基礎(chǔ)知識

內(nèi)容提要地球的形狀和大小地面點的表示方法用水平面代替水準(zhǔn)面的限度測量工作的基本原則第1章測量學(xué)的基礎(chǔ)知識

§1.1地球的形狀和大小第1章工程測量基礎(chǔ)知識

§1.1地球的形狀和大小第1章測量學(xué)的基礎(chǔ)知識

§1.1地球的形狀和大小第1章測量學(xué)的基礎(chǔ)知識

§1.1地球的形狀和大小第1章測量學(xué)的基礎(chǔ)知識

§1.1地球的形狀和大小一、地球形狀和大小1.

地球是一個表面起伏較大的橢球地球表面最高峰：8844.43m

海洋底部最深處:11022.00m

地球表面最大高差近20km2.地球又是一個近似光滑的水球大陸面積:占29%海洋面積:占71%3.地球平均半徑:6371km

測量工作是在地球表面進(jìn)行的。地球表面雖然很不規(guī)則，有高山、平原、丘陵、海洋等。但這些起伏相對于地球本身十分微小。抽象一、地球的形狀實際地球地球表面大地體旋轉(zhuǎn)橢球體大地水準(zhǔn)面旋轉(zhuǎn)橢球面一、地球的形狀大地體旋轉(zhuǎn)橢球體大地水準(zhǔn)面參考橢球面？為什么需要抽象出兩個‘橢球’一、地球的形狀§1.1地球的形狀和大小二、基本概念1、鉛垂線：重力方向線，是測量工作的基準(zhǔn)線2、水平線：與鉛垂線正交的直線。3、水平面：與鉛垂線垂直的平面4、水準(zhǔn)面：自由靜止的水面;是等位面,有無數(shù)個地心O離心力地心引力重力G重力的方向線稱為鉛垂線

設(shè)想當(dāng)海洋處于靜止均衡狀態(tài)時，將它延伸到陸地內(nèi)部所形成的封閉曲面。大地水準(zhǔn)面靜止海水面陸地大地水準(zhǔn)面地球表面低密度礦體高密度礦體大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面和鉛垂線示意圖地心OOG格林尼治天文臺G地球自轉(zhuǎn)軸起始天文子午面地球自然表面大地水準(zhǔn)面E§1.沒1燒地忘球的為形狀典和大尋小二、暑基本抖概念3.霜大臣地水席準(zhǔn)面靜止評平衡絮狀態(tài)色下的虜平均單海水螞面,香向大始陸島蜓嶼延掏伸而可形成劣的閉閉合水察準(zhǔn)面特性雪:濕唯一園性、絡(luò)等位糟面、永不吃規(guī)則塘曲面作用諸：測法量野嚇外工淺作的竹基準(zhǔn)燃面4.負(fù)大化地體由大怕地水殿準(zhǔn)面幕包圍茂的地炮球形趕體，語是不孕規(guī)則傲球體銀。長半刺徑：a=慘63疊78鞋14唉0m短半竹徑：b=夢63佩56片75雄5m扁率:（a-碌b）/a丑=1眠/2翅98燈.2途57二、艦基本此概念5.果旋拿轉(zhuǎn)橢絕球與大枕地體壤非常驢接近彎的數(shù)學(xué)將橢球長半煩徑為a，短半用徑為b扁率數(shù)學(xué)稻模型觸地污球平食均半割徑R=宗63影71殖km§1.隨1任地秘球的授形狀善和大泰小ZYX§1.樸2境地輔球橢博球——參考站橢球好體旋轉(zhuǎn)獸橢球呀理論體上是扭唯一獨的數(shù)斑學(xué)球匹體旋轉(zhuǎn)譽橢球午參數(shù)御，難餅以全漢球統(tǒng)池一確設(shè)定；為各國志自己追測定扮并采戴用的掉旋轉(zhuǎn)直橢球牌稱為合參考封橢球同時須顧及同地球件幾何召參數(shù)婆和物宿理參受數(shù)的餅旋轉(zhuǎn)拆橢球址稱為摔地球睜橢球蹈體，櫻又稱他為參嘗考橢求球體參考潔橢球府面是支測量知計算更和制慮圖的葡基準(zhǔn)菌面§1.廢3罩地泊面點葵位的厲確定地球最表面歲所有蓄地理代空間尋信息貢總稱所為地煌形。地形興包括地物和地貌兩大所部分§1.瓣3蘭地萍面點守位的材確定地物惱：地四面上壤人造冊和天就然的旁固定尿物體將地蜜物特鴿征點壇按比貍例縮業(yè)小在凡圖紙集上，郊并用麗一定幸的地控物符捷號繪鋪制在霸地形萬圖上概?！?.哪3階地每面點頑位的內(nèi)確定地貌逗：地荷面高銳低起縮慧伏的餓形態(tài)在地直形圖啦上通愿常用饅等高紅線來繁表示潛地貌§1.綁3籌地忍面點特位的頑確定地面潮點的肯空間僑位置氧由三童維坐行標(biāo)確仇定，笑包括地理劃坐標(biāo)杰（L，霧B，規(guī)H）或（X，計Y，定Z）平面母坐標(biāo)白(x,親y)和高吵程H，可寫奔為(x,膠y，錄H)大地鏟經(jīng)度L大地端緯度BP（L疏B稀H）OSNEKBL大地妹高H1、勻確定純橢球妙的形恰狀和劈燕大小2、潔橢球查的定身位和意定向起始撞大地冒子午傻面赤道誤面§1.幣4夾測晉量中帝常用盤的坐他標(biāo)系稈統(tǒng)地面騰點位蛋的坐丘標(biāo)與倦選用興的地妙球橢稻球和漆坐標(biāo)束系統(tǒng)奪有關(guān)鬧，測著量中瀉常用逮的坐樹標(biāo)系章統(tǒng)有梅：天爪文坐猶標(biāo)系格、大卷地坐梳標(biāo)系伸、高必斯平疲面直肝角坐惡標(biāo)系魔、獨標(biāo)立平稈面直勉角坐笑標(biāo)系一、售天文淋坐標(biāo)搖系球面澆坐標(biāo)香，稱佛為地浮理坐卸標(biāo)基準(zhǔn)痛面：屠大地混水準(zhǔn)討面基準(zhǔn)駐線：按鉛垂竟線地面棕點位朋用天會文經(jīng)閱度和贈天文櫻緯度口來表戴示二、練大地丘坐標(biāo)潔系基準(zhǔn)舅面：罪參考更橢球妹面基準(zhǔn)呈線：財法線地面渾點位考用大斃地經(jīng)奔度和倉大地么緯度笛來表苦示1.澤19囑54綁年北知京坐醋標(biāo)系2.塵19明80婦國家像大地罵坐標(biāo)敞系3.WG返S-修84世界姑大地批坐標(biāo)本系§1.雨4混測苦量中齒常用塘的坐總標(biāo)系細(xì)統(tǒng)三、空間附直角靈坐標(biāo)化系三維擱坐標(biāo)葉(X,播Y,算Z)19扛80思國家錄大地鹽坐標(biāo)茶系大地竊原點——位于許陜西移省涇淡陽縣螺永樂流鎮(zhèn)§1.湯4密測礙量中當(dāng)常用吩的坐移標(biāo)系梯統(tǒng)四、王大地堅坐標(biāo)晌和空可間直襯角坐螞標(biāo)的新轉(zhuǎn)換五、辯高斯瘡?fù)队昂购透咴姿蛊綒っ嬷逼褰亲艠?biāo)系1.車高斯濾投影螺——飄橫切科橢圓恒柱正數(shù)形投濟(jì)影。芬又稱程為高役斯—俯克呂除格投村影。答同時陶滿足歷等角齡和高懂斯投漆影條續(xù)件。目的弄：將啊球面棄坐標(biāo)穗轉(zhuǎn)換為平描面坐槐標(biāo)。OSN赤道面中央擇子午回線M高斯梅投影綢的概野念1.繼高斯栗投影中央祝子午謎線和扒赤道金投影寸后成輪相互典垂直通的直適線。中央影子午拴線長挪度不丙變，診離中半央子棍午線市越遠(yuǎn)節(jié)變形掛越大船。為保搭證投滔影精仁度，券必須李采用分帶團(tuán)投影。6度況投影煩帶：中央還子午慰線經(jīng)級度為2.席高斯挪投影殖分帶（1忽）6宏度投客影帶飽：中央乞子午句線經(jīng)姨度為（2舅）3答度投馬影帶主：中央府子午或線經(jīng)替度為五、端高斯能投影奇和高偏斯平咱面直扔角坐向標(biāo)系3.政高斯駁平面甲直角造坐標(biāo)籮系x坐標(biāo)：中團(tuán)央子葛午線遺向西轉(zhuǎn)平移懂50濱0km箱，向北您為正婆。y坐標(biāo)：赤尤道，匠向東幣為正趨。為區(qū)到分點躲位所約在的猴高斯瓣投影仿帶，倚在Y坐標(biāo)輪前必妙須加泡兩位換數(shù)的帶號。如：我國拒六度艱帶帶終號N=片13啦~2蘭3，三度潔帶帶沿號n=障25串~4妨5xⅣαⅠyⅢ句Ⅱ高斯平面迷直角潤坐標(biāo)零系yⅡ挑ⅠαxⅢ固Ⅳ笛卡拐爾平面仁直角虜坐標(biāo)晶系3.犁測語量高呈斯平時面直罩角坐贊標(biāo)系茶與數(shù)學(xué)轎笛卡秘爾平拉面直厲角坐牧標(biāo)系欣的區(qū)劇別六、宣墨卡定托投刮影——等角筒正圓受柱投眉影七、塌獨立虛平面孫直角菊坐標(biāo)浮系在半級徑R<忌10轉(zhuǎn)km的范翠圍內(nèi)駛，可槐用水吹平面捆代替撫大地耳水準(zhǔn)伯面作距為基輕準(zhǔn)面才。以磁臟子午傳線的尺方向纏作為X軸，蒜向北鄙為正罰；其伐垂直幅方向息為Y軸，虛向東云為正慮。坐標(biāo)眨原點腎選在紹測區(qū)振西南蛾角。x測區(qū)oy§1.醒5埋地財面點減的高膨程一、高程地面仙點沿晌鉛垂積線方虹向到角高程鵲基準(zhǔn)搞面的脈距離絕對片高程H（海拔炮）：阻地面翼點沿體鉛垂拍線方田向到襖大地炊水準(zhǔn)險面的交距離相對椅高程H'：地面并點沿棍鉛垂休線方部向到橋任意石水準(zhǔn)在面的傍距離高差h：地面捧兩點爐高程哲之差二、避我國間的高野程系哭統(tǒng)國家功水準(zhǔn)桑原點蝦（高殼程零崗點H。返）位于消青島叢觀象巾山，黃海腫平均餡海水賣面為幣高程在基準(zhǔn)棕面19貢56厘黃海第高程泡系：H。找=7在2.柏28快9m19壩85國家餓高程啄基準(zhǔn)央：H。舒=7斃2.瘋26察0m療，相差歉29mm某市覺目前鍋仍采圓用上少海吳省淞高盾程系如某掀點:吳淞問高程伴—1點.8橫56m=選85黃海仆高程§1.乓6嚼用汁水平藏面代疾替水畝準(zhǔn)面殖的限忠度一、樓對距敞離的郵影響大地曠水準(zhǔn)把面上腎：在水語平面會上：誤差影值：相對色誤差賢：結(jié)論革：當(dāng)測只區(qū)半春徑r<邁10概km時,鋼誤敗差僅籍為1壘/1障20斧萬，航可用掠水平挑面代替公大地潛水準(zhǔn)樣面二、杰對水應(yīng)平角箱的影牙響球面攤?cè)桥d形內(nèi)角州和球面派角超P—球面穗三角面形面揭積R—地球盼半徑厚，結(jié)論顯：當(dāng)測掛區(qū)范云圍在太10盆0km2，用水張平面績代替宰水準(zhǔn)茄面時棵，對誘角度馬影響坦僅為勢0.砍51買″，危在普濕通測口量工榆作中敗可以貫忽略劈燕不計三、耀對高談程的登影響用水夢平面季代替雙水準(zhǔn)押面對撕高程蹈的影昨響就噸是地桿球曲俱率對輛高程優(yōu)的影桿響結(jié)論睡:必須滾顧及挖其影槐響,館進(jìn)行噸改正§1承.7測量乘誤差解基本社知識1.曠7.柏1罷測量籍誤差音概述一、且測量愉與觀司測值二、禁測量澤誤差口及其韻來源1.尊測量哄誤差氧定義測量崇中的憲被觀騎測量德，客篩觀上未都存亡在著扛一個叨真實照值，從簡捉稱真鑼值。仆對該藥量進(jìn)俗行觀外測得童到觀咳測值輔。觀測堤值與互真值沙之差績，稱循為真雅誤差即?！飨?l-X真誤泳差＝誕觀測府值－漲真值儀器根設(shè)備筑不盡裁完善人的薄感官返不穩(wěn)儉定自然師環(huán)境皇的影碰響2.延誤差厚來源誤差志分類一、奮粗差二、別系統(tǒng)僵誤差三、搏偶然仆誤差1.夜7.撇2其測量對誤差叢的種茅類一、動偶然搖誤差量的四耕個特盟性舉例嶺：abc△i=ai+bi+ci-1艱80煙°（i=盜1,礎(chǔ)2,··夏··處··杰··稀35恰8）1.袋7.哲3作偶然梢誤差抗的特霸性結(jié)隨論1.在一炒定的絲式條件筐下，便偶然浙誤差預(yù)的絕耕對值申不會墳超過左一定態(tài)的限讀度；2.成絕對汽值小禾的誤從差比叢絕對揪值大號的誤板差出昆現(xiàn)的響機會景多；3.龜絕對續(xù)值相籍等的天正負(fù)費誤差店出現(xiàn)杰的機倘會相調(diào)等；4.飾偶然忙誤差襪的算血術(shù)平灶均值矮趨近艇于零煉，即二、屑誤差路概率歇分布宿曲線三、敲分析丸標(biāo)準(zhǔn)題差σ1.σ與觀嗓測誤茫差△馳及偶那然誤憶差概乎率密沸度f(△)的關(guān)熱系2.σ與誤珍差分鄙布曲歪線拐騾點的村關(guān)系－△y=f(△)y-+3.程標(biāo)準(zhǔn)啞差σ的概潮率值P（－σ忠＜△粗＜研＋σ）+△－△y=f(△)y-+1.箏7.州4尚衡量終精度飾的標(biāo)頓準(zhǔn)一、急用絕棄對誤掏差來趕衡量膜精度1.澆方裹差和徑中誤抬差方差中誤框差（禽用m表示睬）就多是標(biāo)夢準(zhǔn)差σ標(biāo)準(zhǔn)燭差σ的計裂算公美式中誤碧差的達(dá)估算沸值的矛計算態(tài)公式2.擊平均押誤差3.流極限英誤差璃（容堂許誤蜜差）m容許=3｜m｜~承2｜m｜m容許的概吐率含乳義二、肆用相輝對誤比差來汪衡量御精度1.武7.復(fù)5糞誤差擇傳播蓄定律一、搖倍乘二、竊和或很差三、勻一般恭函數(shù)1.培7.課6磚等精繼度觀旱測的騾平差一、彈求最株可靠灶值（部最或勿是值傻）§5二、詞評定雙精度1.解求觀蟻測值受的中鄭誤差△i=魯li－X用最膝或是剛值誤臘差求頁觀測愿值的霧中誤嶄差vi=禾li-撲x用真唐誤差族求觀掘測值拾的中僚誤差2.急求最活可靠率值中辣誤差1.雀7.及7極不靜等精孔度觀殲測的島平差例：ABCS=4kmS=2kmS=2.5kmE已知應(yīng)：HA、表HB、HC養(yǎng)，求：HE一、包權(quán)（諷用p表示鑒）權(quán)是旨表示慣觀測貍值可塑靠程犬度的罰一個提相對伯性數(shù)候值權(quán)的黑特性權(quán)愈賢大表咽示觀杠測值白愈可旦靠權(quán)是催相對雖數(shù)值摘，故棗單獨僻一個席值無聰意義權(quán)始播終取眾正號權(quán)可項以用畢一數(shù)希乘除藥其意臣義不痰變怎樣膛定權(quán)取中欺誤差月定權(quán)從實策際出攏發(fā)測角脂取測鋤回數(shù)二、弦求不皇同精協(xié)度觀擱測值絹的最托可靠笨值(岔最或夕是值萬)——加權(quán)通算術(shù)虜平均吼值加權(quán)扣算術(shù)中平均卵值三、倆最可末靠值猛（最譯或是習(xí)值）僻的精汁度評爭定（一博）最濱或是轟值的敗中誤觀差加權(quán)平均蠅值的忽中誤背差（二繳）單撲位權(quán)推觀測存值中然誤差μ用觀減測值波的最逐或是昏值誤零差來際計算單位徐權(quán)中裁誤差攏的公耕式：用最鋸或是腦值誤擾差來計飼算不暫同精訊度觀癥測值凍最或魯是值