工程测量教学绪论PPT.ppt

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1、工程测量 美国最大海军基地：美国最大海军基地：弗吉尼亚州的诺福克军港弗吉尼亚州的诺福克军港 365729.64 北北761943.77西西第一章第一章 绪绪 论论 本章主要内容：介绍有关测量的基本知识，重点掌握地形图测量成图的原理和测量工作的基本程序。一、测绘学一、测绘学 研究地球整体及其表面和外层空间中的各种自然物研究地球整体及其表面和外层空间中的各种自然物体和人造物体的与体和人造物体的与地理空间地理空间有关的信息，并对这些与地有关的信息，并对这些与地理空间有关的信息进行理空间有关的信息进行采集、处理、管理、更新和利用采集、处理、管理、更新和利用的理论和技术。的理论和技术。它既要研究它既要研

2、究测定测定地面点的几何位置、地球形状、地地面点的几何位置、地球形状、地球重力场，以及地球表面自然形态和人工设施的几何形球重力场，以及地球表面自然形态和人工设施的几何形态；又要结合社会和自然信息的地理分布，研究态；又要结合社会和自然信息的地理分布，研究绘制绘制全全球和局部地区各种比例尺的地形图和专题地图的理论和球和局部地区各种比例尺的地形图和专题地图的理论和技术。技术。测绘学测绘学测定测定绘制绘制二、测量学二、测量学 测绘学中的第一部分内容便是测量学研究的内容。即测绘学中的第一部分内容便是测量学研究的内容。即测量学测量学是一门研究地球表面的形状和大小、地球重力场、是一门研究地球表面的形状和大小、

3、地球重力场、确定地面点之间相对位置的科学。确定地面点之间相对位置的科学。测量学：包括测量学：包括测定测定和和测设测设两部分工作。两部分工作。1.1.测定测定：就是用各种测量仪器和工具，实地测量和计算，：就是用各种测量仪器和工具，实地测量和计算，将地表的地物地貌位置按定比例尺缩绘成地形图作为规将地表的地物地貌位置按定比例尺缩绘成地形图作为规划设计、经济建设、国防建设和科学研究应用的依据。划设计、经济建设、国防建设和科学研究应用的依据。2.2.测设测设 (放样放样)：将设计图上的建：将设计图上的建(构构)筑物位置按设计要筑物位置按设计要求在地面上标定出来作为施工的依据。求在地面上标定出来作为施工的

4、依据。测定测定:地面地面 图纸图纸测设测设:图纸图纸 地面地面第一节第一节 测量学的任务及其作用测量学的任务及其作用一、测量学的任务及学科分类测量学的任务及学科分类 传统的测绘学的定义是研究地球的形状、大小以及传统的测绘学的定义是研究地球的形状、大小以及确定地面点空间位置的科学。其应用的范围、使用的仪确定地面点空间位置的科学。其应用的范围、使用的仪器设备、测量的方法不同，大致有如下器设备、测量的方法不同，大致有如下5 5个分支。个分支。大地测量学大地测量学 (GeodesyGeodesy)摄影测量学摄影测量学(PhotogrammetryPhotogrammetry and remote se

5、nsing and remote sensing)海洋测量学（海洋测量学（Marine surveyingMarine surveying ）地图制图学地图制图学 (CartographyCartography)工程测量学（工程测量学（Engineering surveyingEngineering surveying ）研究工程建设与自然资源开发中在研究工程建设与自然资源开发中在规划、勘测设计、规划、勘测设计、施工与管理施工与管理各个阶段进行的测量理论与技术的学科。工程各个阶段进行的测量理论与技术的学科。工程测量学是测量学是测绘科学技术测绘科学技术在国民经济和国防建设中的直接应在国民经济和国

6、防建设中的直接应用。按工程种类可分为建筑工程测量、线路测量、桥梁测用。按工程种类可分为建筑工程测量、线路测量、桥梁测量、隧道测量、矿山测量、城市测量、水利工程测量等。量、隧道测量、矿山测量、城市测量、水利工程测量等。二、测绘科学在工程建设中的任务二、测绘科学在工程建设中的任务测绘科学在土木工程类各工作的各阶段有着广泛的应用。测绘科学在土木工程类各工作的各阶段有着广泛的应用。勘测设计阶段勘测设计阶段，要求有各种相应比例尺的地形图，供城镇，要求有各种相应比例尺的地形图，供城镇规划、厂址选择、管线的选择等之用。规划、厂址选择、管线的选择等之用。在在施工阶段施工阶段，要将设计的建筑物、构筑物的平面位置

7、和高，要将设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程测设于实地，以便进行施工。程测设于实地，以便进行施工。施工结束后施工结束后，还要进行竣工测量，绘制竣工图，供日后扩，还要进行竣工测量，绘制竣工图，供日后扩建和维修之用。即使是竣工以后，对某些大型及重要的建建和维修之用。即使是竣工以后，对某些大型及重要的建筑物和构筑物还要进行变形、沉降观测，以保证建筑物的筑物和构筑物还要进行变形、沉降观测，以保证建筑物的安全使用。安全使用。三、现代测绘学的主要任务及作用三、现代测绘学的主要任务及作用1 1、主要任务、主要任务 精确地测定地面点的位置及地球的形状和大小精确地测定地面点的位置及地球的形状和大小 将地球表面

8、的形态及其他相关信息测绘成图将地球表面的形态及其他相关信息测绘成图 进行经济建设和国防建设所需要的测绘工作进行经济建设和国防建设所需要的测绘工作2 2、作用、作用提供基础数据提供基础数据提供地图提供地图行政勘界与权属定界行政勘界与权属定界提供各种工程需要的测量技术提供各种工程需要的测量技术军事测绘军事测绘四、工程测量的主要任务四、工程测量的主要任务测绘大比例尺地形图测绘大比例尺地形图建筑物或构筑物的施工放样建筑物或构筑物的施工放样绘制竣工总平面图绘制竣工总平面图对建筑物的安全性进行位移和对建筑物的安全性进行位移和变形监测变形监测五、现代测绘科学技术发展概况五、现代测绘科学技术发展概况1 1、商

9、周时代有、商周时代有“弓、规、距弓、规、距”的记载，青铜器上也有关于的记载，青铜器上也有关于军军事地图和封疆测绘工作；事地图和封疆测绘工作；2 2、6060年代电磁波测距技术的出现大大促进了测绘技术的年代电磁波测距技术的出现大大促进了测绘技术的发展，使测量精度、成图方式产生了根本的改变；发展，使测量精度、成图方式产生了根本的改变；3 3、8080年代年代“3S”3S”技术的出现及发展，使传统测绘技术产生技术的出现及发展，使传统测绘技术产生了了质的飞跃；质的飞跃；4 4、“数字地球数字地球”的概念，使测绘技术在人类认识地球方面，的概念，使测绘技术在人类认识地球方面，上到一个新台阶。上到一个新台阶

10、。第二节第二节 地面点位的确定地面点位的确定一、地球的形状与大小一、地球的形状与大小 测量工作是在地球的表面进行的，而地球自然表面测量工作是在地球的表面进行的，而地球自然表面很不规则，有高山、丘陵、平原和海洋。其中最高的珠很不规则，有高山、丘陵、平原和海洋。其中最高的珠峰高出海水面达峰高出海水面达8844.43m，最低的马里亚纳海沟低于海，最低的马里亚纳海沟低于海水面达水面达11022m，海洋约占整个地球表面的，海洋约占整个地球表面的71%，因此可，因此可以认为地球是由海洋水面延伸，并通过岛屿和大陆所形以认为地球是由海洋水面延伸，并通过岛屿和大陆所形成的封闭的曲面，此曲面就称为成的封闭的曲面，

11、此曲面就称为水准面水准面。平均水准面就。平均水准面就称为大地水准面。称为大地水准面。由于地球的自转运动，地球上任一点都要受到离心力由于地球的自转运动，地球上任一点都要受到离心力P和地球引力和地球引力F的双重作用，这两个力的合力称为重力的双重作用，这两个力的合力称为重力G，重力的方向线称为铅垂线。铅垂线是测量工作的基准线。重力的方向线称为铅垂线。铅垂线是测量工作的基准线。测量的基准线和基准面测量的基准线和基准面1.1.铅垂线铅垂线:重力的作用线称为铅垂线，简称垂线。重力的作用线称为铅垂线，简称垂线。(万万有引力与离心力有引力与离心力)2 2水准面（水准面（level surfacelevel s

12、urface ）：假想静止不动的海水：假想静止不动的海水面向整个陆地延伸形成的封闭的曲面面向整个陆地延伸形成的封闭的曲面3 3大地水准面（大地水准面（geoidgeoid）：假想静止不动的平均海水：假想静止不动的平均海水面向整个陆地延伸形成的封闭的曲面面向整个陆地延伸形成的封闭的曲面4 4水平面水平面：与大地水准面相切的平面：与大地水准面相切的平面5 5大地体大地体：大地水准面包围的曲面形体称为大地体大地水准面包围的曲面形体称为大地体。6 6参考椭球体参考椭球体：测量上选一个非常接近大地体，并可用：测量上选一个非常接近大地体，并可用 数学式表示的旋转椭球体来表示地球的参考形状和大小，数学式表示

13、的旋转椭球体来表示地球的参考形状和大小，这个形体称为参考椭球体；其表面称为这个形体称为参考椭球体；其表面称为参考椭球面；与参参考椭球面；与参考椭球面相应的线为法线。考椭球面相应的线为法线。7 7基准线与基准面基准线与基准面 外业工作的基准面与基准线：外业工作的基准面与基准线：基准面：大地水准面基准面：大地水准面 基准线：铅垂线基准线：铅垂线 内业计算和制图的基准面与基准线：内业计算和制图的基准面与基准线：基准面：参考椭球面基准面：参考椭球面 基准线：法线基准线：法线 由于地球内部的质量分布不均匀，使得地球表面上各由于地球内部的质量分布不均匀，使得地球表面上各点的铅垂方向发生不规则变化，大地水准

14、面实际上是一个点的铅垂方向发生不规则变化，大地水准面实际上是一个不规则曲面。测绘科学中通常取一个与大地水准面接近，不规则曲面。测绘科学中通常取一个与大地水准面接近，并且可用数学公式表达的规则曲面，即用旋转椭球面（参并且可用数学公式表达的规则曲面，即用旋转椭球面（参考椭球面）代替大地水准面。考椭球面）代替大地水准面。kmbaaRabambmabzayax63713257.29813.635675563781401222222地球半径扁率高程控制点称水准点高程控制点称水准点BM BM(Bench Mark)(Bench Mark)。标石水准点、。标石水准点、墙脚水准点、简易标志水准墙脚水准点、简易

15、标志水准点点 。二、地面点表示方法二、地面点表示方法 地面点的表示用该点在地面点的表示用该点在基准面基准面（参考椭球面）（参考椭球面）上的上的投影位置投影位置和该点和该点沿投影方向到基准面沿投影方向到基准面（大地水准面）（大地水准面）的的距离距离来表示。来表示。1、地理坐标、地理坐标 地面点在球面上的位置用经纬度表示地面点在球面上的位置用经纬度表示时，称为地理坐标时，称为地理坐标。1）天文坐标）天文坐标 用天文经度用天文经度和和天文纬度天文纬度来表示地面点在大地来表示地面点在大地水准面上的位置。水准面上的位置。2）大地坐标）大地坐标 用大地经度用大地经度L和和大地纬度大地纬度B来表示地面点在旋

16、转来表示地面点在旋转椭球面上的位置。椭球面上的位置。2、平面直角坐标、平面直角坐标 进行小区域测量时，进行小区域测量时，通常采用平面直角坐标，通常采用平面直角坐标，忽略地球曲率的影响，用忽略地球曲率的影响，用水平面代替水准面。纵轴水平面代替水准面。纵轴为为X轴轴(南北方向南北方向)，横轴，横轴为为Y轴轴(西东方向西东方向)，方位，方位角为以纵轴为参考方向，角为以纵轴为参考方向，顺时针转动的角度。顺时针转动的角度。3、测量平面直角坐标系与数学坐标系、测量平面直角坐标系与数学坐标系区别：区别：坐标轴不同：测量坐标系横轴为坐标轴不同：测量坐标系横轴为Y Y轴；纵轴为轴；纵轴为X X轴；而数轴；而数学坐标系相反；学坐标系相反；象限顺序不同：测量平面直角坐标系以顺时针方向开始象限顺序不同：测量平面直角坐标系以顺时针方向开始角度起始点不同：测量平面直角坐标系以纵轴北端为角度起始点不同：测量平面直角坐标系以纵轴北端为0 0；而数学坐标系横轴东端为而数学坐标系横轴东端为0 0。角度方向不同：测量中顺时针方向角度增加；数学中相角度方向不同：测量中顺时针方向角度增加；数学中相反。反。v数学上的三角公式适用