测量基础培训课件

水准面
地球自然表面
三、大地水准面：
定义：将静止的海水面向整个陆地延伸， 用所形成的封闭曲面代替地球表面， 这个曲面称为大地水准面。
作用：测量工作的基准面 获取：我国在青岛设有验潮站
地
大
球
地
自
水
然
准
表
面
面
我国采用的参考椭球体几何参数
（1）1954年北京坐标系，采用前苏联克拉索夫斯基 参考椭球体参数：
(x)
北
象限IV
象限 I
方位角与象限角的关系： 0°-90°，第一象限 90°-180°，第四象限 180°-270°，第三象限 270°-360°，第二象限
4 y西
1
R R方方
东
方
3
RR
2
象限III
南
象限 II
坐标的推算法：（坐标正算）
坐标正算实例：
已知： A（200，300）
DAB ＝150m αAB= 196°30 ′23 ″
经济建设 国防建设 科学研究
精英风采
在南极长城站进行控制测量
在海拔6120米测量珠穆朗玛峰高程
精英风采
精英风采
在南极长城站进行天文测量
精英风采
建 筑 变 形 监 测
地球表面的形状表达
地貌：地球表面高低起伏的形态， 例如：高山、峡谷等
地物：地面上人造或天然固定物体， 例如：建筑、桥梁、道路等
• 测设又称放样: 是将图纸上设计好的建筑物、 构筑物的位置在实地标定出来。作为施工的依据 与基准。
• 监测又称变形观测：是对某些有特殊要求的建 （构）筑物，在旗工过程中和使用期间，测定有 关部位在建筑荷重和外国作用下随时间而产生变 形的规律，监视其安全性和稳定性。其观测成果 验证设计理论和检验施工质量的重要资料。
水准仪的品牌很多，基本功能键相同
(欧波ZD02)
水准测量操作方法
假设A点为已知点高程为h 求B点高程。如下图：
后视
a
A h
地球表面
前视
b
B
大地水准面
此时可推出： B点高程 = A点高程(h) + 后视读数(a) — 前视读数(b)
不管水准路线如何变化，此公式算法不变： 为了方便记忆我们称为（加 后 减 前）
大地原点，亦称大地基准点：是国家地理坐标——经纬 度的起算点和基准点，大地原点是人为界定的一个点。 我国的大地原点在陕西省永乐镇石际寺村境内。
水准原点：用作国家高程控制网起算的水准测量基准点。其 高程由选定的验潮站根据验潮资料确定的多年平均海面作为 基准面，经精密水准测量而获得。 我国的水准原点位于青岛观象山。它由 1 个原点 5 个附点构 成水准原点网。在“ 1985 国家高程基准”中水准原点的高 程为 72.2604 米。这是国家根据1952－1979年的青岛验潮 观测值，组合了10个19年的验潮观测值，求得黄海海水的平 均高度，为零点的起算高程，是国家高程控制的起算点
坐标的推算法：（坐标反算）
象限IV
X+ Y-
y西
XY-
象限III
(x)
北
象限 I
X+ Y+
东
X-
Y+
南
象限 II
坐标反算实例：
已知： A（200，300） B（56.1818，257.3817）
α 求AB点的距离 DAB 与 方位角 AB 。
y 解: DAB = √ △X AB²+ △ AB ² = √(56.1818-200) ²+(257.3817-300) ²
x2 y2
H
N
cos B
W 1 e2 sin2 B
四、高斯投影和高斯平面直角坐标系
1.高斯投影（横切椭圆柱正形投影） ★方法： 将地球划分成若干带，然后将每带投影到平面上。 ★ 特点：投影后角度保持不变，中央子午线投影后一条直
线，且长度不变。 P
m Q
E
中央子午线 P′
Q′
E′
赤道
E 赤
高斯投 影平面
以赤道作为坐标横轴
Xm
（用Y表示）
例：xm=1346216.985m
o 500km
Y
ym=19634527.165m
Ym
带号数
五、平面直角坐标系
X x
X m(x、y)
Ⅳ
Ⅰ
Oy
Y
O
Y
Ⅲ
Ⅱ
例：X=138567.923m Y=126738.357m
独立平面直角系原点一般选择在测区西南角
大地原点（平面）与水准原点（高程）
(中伟TG-802)
关键 定义 理解
方位角又称地平经度(缩写Az)，是在平面上量度物体之间的角度
差的方法之一。是从某点的正北方向线起，依顺时针方向到目标
方向线之间的水平夹角。方位角是指卫星接收天线，在水平面做
0°－360°旋转。
由标准方向的北端或南端量至某一直线的水平角称为象限角。象
限角的角值在0°至90°之间。
边工作边校核 : 也就是步步校核，对每一个操作、数据、成果 都必须采用各种校核方法和手段，验证其正确与否。校核原则应 贯穿每项测量工作全过程。
测量的基本工作： ① 测点与点之间 距离 D （平距，斜距） ② 测点与点之间 角度 β （竖直角，水平角） ③ 测点与点之间 高差 h
1
D
h
β竖
2
D
全站仪的品牌很多，基本功能键相同
工程测量
基础理论与基本操作
测绘学的意义
是研究地球和其他实体的形状和 大小以及确定表面（包括空中、地表、 地下和海洋）物体的空间位置，以及 对于这些空间位置信息进行处理、存 储、管理的科学。
测绘学的分类
◎ 大地测量学 ◎ 航空摄影测量与遥感 ◎ 工程测量学 ◎ 地图制图学 ◎ 海洋测量学 ◎ 普通测量学
P m
道
E′
中央 子午线
P′
★高斯投影六度带和三度带投影示意图
3° 9°
1
2
15°
六
度
3
带
12345
三 度
带
3° 6° 9° 12° 15°
★中央子午线经度计算公式：
六度带：L0=6N-3 （N为投影带的号数）
三度带： L0=3N
2.高斯平面直角 坐标系
X
X
以中央子午线作为坐标纵轴
（用X表示）
m
有高于海平面8848m珠穆朗玛峰
有低于海平面11022m马里亚纳海沟
但是这样的高低变化与地球半径6371km相比只有 1/600变化是微小的。因为海洋约占整个地球表面的 71%。
★ 所以人们设想将静止的海水面向整个陆地延伸， 用所形成的封闭曲面代替地球表面，这个曲面称为
大地水准面。大地水准面所包含的形体，称为大地体， 它代表了地球的自然形状和大小。
坐标原点 O：地球椭球体中心（与质心重合） Z 轴 方 向： 指向地球北极 X 轴 方 向： 指向格林尼治子午面与地球赤道面之
交点 Y 轴 方 向： 垂直于XOZ平面，构成右手坐标系。
例如：地面上任意点P的空间直角坐标（X、Y、Z）
表示方法。
Z
P(X、Y、Z)
Z
Y X Y
X
空间直角坐标和大地坐标之间的坐标转换公式
地 物
地 貌
测量中常用的坐标系统
一、天文坐标（地理坐标系）
通常用经度（λ）和纬度（φ）表示。
以垂线和大地水准面为基准线和基准面
P
格林威治
首 子
oφ
午
λ
线
地面上任意点 N（λ、Φ）
P′
二、大地坐标系
（L），大地 纬度（B） ，大地高度（H）
N
P
G B
L
H大
地面上任意点P的空间 位置为：P（L、B、H）
求 B 点坐标。
解：XB = XA+ DAB * Cos αAB = 200 + 150 * Cos 196°30 ′23 ″
XB = 56.1818 m
YB = YA+ DAB * Sin αAB = 300 + 150 * Sin 196°30 ′23 ″
YB = 257.3817 m
坐标的推算法：（坐标反算）
水 准面，，其半径R=6371km
绝对高程 水准原点H
（海拔） A
56年黄海高程系统：H=72.289m 85年国家高程基准：H= 72.260m
HA H
自然表面 青岛验潮站
大地水准面 （高程为0）
工程测量的基本原理与操作
测量工作的基本原则
任何测量工作都必须遵循 “从整体到局部、先控制后碎步”与“边工作边校核”的原则
a=6378245m =1:298.3
（2）1980年国家大地坐标系采用国际大地测量协会与 地球物理联合会在1975年推荐的IUGG-75地球椭球。 其参数：
a=6378140m
（3） WGS-84坐标系
a=6378137m 四、球面
=1:298.257 =1：298.257
在测量工作范围不大时，可将地球看作圆球体，以球面代替大地
α 方位角 AB = 180 °+ 16 °30 ′22.95 ″= 196 °30 ′23 ″
放样的原理与操作
我们都知道线由无数个点组成，面由无数条线组成。 二点可确定一条线，三点可确定一个面。 由下图可看出，由A、B、C三点所构成的三角形稳定相互关系。
B
β
C
A
例如：A、B点为已知点，C点为所求放样点时…… 其操作步骤如下：
工程测量的作用
工程测量贯穿工程建设的始终，服务于施工过程中的每一 个环节，而且测量的精度和进度直接影响到整个工程的质 量与进工，在工程建设中起着十分重要的作用。