测量学课件第1章-土木
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12009第1章绪论工程测量
自由静止的水面称为水准面。水准面是由于水面上 的每一个分子到重力的作用而形成一个重力等位面， 它是一个处处与重力方向垂直的连续曲面。
2、地球的物理表面——水准面
水准面
地球自 然表面
大地水准面：
作用： 大地水准面是测量工作 的基准面。
大地体：大地水准面所包围的形体。
该几何体必须满足两个条件： ① 形状接近地球自然形体； ② 可以用简单的数学公式表示。
大地原点：全国统一坐标的起算点。
我国大地原点，即
椭球定位最佳拟合的参 考点
我国统一采用的坐 标系为“1980年国 家坐标系”。
测量工作的基准线和基准面
测量工作的基准线—铅垂线（重力的作用线） 测量工作的基准面—大地水准面。 测量内业计算的基准线—法线。 测量内业计算的基准面—参考椭球面。
O 铅垂线
优点：① 减少误差积累； ② 避免错误发生 ③ 提高工作效率。
§1.5现代测绘科学技术发展简介
1．我国古代测量学的成就
2．目前测量学发展状况及展望 测量室内外一体化。 GPS（Global positioning system）的发展。 RS（Remote sense）的发展。 GIS（Geographic information system）的发展。 3S技术的结合和数字地球的概念。
上述内容,具体地说包括如下六项基本技能: 测、记、算、绘、用、放。 测 ── 仪器使用和观测的正规操作方法。 记 ── 正规的记录方法。 算 ── 准确地按正规格式进行内业计算或 应用计算机编程进行计算。 绘 ── 绘制地形图方法。 用 ── 地形图的阅读与应用方法。 放 ── 正规的施工放样及施工质量检测方 法。 四心──热心、爱心、耐心、齐心 。
二、对高程的影响
2、地球的物理表面——水准面
水准面
地球自 然表面
大地水准面：
作用： 大地水准面是测量工作 的基准面。
大地体：大地水准面所包围的形体。
该几何体必须满足两个条件： ① 形状接近地球自然形体； ② 可以用简单的数学公式表示。
大地原点：全国统一坐标的起算点。
我国大地原点，即
椭球定位最佳拟合的参 考点
我国统一采用的坐 标系为“1980年国 家坐标系”。
测量工作的基准线和基准面
测量工作的基准线—铅垂线（重力的作用线） 测量工作的基准面—大地水准面。 测量内业计算的基准线—法线。 测量内业计算的基准面—参考椭球面。
O 铅垂线
优点：① 减少误差积累； ② 避免错误发生 ③ 提高工作效率。
§1.5现代测绘科学技术发展简介
1．我国古代测量学的成就
2．目前测量学发展状况及展望 测量室内外一体化。 GPS（Global positioning system）的发展。 RS（Remote sense）的发展。 GIS（Geographic information system）的发展。 3S技术的结合和数字地球的概念。
上述内容,具体地说包括如下六项基本技能: 测、记、算、绘、用、放。 测 ── 仪器使用和观测的正规操作方法。 记 ── 正规的记录方法。 算 ── 准确地按正规格式进行内业计算或 应用计算机编程进行计算。 绘 ── 绘制地形图方法。 用 ── 地形图的阅读与应用方法。 放 ── 正规的施工放样及施工质量检测方 法。 四心──热心、爱心、耐心、齐心 。
二、对高程的影响
测量学 第1章绪论
1、测量学的定义
它是研究地球的形状、大小以及地 球表面各种形态的科学。
主要任务： 确定地球的形状和大小 确定地面点的位置和高程 测绘地面地形图
2、测量学分类
大地测量学
测
地形测量学
量
学
的
摄影测量与遥感
分
类
工程测量学
地图制图学
大地测量学
是“测定和描绘地球表面的科学”
在广大区域建立国家大地控制网，测定地球形状、 大小、重力场及其变化的技术方法的学科。
大地测量学--GPS
地形测量学
研究小区域内地表各类物体形状和大小， 将小区域内地物和地面起伏按一定比例缩 小后，绘制成平面图或地形图的学科。
摄影测量与遥感
对非接触传感器获取的影像和数字表达的记 录进行量测和解译的过程。是影像信息的获 取，处理，提取和成果表达的一门信息科学。
原始影像
处理后的影像
地图制图学（续）
3、测量的基准线和基准面
外业：铅垂线和大地水准面
内业：法线和参考椭球面
N
P地球表面
P0
R
参考椭球面
W
E
大地水准面
S
4、地面上点位的表示方法
坐标
高程
地理坐标
绝对高程
高斯平面直角坐标 相对高程
平面直角坐标
（1）投影的基本概念
N
高
N
斯
|
克
W
E
吕
格
S
投 投影的基本条件：
S
影 1、中央子午线的投影为直线而且是投影的对称轴。
教学内容
第一部分（第1章）
测量学的基本概念和基本知识
第二部分（第2-4章）
土木工程测量第1章绪论(莫PPT-1)
五、高程系统（掌握）
地面点的空间位置除了基准面上的投影位置外，还有高程位置， 与之对应的是高程系统。
高程系统是用以传算全国高程测量控制网中各点高程所采用的 统一系统。我国法定高程系统是正常高系统（似大地水准面）， 高程起算依据是国家黄海1985高程基准。 由于高程基准面选择的不同，有不同的高程系统。
假定高程
假定
绝对高程
绝对高程
掌握 高差----地面上两点间的高程之差称为高差，用h表示
(注意：未强调是何种高程) 。 A、B两点高差为：
hAB H B H A H H
/ B
/ A / B
(1—6)
B、A两点高差为:
hBA H A H B H H
/ A
结论：上式说明，高差的大小与高程基准面的选择无关 h AB 与 hBA 大小 （即与高程） ，只与两地面点的位置有关； 相等，符号相反。
（２）在3°带的带号为： １）计算：116°28′/3°=38.822 ２）3°带的带号为：n =39带 或n=2×N-1=2×20-1=39 （３）6°带中央子午线的经度 6 L0 =6°N －3°=6°×20－3°=117° （４）3°带中央子午线的经度为： 3 L0 =3°n=3°×39=117°
则：点的横坐标y （高斯坐标） =y坐标值（国 家统一坐标去掉带号后）－500000m（即 500km=50万米）
若计算点的高斯横坐标y为“—”（负），则
该点位于中央子午线的西面；反之“+”该点位
于中央子午线的东面。
【案例】已知某点的坐标（国家统一坐标） 为x=4271817.800m,y=20317897.338m,则该点 位于六度带的第几带?它位于赤道的南面或北面? 点的高斯纵、横坐标为多少米?在中央子午线的 东面或西面?其最东面和最西面经度各多少?该中 央子午线位于3度带的第几带? 解：⑴∵该点的x=4271817.800m y=20317897.338m
《土木工程测量》第1章教案
– P4 §1.3 测量坐标系与地面点位的确定 – §1.3.1 确定点的球面位置的坐标系 – 1 参心坐标系与地心坐标系
– – – – – 物理空间是三维的 表示地面点在某个空间坐标系中的位置需要三个参数 确定地面点位的实质就是确定其在某个空间坐标系中的三维坐标 测量学将空间坐标系分为参心坐标系和地心坐标系 “参心” 意指参考椭球的中心，由于参考椭球的中心一般不与地球质心重 合，所以它属于非地心坐标系，表1-1中的前两个坐标系是参心坐标系 – “地心”意指地球的质心，表1-1中GPS使用的WGS-84属于地心坐标系 – 工程测量通常使用参心坐标系，可以将地心坐标系转换为参心坐标系
(1) 地球是南北极稍扁，赤道稍长，平均半径约为6371km的椭球 (2) 地球的自然表面有高山、丘陵、平原、盆地、湖泊、河流和海洋等，呈现 高低起伏的形态，并不平坦 (3) 其中海洋面积约占71%，陆地面积约占29%
– 2、地球的物理特性
– (1) 重力与铅垂线 – 1) 重力 —— 地球上质点所受万有引力与离 心力的合力。 – 2) 铅垂线方向——重力方向。 – (2) 水准面 – 假想静止不动的水面延伸穿过陆地，包围整个 地球，形成的封闭曲面称水准面。
4、学习本课程，应掌握下列有关测定和测设的基本内容：
⑶ 施工放样：把图上设计好的建筑物或构筑物的位置标定在实地上，作为施 工的依据； ⑷ 变形观测：监测建筑物或构筑物的水平位移和垂直沉降，以便采取措施， 保证建筑物的安全； ⑸ 竣工测量。
P3 §1.2 地球的形状和大小 1、地球
– 过地面上任一点P的铅垂线与地球旋转轴 NS所组成的平面称为该点的天文子午面 – 天文子午面与大地水准面的交线称为天 文子午线，也称经线 – 称过英国格林尼治天文台G的天文子午面 为首子午面 – P点天文经度λ定义：过P点天文子午面与 首子午面的两面角，从首子午面向东或 向西计算，取值范围是 0°～ 180°，在 首子午线以东为东经，以西为西经。
28土木工程测量教师1绪论PPT课件
参考椭球面：旋转椭球的表面，测量的投影面之一。
旋转椭球元素：长半径a（或短半径b）和扁率。 我国目前采用的元素值为：长半径 a =6378137m ；短半径 b
= 6356752m ，扁率 =1 298.257。
2020/11/12
14
（a）
（b）
图1-1 地球自然表面、大地水准面
图1-2 旋转椭球体
4、工程测量学：研究工程建设在设计、施工和管理各阶段
进行测量工作的理论、技术和方法的学科。 l
2020/11/12
9
5、 地图制图学：利用测量、采集和计算所得的成果资料，
研究各种地图的制图理论、原理、工艺技术和应用的学科。 研究内容包括地图编制、地图投影学、地图整饰、印刷等。
本课程所介绍的内容主要包括普通测量、工程测量中的部分 内容。
1. 地理坐标
地面点在球面上的位置用经纬度表示，称为地理 坐标。地理坐标又按坐标所依据的基准线和基准面的 不同以及求坐标的方法不同，分为天文坐标和大地坐 标两种。
2020/11/12
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l 天文坐标——天文经纬度 是用天文测量的方法直接测定的， 又叫天文地理坐标。（图1-3） 天文经度 ：F点所在子午面 与本初子午面的二面角； 天文纬度 ：F点的铅垂线与 赤道面的夹角。
或构筑物标定于实地。这是改造自然的过程。
测定
地面
图纸
测设
2020/11/12
11
四、测量在工程建设中的作用
在勘测设计阶段：为工程设计提供详细的地面资料（地形图和 纵、横断面图）；
在施工阶段： 将设计好的建筑物测设标定于实地并指导施工和 变形监测；
在峻工阶段： 进行竣工测量，为工程的扩建、改建提供竣工 图；
旋转椭球元素：长半径a（或短半径b）和扁率。 我国目前采用的元素值为：长半径 a =6378137m ；短半径 b
= 6356752m ，扁率 =1 298.257。
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（a）
（b）
图1-1 地球自然表面、大地水准面
图1-2 旋转椭球体
4、工程测量学：研究工程建设在设计、施工和管理各阶段
进行测量工作的理论、技术和方法的学科。 l
2020/11/12
9
5、 地图制图学：利用测量、采集和计算所得的成果资料，
研究各种地图的制图理论、原理、工艺技术和应用的学科。 研究内容包括地图编制、地图投影学、地图整饰、印刷等。
本课程所介绍的内容主要包括普通测量、工程测量中的部分 内容。
1. 地理坐标
地面点在球面上的位置用经纬度表示，称为地理 坐标。地理坐标又按坐标所依据的基准线和基准面的 不同以及求坐标的方法不同，分为天文坐标和大地坐 标两种。
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l 天文坐标——天文经纬度 是用天文测量的方法直接测定的， 又叫天文地理坐标。（图1-3） 天文经度 ：F点所在子午面 与本初子午面的二面角； 天文纬度 ：F点的铅垂线与 赤道面的夹角。
或构筑物标定于实地。这是改造自然的过程。
测定
地面
图纸
测设
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四、测量在工程建设中的作用
在勘测设计阶段：为工程设计提供详细的地面资料（地形图和 纵、横断面图）；
在施工阶段： 将设计好的建筑物测设标定于实地并指导施工和 变形监测；
在峻工阶段： 进行竣工测量，为工程的扩建、改建提供竣工 图；
测量学课件完整版课件全套ppt教程
人类活动与测绘工作紧密相关
什么时间？什么地方？发生了什么事情？事发地点及其 周围环境发生什么变化、有什么关联？
时间、空间、属性是地理空间信息的三大要素，使人们 在生活和一切活动中都会涉及到的问题；
经济社会发展对测绘信息需求迅速增长，测绘信息内容 和服务方式发生了深刻变化。
基本内容
1 测量学 （Surveying）的基本概念 2 基本测绘技能、方法 3 地图认读 4 工程测绘放样
主要内容包括：
• 获取目标物的影像； • 对所摄得的影像进行处理； • 用图形、图像或数字形式表示所处理的成果。
从摄影测量学到摄影测量与遥感学。
机载空间三维数据采集系统
Fast digital terrain modeling
Laser Scanning from the air – digital earth models with and without vegetation
测量学的产生
1、生产、生活的需要以及建筑、 农田、水利建设等
2、军事、交通运输的需要---旅行、航海等。
1.1 测量学的任务及其在工程中的应用
一、测量学的研究对象和 任务
测量学是研究地球的形状 和大小以及确定地面点位
的科学。早期的定义
测量学是一门研究地面点位的空间位置的确定，将地球表面 的地貌、地物、行政和权属界线测绘成图，以及将规划设计的
运营管理阶段的测量——工程竣工后为监视工程状 况，保证安全，进行周期 性的重复测量，观测其变 形情况
高精度工程测量——采用非常规的测量仪器和方法， 使其测量的绝对精度达到毫米 以上要求的测量工作
4 地图制图学（地图学）
研究模拟和数字地图的基础理论、设计、 编绘、复制的技术方法及应用的学科 。
测量学第一章PPT课件
香港维港RS影像图片
1、测量学科的发展概况
◆ GIS (Geographic information system)
地理信息系统是 以采集、存储、 描述、检索、分 析和应用与空间 位置有关的相应 属性信息的计算 机系统，它是集 计算机、地理、 测绘、环境科学、 空间技术、信息 科学、管理科学、 网络技术、现代 通讯技术、多媒 体技术为一体的 多学科综合而成 的新兴学科。
1、测量学科的发展概况
◆ 3S技术的结合
1、测量学科的发展概况
◆ 数字地球(Digital Earth)的概念
用经纬仪进行长江水文观测
用水准仪进行地面平整测量
用全站仪进行公路施工测量
青藏高原测量
施工测量
用光电测距仪进行武汉长江大桥变形观测
航摄照片 地形图
☆测量珠穆朗玛峰高程☆
1975年在海拔6120米测量 珠穆朗玛峰高程。 珠峰高程为8848.13m
◆ RS（Remote sense）
遥感是利用遥感器从空中来探 测地面物体性质的，它根据不同物 体对波谱产生不同响应的原理，识 别地面上各类地物，具有遥远感知 事物的意思。也就是利用地面上空 的飞机、飞船、卫星等飞行物上的 遥感器收集地面数据资料，并从中 获取信息，经记录、传送、分析和 判读来识别地物
水准面与大地水准面概念
水准面：处处与铅垂线相垂直的曲面。 大地水准面：与平均海水面重合的水准面。
地球表面 水准面
铅垂线
大地水准面 (平均海水面)
大地水准面是有微小起伏的复杂曲面，其原因是地球内部质量 分布不均匀，看下图：
大地水准面
Z
地
面
地球椭球面
高密度矿体
低密度矿体
O
Y
1、测量学科的发展概况
◆ GIS (Geographic information system)
地理信息系统是 以采集、存储、 描述、检索、分 析和应用与空间 位置有关的相应 属性信息的计算 机系统，它是集 计算机、地理、 测绘、环境科学、 空间技术、信息 科学、管理科学、 网络技术、现代 通讯技术、多媒 体技术为一体的 多学科综合而成 的新兴学科。
1、测量学科的发展概况
◆ 3S技术的结合
1、测量学科的发展概况
◆ 数字地球(Digital Earth)的概念
用经纬仪进行长江水文观测
用水准仪进行地面平整测量
用全站仪进行公路施工测量
青藏高原测量
施工测量
用光电测距仪进行武汉长江大桥变形观测
航摄照片 地形图
☆测量珠穆朗玛峰高程☆
1975年在海拔6120米测量 珠穆朗玛峰高程。 珠峰高程为8848.13m
◆ RS（Remote sense）
遥感是利用遥感器从空中来探 测地面物体性质的，它根据不同物 体对波谱产生不同响应的原理，识 别地面上各类地物，具有遥远感知 事物的意思。也就是利用地面上空 的飞机、飞船、卫星等飞行物上的 遥感器收集地面数据资料，并从中 获取信息，经记录、传送、分析和 判读来识别地物
水准面与大地水准面概念
水准面：处处与铅垂线相垂直的曲面。 大地水准面：与平均海水面重合的水准面。
地球表面 水准面
铅垂线
大地水准面 (平均海水面)
大地水准面是有微小起伏的复杂曲面，其原因是地球内部质量 分布不均匀，看下图：
大地水准面
Z
地
面
地球椭球面
高密度矿体
低密度矿体
O
Y
测量学第一章-PPT精品文档91页
它实际是一个起伏不平的重力等位面——地球物 理表面。
大地体:大地水准面包围的形体。
• 水准面具有处处都与铅垂线方向正交的特性。铅垂线方向又 称重力方向，而重力又是地球引力与离心力的合力。
引力、离心力及重力关系
• 由于地球内部物质分布的不均匀性，使得地面上各点铅锤线 方向产生不规则的变化，这将造成大地水准面实际上是略有 起伏而极不规则的光滑曲面，
高斯平面直角坐标系
1、高斯投影的概念
高斯投影是一种等角投影。它是由德国数 学家高斯(Gauss，1777~1855)提出，后经德 国大地测量学家克吕格(Kruger，1857～1923) 加以补充完善，故又称“高斯—克吕格投影”， 简称“高斯投影”。
测量对地图投影的要求：
①测量中大量的角度观测元素，在投影前后保 持不变，这样免除了大量投影计算工作； ②保证在有限范围内使得地图上图形同椭球上 原形保持相似，给识图用图带来很大方便。 ③投影能方便的按分带进行，并能用简单的、 统一的计算公式把各带连成整体。
§1测量学的任务及其在建筑工程中的作用
• 一、测量学概述 • 1、定义
测量学是研究地球的形状、大小以及地球表 面各种形态的科学。 主要任务： 确定地球的形状和大小 精确地测定地面点的位置和高程 测绘成图 测绘学： 研究地球整体及其表面和外层空间中的各种自然 物体和人造物体的有关信息，并对这些地理空间 信息进行采集、处理、管理、更新和利用的一门 科学。 测量学与制图学统称为测绘学。
（1）中央子午线投影后为直
线，且长度不变。
平行圈
（2） 除中央子午线外，其
余子午线的投影均为凹向
赤道
O
y
中央子午线的曲线，并以
子午线
中央子午线为对称轴。投
大地体:大地水准面包围的形体。
• 水准面具有处处都与铅垂线方向正交的特性。铅垂线方向又 称重力方向，而重力又是地球引力与离心力的合力。
引力、离心力及重力关系
• 由于地球内部物质分布的不均匀性，使得地面上各点铅锤线 方向产生不规则的变化，这将造成大地水准面实际上是略有 起伏而极不规则的光滑曲面，
高斯平面直角坐标系
1、高斯投影的概念
高斯投影是一种等角投影。它是由德国数 学家高斯(Gauss，1777~1855)提出，后经德 国大地测量学家克吕格(Kruger，1857～1923) 加以补充完善，故又称“高斯—克吕格投影”， 简称“高斯投影”。
测量对地图投影的要求：
①测量中大量的角度观测元素，在投影前后保 持不变，这样免除了大量投影计算工作； ②保证在有限范围内使得地图上图形同椭球上 原形保持相似，给识图用图带来很大方便。 ③投影能方便的按分带进行，并能用简单的、 统一的计算公式把各带连成整体。
§1测量学的任务及其在建筑工程中的作用
• 一、测量学概述 • 1、定义
测量学是研究地球的形状、大小以及地球表 面各种形态的科学。 主要任务： 确定地球的形状和大小 精确地测定地面点的位置和高程 测绘成图 测绘学： 研究地球整体及其表面和外层空间中的各种自然 物体和人造物体的有关信息，并对这些地理空间 信息进行采集、处理、管理、更新和利用的一门 科学。 测量学与制图学统称为测绘学。
（1）中央子午线投影后为直
线，且长度不变。
平行圈
（2） 除中央子午线外，其
余子午线的投影均为凹向
赤道
O
y
中央子午线的曲线，并以
子午线
中央子午线为对称轴。投
土木工程测量
地球自 然表面
水准面
大地水准面： 与平均海水面吻合的水准面。 将它向整个陆地延伸，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：高程起算面。 大地体：大地水准面所包围的形体。 大地水准面是测量工作的基准面。
由于大地水准面是一个不规则的曲 面，不能用数学公式表述，因而需要寻 找一个理想的几何体代表地球的形状和 大小。 该几何体必须满足两个条件： ① 形状接近地球自然形体； ② 可以用简单的数学公式表示。
=+ 636780.360m （带号）
500km
yp
2
= 500000+
yp
2
=+ 227559.720m （带号）
例：
有一国家控制点的坐标: x=3102467.280m ,y=19367622．380m， （1）该点位于6˚ 带的第几带？
（第19带）
（2）该带中央子午线经度是多少？ （L。=6º ×19-3º=111˚） （3）该点在中央子午线局部区域内的地 物、地貌及其它有关信息测绘成地形图的理 论、方法和技术的学科。按成图方式的不同 地形测图可分为模拟化测图和数字化测图。
摄影测量与遥感 研究利用摄影机或其他传感器采集被测物体的 图像信息，经过加工处理和分析，以确定被测 物体的形状、大小和位置，并判断其性质的理 论和方法。测绘大面积的地表形态，主要用航 空摄影测量。 海洋测绘学： 研究以海洋和陆地水域为对象所进行的测量 和海图编制工作。
1、测定：是指使用测量仪器和工具，通过测量和 计算，测定点的坐标，或把地球表面的地形按比例 缩绘成地形图。
地面
缩小
图上
2、测设：是指把图纸上规划设计好的建 筑物、构筑物等的位置在地面上标定出来、 作为 施工的依据。
土木工程测量学第一章
系统误差的特性及处理
系统误差特性
系统误差具有可预测性和重复性，通常是由某些固定因素引起的。
处理方法
系统误差可以通过对测量设备、方法和环境等进行检查和校准来减小或消除。
综合误差的处理方法
综合误差定义
综合误差是系统误差和偶然误差的综合表现 ，具有复杂性和不确定性。
处理方法
综合误差的处理需要综合考虑系统误差和偶 然误差的特性，采用多种方法进行处理，如
数据筛选、数据平滑、最小二乘法等。
05 小结
本章重点内容回顾
测量学在土木工程中的重 要性。
测量学的定义、发展历程 和应用领域。
测量学概述
01
03 02
本章重点内容回顾
坐标系与测量基准
1
2
地球坐标系、空间直角坐标系和测量基准的概念。
3
大地水准面、地球椭球体量仪器与工具
传统测量仪器（如水准仪、经纬仪）和现代测量仪器（如全站仪、GPS） 的原理和使用方法。
数据采集和处理的基本流程。
下章内容预告
测量误差与精度
01
测量误差的来源、分类和传播 。
02
精度评估与数据处理的基本方 法。
03
工程测量实践
04
土木工程中常见的测量任务和
实施方法。
05
工程测量中的安全注意事项和
通过测距和测角技术，能够实现三维 坐标的快速测量。
定向测量仪器
罗盘
利用磁针确定方向，常用于地质勘探和户外活动中。
陀螺仪
利用陀螺特性确定方向，不受地磁场影响，适用于精密定向测量。
04 测量误差与数据处理
测量误差及其分类
测量误差定义
测量误差是指实际测量值与理 想测量值之间的差异。
土木工程测量学课件
Βιβλιοθήκη 距离测量距离测量概述
距离测量是测量学的基础， 主要是通过各种测量设备 和方法，确定两点之间的 距离。
传统距离测量方法
使用尺子、测绳等传统工 具进行距离测量。
现代距离测量方法
使用激光测距仪、全站仪 等现代设备进行距离测量， 精度高、速度快。
距离测量的应用
在土木工程中，距离测量 用于确定地形图的比例尺、 施工放样等。
作用
测量学在土木工程中具有至关重要的 作用，它不仅是工程设计和施工的基 础，也是工程监测和维护的重要手段。 准确可靠的测量数据是保证工程质量、 安全和效益的前提。
测量基础知识
测量的基本要素
01 测量人员
测量人员需具备专业知识和技能，熟悉测量工具 和设备，能够准确、高效地完成测量任务。
02 测量基准
道路工程测量案例
总结词
道路工程测量案例主要涉及道路规划、设计和施工阶 段，需要精确测量地形、地貌和道路中线位置。
详细描述
在道路工程建设中，测量工作同样至关重要。在规划 阶段，需要对道路沿线的地形、地貌进行测量，为道 路设计提供基础数据。在设计阶段，需要确定道路中 线的位置，并进行横断面测量，确定道路的宽度和坡 度。在施工阶段，需要进行施工放样，将设计图纸上 的道路中线转化为实地施工的依据，同时进行高程控 制测量，确保道路的平整度和排水系统的正常运行。
测量的基本原则
01 实事求是原则
测量工作必须以事实为依据，真实反映测量对象 的实际情况，不得主观臆断或弄虚作假。
02 准确性原则
测量工作必须保证准确性，选用合适的测量工具 和测量方法，避免误差过大或错误的出现。
03 及时性原则
在施工前和施工过程中，应及时进行测量工作， 确保施工的顺利进行和工程质量的保障。
距离测量是测量学的基础， 主要是通过各种测量设备 和方法，确定两点之间的 距离。
传统距离测量方法
使用尺子、测绳等传统工 具进行距离测量。
现代距离测量方法
使用激光测距仪、全站仪 等现代设备进行距离测量， 精度高、速度快。
距离测量的应用
在土木工程中，距离测量 用于确定地形图的比例尺、 施工放样等。
作用
测量学在土木工程中具有至关重要的 作用，它不仅是工程设计和施工的基 础，也是工程监测和维护的重要手段。 准确可靠的测量数据是保证工程质量、 安全和效益的前提。
测量基础知识
测量的基本要素
01 测量人员
测量人员需具备专业知识和技能，熟悉测量工具 和设备，能够准确、高效地完成测量任务。
02 测量基准
道路工程测量案例
总结词
道路工程测量案例主要涉及道路规划、设计和施工阶 段，需要精确测量地形、地貌和道路中线位置。
详细描述
在道路工程建设中，测量工作同样至关重要。在规划 阶段，需要对道路沿线的地形、地貌进行测量，为道 路设计提供基础数据。在设计阶段，需要确定道路中 线的位置，并进行横断面测量，确定道路的宽度和坡 度。在施工阶段，需要进行施工放样，将设计图纸上 的道路中线转化为实地施工的依据，同时进行高程控 制测量，确保道路的平整度和排水系统的正常运行。
测量的基本原则
01 实事求是原则
测量工作必须以事实为依据，真实反映测量对象 的实际情况，不得主观臆断或弄虚作假。
02 准确性原则
测量工作必须保证准确性，选用合适的测量工具 和测量方法，避免误差过大或错误的出现。
03 及时性原则
在施工前和施工过程中，应及时进行测量工作， 确保施工的顺利进行和工程质量的保障。
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E 赤道
赤道平面:垂直于地轴并通过 地球中心的平面WME. 赤 道:赤道平面与地球面 的交线.
起始子午面 S
36
经度:过P点的子午面NPS与首子午面NMS所构成 的二面角叫做P点的大地经度,用L表示. 纬度:过P点的法线 Pn与赤道面的夹角叫做P点 的大地纬度,用B表示. L取值范围: 东经0~180 西经0~180 B取值范围: 北纬0~90
第一章:绪论
§1.1 测量学的任务和作用 §1.2 现代测绘学的发展现状 §1.3 地面点位的表示方法 §1.4 地球表面曲率对测量工作的影响 §1.5 测量工作的程序和原则
3
本 章 要 求
1,教学目的
了解本课程的主要内容,任务和学科前沿内容.
2,教学重点
测量学的主要内容;大地水准面,高程的概 念;高斯平面直角坐标系; 测量工作的原则与 程序.
23
内 容 小 结
本节主要要求掌握以下概念: 测量学,测定与测设
24
第二节 现代测绘学的发展现状
从游标经纬仪 → 光学经纬仪 → 电子经纬仪 →电子全站仪→数字智能型全站仪 从光学水准仪→自动安平水准仪→电子水准仪
→数字水准仪
从地面摄影测量→航空摄影测量→数字摄影测 量→卫星遥感(RS)图像处理→三维激光扫描 系统 从野外白纸测图→计算机机助制图→数字化自 动成图→地理信息系统(GIS) 从全球卫星定位系统(GPS)→"3S"集成技术
大地经度L 起始子午面 (首子午面) N 赤道 平面 P M O n L
B
南纬0~90
S
大地纬度B
37
大地原点:全国统一坐标的起算点.
1)1954年北京坐标系 大地原点在现在俄罗斯的普 尔科沃 2)1980年国家大地坐标系 大地原点在陕西省泾阳县永 乐镇
38
(2)平面直角坐标 由于地理坐标是球面坐标,在工程建设规 划,设计 ,施工中,测量和计算十分不便. 投影:将球面坐标按一定的数学法则归算到 平面上. 即 X= F 1(L,B) Y= F 2(L,B) 我国采用高斯平面直角坐标,小地区范围内 也可采用独立平面直角坐标.
1,地理坐标 2,高斯投影和高斯平面直角坐标系 3,独立平面直角坐标系
确定地面点的高程:点到大地水准面的 铅垂距离(H) 地面点:A (X,Y,H) 34
(一)地面点的坐标
1,地理坐标 地球表面任意一点的经度和纬度,称为 该点的地理坐标,可表示为 A(L,B) .
天文坐标(天文地理坐标) 表示地面点在大地水准面上的位置. 大地坐标(大地地理坐标) 地面点在旋转椭球面上的位置.
3,教学难点
大地水准面,高程的概念; 高斯平面直角坐标系.
4
第一节 测量学的任务及作用
一,测量学的任务
测量学(surveying)的概念 是研究地球形状和大小以及确定地球表面(含 空中,地表,地下和海洋)物体的空间位置, 并对这些空间位置信息进行处理,储存,管理 的科学. 测量工作的基本任务:确定地面点位坐 标值(X,Y,Z).
5
二,测绘学的分科
1,大地测量学(Geodetic Surveying) 2,普通测量学(Surveying) 3,摄影测量学(Remote Sensing and Photogrammetry) 4,海洋测量学(Marine Engineering Surveying) 5,工程测量学(Engineering Surveying) 6,地图制图学(Cartography )
平行圈
x
赤道
O
y
子午线
中央子午线
44
x
平行圈
赤道线投影后为直线,但 有长度变形.其余纬线, 离赤道越远,变形越大, 并以赤道为对称轴.
赤道
O
y
子午线
中央子午线
45
高斯投影的分带
为将投影变形产生的误差限制在较小的范围内,高 斯投影采用分带投影的方式.将球面按一定经差分带, 分别进行投影.
6°投影带
6
大地测量学(Geodetic Surveying)
研究和确定地球形状,大小,重力场,整体 与局部运动和地表面点的几何位置以及它们 的变化的理论和技术的学科. 基本任务:建立国家大地控制网,测定地球的 形状,大小和重力场,为地形测图和各种工 程测量提供基础起算数据. 注意:在研究中考虑地球曲率的影响. 分类:常规大地测量学,卫星大地测量学及 物理大地测量学等.
7
Global Positioning System (全球定位系统GPS)
"GPS is to position what the clock was to time".
It's in cars, boats, planes, tractors, golf carts, cell phones, and …soon… could be implanted in your body!
41
高斯投影平面
x
N 中 央 子 午 线
中 央 子 午 线 0
c
赤道
赤道
y
S
42
高斯投影平面
高斯投影必须满足:
1.高斯投影为正形投影, 即等角投影;
中 央 子 午 线
0
赤道
2.中央子午线投影后为直 线,且为投影的对称轴; 3.中央子午线投影后长度 不变.
43
高斯投影的特性
中央子午线和赤道,投影后为互 相垂直的直线,其余经纬线都为 曲线,经线与纬线投影后仍保持 正交. 中央子午线投影后为直线,且长 度不变,其余子午线长度增加, 离中央子午线近的部分变形小, 离中央经线愈远变形愈大,两侧 对称.
13
工程建设三阶段
测量的任务
勘测设计 施工建设 运营管理
控制,测绘地形图 施工放样,竣工测量 安全监测,变形观测
14
国家体育场(鸟巢)被誉为"第四代体育馆"的伟大建筑作品,它 的钢结构组件相互支撑,形成网格状构架,外观看上去就仿若树 枝织成的鸟巢,透过钢网一个土红色的碗状体育场看台隐身其中. 在这里,中国传统文化中镂空的手法,陶瓷的纹路,红色的灿烂 与热烈,与现代最先进的钢结构设计完美地相融在一起.
测量中把地球形状看作是由静止的海水面向陆 地延伸包围的地球形体.
27
大地水准面
水准面:处处与重力方向垂直的连续曲面称为水准面, 它是重力等位面,有无穷多个. 大地水准面:与平均海水面吻合并向大陆岛屿内延伸 而形成的闭合曲面. 陆地 大地水准面 平均海水面
特性: 唯一性,等位面, 不规则曲面
测量外业所依据的基准面—大地水准面.
a b 扁 率 α= = 1 298.257 a 2 2 2 x y z 数学模型 + 2 + 2 =1 2
a
b
c
测量精度要求不高时,可把地球看作 圆球,其平均半径 R =6371km
33
二,地面点位的确定
测量工作的基本任务:确定点的空间位置. 表示方法:二维球面坐标(二维平面坐标)+高程
确定地面点的坐标(球面或平面坐标): 点在水准面或水平面上的位置(X,Y)
要 求
+
植被信息等
处理,分析
条件1 方案1 条件2 方案2
存储
空间分析 算法
空间 数据库
19
三,普通测量学的主要内容 测定
用各种测量仪器和工具,通过实地测量和计 算,得到一系列测量数据,或将地表的地物 地貌位置按一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.
缩小
28
大地体:由大地水准面所包围的地球形体.
29
铅垂线
测量外业所依据的基准线—铅垂线.
30
由于大地水准面是一个不规则的曲 面,不能用数学公式表述,因而需要寻 找一个理想的几何体代表地球的形状和 大小. 该几何体必须满足两个条件: ① 形状接近地球自然形体; ② 可以用简单的数学公式表示.
31
参考(旋转)椭球
地表
地图
20
测设
将图纸上规划好的建(构)筑物或设计数据标定在地 面上.
放大
地表
地图
21
四,测量学在各领域中的作用 1,国防建设中的作用 "天时,地利,人和"是打胜仗的三大要素. 人造卫星定位等技术用于军事部门. 2,在科学实验方面 3,土木工程建设
22
五,专业要求
掌握测量的基本理论,技能,熟悉其主要内容 正确使用水准仪,经纬仪等常规的测量仪器和工具 理解地形图的成图原理和方法 具有应用地形图及有关测量资料的能力 具有进行一般工程施工测量的能力
3°投影带
46
6°投影带 从首子午线(通过英国格林尼治天文台的子 午线)开始每隔经差6°划分一个投影带,自西 向东分成60个带.
N
n
47
3°投影带 从东经1°30′开始每隔经差3°划分一个投 影带,自西向东分成120个带.
35
椭球上的基本概念
地 轴:地球的自转轴(NS),N为北极,S为南极. 子午面:过地球某点与地轴所组成的平面. 起始子午面:通过英国格林尼治天文台
起 的子午面NGS . 始 子 子午线:子午面与地球面的交线, 午 线 G O 纬线 N
赤道平面
又叫经线. W 纬 线:垂直于地轴的平面与地 球面的交线.
25
第三节 地面点位的表示方法
一,地球形状与大小 1. 地球自然形体
– 1.不规则曲面:表面起伏较大的椭球
地球表面最大高差近20km
– 2. 地球又是一个近似光滑的水球 :海洋面积占71 %
陆地 高山
丘陵 海洋
26
测量工作是在地球表面 进行的.地球表面虽然很不 规则,有高山,平原,丘陵 ,海洋等.但这些起伏相对 于地球本身十分微小.