土木工程第三章测量基本知识
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• B: 29°33′45.″8036 • L: 119°51′28.″7441
二、高斯平面直角坐标系统
• 大地坐标表示地面点的球面坐标，工程设计上需要点 位平面位置。工程建设在地球曲面上完成，工程设计 均在平面上进行。“平面”与“曲面”必然有矛盾。 高斯平面直角坐标系是一种应用广泛的坐标系统，可 以解决这类问题。
假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上
地球表面投影到横椭圆柱面上
• 地球的投影
• 红线是投影线
•
取出地球的投 影---剪开---压 平后
2.高斯平面的特点
• 1)投影后的中央子午线NBS是直线， 长度不变。
• 2)投影后的赤道ABC是直线，保持 ABC⊥NBS。
• 3)离开中央子午线的子午线投影是 以二极为终点的弧线，离中央子午 线越远，弧线的曲率越大，说明离 中央子午线越远投影变形越大。
熟练掌握测量基本理论和技术原理，熟练掌握和应用工程测量基
本理论和方法，是进行交通土木工程技术工作的基本条件。
第二节 地球体的有关概念
• 测量在地球上进行，必须了解有关 地球体的概念
• 一、地球体的有关概念 • 二、参考椭球体的参数
一、地球体的有关概念
• 1．垂线：重力的作用线称为铅垂线，简称 垂线。 (万有引力与离心力)
• 1.基本概念。
•
测量学是一门研究测定地面点位置，研究确定并展示地球表面形态与大
小的科学。
• 2.与人类生存息息相关的测量科学。
•
人类在地球上的生存、发展离不开点位置的确定，离不开边界点、边界
线的确定，离不开这些场所的面积以及土木工程的位置测定。测量科学正是
适应人类生存、发展的需要和土木工程建设的定位技术需求而发展起来。
5．参考椭球体：
x2 a2
y2 a2
z2 b2
1
(1 1)
ab
a
(1 2)
二、参考椭球体的参数
• 1．1980年以后IAG-75参数:
• R=6378140米，α=1/298.257， • 推算值 b=6356755.288米。
• 2．1954年北京坐标系参数:
• 前苏联克拉索夫斯基参数， • R=6378245米， α=1/298.3， • 推算值b=6356863.019米。
三、测绘科学在土木工程建设中的地位
• 1.测量是土木工程规划建设的重要依据。
• 2.测量是土木工程勘察设计现代化的重要技术。
• 3.测量是土木工程顺利施工的重要保wenku.baidu.com。
• 4.测量是房地产管理、工程综合质量检验、重要土木工程设施安
全监视的重要手段。
•
土木工程技术人员明确测量科学在工程建设中的重要地位，
• 2．水准面：某一时刻处于没有风浪的海洋 水面，称为水准面。理想化的静止曲面。 性质：有3。
• 3．大地水准面：没有风浪没有潮汐的平均 海水面就称为大地水准面。
3．大地水准面：没有风浪没有潮汐的平均海水面就称 为大地水准面。
• 4．大地体：大地水准面包围的曲面形体称为大地体。 • 水准面、大地水准面不规则。大地体不规则。
• 测绘学科的应用范围和服务对象正在不断地扩大到国家经济建设和社会可持
续发展以及国防建设中与地球空间信息有关的各个领域，
二、测绘学的分支学科
• 大地测量学、摄影测量与遥感学、地图 学、海洋测绘、工程测量学。
• 工程测量学。研究工程建设与自然资源 开发中在规划、勘测设计、施工与管理 各个阶段进行的测量理论与技术的学科。 工程测量学是测绘科学技术在国民经济 和国防建设中的直接应用。
• 3．平均参数: R=6371000米。
第三节 坐标系统的概念
• 一、大地坐标系统 • 二、高斯平面直角坐标系统 • 三、独立平面直角坐标系
一、大地坐标系统
• 大地坐标系统是以参考椭 球体面为基准面的球面坐 标系，
• 通常以大地经度和大地纬 度表示，
• 简称经度(L)，纬度(B)。L、 B或称为大地坐标。
3.高斯平面直角坐标系的建立
• 建立规则: • ①X轴是中央子午线NBS的投影，
北方为正方向； • ②Y轴是赤道ABC的投影，东方为
正方向； • ③原点，即中央子午线与赤道交
点用O表示； • ④四象限按顺时针顺序Ⅰ、Ⅱ、
• 1.高斯投影的几何意义：
• 1)沿N、S两极在参考椭球面均匀标出子午线(经线)和分带。 • 2)假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上。 • 3)地球表面投影到横椭圆柱面上。 • 4) 展开成高斯平面。
沿N、S两极在参考椭球面均匀标出子午线 (经线)和分带。
• 按经差L分带 • 边缘子午线 • 中央子午线
• 3.现代科技条件下的测量科学。
•
主要贡献有激光红外测距、卫星全天候定位、摄影与遥感、数字化测量
技术及现代平差等。现代科技条件下的测绘学，是对地球整体及其表面和外
层空间的物体与地理分布有关信息的采集，并赋予处理、管理、更新等过程
的科学技术。测绘学获得的数据或图象成为可以储备、传播、应用的地球空
间信息。地球空间信息工程学
• 学习目标： • 理解测量科学技术在土木工程的意义。 • 掌握坐标系统、高程系统的概念和应用。 • 理解测量定位概念与技术过程。 • 把握绪论对于学习工程测量技术的基本导向。
第一节 测量学与土木工程
• 一、测量学概念 • 二、测绘学的分支
学科 • 三、测绘科学在土
木工程建设中的地 位
一、测量学概念
北京大学出版社
•
土木工程测量
主编:陈久强 刘文生
学习“工程测量”
测量科学技术在国民经济建设和社会可 持续发展以及国防建设中的重要地位不断 提高，应用不断扩大。 ----宁津生
课程的性质 工程测量，土木工程测量。专业基础 课；土木工程等专业的基本技术；工程建 设的主要导向技术。
学习 理论教学、实验教学、实习教学。根据 理论教学需要开展实验教学，完成必要的 作业；实习教学将作为独立课程在理论教 学之后进行。通过理论教学、实验教学、 实习教学达到掌握工程测量技术的目的。
希望 努力学习，刻苦训练，真正掌握土木 工程测量技术，为工程建设服务。
中国工程院院士、武汉大学教授宁津生
• 宁津生院士序言指出
三大特点
1. 结合土木类专业，应用的特色非常 明显，教学内容针对性强；
2. 教材结构体系新，教材内容脉络清 晰，便于理解掌握；
3. 引进测绘新技术，更具时代特色。
第一章 绪论
二、高斯平面直角坐标系统
• 大地坐标表示地面点的球面坐标，工程设计上需要点 位平面位置。工程建设在地球曲面上完成，工程设计 均在平面上进行。“平面”与“曲面”必然有矛盾。 高斯平面直角坐标系是一种应用广泛的坐标系统，可 以解决这类问题。
假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上
地球表面投影到横椭圆柱面上
• 地球的投影
• 红线是投影线
•
取出地球的投 影---剪开---压 平后
2.高斯平面的特点
• 1)投影后的中央子午线NBS是直线， 长度不变。
• 2)投影后的赤道ABC是直线，保持 ABC⊥NBS。
• 3)离开中央子午线的子午线投影是 以二极为终点的弧线，离中央子午 线越远，弧线的曲率越大，说明离 中央子午线越远投影变形越大。
熟练掌握测量基本理论和技术原理，熟练掌握和应用工程测量基
本理论和方法，是进行交通土木工程技术工作的基本条件。
第二节 地球体的有关概念
• 测量在地球上进行，必须了解有关 地球体的概念
• 一、地球体的有关概念 • 二、参考椭球体的参数
一、地球体的有关概念
• 1．垂线：重力的作用线称为铅垂线，简称 垂线。 (万有引力与离心力)
• 1.基本概念。
•
测量学是一门研究测定地面点位置，研究确定并展示地球表面形态与大
小的科学。
• 2.与人类生存息息相关的测量科学。
•
人类在地球上的生存、发展离不开点位置的确定，离不开边界点、边界
线的确定，离不开这些场所的面积以及土木工程的位置测定。测量科学正是
适应人类生存、发展的需要和土木工程建设的定位技术需求而发展起来。
5．参考椭球体：
x2 a2
y2 a2
z2 b2
1
(1 1)
ab
a
(1 2)
二、参考椭球体的参数
• 1．1980年以后IAG-75参数:
• R=6378140米，α=1/298.257， • 推算值 b=6356755.288米。
• 2．1954年北京坐标系参数:
• 前苏联克拉索夫斯基参数， • R=6378245米， α=1/298.3， • 推算值b=6356863.019米。
三、测绘科学在土木工程建设中的地位
• 1.测量是土木工程规划建设的重要依据。
• 2.测量是土木工程勘察设计现代化的重要技术。
• 3.测量是土木工程顺利施工的重要保wenku.baidu.com。
• 4.测量是房地产管理、工程综合质量检验、重要土木工程设施安
全监视的重要手段。
•
土木工程技术人员明确测量科学在工程建设中的重要地位，
• 2．水准面：某一时刻处于没有风浪的海洋 水面，称为水准面。理想化的静止曲面。 性质：有3。
• 3．大地水准面：没有风浪没有潮汐的平均 海水面就称为大地水准面。
3．大地水准面：没有风浪没有潮汐的平均海水面就称 为大地水准面。
• 4．大地体：大地水准面包围的曲面形体称为大地体。 • 水准面、大地水准面不规则。大地体不规则。
• 测绘学科的应用范围和服务对象正在不断地扩大到国家经济建设和社会可持
续发展以及国防建设中与地球空间信息有关的各个领域，
二、测绘学的分支学科
• 大地测量学、摄影测量与遥感学、地图 学、海洋测绘、工程测量学。
• 工程测量学。研究工程建设与自然资源 开发中在规划、勘测设计、施工与管理 各个阶段进行的测量理论与技术的学科。 工程测量学是测绘科学技术在国民经济 和国防建设中的直接应用。
• 3．平均参数: R=6371000米。
第三节 坐标系统的概念
• 一、大地坐标系统 • 二、高斯平面直角坐标系统 • 三、独立平面直角坐标系
一、大地坐标系统
• 大地坐标系统是以参考椭 球体面为基准面的球面坐 标系，
• 通常以大地经度和大地纬 度表示，
• 简称经度(L)，纬度(B)。L、 B或称为大地坐标。
3.高斯平面直角坐标系的建立
• 建立规则: • ①X轴是中央子午线NBS的投影，
北方为正方向； • ②Y轴是赤道ABC的投影，东方为
正方向； • ③原点，即中央子午线与赤道交
点用O表示； • ④四象限按顺时针顺序Ⅰ、Ⅱ、
• 1.高斯投影的几何意义：
• 1)沿N、S两极在参考椭球面均匀标出子午线(经线)和分带。 • 2)假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上。 • 3)地球表面投影到横椭圆柱面上。 • 4) 展开成高斯平面。
沿N、S两极在参考椭球面均匀标出子午线 (经线)和分带。
• 按经差L分带 • 边缘子午线 • 中央子午线
• 3.现代科技条件下的测量科学。
•
主要贡献有激光红外测距、卫星全天候定位、摄影与遥感、数字化测量
技术及现代平差等。现代科技条件下的测绘学，是对地球整体及其表面和外
层空间的物体与地理分布有关信息的采集，并赋予处理、管理、更新等过程
的科学技术。测绘学获得的数据或图象成为可以储备、传播、应用的地球空
间信息。地球空间信息工程学
• 学习目标： • 理解测量科学技术在土木工程的意义。 • 掌握坐标系统、高程系统的概念和应用。 • 理解测量定位概念与技术过程。 • 把握绪论对于学习工程测量技术的基本导向。
第一节 测量学与土木工程
• 一、测量学概念 • 二、测绘学的分支
学科 • 三、测绘科学在土
木工程建设中的地 位
一、测量学概念
北京大学出版社
•
土木工程测量
主编:陈久强 刘文生
学习“工程测量”
测量科学技术在国民经济建设和社会可 持续发展以及国防建设中的重要地位不断 提高，应用不断扩大。 ----宁津生
课程的性质 工程测量，土木工程测量。专业基础 课；土木工程等专业的基本技术；工程建 设的主要导向技术。
学习 理论教学、实验教学、实习教学。根据 理论教学需要开展实验教学，完成必要的 作业；实习教学将作为独立课程在理论教 学之后进行。通过理论教学、实验教学、 实习教学达到掌握工程测量技术的目的。
希望 努力学习，刻苦训练，真正掌握土木 工程测量技术，为工程建设服务。
中国工程院院士、武汉大学教授宁津生
• 宁津生院士序言指出
三大特点
1. 结合土木类专业，应用的特色非常 明显，教学内容针对性强；
2. 教材结构体系新，教材内容脉络清 晰，便于理解掌握；
3. 引进测绘新技术，更具时代特色。
第一章 绪论