土木工程测量讲义第一章绪论

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土木工程测量讲义第一章绪论
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1.1 工程测量学的任务
1.1.3工程测量学的主要应用范围
工业 农业 军事
水利 建筑 道路
林业 电力
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1.2 常用测量坐标系统
1.2.1 地球自然表面
是最自然的面，包括海洋底部、高山 高原在内的固体地球表面。难以用数学表 达式描述出来，不适合于数学建模。
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1.2 常用测量坐标系统
• 旋转椭球体（双轴椭球体）：假定赤道面为圆形，即用
代替b，方程为：
x2 a2
y2 a2
z2 c2
1
• 参考椭球体：适合区域性（如一个国家）的旋转椭球体 面。参考椭球体是测量计算和制图基准。
• 大地原点：椭球定位中选取的相切点，作为推算大地坐 标的起算点。
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• 陆地：29.2%
海洋：70.8%
• 最高：8844.43m，最低：-11034m
• 地球半径：平均6371km
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1.2 常用测量坐标系统
1.2.2 基准面 • 水准面：地面上处处与重力方向垂直的连续曲面。
• 水准面是重力等位面，为不规则曲面。 • 处处与重力方向垂直。 • 水准面有无穷个。
面 – 赤道：赤道面与椭球面的交线
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1.2 测量常用坐标系统
• 大地坐标系——空间直角坐标
以球心O为坐标原点，ON为Z轴方向。 格林尼治子午线与赤道面交点与O的边线为 X轴方向，过O点与XOZ面垂直，并与X、 Z构成右手坐标系为Y轴方向。
点P的空间直角坐标（X，Y，Z）可与 大地坐标（B、L、H）进行转换。
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第一章 绪 论
• 本章讲解内容：
1．了解测绘学的基本概念和分类 2. 了解工程测量学的任务 3．理解测量常用的坐标系统 4．掌握测量的定位元素和方法 5．理解用水平面代替水准面的限度 6.
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第一章 绪 论
• 重点讲授
• 工程测量学的任务 • 测量常用的坐标系统 • 地面点位的确定原理 • 水平面代替水准面的限度。
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1.2 测量常用坐标系统
• 大地坐标系——我国常用大地坐标系
– 1954年北京坐标系
从前苏联联测后的坐标系，存在问题。 – 1980国家大地坐标系
• 铅垂线：重力的作用线，是测量工作的基准线。
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1.2 常用测量坐标系统
• 旋转椭球体模型
x2 a2
ຫໍສະໝຸດ Baiduy2 b2
z2 c2
1
c
b
• 特征参量：
长半径： a 短半径： b • 地球半径平均值：R＝（a＋a＋b)/3＝6371km
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• 水平面：与水准面相切的平面。 • 大地水准面：设想将静止的海水面向整个陆地延伸所
形成的封闭曲面。
• 是水准面中的一个，即海水静止时的水面。 • 是测绘工作的基准面。
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1.2 常用测量坐标系统
• 大地体：大地水准面所包围的形体。它代表了地球的形 状和大小。
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1.2 测量常用坐标系统
1.2.3 坐标轴系 • 大地坐标系——基本概念
概念：以参考椭球面为基准面，用大地经度L、大地纬度B、大地 高H表示地面点的空间位置。 – 大地经度L：地面点在椭球面上投影点所在的子午面与起始子
午面间的夹角，从首子午线起算，向东为东经(0°～ 180°)，向 西为西经(0°～ 180°) – 大地纬度B：过P点的法线与赤道面 的夹角，由赤道面起算，向北为北纬 (0° ～ 90°)，向南为南纬 (0° ～ 90°) – 大地高H：P点沿法线到椭球面 的距离。
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1.2 常用测量坐标系统
• 1954年北京坐标系（简称北京系）： 我国于1954年将大地原点设在北京，此坐
标系称为1954年北京坐标系。 • 1980年国家大地坐标系（简称西安系）：
后来根据新的测量数据，发现该坐标系与我 国的实际情况相差较大，于1980年将坐标系原 点设在陕西省泾阳县永乐镇境内，称为1980年 国家大地坐标系。
• 按研究对象及采用技术的不同， 其主要分支学科
• 大地测量学: Geodesy (Geodetic
Surveying) • 摄影测量学: Photogrammetry • 海洋测量学：Marine surveying • 地图制图学: Cartography • 地籍测量学: Cadastral Surveying • 工程测量学: Engineering Surveying
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1.1 工程测量学的任务
1.1.2主要任务：
• 研究测绘地形图的理论和方法——测图。
• 研究在地形图上进行规划、设计的基本原理 和方法——用图。
• 研究建（构）筑物施工放样、建筑质量检验 技术和方法——施工放样。
• 对大型建筑物的安全性进行位移和变形监 测——变形观测。
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1.2 测量常用坐标系统
• 大地坐标系——基本概念
– 子午面：包括椭球旋转轴NS的面 – 格林尼治子午面：通过格林尼治天文台的子
午面 – 子午线：子午面与椭球面的交 线 – 纬圈：垂直于旋转轴NS的平面与椭球面的
交线 – 赤道面：通过椭球中心且垂直于旋转轴的平
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1.1 工程测量学的任务
1.1.1基本概念和研究内容
测绘学：研究地球的形状和大小及确定 地面（空中、地下和海洋）物体的几何形 态及其空间位置，以及对于这些信息进行 处理、储存、管理的科学。
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1.1 工程测量学的任务
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1.2 常用测量坐标系统
• 地球的基准面及特点
基准面 大地水准面
水准面 参考椭球体
特点 具有可视性，无法建立数学模型 不与大地水准面关联，局部地区使用 可建立数学模型，计算非常复杂
圆球
可建立数学模型，计算较复杂
平面
可建立数学模型，计算简单，只能在 局部使用。