工程测量讲义第一章绪论
工程测量第1章绪论
高斯平面直角坐标系 与数学上的笛卡尔平面直角坐标系的异同点 ：
高斯平面直角坐标系
笛卡尔坐标系
α
α
o
o
y
y
x
x
Ⅰ
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅳ
Ⅲ
p
p
x=Dcosαy=Dsinα
椭球上的基本概念
S
纬线
N
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。
子午线：子午面与地球面的交线， 又叫经线。
起始子午面：通过英国格林尼治天文台 的子午面NGS 。
纬 线：垂直于地轴的平面与地 球面的交线。
C
Y
A
B
a
b
c
X
4、地面点的高程 地面点的高程： 地面点沿铅垂方向到 大地水准面的距离。 注：地面点在大地水 准面以上，H为正； 地面点在大地水准 面以下，H为负。 如图：HA= 166.780m HB= - 136.680m
3°投影带 从东经1°30′的子午线开始经差每隔3°划分一个投影带，其第一带的中央子午线是东经3°，第二带中央子午线是东经6°,依次类推。第N带的中央子午线经度为： 例如：北京116°24′
1
2
高斯平面直角坐标系的建立
以中央子午线为x轴，以赤道的投影线为y轴,两者的交点为原点。每一带构成一独立的坐标系。
(×)
(BD)
(√)
(×)
(ABC)
10.研究工程建设中所进行的各种测量工作是A大地测量学B.普通测量学C.摄影测量学D.工程测量学11.测量工作应当遵循怎样的原则与程序？为什么？
12009第1章绪论工程测量
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
工程测量绪论
内容提要：
第一章 绪论
§1.1
测量学的发展、学习意义及要求
测量学的定义
测量学科的分类
第一章: 测量学绪论
§1.1 测量学的任务和作用
一、测量学的定义
二、测量学的任务 三、测量学的分类
四、测量学的特点
三、测量学科的分类 ◆普通测量学：研究小区域、不考虑地球曲率 ◆大地测量学（GPS）：研究大区域、必须考虑地球曲率 ◆摄影测量学（RS）：利用电磁波、传感器获取目标的影
像数据
◆工程测量学：研究工程建设中各阶段进学（GIS）：研究地图
四、测量工作的特点 实践性强 绝对不能出错 保证足够的精度 离不开仪器
集体作业
比较辛苦
工程测量01绪论
一、测绘学介绍 （一）定义
测绘学是研究地球形状和大小、确定地球表面（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、储存、管理的科学。
它包括测量和制图两项主要内容。
测绘学按照研究对象及采用技术的不同，又可分为 下列学科：
1、大地测量学 2、摄影测量学 3、工程测量学 4、海洋测量学 5、地图制图学
1:298.3
1940年前苏联
IUGG-75 WGS-84
6378140 6378137
6356755.3 6356752
1:298.257 1:298.257223563
1979年国际大地 测量与地球物理
联合会
1984年美国
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第二节 地面上点位的确定
图1-2 大地坐标系
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第三节 用水平面代替水准面的限度
二、地球曲率对高程的影响
如图1-7所示，地面点B′在球面和水平面上的投影分别为B和C，并设这两 点的高差为Δh，从图中可以看出，∠CAB=α/2，因该角很小，若以弧度表 示，则有：
放样方法：方向交会法、距离交会法、方向距离交会法、极坐标法、坐 标法、偏角法、偏距法、投点法等。
仪器：光学、电子经纬仪、水准仪、全站仪以及GPS技术等。
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第一节 概述
（4）建筑物竣工测量
竣工测量：工程建设项目竣工验收时所进行的测量工作。 目的：根据控制网点测定已有建筑物的实际位置以及部分建筑物 的几何形体，以检验施工质量，为工程的验收、决算、维护等工作 提供依据。 竣工测量的成果主要包括：竣工总平面图、分类图、辅助图、断 面图以及道路曲线元素、细部点坐标、高程明细表等。
建筑工程测量教案1到4
§1-2测量学的发展概况
主要内容：国内外测绘科学的发展，现代测绘仪器电子化、数字化、小型化、高精度的发展给测绘工作带来了极大的方便，高效。
1．中国古代测绘科学的发展
夏朝的简单的测量工具；春秋时期记载的地图；战国时期的“司南（指南针）”；西汉初期的已出土的“地形图”及“驻军图”；发现大气折射现象、制图理论等等。
设问：如何比较两个人之间的身高？
3.高差（h）：地面两点间的高程之差。
理解：①地面一点比另一点高多少（减法）；以另外一点为零这点高多少。
② ；A-基准点、B-待定点；与高程起算面无关。
③高差有方向（待求点相对基准点）
高差有正负（正：待求点高于基准点；负：待求点低于基准点）。
④
至此，我们确定了平面位置的基准（高斯、独立平面直角坐标系）和高程的基准（绝对、相对高程），用三个参数x、y、H即可确定地面点的空间位置。
了解水平面代替水准面的限度；相关法律与法规。
理解测量的基本工作及原则；高差的方向和正负；高差的大小与高程起算面的关系。
掌握绝对高程、相对高程的概念及其区别；高差的概念。
教学重点、难点：
重点：绝对高程、相对高程的概念及其区别；
高差的概念；
测量的基本工作及原则。
难点：水平面代替水准面的限度；
测量的基本工作及原则。
2）大地测量学：研究地球表面及其内部一个较大区域甚至整个地球的形状、大小和其定位等等内容的测绘科学。
任务：建立国家大地控制网，测定地球的形状、大小和研究地球重力场的理论、技术和方法。
3）摄影测量学：利用摄影象片来研究地表形状和大小的测绘科学。
第一章 绪论
测绘 测设
5
1.2 地球形状和大小
一、地球的自然形体 不规则的曲面。 不规则的曲面。 最高点： 8844.43米 最高点：珠峰 8844.43米， 最低点： 11022米 最低点：马氏海沟 -11022米。 相差约20km 20km。 相差约20km。 在不规则的曲面上无法进行 计算和绘图。 计算和绘图。 人们找寻一个理想几何体 来代表地球形状和大小， 来代表地球形状和大小， 需满足二个条件： 需满足二个条件： 1、与地球自然形体十分接近 2、可以用数学公式来表达
6 0
24
°
°
°
6、高斯平面坐标系的建立 中央子午线的投影为X 中央子午线的投影为X‘轴，赤道投影为Y’轴， 赤道投影为Y 原点为O 原点为O‘轴，X’，Y‘称为坐标自然值。 称为坐标自然值。
25
为了使横坐标不出现负值， 西移500千米， 500千米 为了使横坐标不出现负值，将X‘西移500千米， 并且在横坐标前冠以带号形成高斯通用坐标系。 并且在横坐标前冠以带号形成高斯通用坐标系。 X，Y称为坐标通用值。 称为坐标通用值。 X=X‘ X=X‘ 带号N 500000米 带号N Y＇+500000米 Y=
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2、高斯投影的原理
高斯投影采用分带投影。 高斯投影采用分带投影。将椭球面按 采用分带投影 高斯投影平面 一定经差分带，分别进行投影。 一定经差分带，分别进行投影。
N 中 央 子 午 线
c
赤道
S
பைடு நூலகம்
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3、高斯投影特点 投影后角度保持不变 中央子午线长度不变 经线和纬线长度有所变形
中 央 子 午 线
问题的提出： 问题的提出： 为什么在小范围内可以用 水平面来代替水准面进行计算。 水平面来代替水准面进行计算。 一、地球曲率对水平距的影响 地面上AB两点 地面上AB两点 AB 投影在水平面上的长度为D 投影在水平面上的长度为D， 投影在水准面上的弧长为S 投影在水准面上的弧长为S，
工程测量经典课件
海洋 71% 陆地 29% 建筑工程测量中， 建筑工程测量中，地球可以看作是一 个圆球。 个圆球。半径 R=6371km 我国选择陕西泾阳县永乐镇某点为大 地原点，进行了大地定位。 地原点，进行了大地定位。由此而 建立起来全国统一坐示系，就是现 建立起来全国统一坐示系， 在使用的“1980年国家大地坐标 在使用的“1980年国家大地坐标 系”。
重点难点
1.1 建筑工程测量的任务
一.测量学的概念：测量学是一门研究地球表面的形状和大小、 测量学的概念：测量学是一门研究地球表面的形状和大小、 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。 二.主要内容: 主要内容: 1.测定 就是用各种测量仪器和工具， 1.测定: 就是用各种测量仪器和工具，通过实地测量和计 测定: 将地表的地物地藐位置按一定比例尺缩绘成地形图， 算，将地表的地物地藐位置按一定比例尺缩绘成地形图， 作为规划设计、经济建设、 作为规划设计、经济建设、国防建设和科学研究应用的依 据。 2.测设：将设计图上的建( 2.测设：将设计图上的建(构)筑物位置按设计要求在地面 测设 上标定出来作为施工的依据。 上标定出来作为施工的依据。
2 地面点的坐标 （1）地理坐标 当研究整个地球的形状或进行大区域范围的测 量工作时，常采用地理坐标来确定点的位置， 量工作时，常采用地理坐标来确定点的位置，点的坐 标可用经度λ和纬度ψ表示。经度λ和纬度φ 标可用经度λ和纬度ψ表示。经度λ和纬度φ称为点 的地理坐标。地理坐标是用天文测量方法测定的。 的地理坐标。地理坐标是用天文测量方法测定的。例 北京某点P的地理坐标为东经116 28′，北纬39 116° 如，北京某点P的地理坐标为东经116°28′，北纬39 54′。 °54′。
YA = YA ′+500，000=400，000.000m +500，000=400，
工程测量第一章绪论
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运营管理阶段测量
在工程运营管理阶段，进行变形 监测、安全检测等测量工作，确 保工程安全运营和预防性维护。
按照工作内容分类
地形测量
通过实地勘测和测量，获取地形地貌数据，制作 地形图和地籍图。
施工放样
根据设计图纸和施工要求，将设计参数转化为实 地施工的坐标和高程数据。
工程监测与检测
对已建成的工程结构进行变形监测、安全检测和 可靠性评估，以确保工程安全和正常使用。
选用高精度的测量工具和设备， 采用合适的测量方法和程序，对 测量结果进行校准和修正等。
测量误差
误差来源
可能是测量工具、测量环 境、测量人员等因素引起 的误差。
误差分类
系统误差、偶然误差和粗 大误差等。
误差处理
对误差进行识别、分类和 修正，以提高测量精度。
03 水准测量
水准测量的定义
总结词
水准测量是一种高程测量方法，通过使用水准仪和水准尺测量地面点之间的高 差，以确定地面点的高程。
工程测量第一章绪论
目录
• 绪论 • 测量的基本要素 • 水准测量 • 小区域控制测量 • 工程测量的分类
01 绪论
测量学的定义
01
测量学是研究地球形状、大小、 地球重力场、地面点几何位置以 及它们的测定和表示方法的科学 。
02
它主要应用于工程建设和土地测 量等方面，为各种工程建设提供 基础数据和信息。
05 工程测量的分类
按照服务对象分类
建筑工程测量
为满足建筑工程规划、设计、施工等 方面的测量需求，包括地形测量、施 工放样、变形监测等。
水利工程测量
为水利水电工程提供测量服务，包括 水文测量、水库地形测量、水利枢纽 工程测量等。
工程测量第一章绪论
工程测量学的应用领域
交通工程
建筑工程
包括道路、桥梁、隧道等的设计、施工和 运营维护，需要工程测量提供准确的测量 数据和地形图。
从建筑设计、施工到竣工验收，工程测量 贯穿始终，为建筑物的位置、高程和角度 等提供精确的测量数据。
资源开发
军事应用
工程测量在资源开发领域中起到关键作用 ，如矿山的测量、森林的调查等，为资源 开发和利用提供基础数据。
在纵横断面测量阶段，需要确定道路的标高、坡度等参 数，为道路设计提供依据。
水利工程测量
水利工程测量涉及到水利水电 工程的设计、施工和运营管理 等方面，包括大坝、水库、水
电站等工程的测量工作。
在设计阶段，需要进行地形测 量、水下测量等工作，为水利
工程设计提供基础数据。
在施工阶段，需要进行施工放 样、变形监测等，确保施工质 量与安全。
在运营管理阶段，需要进行大 坝、水库的变形监测、水位监 测等，确保水利工程的安全与 正常运行。
矿山工程测量
矿山工程测量是矿山资源开发的重要环 节之一，涉及到矿山的勘探、设计、施 工和运营管理等方面。
在运营管理阶段，需要进行矿山的变形 监测、安全监测等，确保矿山的安全与 正常运行。
在施工阶段，需要进行矿山施工过程中 的测量工作，确保施工质量与安全。
测量单位
用于表示测量结果的量值单位，如米 、厘米、毫米等。
精度要求
对测量结果误差的限制，通常以量的基本原则与方法
基本原则
准确、可靠、经济、合理地完成工程测量任务。
方法
根据测量任务和要求选择合适的测量方法和技术手段，包括直接测量和间接测量 、控制测量和碎部测量等。
在军事领域，工程测量同样具有重要地位 ，如炮兵阵地、导弹发射基地等的选址和 定位。
工程测量教材
工程测量教材The saying "the more diligent, the more luckier you are" really should be my charm in2006.第一章绪论内容：掌握工程测量的基本概念、任务与作用；理解水准面、大地水准面、地理坐标系大地、天文、独立平面直角坐标系、高斯平面直角坐标系、绝对高程、相对高程和高差的概念；了解用水平面代替水准面的限度、测量工作的组织原则和程序及本课程的学习方法;重点：测量上平面直角坐标系与数学上笛卡尔平面直角坐标系的异同；测量工作的组织原则和程序;难点：大地水准面、高斯平面直角坐标系的概念；地面上点位的确定方法;§测量学的发展、学习意义及要求一、测量学的发展概况1、我国古代测量学的成就我国是世界文明古国 , 由于生活和生产的需要 , 测量工作开始得很早,在测量方面也取得了辉煌的成就;现举出以下几例;1长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国地图——世界上发现的最早的军用地图;注：世界上现存最古老的地图是在古巴比伦北部的加苏古巴城今伊拉克境内发掘的刻在陶片上的地图; 图上绘有古巴比伦城、底格里斯河和幼发拉底河; 大约是公元前2500 年刻制的,距今大约四千余年了;2北宋时沈括的梦溪笔谈中记载了磁偏角的发现;3清朝康熙年间, 1718 年完成了世界上最早的地形图之一皇与全图;在清朝康、雍、乾三位皇帝的先后主持下,自康熙十七年至乾隆二十五年,即 1708 年至 1760 年的五十余年间,是中国大地测量工作取得辉煌成就,绘制全国地图、省区地图和各项专门地图最多的兴盛时期,亦是世界测绘史上首创中外人士合作先例,在一千余万平方公里的中国大陆上完成了大规模三角测量的宏伟业绩;2、目前测量学发展状况及展望1 全站仪的测量室内外一体化;2 全球定位系统 GPS Global positioning system 的发展;3 遥感 RS Remote sense 的发展;4 地理信息系统 GIS Geographic information system 的发展;5 3S 技术的结合 , 和数字地球 digital earth 的概念;3、本课程的意义及要求学习本课程的意义：1土木工程包括公路、建筑、市政的设计、施工、竣工、扩建维修及变形监测均要进行测量工作;2从高职专业的特点,更要学好测量;高职教育是培养高等级专门应用性人才,高职专业更加注重动手能力的培养,而测量课程是培养动手能力的重要途径之一;掌握好本课程的要求：认真听课,做好笔记；独立完成作业；实验课认真对待;4、测量学科的分类测量学的定义：测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面包含空中、地下和海底点位的科学;根据它的任务与作用,包括两个部分：测定测绘——由地面到图形;指使用测量仪器,通过测量和计算,得一系列测量数据,或把地球表面的地形缩绘成地形图;测设放样——由图形到地面;指把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置在地面上标定出来,作为施工的依据;测量学科的分类：测量学科按照研究范围和对象的不同,产生了许多分支科学;一般分为：普通测量学、大地测量学、摄影测量学、工程测量学和制图学;工程测量是指工程建设和资源开发的勘测设计、施工、竣工、变形观测和运营管理各阶段中进行的各种测量工作的总称;§地面点位的确定地面点位的确定,一般需要三个量;在测量工作中,我们一般用某点在基准面上的投影位置 x,y 和该点离基准面的高度 H 来确定;一、测量基准面1、测量工作基准面——水准面、大地水准面;测量工作是在地球表面进行的,而海洋占整个地球表面的 71% ,故最能代表地球表面的是海水面,人们将海水面所包围的地球形体看作地球的形状;测量工作基准面自然选择海水面;水准面——静止海水面所形成的封闭的曲面;大地水准面——其中通过平均海水面的那个水准面;水准面的特性——处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面;铅垂线——测量工作的基准线;水准面和大地水准面图2、测量计算基准面——旋转椭球由于地球内部质量分布不均匀,引起铅垂线的方向产生不规则的变化,致使大地水准面成为一个复杂的曲面,无法在这个曲面上进行测量数据的处理;为了计算方便,通常用一个非常接近于大地水准面,并可用数学式来表示的几何体来代替地球的形状,这就产生了“旋转椭球”的概念;旋转椭球：由一椭圆长半轴 a ,短半轴 b 绕其短半轴 b 旋转而成的椭球体;二、地面点的坐标坐标分为地理坐标、高斯平面直角坐标和平面直角坐标;1、地理坐标属于球面坐标系统——用经度和纬度来表示;适用于：在地球椭球面上确定点位;2、平面直角坐标——用坐标 x , y 来表示;适用于：测区范围较小,可将测区曲面当作平面看待;其与数学中平面直角坐标系相比,不同点：1测量上取南北方向为纵轴 X 轴,东西方向为横轴 Y 轴2角度方向顺时针度量,象限顺时针编号;相同点：数学中的三角公式在测量计算中可直接应用;数学上的平面直角坐标测量上的平面直角坐标3、高斯平面直角坐标适用于：测区范围较大,不能将测区曲面当作平面看待;当测区范围较大,若将曲面当作平面来看待,则把地球椭球面上的图形展绘到平面上来,必然产生变形,为减小变形,必须采用适当的方法来解决;测量上常采用的方法是高斯投影方法;高斯投影方法是将地球划分成若干带,然后将每带投影到平面上;16 °带的划分1为限制高斯投影离中央子午线愈远,长度变形愈大的缺点,从经度 0 °开始, 将整个地球分成 60 个带, 6 °为一带;2公式：——中央子午线经度； N ——投影带的带号;2 3 °带的划分从东经开始, 将整个地球分成 120 个带,3 °为一带;有：——中央子午线经度； N ——投影带的带号;4、我国高斯平面直角坐标的表示;方法：1先将自然值的横坐标 Y 加上 500000 米；2再在新的横坐标 Y 之前标以 2 位数的带号;1 点 P 至赤道的距离：X=2 其投影带的带号为 20 、 P 点离 20 带的纵轴 X 轴的实际距离：Y==三、地面点的高程1、绝对高程 H 海拔——地面点到大地水准面的铅垂距离;2、相对高程 H'——地面点到假定水准面的铅垂距离;3、高差—— h AB =H B -H A =H' B -H' A五、我国的高程系统主要有：1 1985 国家高程系统2 1956 黄海高程系统3地方高程系统;如：珠江高程系统;其中,我国的水准原点建在青岛市观象山,在1985年国家高程系统中,其高程为米；在1956年黄海高程系统中的高程为米 ;§测量工作概述一、测量的基本工作由于地面点间的相互位置关系,是以水平角方向、距离和高差来确定的,故测角、量距、测高程是测量基本工作,观测、计算和绘图是测量工作的基本技能;二、测量工作中用水平面代替水准面的限度用水平面来代替水准面,可以使测量和绘图工作大为减化,下面来讨论由此引起的影响;1、对水平角、距离的影响——在面积约 320平方km内,可忽略不计;2、对高程的影响——即使距离很短也要顾及地球曲率的影响;三、测量工作的基本原则1、布局上“由整体到局部”,精度上“由高级到低级”,工作次序上“先控制后细部”;2、又一原则;即：“前一步工作未作检核,不进行下一步工作”;第二章水准测量内容：理解水准测量的基本原理；掌握 DS3 型微倾式水准仪、自动安平水准仪的构造特点、水准尺和尺垫；掌握水准仪的使用及检校方法；掌握水准测量的外业实施观测、记录和检核及内业数据处理高差闭合差的调整方法；了解水准测量的注意事项、精密水准仪和电子水准仪的构造及操作方法;重点：水准测量原理；水准测量的外业实施及内业数据处理;难点：水准仪的检验与校正;§高程测量 Height Measurement 的概念测量地面上各点高程的工作 , 称为高程测量;高程测量根据所使用的仪器和施测方法的不同,分为：1水准测量 leveling2三角高程测量 trigonometric leveling3气压高程测量 air pressure leveling4GPS 测量 GPS leveling§水准测量原理一、基本原理水准测量的原理是利用水准仪提供的“水平视线”,测量两点间高差,从而由已知点高程推算出未知点高程;a ——后视读数 A ——后视点b ——前视读数 B ——前视点1、A 、 B 两点间高差：2、测得两点间高差后,若已知 A 点高程,则可得B点的高程：;3、视线高程：4、转点 TPturning point 的概念：当地面上两点的距离较远,或两点的高差太大,放置一次仪器不能测定其高差时,就需增设若干个临时传递高程的立尺点,称为转点;二、连续水准测量如图所示,在实际水准测量中, A 、 B 两点间高差较大或相距较远,安置一次水准仪不能测定两点之间的高差;此时有必要沿 A 、 B 的水准路线增设若干个必要的临时立尺点,即转点用作传递高程;根据水准测量的原理依次连续地在两个立尺中间安置水准仪来测定相邻各点间高差,求和得到 A 、 B 两点间的高差值,有：h 1 = a 1 － b 1h 2 = a 2 － b 2……则：h AB = h 1 + h 2 +…… + h n = Σ h = Σ a －Σ b结论： A 、 B 两点间的高差等于后视读数之和减去前视读数之和;§水准仪和水准尺一、水准仪 level如图所示,由望远镜、水准器和基座三部分组成;DS3 微倾式水准仪自动安平水准仪1、望远镜 telescope ——由物镜、目镜和十字丝上、中、下丝三部分组成;2、水准器 bubble 有两种：圆水准器 circular bubble ——精度低,用于粗略整平；水准管 bubble tube ——精度高,用于精平;特性：气泡始终位于高处,气泡在哪处,说明哪处高;3、基座 tribrach二、水准尺 leveling staff水准尺主要有：单面尺、双面尺和塔尺;1、尺面分划为 1cm ,每 10cm 处 E 字形刻划的尖端注有阿拉伯数字;2、双面尺的红面尺底刻划：一把为 4687mm ,另一把为 4787mm ;三、尺垫 staff plate放置在转点上,为防止观测过程中水准尺下沉;四、水准仪的使用操作程序：粗平——瞄准——精平——读数一粗平——调节脚螺旋,使圆水准气泡居中;1、方法：对向转动脚螺旋 1 、 2 ——使气泡移至 1 、 2 方向的中间——转动脚螺旋 3 ,使气泡居中;2、规律：气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致;二瞄准1、方法：先用准星器粗瞄,再用微动螺旋精瞄;2、视差概念：眼睛在目镜端上下移动时,十字丝与目标像有相对运动;产生原因：目标像平面与十字丝平面不重合;消除方法：仔细反复交替调节目镜和物镜对光螺旋;三精平1、方法：如图所示微倾式水准仪 tilt level ,调节微倾螺旋,使水准管气泡成像抛物线符合;2、说明：若使用自动安平水准仪 compensator level ,仪器无微倾螺旋,故不需进行精平工作;四读数——精平后,用十字丝的中丝在水准尺上读数;1、方法：从小数向大数读,读四位;米、分米看尺面上的注记,厘米数尺面上的格数,毫米估读;2、规律：读数在尺面上由小到大的方向读;故对于望远镜成倒像的仪器,即从上往下读,望远镜成正像的仪器,即从下往上读;如图所示,从小向大读四位数为米 ;§水准测量的实施与成果整理一、水准点 Bench Mark通过水准测量方法获得其高程的高程控制点,称为水准点,一般用BM表示,有永久性和临时性两种;见图二、水准路线 leveling line水准路线依据工程的性质和测区情况,可布设成以下几种形式：1、闭合水准路线 closed leveling line ;由已知点 BM1 ——已知点 BM12、附合水准路线 annexed leveling line ;由已知点 BM1 ——已知点 BM23、支水准路线 spur leveling line ; 由已知点 BM1 ——某一待定水准点 A ;4、水准网：若干条单一水准路线相互连接构成的图形;三、水准测量的实施外业1、观测要求如图,有：1水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处;2为及时发现观测中的错误,通常采用“两次仪器高法”或“双面尺法”;两次仪器高法：高差之差 h-h'< ±5mm ；双面尺法,①红黑面读数差 <±3mm ② h 黑 -h 红 <±5mm ;2、水准测量记录表注意：1起始点只有后视读数,结束点只有前视读数,中间点既有后视读数又有前视读数;2 ,只表明计算无误,不表明观测和记录无误;四、水准测量的成果处理内业一计算闭合差：1、闭合水准路线：2、附合水准路线：二分配高差闭合差1、高差闭合差限差容许误差对于普通水准测量,有：式中, ——高差闭合差限差,单位： mmL ——水准路线长度,单位： km ； n ——测站数2、分配原则：按与距离 L 或测站数 n 成正比,将高差闭合差反号分配到各段高差上;三计算各待定点高程用改正后的高差和已知点的高程,来计算各待定点的高程;五、水准测量的成果实例例如图为按图根水准测量要求施测某附合水准路线观测成果略图; BM-A 和 BM-B 为已知高程的水准点,图中箭头表示水准测量前进方向,路线上方的数字为测得的两点间的高差以 m 为单位 ,路线下方数字为该段路线的长度以 km 为单位 ,试计算待定点1 、2 、3 点的高程;解算如下：第一步计算高差闭合差：第二步计算限差：因为,可进行闭合差分配;第三步计算每 km 改正数：第四步计算各段高差改正数：;四舍五入后,使;故有： V 1 =- 8mm , V 2 =- 11mm , V 3 =- 8mm , V 4 =- 10mm ;第五步计算各段改正后高差后,计算 1 、 2 、 3 各点的高程;改正后高差 = 改正前高差 + 改正数 V iH 1 =H BM-A +h 1 +V 1 =+=mH 2 =H 1 +h 2 +V 2 =+=mH 3 =H 2 +h 3 +V 3 =HBM-B =H 3 +h 4 +V 4 =+=m可用 EXCEL 软件计算如下图：§水准仪的检验与校正一、水准仪轴线的几何关系水准仪轴线应满足的几何条件是：1、水准管轴 LL”和“ PRES. ” 栏,输入测量时的气温、气压;或者按照说明书中的公式计算出 PPM 值后,按“ PPM ”直接输入;说明： PRISM 、 PPM 设置后,在没有新设置前,仪器将保存现有设置;一角度测量按 ANG 键,进入测角模式开机后默认的模式,其水平角、竖直角的测量方法与经纬仪操作方法基本相同;照准目标后,记录下仪器显示的水平度盘读数 HR 和竖直度盘读数 V ; 二距离测量先按◢键,进入测距模式,瞄准棱镜后,按 F1 MEAS ,记录下仪器测站点至棱镜点间的平距 HD 、镜头与镜头间的斜距 SD 和镜头与镜头间的高差 VD ;三坐标测量1、按 ANG 键,进入测角模式,瞄准后视点 A ;2、按 HSET ,输入测站 O 至后视点 A 的坐标方位角;如：输入 ,即输入了;3、按键, 进入坐标测量模式;按P↓, 进入第 2 页;4、按 OCC ,分别在 N 、 E 、 Z 输入测站坐标 X0 ,Y0 ,H0 ;5、按P↓,进入第 2 页,在栏,输入仪器高;6、按P↓,进入第 2 页,在栏,输入 B 点处的棱镜高;7、瞄准待测量点 B ,按 MEAS ,得 B 点的 XB ,YB ,HB ;四零星点的坐标放样不使用文件1、按 MENU ,进入主菜单测量模式;2、按 LAYOUT ,进入放样程序,再按 SKP ,略过使用文件;3、按 F1 ,再按 NEZ ,输入测站 O 点的坐标 X0 ,Y0 ,H0 ；并在一栏,输入仪器高;4、按 BACKSIGHT F2 ,再按 NE/AZ ,输入后视点 A 的坐标 xA , yA ；若不知 A 点坐标而已知坐标方位角,则可再按 AZ ,在 HR 项输入的值;瞄准 A 点,按 YES ;5、按 LAYOUT F3 ,再按 NEZ ,输入待放样点 B 的坐标 xB , yB,HB 及测杆单棱镜的镜高后,按 ANGLE F1 ;使用水平制动和水平微动螺旋,使显示的 dHR=0°00ˊ00",即找到了OB 方向,指挥持测杆单棱镜者移动位置,使棱镜位于 OB 方向上;6、按 DIST ,进行测量,根据显示的 dHD 来指挥持棱镜者沿 OB 方向移动,若 dHD 为正,则向 O 点方向移动；反之若 dHD 为负,则向远处移动,直至 dHD=0 时,立棱镜点即为 B 点的平面位置;7、其所显示的 dZ 值即为立棱镜点处的填挖高度,正为挖,负为填;8、按 NEXT ——反复 5 、6 两步,放样下一个点 C ;§全站仪使用的注意事项与维护一、全站仪保管的注意事项1、仪器的保管由专人负责,每天现场使用完毕带回办公室；不得放在现场工具箱内;2、仪器箱内应保持干燥,要防潮防水并及时更换干燥剂;仪器须放置专门架上或固定位置;3、仪器长期不用时,应一月左右定期通风防霉并通电驱潮,以保持仪器良好的工作状态;4、仪器放置要整齐,不得倒置;二、使用时应注意事项1、开工前应检查仪器箱背带及提手是否牢固;2、开箱后提取仪器前,要看准仪器在箱内放置的方式和位置,装卸仪器时,必须握住提手,将仪器从仪器箱取出或装入仪器箱时,请握住仪器提手和底座,不可握住显示单元的下部;切不可拿仪器的镜筒,否则会影响内部固定部件,从而降低仪器的精度;应握住仪器的基座部分,或双手握住望远镜支架的下部;仪器用毕,先盖上物镜罩,并擦去表面的灰尘;装箱时各部位要放置妥帖,合上箱盖时应无障碍;3、在太阳光照射下观测仪器,应给仪器打伞,并带上遮阳罩,以免影响观测精度;在杂乱环境下测量,仪器要有专人守护;当仪器架设在光滑的表面时,要用细绳或细铅丝将三脚架三个脚联起来,以防滑倒;4、当架设仪器在三脚架上时,尽可能用木制三脚架,因为使用金属三脚架可能会产生振动,从而影响测量精度;5、当测站之间距离较远,搬站时应将仪器卸下,装箱后背着走;行走前要检查仪器箱是否锁好,检查安全带是否系好;当测站之间距离较近,搬站时可将仪器连同三脚架一起靠在肩上,但仪器要尽量保持直立放置;6、搬站之前,应检查仪器与脚架的连接是否牢固,搬运时,应把制动螺旋略微关住,使仪器在搬站过程中不致晃动;7、仪器任何部分发生故障,不勉强使用,应立即检修,否则会加剧仪器的损坏程度;8、元件应保持清洁,如沾染灰沙必须用毛刷或柔软的擦镜纸擦掉;禁止用手指抚摸仪器的任何光学元件表面;清洁仪器透镜表面时,请先用干净的毛刷扫去灰尘,再用干净的无线棉布沾酒精由透镜中心向外一圈圈的轻轻擦拭;除去仪器箱上的灰尘时切不可作用任何稀释剂或汽油,而应用干净的布块沾中性洗涤剂擦洗;9、湿环境中工作,作业结束,要用软布擦干仪器表面的水分及灰尘后装箱;回到办公室后立即开箱取出仪器放于干燥处,彻底凉干后再装箱内;10、冬天室内、室外温差较大时,仪器搬出室外或搬入室内,应隔一段时间后才能开箱;三、电池的使用全站仪的电池是全站仪最重要的部件之一,现在全站仪所配备的电池一般为 Ni-MH 镍氢电池和 Ni-Cd 镍镉电池 ,电池的好坏、电量的多少决定了外业时间的长短;1、建议在电源打开期间不要将电池取出,因为此时存储数据可能会丢失,因此在电源关闭后再装入或取出电池;2、可充电池可以反复充电使用,但是如果在电池还存有剩余电量的状态下充电,则会缩短电池的工作时间,此时,电池的电压可通过刷新予以复原,从而改善作业时间,充足电的电池放电时间约需 8 小时;3、不要连续进行充电或放电,否则会损坏电池和充电器,如有必要进行充电或放电,则应在停止充电约 30 分钟后再使用充电器;不要在电池刚充电后就进行充电或放电,有时这样会造成电池损坏;4、超过规定的充电时间会缩短电池的使用寿命,应尽量避免电池剩余容量显示级别与当前的测量模式有关,在角度测量的模式下,电池剩余容量够用,并不能够保证电池在距离测量模式下也能用,因为距离测量模式耗电高于角度测量模式,当从角度模式转换为距离模式时,由于电池容量不足,不时会中止测距;总之,只有在日常的工作中,注意全站仪的使用和维护,注意全站仪电池的充放电,才能延长全站仪的使用寿命,使全站仪的功效发挥到最大;第八章地形图的测绘与应用内容：理解地形图、比例尺精度、分幅与编号、图名、坐标格网的概念；掌握地物与地貌地物符号、地貌等高线、注记的表示方法；掌握利用地形图确定图上点的坐标和高程、距离、方位、坡度、绘制断面图、面积计算和土石方计算等应用；理解视距测量原理；掌握测图前的准备工作、特征点选择、碎部测量的方法经纬仪测绘法为主；掌握地物描绘、等高线勾绘、地形图的拼接、整饰和检查方面知识；了解数字化测图的基本原理和方法;重点：视距测量原理；经纬仪测绘法地形图的方法；地形图的应用;难点：视距测量原理；地形图的分幅与编号;教学方法：在阐明碎部测量的原理与工作程序、工作方法时,注意其与控制测量的区别;并针对工程实际,突出重点——经纬仪法,并对大比例尺数字测量进行介绍;§地形图的基本知识一、比例尺的概念1、比例尺：图上一段直线的长度与地面上相应线段的实地水平长度之比,称为该图的比例尺;2、比例尺的表示方法：比例尺的表示方法分为数字比例尺和图示比例尺两种;一数字比例尺数字比例尺是用分子为 1 ,分母为整数的分数表示;设图上一段直线长度为 d ,相应实地的水平长度为 D ,则该图的比例尺为 :式中 :M 为比例尺分母;比例尺的大小是根据分数值来确定的, M 越小,此分数值越大,则比例尺就越大;数字比例尺也可以写成 1 ：500 、 1 ：1000 等;二图示比例尺图示比例尺有直线比例尺和斜线比例尺等,直线比例尺是最常见的图示比例尺;直线比例尺是根据数字比例尺绘制而成;如 1 ：1000 的直线比例尺,取 2cm 为基本单位,每基本单位所代表的实地长度为 20m ;图示比例尺标注在图纸的下方,便于用分规直接在图上量取直线段的水平距离,且可以抵消图纸伸缩的影响;二、地形图分类按比例尺通常把 1:500 、 1:1000 、 1:2000 、 1:5000 、 1:10000 比例尺的地形图称为大比例尺图； 1: 万、 1:5 万、 1:10 万比例尺的地形图称为中小比例尺图； 1:20 万、 1:50 万、1:100 万比例尺的地形图称为小比例尺图;三、比例尺的精度各种比例尺的地形图应进行统一的分幅和编号,以便进行测图、管理和使用;地形图分幅方法分为两类,一类是按经纬线分幅的梯形分幅法,另一类是按坐标格网分幅的矩形分幅法;一梯形分幅与编号1 1 ：100 万比例尺图的分幅与编号按国际上的规定, 1 ：100 万的世界地图实行统一的分幅和编号;即自赤道向北或向南分别按纬差 4 °分成横列,各列依次用 A 、 B 、…、 V 表示;自经度 180 °开始起算,自西向东按经差 6 °分成纵行,各行依次用 1 、 2 、…、 60 表示;每一幅图的编号由其所在的 " 横列一纵行 " 的代号组成;例如某地的经度为东经117°54'18 ″,纬度为北纬39°56'12″,则其所在的 1 ：100 万比例尺图的图号为 J-50 ;2 1 ：50 万、 1 ：25 万、 1 ：10 万比例尺图的分幅和编号在 1 ：100 万的基础上,按经差 3°、纬差 2°将一幅地形图分成四幅 1 ：50 万地形图,依次用 A 、 B 、 C 、 D 表示;将一幅 1 ：100 万的地形图按照经差 1°30' 纬差 1°分成 16 幅 1 ：25 万地形图,依次用 1 、 2 、…… 16 表示;将一幅 1 ：100 万的图,按经差 30' ,纬差20' 分为 144 幅 1 ：10 万的图,依次用 1 、 2 、……、 144 表示;3 1 ：5 万和 1 ：万比例尺图的分幅和编号这两种比例尺图的分幅编号都是以 1 ：10 万比例尺图为基础的,每幅 1 ：10 万的图,划分成 4 幅 1 ：5 万的图,分别在 1 ：10 万的图号后写上各自的代号 A 、 B 、 C 、 D ;每幅 1 ： 5 万的图又可分为 4 幅 1 ：万的图,分别以 1 、 2 、 3 、 4 编号;。
测量学课件 第一章 绪论
第一章绪论第一节工程测量的任务和作用第二节地面点位的确定第三节测量三要素第四节用水平面代替水准面的限度第五节测量工作概述exit第一节工程测量的任务和作用一、测量学的一般概念测量学(Surveying)是测定地面点的空间位置，将地球表面地形和其它地理信息测绘成图，研究并确定地球形状和大小的科学。
工程测量是研究工程建设在勘测设计、施工过程和管理阶段所进行的各种测量工作的学科。
主要内容有：工程控制网的建立、地形测绘、施工放样、设备安装测量、竣工测量、变形观测和维修养护测量等。
第一节工程测量的任务和作用二、工程测量的任务和作用•测量学将地表物体分为地物和地貌,地物和地貌总称为地形(landform) 。
•地物(feature)：地面上天然或人工形成的物体，它包括平原、湖泊、河流、海洋、房屋、道路、桥梁等；•地貌(geomorphy)：地表高低起伏的形态，它包括山地、丘陵和平原等。
• 1.测定(location)：使用测量仪器和工具，通过测量和计算将地物和地貌的位置按一定比例尺、规定的符号缩小绘制成地图。
• 2. 测设(setting-out)：将在地形图上设计出的建筑物和构筑物的位置在实地标定出来，作为施工的依据。
•测绘科学在建筑类各专业的工作中有着广泛的应用。
例如：勘测设计、施工、竣工测量和对重要建筑物进行变形观测等。
第一节工程测量的任务和作用三、测量在国民经济建设中的应用1)城市规划、给排水、煤气管道、工业厂房和高层建筑建设•①设计阶段——测绘各种比例尺地形图，供结构物平面及竖向设计使用；•②施工阶段——将设计建构物的平面位置•和高程在实地标定出来，作为施工的依据；•③工程完工后——测绘竣工图，供日后扩建、•改建、维修和城市管理用；•对某些重要建构筑物在建设中和建成后进行•变形观测，保证建筑物安全。
第一节工程测量的任务和作用2) 铁路、公路建设的测量工作①测绘路线附近地形图，在地形图上设计路线，将设计路线位置标定到地面。
1绪论(工程测量)
全球共120带。
/ L 任意带的中央子午线经度 0与投影带号n的关系
/ L 计算公式： λ 0 =3N
L ——中央子午线经度, n——投影带号
/ 0
3º 带 ——1 ： 10000 或更大比例尺测图精度（长度 变形小于该测图允许误差）
3、水平面→测量工作中用水平面代替水 准面的限度
• 公制单位：
公里、米、分米、厘米、毫米
单位换算
1km=1000m；1m=10dm=100cm=1000mm 1英里=1.6093公里；1码=3英尺； 1英尺=12英寸=30.48厘米； 1英寸=2.54厘米； 1公里 =1000米； 1里=500米；
（2）角度单位
• 60进制单位：
度(d)、分(m)、秒（s)
极轴 南极(S)
—纬度
—经度
2、平面坐标：
（1）高斯平面坐标
表示方法：
① 先将自然值的横坐标
Y加上500Km； ② 再在新的横坐标Y之
前标以2位数的带号。
坐标原点向西移动500Km， x 横坐标值会变化
x
x
--500Km---我国领土全部位于赤道以北，故 X 值均为正。为了避免横坐标值 Y出现负值， 特别规定： A A B B ①将每一投影带的纵坐标轴西移 500公里 y ；O O O ②在 Y 坐标值前面加一所在投影带的号 数。（这是为了读坐标值时直观地反映其点 所属的投影带）。
数学平面直角坐标系
测量平面直角坐标系
不同点：
1、X轴与Y轴和数学上规定的相反 2、角度方向顺时针度量；象限顺时针编号。
相同点:
数学中的三角公式在测量中可直接应用。
工程测量(李仲) 第一章绪论PPT课件
• 我们做过的测绘工作: – 量长度 – 量角度
– 角度单位 – 重力单位
– 量高度,重量
– 地图比例尺
• 我们用过的测绘产品: – 地理图册 – 旅游图册
– 珠穆朗玛峰高程 – 马里亚纳海沟深度 – 地球的海陆面积比例
•
我们了解掌握的一些测绘常识: – 地球的形状,地球计阶段； （2）施工阶段； （3）工程完工后
• 2、铁路、公路建设的测量工作
（1）路线的确定时； （2）当路线跨越河流时； （3）当路线穿越山地时；
我国测绘科技的成就
– 建立了统一的坐标和高程系统 – 测绘了全国各种比例尺地图 – 科学探索与考察：珠峰，南极站 – 大型特殊工程：长江大桥、三峡水电枢纽等 – 大型精密工程：正负电子对撞机的安装等 – 先进测绘仪器：全站仪，GPS、等 – 建成全国GPS网和 GIS基础框架
（2）应撑伞，给仪器遮阳。雨天禁止使用仪 器。
（3）仪器镜头上的灰尘、污痕，只能用软毛 刷和镜头纸轻轻擦去。不能用手指或其他物品 擦，以免磨坏镜面。
（4）旋转仪器各部分螺旋要有手感。制动螺 旋不要拧得太紧，微动螺旋不要旋转至尽头。
4·仪器的搬迁
（1）贵重仪器或搬站距离较远时，必须把仪器装箱后再 搬。
第二部分：拓展部分（后5章）
（1）第9、10章——施工测量、施工控制测量 （2）第11、12章——民用与工业建筑测量 （3）第13章——变形观测、竣工测量
第一章 绪论
• 本章主要内容：
– 测量学基本概念、作用、学习目的、方法 – 测量实验实习须知 – 地面点位确定基础 – 测量工作概述
测绘是什么?
现代地形图
现代地形图
现代地形图
图形地代现
测绘学院
土木工程测量---绪论
第一章 绪 论
横圆柱正形投影
第一章 绪 论
第一章 绪 论
纵坐标x:赤道向北为正，向南为负； 横坐标y:中央子午线向东为正，向西为负。
我国位于北半球，x值均为正值。投影带内的横坐标y，有正负， 为了使横坐标y不出现负值，为此： 将3°或6°带投影的纵坐标轴要 西移500 km，即在每带的横坐 标上加500 km。位于中央子午 线以东的各点的横坐标都大于500km， 而位于中央子午线以西的各点的横坐 标，均小于500km。 为了指明该点属于何带，规定在横坐 标y值之前，要写上带号。加上500 km 和带号的横坐标值称为通用值。 未加500 km和带号的横坐标值为自然值。
第一章 绪 论
三 高程 1 绝对高程
地面点到大地水准面的铅垂 距离，称为该点的绝对高程或海 拔。 两点间的高程差，称为高差。 两点间的高程差 hAB=HB-HA。
2 假定高程 在局部地区或某项工程建设中，当引测绝对高程有困难时，可
以任意假定一个水准面为高程起算面。从某点到假定水准面的垂直 距离，称为该点的假定高程或相对高程。采用假定高程时，应先在 测区内选定一个高程基准点并确定其假定高程值，再以它为基准 推算其他各点的假定高程。
第一章 绪 论
二、 高斯平面直角坐标系 1、高斯投影基本要求：
将地球展开成水平面，将产生三种投影变形：长度变形、角 度变形和面积变形。高斯投影要求投影后的角度保持不变形，同 时长度变化也要尽可能小。 2、高斯投影的规律是： (1) 中央子午线的投影为一条直线，且投影之后的长度无变形； 其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线，且以中央子午线 为对称轴，离对称轴越远，其长度变形也就越大； (2) 赤道的投影为直线，其余纬线的投影为凸向赤道的曲线，并 以赤道为对称轴； (3) 经纬线投影后仍保持相互正交的关系，即投影后无角度变形； (4) 中央子午线和赤道的投影相互垂直 目前我国采用的高斯投影，就是一种横圆柱正形投影。 按投影带不同通常分为6度带和3度带。
工程测量学
第一章绪论第一节工程测量的内容与要求工程测量学是研究各种工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。
可以说，任何一项工程从开始到结束都离不开测量工作，自从有了人类以后，测量工作就伴随着人类的生产实践活动。
随着人类历史文化的发展和科学技术的进步，工程建设的数量越来越多，规模越来越大，内容越来越复杂，对测量工作的要求越来越高，在测绘科学领域内渐渐形成了“工程测量学”这门学科。
我国的测量技术有着悠久的历史，在几千年发展中有许多关于测量的记载。
例如，西晋的裴秀编写了《制图体系》，清朝康熙年间完成了世界上最早的地形图之一《皇舆全图》。
新中国成立后，我国建立了全国天文大地控制网，统一了国家大地坐标系和高程系统，特别是现代科学技术的发展，极大地推动了工程测量技术的发展。
传统的工程测量工作主要是采用机械和几何的方法解决，近年来，其逐渐被光学的、电子的、自动化的方法所代替。
工程测量学研究的专题很多，应用领域很广，其内容的划分方式也有多种，其中常用的划分方式是按照工程建设中测量工作进行的次序以及所用的测量理论、作业方法的性质来划分。
一般的工程建设，基本上可以分为三个阶段，即规划设计阶段、建筑施工阶段、运营管理阶段，三个阶段对应的测量工作分别为“工程勘测”“施工测量”“安全监测”，现概述如下：（1）工程建设规划设计阶段的测量工作。
每项工程建设都必须按照自然条件和预期目的进行规划设计。
在这个阶段中的测量工作，主要是提供各种比例尺的地形图，另外还要为工程地质勘探、水文地质勘探以及水文测验等进行测量。
对于重要的工程（如某些大型特种工程）或在地质条件不良地区（如膨胀土地区）进行建设，则还要对地层的稳定性进行观测。
（2）工程建设施工阶段的测量工作。
每项工程建设进入施工阶段后，首先要将所设计的工程建筑物按照施工的要求在现场标定出来（即所谓定线放样），作为实地施工的依据。
为此，要根据工地的地形、工程的性质以及施工的组织与计划等，建立不同形式的施工控制网，作为定线放样的基础。
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x
测区
o
y
§ 1.5 地面点的高程
一、高程 地面点沿铅垂线方向到高程基准面的距离
绝对高程H（海拔）：地面 点沿铅垂线方向到大地水准 面的距离
相对高程H'：地面点沿铅垂 线方向到任意水准面的距离
高差h：地面两点高程之差
hAB
HB
HA
H
' B
H
' A
二、我国的高程系统
§ 1.3 地面点位的确定
地物：地面上人造和天然 的固定物体
将地物特征点按比例缩小 在图纸上，并用一定的地 物符号绘制在地形图上。
§ 1.3 地面点位的确定
地貌：地面高低 起伏的形态
在地形图上通常 用等高线来表示 地貌
§ 1.3 地面点位的确定
地面点的空间位置由三维 坐标确定，包括
地理坐标（L，B，H）或（X， Y，Z）
方 向
2、水平线：与铅垂线正交 的直线。
3、水平面：与铅垂线垂直
地心O
线
称
为
铅
的平面
垂
4、 水准面：自由静止的水
线
面;是等位面, 有无数个
大地水准面
设想当海洋处于静止均衡状态时，将它 延伸到陆地内部所形成的封闭曲面。
静止海水 面
陆地
大地水准面
地球表面
大地水准面和铅垂线示意图
起始天文 子午面
G•
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。
一、地球的形状
一、地球的形状
一、地球的形状
为什么需要 抽象出
两个‘椭球’
§ 1.1 地球的形状和大小
二、基本概念
重
离心力
力
1、铅垂线：重力方向线，
的
是测量工作的基准线
地心引力 重力G
五、高斯投影和高斯平面直角坐标系
3.高斯平面直角坐标系 x坐标：中央子午线向西平移
500km，向北为正。 y坐标：赤道，向东为正。 为区分点位所在的高斯投影带，
在Y坐标前必须加两位数的带 号。
如： xA 3516432.695m yA 20587634.230m
• 我国六度带带号 N=13~23，三度带 带号 n=25~45
精品
工程测量第一章绪论
第一章 工程测量基础知识 内容提要
➢ 地球的形状和大小
➢ 地面点的表示方法
➢ 用水平面代替水准面的限度
➢ 测量工作的基本原则
第1章 测量学的基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
第1章 工程测量基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
第1章 测量学的基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
第1章 测量学的基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
第1章 测量学的基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
一、地球形状和大小 1. 地球是一个表面起伏较大的椭球 地球表面最高峰： 8844.43m 海洋底部最深处: 11022.00m 地球表面最大高差近20km 2. 地球又是一个近似光滑的水球 大陆面积: 占29% 海洋面积: 占71 % 3. 地球平均半径: 6371km
• 旋转椭球参数，难以全 球统一确定；各国自己 测定并采用的旋转椭球 称为参考椭球
• 同时顾及地球几何参数 和物理参数的旋转椭球 称为地球椭球体，又称 为参考椭球体
• 参考椭球面是测量计算 和制图的基准面
§ 1.3 地面点位的确定
地球表面所有地 理空间信息总称 为地形。
地形包括 地物和地貌两大部 分
三、空间直角坐标系 三维坐标(X,Y,Z)
1980国家大地坐标系 大地原点 ——位于陕西省泾阳县永乐镇
§ 1.4 测量中常用的坐标系统
四、大地坐标和空间直角坐标的转换 五、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。又称为高 斯—克吕格投影。同时满足等角和高斯投影条件。 目的：将球面坐标转换为平面坐标。
3. 测量高斯平面直角坐标系与 数学笛卡尔平面直角坐标系的区别
x
y
Ⅳ
αⅠ
y
Ⅱ
Ⅰα
x
Ⅲ
Ⅱ
高斯
平面直角坐标系
Ⅲ
Ⅳ
笛卡尔
平面直角坐标系
六、墨卡托投影——等角正圆柱投影 七、独立平面直角坐标系
在半径R<10km的范围内，可用水平面代替大地水准面作为基准面。 以磁子午线的方向作为X轴，向北为正；其垂直方向为Y轴，向东为
平面坐标 (x, y)和高程H，可 写为(x, y，H)
起始大B H）
H
•P
O
B
K
L
赤道
面
1、确定椭球的形状和大小 S 大地经度L 大地纬度B
2、椭球的定位和定向 大地高H
§ 1.4 测量中常用的坐标系统
地面点位的坐标与选用的地球椭球和坐标系 统有关，测量中常用的坐标系统有：天文坐标系、 大地坐标系、高斯平面直角坐标系、独立平面直 角坐标系
一、天文坐标系
球面坐标，称为地理坐标
基准面：大地水准面
基准线：铅垂线
地面点位用天文经度和天文纬 度来表示
§ 1.4 测量中常用的坐标系统
二、大地坐标系 基准面：参考椭球面 基准线：法线 地面点位用大地经度和大地纬度 来表示
1.1954年北京坐标系 2.1980国家大地坐标系 3.WGS-84世界大地坐标系
高斯投影的概念
N
M
中
央
子
O
午 线
赤道面
S
1.高斯投影
中央子午线和赤道投 影后成相互垂直的直 线。
中央子午线长度不变， 离中央子午线越远变 形越大。
为保证投影精度，必 须采用分带投影。
6度投影带：中央子午线经度为 L0 6 N 3
2.高斯投影分带
（1）6度投影带：中央子午线经度为 L0 6 N 3 （2）3度投影带：中央子午线经度为 L'0 3 n
§ 1.1 地球的形状和大小
二、基本概念
5. 旋转椭球 与大地体非常接近的 数学椭球 长半径为a，短半径为b
Z Y
扁率 a b
a
数学模型
x2 a2
y2 a2
z2 b2
1
X
地球平均半径 R=6371km
R 1 (a a b) 3
§ 1.2 地球椭球——参考椭球体
• 旋转椭球理论上是唯一 的数学球体
E
O
地球自转轴
地球自然表面
地心O
大地水准面
格林尼治天文台G
§ 1.1 地球的形状和大小
二、基本概念
3. 大地水准面
静止平衡状态下的平均海水面, 向大陆岛屿延 伸而形成的闭合水准面 特性: 唯一性、等位面、 不规则曲面 作用：测量野外工作的基准面
4. 大地体
由大地水准面包围的地球形体，是不规则球体。 长半径：a=6378140m 短半径：b=6356755m 扁率:（a-b）/a=1/298.257