水利工程测量完整精品PPT课件

2. 地面点的大地坐标系 用地面点的大地坐标系表示地面点的位置需要三个参
数：大地经度，大地纬度，大地高
大地经度L和大地纬度B表示地面点在参考椭球面上的二维投影位 置，用大地高H表示地面点到参考椭球面的垂直距离， 如图1—4所 示
图1—4大地坐标系
1.2.3二维坐标系
1.2．3．1平面直角坐标
在小范围进行测量工作时，可用水平面作为基准面，平面直角坐 标系的原点以O表示
图1—1大地水准面
图1—2 参考椭球面
1.2.1.2 我国的大地坐标系所使用的椭球
建国初期，鉴于当时的历史条件，我国以前苏联选定的克拉索 夫斯基椭球和普尔科夫天文台为大地原点的椭球定位为依据，利用 苏联境内的三角锁与我国境内的绥芬河、呼玛、吉拉林等处三角锁 联测，并平差了我国东北部三角网，得出北京基线网点的坐标，作 为全国坐标起算基础，建立了我国的大地坐标系，称为”1954年北 京坐标系”。后来根据新的测量数据，发现该坐标系所选的参考椭 球面与我国范围内地表形态相差较大，1980年我国采用IUGG十六届 大会推荐的椭球，建立了我国自己的大地坐标系，称为“1980年国 家大地坐标系”
1.2.2地面点位置的表示方法
1.地心空间直角坐标系
目前，卫星大地测量的日益发展，常用地心空间直角坐标来表示空间一点的 地心空间直角坐标系的原点设在地球椭球的中心O，用相互垂直的x、y、z三个轴 表示，x轴通过起始子午面与赤道的交点，z轴与地球旋转轴重合，形成右手坐标 系。如图如图1—3所示
图1—3 空间直角坐标系
用第1、第2、第3、…、第60表示投影带的带号，如图1-8所示。 三度带是在六度带的基础上分成的，它的中央子午线与六度带的中 央子午线和分带子午线重合，即自东经1．5º子午线起每隔经差3º 自西向东分带，将整个地球分成120个投影带。用第1、第2、第 3、…、第120表示投影带的带号。
图1----8 椭球面分带示意图
1.2 测量学中确定地面点位置的方法
由测量学的定义可知，研究地球表面各种形态及服务于工程建设, 首先要测定地球表面的点位，就需要对地球的形状和大小有一概略 了解，并建立适当的确定地面点位的参照标准——坐标系。
1.2.1 球的形状和大小 1.2.1.1 大地水准面和参考椭球
假想有一个静止的平均海水面，延伸至陆地下面形成 一个封闭的曲面，这个曲面称为大地水准面(任一静止的 液体表面称作水准面)。
(图1—5)。通过O点的南北方向线为x轴(纵轴)，向北为正，向南 为负；通过O点而垂直于X轴的东西方向线为Y轴 (横轴)，向东为 正，向西为负。象限次序按顺时针方向排列。为了避免测区内各点 的坐标出现负值，通常将原点O选在测区西南角上，使地面各点都 投影于第1象限内。如图1—5中
，地面点A、B的位置分别用 平面直角坐标(xA、yA)、 (xB、yB)表示；该两点的 坐标之差称为坐标增量， 以⊿x、⊿y表示。坐标增 量可以通过测量有关距离
(1)为水利工程规划设计提供所需的地形资料，规划时需提供中、 小比例尺地形图及有关信息以及进行建筑物的具体设计时需提供大 比例尺地形图。
(2)在工程施工阶段，要将图上设计好的建筑物按其位置，大小测 设于地面，以便据此施工，称为施工放样。
(3)在施工过程中及工程建成后的运行管理中，都需要对建筑物的 稳定性及变化情况进行监测——变形观测，确保工程安全
大地水准面所包围的形体称为大地体，大地体就代表 了地球的形状和大小。
我们把选定了形状和大小并在地球上定位的旋转椭球称为参考椭球。 参考椭球的表面是一个规则的数学曲面，它是测量计算和投影制图 所依据的面。
我们把选定了形状Biblioteka Baidu大小并在地球上定位的旋转椭球称为参考椭球。参考椭球的表面是一个规则的数学曲面，它是测量计算和投影制图所依据的面。
1.2.4 高程系
1.绝对高程
地面点沿铅垂线方向至大地水准面的距离称为绝对高程，亦称为 海拔。在图1-10中，地面点A和B的绝对高程分别为HA和HB。
图1—10 绝对高程 我国规定以黄海平均海水面作为我国的大地水准面。
定和研究地球的形状和大小。
4.
5.
随着科学技术的发展，测量学已发展为多个学科。按照
研究对象和研究范围的不同，测量学可划分为以下几个学科：
( 1 ) 大地测量学 ( 4 )工程测量学
( 2 )地形测量学 ( 5 )制图学
( 3 )摄影测量学
1.1.水利工程测量学的任务 2水利工程测量任务 1.1.2水利工程测量学的任务
第1章 绪论
本章学习目标
通过本章的学习,了解测量学的基本内容与任务、地球的形 状和大小、测量常用坐标系统、测量的基本工作和测量工作必 须遵守的原则。
1. 1 测量学的研究对象及水利工程测量学的任务
2. 1.1.1测量学的研究对象及学科分类
3.
测量学是研究地球及其表面的各种形态的学科，主要
任务是测定地球表面的点位和几何形状，并绘制成图，以及测
六度带中任意带的中央子午线经度Lo为：
L0 6N 3
式中，N为6º投影带的带号。如图1-9所示三度带中任意带的中央子 午线经度划为 Ll=3n 式中，n为3º投影带的带号。如图1-9所示
高斯平面直角坐标以赤道为零起算，赤道以北为正，以南为负
图1—9 高斯平面分带示意图 高斯平面直角坐标以赤道为零起算，赤道以北为正，以南为负.
图1—6高斯平面直角坐标
再将每一带投影到平面上，以中央子午线的投影为纵轴，赤道线 的投影为横轴，建立统一的平面直角坐标系统。如图1-7所示
图1—7高斯平面直角坐标系统 分带时，既要考虑投影后长度变形不大，又要使带数不至于过 多以减小换带计算工作，通常按经差6º或3º分为六度带或三度带。 六度带自0º子午线起每隔经差6º自西向东分带，将整个地球分成60 个投影带。
和角度进行计算求得。
2．3．2高斯平面直角坐标 在大范围进行测量工作时，由于水平面和水准面存在 较大的差异，所以不能用水平面代水准面。应将地面点投 影到椭球面上，再按一定的条件投影到平面上，形成统一 的平面直角坐标系。我国现采用的是高斯—克吕格投影方 法，该方法是按一定经差将地球椭球面划分成若干投影带 ，如图1-6所示