测量学第一章绪论.ppt

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1、第一章绪论教学要点一、教学内容（1）测量学的概念，土木工程测量的主要任务；（2）地球的形状与大小，地面点位的确定方法；（3）用水平面代替水准面的限度；（4）测量的基本工作，测量的基本原则，测量工作的基本要求，常用的测量元素和单位。二、重点和难点（1）重点确定地面点位的方法；（2）难点高斯平面直角坐标系的建立。三、教学要求（1）了解测量学的概念，建筑工程测量的任务，地球的形状和大小，用水平面代替大地水准面的限度。（2）掌握确定地面点位的方法，测量的基本工作、基本原则和基本要求，常用的测量元素和单位。第一

2、节土木工程测量的任务一、测量学的概念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。它的内容包括测定和测设两部分。（1）测定测定是指得到一系列测量数据，或将地球表面的地物和地貌缩绘成地形图。（2）测设测设是指将设计图纸上规划设计好的建筑物位置，在实地标定出来，作为施工的依据。二、土木工程测量的任务土木工程测量是测量学的一个组成部分。它是研究土木工程在勘测设计、施工和运营管理阶段所进行的各种测量工作的理论、技术和方法的学科。它的主要任务是：（1）测绘大比例尺地形图、纵断图和横断图。（2）用图。设计阶

3、段、城市规划、城镇建设等。（3）建筑物的施工测量。（放样）（3）建筑物的变形观测。测量工作贯穿于工程建设的整个过程，测量工作的质量直接关系到工程建设的速度和质量。所以，每一位从事工程建设的人员，都必须掌握必要的测量知识和技能。第二节地面点位的确定一、地球的形状和大小1．水准面和水平面人们设想以一个静止不动的海水面延伸穿越陆地，形成一个闭合的曲面包围了整个地球，这个闭合曲面称为水准面。水准面的特点是水准面上任意一点的铅垂线都垂直于该点的曲面。与水准面相切的平面，称为水平面。2．大地水准面水准面有无数个，

4、其中与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面，它是测量工作的基准面。由大地水准面所包围的形体，称为大地体。第二节地面点位的确定3．铅垂线重力的方向线称为铅垂线，它是测量工作的基准线。在测量工作中，取得铅垂线的方法如图1-1所示。O图1-1铅垂线第二节地面点位的确定4．参考椭球面由于地球内部质量分布不均匀，致使大地水准面成为一个有微小起伏的复杂曲面，如图1-2a所示。选用地球椭球体来代替地球总的形状。地球椭球体是由椭圆NWSE绕其短轴NS旋转而成的，又称旋转椭球体，如图1-2b所示。NSEWOabaNS

5、WE地球椭球体大地水准面a）大地水准面b）地球椭球体图1-2大地水准面与地球椭球体第二节地面点位的确定决定地球椭球体形状和大小的参数：椭圆的长半径a，短半径b扁率α。其关系式为：α=(a-b)/a（1-1）我国目前采用的地球椭球体的参数值为：a=6378140m，b=6356755m，α=1：298.257。由于地球椭球体的扁率α很小，当测量的区域不大时，可将地球看作半径为6371km的圆球。适合区域性的地球椭球为参考椭球。参考椭球面为测量工作的计算基准面，法线为基准线，以此建立的坐标系为大地坐标。我

6、国现行大地坐标系为“1980大地坐标系”在小范围内进行测量工作时，可以用水平面代替大地水准面。第二节地面点位的确定二、确定地面点位的方法地面点的空间位置须由三个参数来确定，即该点在大地水准面上的投影位置（两个参数）和该点的高程。1．地面点在大地水准面上的投影位置地面点在大地水准面上的投影位置，可用地理坐标和平面直角坐标表示。（1）地理坐标是用经度λ和纬度φ表示地面点在大地水准面上的投影位置，由于地理坐标是球面坐标，不便于直接进行各种计算。（2）高斯平面直角坐标利用高斯投影法建立的平面直角坐标系，称为高

7、斯平面直角坐标系。在广大区域内确定点的平面位置，一般采用高斯平面直角坐标。高斯投影法是将地球划分成若干带，然后将每带投影到平面上。如图1-3所示，投影带是从首子午线起，每隔经度6˚划分一带，称为6˚带，将整个地球划分成60个带。带号从首子午线起自西向东编，0˚～6˚为第1号带，6˚～12˚为第2号带，…。位于各带中央的子午线，称为中央子午线，第1号带中央子午线的经度为3˚，任意号带中央子午线的经度λ0，可按式（1-2）计算。λ0=6˚N-3˚（1-2）式中N——6˚带的带号。首子午线第1带0°12°6

8、°央子中午线赤道NS图1-3高斯平面直角坐标的分带第二节地面点位的确定我们把地球看作圆球，并设想把投影面卷成圆柱面套在地球上，如图1-4所示，使圆柱的轴心通过圆球的中心，并与某6˚带的中央子午线相切。将该6˚带上的图形投影到圆柱面上。然后，将圆柱面沿过南、北极的母线KK′、LL′剪开，并展开成平面，这个平面称为高斯投影平面。中央子午线和赤道的投影是两条互相垂直的直线。NSKK′LL′中央子午线母线母线O图1-4高斯平面直角坐标的投影第二节地面点位的确定规