第一章测量学课件

2024/7/131(普通测量学普通测量学)测测 量量 学学2024/7/132第一章第一章 绪论绪论 每学一门新课首先应了解它的每学一门新课首先应了解它的“定义”搞清楚本门课在今后的学习和搞清楚本门课在今后的学习和工作中应解决的是工作中应解决的是”什么问题，将起到什么作用“。所以绪论课的重要性是不言而喻的。2024/7/133第一章第一章 绪论绪论 （几何线形）公路几何线形：是路基路面、桥梁、隧道涵洞等平面、纵断面和横断面的统称。2024/7/134第一章第一章 绪论绪论勘测、设计、施工勘测、设计、施工1、勘测：测图 （平、纵、横）、水文、地质调查 2、设计：用图3、施工：放样秘密一食堂二宿舍三宿舍蓝球场蓝球场运动场结构实验楼变电所锅炉房车库楼青年公寓培训中心西配楼东配楼交通学院11号楼号楼号楼4号楼号楼号楼号楼号楼号楼号楼号楼2004年全站仪测图,AUTOCAD成图54年黄海高程系哈尔滨工业大学平面直角坐标系成教院D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10D11D12D13D14D15D16BM0BM5BM6BM9BM8BM7BM4BM2BM3号楼15号楼14131256789研究生公寓123五宿舍六宿舍七宿舍四宿舍土木工程学院风动实验室足 球场网球场主楼图书馆软件学院二食堂D19D20D21市政环境工程学院号楼2024/7/135第一章第一章 绪论绪论u几 点 说 明测量学是一门技术基础课技术基础课,实践性比较强。实践性比较强。要求必须认真做好实验课（验证性）。这对整个测量学课程的理解会起到良好的效果。u本课程共给出两个独立成绩：一、结业考试；（累加式考试成绩共分三方面）1、实验课 35%2、作 业 15%3、笔 试 50%2024/7/136第一章第一章 绪论绪论2、教学实习 教学实习以抽签 口试 为主。根据以下四种情况评定成绩：出席情况；平时表现；仪器操作；口试情况。2024/7/137第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 测量学可用一句话来定义定义（概括）：测量学是研究地球的形状和大小以及确定确定确定确定地面地面地面地面（包括空中和地下）（包括空中和地下）（包括空中和地下）（包括空中和地下）点位的科学。点位的科学。点位的科学。点位的科学。土建类专业的学生主要是后半句话，它包括两个内容，即测量学的任务。（一）、任务（一）、任务1、测定(测图、测绘)2、测设（设置、放样）（二）、测量学的分类（二）、测量学的分类（三）、测量学在建筑工程中的作用（三）、测量学在建筑工程中的作用2024/7/138第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论一、测量学的任务及其在建筑工程中的作用一、测量学的任务及其在建筑工程中的作用pp测量学的重点：无论是测图，还是放样都是有关:地面点位的确定。地面点位的确定。一般土建工程分三个阶段一般土建工程分三个阶段:2024/7/139第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定q（一）、地球的形状和大小q几个基本概念：几个基本概念：大地水准面大地水准面地球自然表面地球自然表面地球椭球面地球椭球面2024/7/1310第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定基准面：水准面；大地水准面；大地体；铅垂线；水准面的特性：水准面处处于铅垂线正交，是水准面处处于铅垂线正交，是不规则的物理面。不规则的物理面。2024/7/1311第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定a b 地球自然表面地球自然表面大地水准面大地水准面参考椭球面参考椭球面：拟合一个区域的旋转椭球面称为。2024/7/1312第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定a b l旋转椭球体2024/7/1313第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定(二二)确定地面点位的方法确定地面点位的方法1、高程高程绝对高程：以黄海的平均海水面大地水准面（基准面）作为地面高程的起算面。（水准原点高程为72.26072.260米米,在青岛附近的一个山洞里。）例如：珠穆朗玛峰的绝对高程为 。8844.438844.43米米2024/7/1314第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定参数：a、珠穆朗玛峰峰顶岩石面高程测量精度 0.21米；b、峰顶冰雪深度3.50米。（原1975年公布的珠峰高程数据停止使用）相对高程：一假定水准面为地面高程起算面。高 差：青岛大港1号码头验潮站青岛大港1号码头验潮站青岛大港1号码头验潮站青岛大港1号码头验潮站标牌验潮站内的潮汐自动记录仪验潮站内的潮汐自动记录仪验潮站内的潮汐自动记录仪验潮站内的潮汐自动记录仪青岛观象山水准原点打开水准原点旱井盖水准原点旱井水准原点玛瑙石标志水准原点标牌备用水准原点备用水准原点备用水准原点精密水准测量观测水准原点的稳定性水准原点至1956年黄海高程系0海平面的高程水准原点至1985国家高程基准0海平面的高程精密水准测量观测用德国蔡司Ni002精密水准仪观测精密水准测量观测精密水准测量观测青岛水准零点青岛水准零点2001台湾高程基准基隆水准原点2001台湾高程基准基隆水准原点2001台湾高程基准基隆水准原点2024/7/1346第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定HA HB A BhAB 大地水准面假定水准面高程的确定水准面水准面绝对高程绝对高程绝对高程绝对高程相对高程相对高程相对高程相对高程HAHB2024/7/1347第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定2、地理坐标地理坐标 (旋转椭球面旋转椭球面 上的坐标上的坐标)l大面积考大面积考虑地球曲虑地球曲率的影响率的影响.大地原点结构投影台投影原理在投影台安置经纬仪进行投影观测投影台模型2024/7/1362第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定与前苏联1942年普尔科沃坐标系联测，经苏联西伯尼亚从我国东北入境，传算过来的坐标系1954北京坐标系。大地原点前苏联列宁格勒普尔科沃天文台中央2024/7/1363第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定(3)(3)平面直角坐标系平面直角坐标系球面坐标对局部测量不方便，工程测量一般在平面直角坐标系进行。地球是一个不可展的曲面，通过投影将地球表面物体化算到平面上，一定存在变形。案例切橙子。2024/7/1364第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定3、高斯平面直角坐标系l曲面变平面投影共有三种变形:la、长度;b、面积;c、角度;l高斯投影是保角变换(正形投影)，既保证角度不变，而长度和面积可以在允许范围内变化。2024/7/1365第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定地球是一个不可展曲面演示2024/7/1366第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定l l高斯投影高斯投影高斯投影高斯投影:按经差6度自西向东分60个投影带。中央子午线经度为：L Lo o=6=6n-3n-32024/7/1367第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定“保角保角”横圆柱体投影横圆柱体投影中央子午线N S赤道xyo图1.8 横圆柱体投影图图1.91.9高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系2024/7/1368第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定135 117 15 112 13 14 16 17 18 19 20 69 75 81 87 93 99 105 111 3 29 21 22 23 123 129 图图1.7 61.7 6带投影带投影2024/7/1369第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定图1.11 3带投影2325272931333537391233969 75 81 87 93 99105 111 117414345123 129 1352024/7/1370第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定高斯投影特性高斯投影特性特点：赤道投影为直线，特点：赤道投影为直线，X X轴处处处平行，高斯投影轴处处处平行，高斯投影是等角投影的一种。是等角投影的一种。每带中央子午线与赤道投影相互垂直的直线；除中央子午线外，投影带的其他子午线凹向中央子午线；除赤道外，其他纬线凸向赤道；投影前与投影后角度保持不变，但长度产生变形，平面上长度大于曲面上长度2024/7/1371第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定yx oxByByAxxAA B666千米500千米千米(b)(b)(平移后平移后)通用坐标系通用坐标系 l为避免横坐标出现负值，将每投影带的坐标原点向西移500千米。l为判断点位所在投影带，其横坐标前应加投影带号。l通用坐标（横坐标值通用坐标（横坐标值）2024/7/1372第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定高斯平面直角坐标系和数学坐标系的两个区别和共同点：l区区 别：别：l1、坐标轴不同 l2、象限不同l共同点：共同点：l确定点位的函数表达式相同（角度从x轴正方向顺时针计算，象限也一样设定，所以数学中的计算方法也适用于该坐标系。）三三角角测测量量观观测测觇觇标标西藏高原三角测量2024/7/1375第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定二、地面点位的确定4、假定（独立）平面直角坐标假定（独立）平面直角坐标 当当测测量量区区域域较较小小（半半径径小小于于1010kmkm）时时，可可以以过过测测区区中中心心点点在在大大地地水水准准面面上上的的投投影影点点作作一一个个切切平平面面。如如图图所所示示:用用切切平平面面作作为为测测量量区区域域的的投投影影面面。在在平平面面上上建建立立一一个个平平面面直直角角坐坐标标系系。测测量量计计算算中中。平平面面直直角角坐坐标标系系的的原原点点一一般般选选在在测测区区的的西西南南角角，使使测测区区内内各各点的坐标均为正值。点的坐标均为正值。2024/7/1376第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论因此，在半径为 的范围内进行距离测量时可以不考虑地球曲率对距离的影响，用水平面代替水准面。在半径为10千米的范围内进行水平距离测量时可以不考虑地球曲率队水平距离的影响。用水平面代替水准面。（一）对水平距离的影响2024/7/1377第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论将按级数展开为将按级数展开为;代入得代入得 ABDDbbaRR2024/7/1378第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论223RDDD=D8（一）对水平距离的影响2024/7/1379第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论（二）、对高程的影响（二）、对高程的影响（二）、对高程的影响（二）、对高程的影响 高程测量时，应顾及地球曲率对高程的影响。ABDDbbaRRh地面点的高程为Bb，如果用水平面代替大地水准面，则点的高程为Bb，两者之差，即为用水平面代替大地水准面对高程的影响。将按级数展开为，)1(secsec-=-=qqRRR-=-=DobbobBBbh2024/7/13第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 从表中可知，用水平面代替大地水准面对高程的影响很大，当 时，已经超出了高程测量的误差要求。因此，在在在在高高高高程程程程测测测测量量量量时时时时，应应应应顾顾顾顾及及及及地地地地球球球球曲曲曲曲率率率率对对对对高高高高程程程程的的的的影影影影响响响响。mD200=mmh3=D2024/7/1381第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论四、测量工作概述四、测量工作概述四、测量工作概述四、测量工作概述rr（一）、测量的三项基本工作（一）、测量的三项基本工作（一）、测量的三项基本工作（一）、测量的三项基本工作r 测量工作的基本任务是确定地面点的位置，即地面点的坐标和高程。通常并不是直接测量出地面点的坐标和高程，而是通过测量待测边与已知边之间的水水平平角角、待定点与已知点之间的水水平平距距离离和高高差差，然后经过计算得出地面点的坐标和高程。r 因此，水水水水平平平平角角角角、水水水水平平平平距距距距离离离离和高高高高差差差差是确定地面点位置的三三三三个个个个基基基基本本本本要要要要素素素素。水平角测量、水平距离测量和高差测量（或高程测量）是测量的三项基本工作。2024/7/1382第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论四、测量工作概述四、测量工作概述四、测量工作概述四、测量工作概述r为了防止测量误差的积累，提高测量成果的精度，为了防止测量误差的积累，提高测量成果的精度，所以在测量工作中必须遵循的所以在测量工作中必须遵循的原则之一原则之一是；是；r在测量布局测量布局方面要“由整体到局部由整体到局部”；r在测量工作程序测量工作程序上要“先控制后碎部先控制后碎部”；r在测量精度控制测量精度控制方面要“由高级到低级由高级到低级”。即先建立控制网，进行高精度的控制测量，在以控制点为基础，进行较低精度的碎部测量。（二）、测量工作的原则和程序（二）、测量工作的原则和程序2024/7/1383第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论四、测量工作概述四、测量工作概述四、测量工作概述四、测量工作概述（二）、测量工作的原则和程序（二）、测量工作的原则和程序测量工作中必须遵循的测量工作中必须遵循的原则之二是；是；q上一步工作没做检核检核不能做下一步工作。2024/7/1384第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 学习重点学习重点：q 1、水准测量的原理。q 2、外业水准测量的三项检核和内业计算的方法。q 3、水准仪的使用和检验。q 学习要求和方法学习要求和方法：q 精读2-1、2-4节，并结合实际操作切实掌握。这部分内容对初学者来说虽然不难理解，但它是最基本和常用的测量工作。q 掌握微倾式水准仪、自动安平水准仪和电子水准仪的构造和使用，了解检验和校正的原理和方法，即本章中2-2、2-3、2-7及2-5的内容。这部分的内容自学比较困难，必须结合仪器在实验课中学习，才能学会。q 一般了解水准测量误差产生的原因，对测量精度的影响以及消除或减少误差的方法，即本章中2-4-4节的内容。q 对精密水准仪，只需了解其一般概念和构造特点即可。学习重点学习重点r绪论这一章是学习本课程的预备知识，主要包括三个内容：r 1、什么是测量学？测量学在建筑类专业中的作用和学习本课程的目的要求。r 2、地面点位的表示方法。这是重点。r 3、测量工作的一般概念。r 学习要求和方法：学习要求和方法：r 1-1、1-2节讲的是第一个内容，首先提出了测量学的定义和任务，对此必须牢记。其次从测量技术的发展提出了现代测量学科的分类，这样可使同学了解测量学的全貌，进而了解在建筑类专业中及本书中需要学习那些测量知识，有助于同学明确学习目的性。r 1-3、及1-4各节讲的是第二个内容，其中包括了测量学中某些基本理论和知识，但对地球的形状大小、大地水准面、旋转椭球体以及测定地理坐标等内容，因主要属于大地测量学的范畴，只需知道其意义就行，不必深究。1-3节是重点，必须对经度、纬度、平面直角坐标、水准面、水平面、平均海水面、绝对高程和相对高程等测量学中的词汇有清楚的概念并牢记之。但对高斯平面直角坐标，只需了解其一般意义即可。1-4节可作参考，但其结论十分重要。r 1-5节讲的是第三个内容，可一般通读，其中测量工作的组织原则，迎接和第六、七章的学习及以后的实习和实际工作逐步加深理解。