建筑工程测量基本概念

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,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,m,m,地球表面最大高差近20,km,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: 6371,km,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。,抽象,一、地球的形状,实际地球,地球表面,大地体,旋转椭球体,大地水准面,旋转椭球面,一、地球的形状,大地体,旋转椭球体,大地水准面,参考椭球面,？,为什么需要,抽象出,两个椭球,一、地球的形状,1.1 地球的形状和大小,二、基本概念,1. 重力方向线,即铅垂线,是测量工作的基准线,2. 水准面,自由静止的水面;,是等位面, 有无数个,地心,O,离心力,地心引力,重力,G,重力的方向线称为铅垂线,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,。,大地水准面,静止海水面,陆地,大地水准面,地球表面,低密度矿体,高密度矿体,大地水准面,大地水准面和铅垂线示意图,地心,O,O,G,格林尼治天文台,G,地球自转轴,起始天文子午面,地球自然表面,大地水准面,E,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。,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,扁率,数学模型 地球平均半径,R=6371km,1.1 地球的形状和大小,Z,Y,X,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,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,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,球面坐标（,L，B，H）,或（,X，Y，Z）,平面坐标 (,x, y),和高程,H，,可写为(,x, y，H),大地经度,L,大地纬度,B,P,（,L B H）,O,S,N,E,K,B,L,大地高,H,1、确定椭球的形状和大小,2、椭球的定位和定向,起始大地子午面,赤道面,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,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,3.,WGS-84,世界大地坐标系,1.4 测量中常用的坐标系统,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。,O,S,N,赤道面,中央子午线,M,高斯投影的概念,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,（1）6度投影带：,中央子午线经度为,（2）3度投影带：,中央子午线经度为,五、高斯投影和高斯平面直角坐标系,x,坐标,：中央子午线向西平移500,km，,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：,我国六度带带号,N=1323,，,三度带带号,n=2545,x,y, ,高斯,平面直角坐标系,y, ,x, ,笛卡尔,平面直角坐标系,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,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,R10km,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，向东为正。,坐标原点选在测区西南角。,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,二、我国的高程系统,国家水准原点（高程零点,H。）,位于青岛观象山，,黄海平均海水面为高程基准面,1956黄海高程系：,1985,国家高程基准：,H。=72.260m，,相差29,mm,某市目前仍采用上海吴淞高程系,如某点:,m=85,黄海高程,1.6 用水平面代替水准面的限度,一、对距离的影响,大地水准面上：,在水平面上：,误差值：,相对误差：,结论：,当测区半径,r10km,时, 误差仅为1/120万，可用水平面,代替大地水准面,二、对水平角的影响,球面三角形,内角和,球面角超,P,球面三角形面积,R,地球半径，,结论：,当测区范围在100,km,2,，,用水平面代替水准面时，对角度影响仅为0.51，在普通测量工作中可以忽略不计,三、对高程的影响,用水平面代替水准面对高程的影响就是地球曲率对高程的影响,结论:,必须顾及其影响,进行改正,测量误差基本知识,1.7.1 测量误差概述,一、测量与观测值,二、测量误差及其来源,测量中的被观测量，客观上都存在着一个真实值， 简称真值。对该量进行观测得到观测值。,观测值与真值之差，称为真误差。, =,l,-,X,真误差观测值真值,仪器设备不尽完善,人的感官不稳定,自然环境的影响,误差分类,一、粗差,二、系统误差,三、偶然误差,1.7.2 测量误差的种类,一、偶然误差的四个特性,举例：,a,b,c,i,=a,i,+b,i,+c,i,-180,（,i=1,2,358）,1.7.3 偶然误差的特性,结 论,1.,在一定的条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定的限度；,2.绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多；,3.绝对值相等的正负误差出现的机会相等；,4.偶然误差的算术平均值趋近于零，即,二、误差概率分布曲线,三、分析标准差,1.,与观测误差及偶然误差概率密度,f(,),的关系,2.,与误差分布曲线拐点的关系,y=f(,),y,-,+,的概率值,P（, ,）,+,y=f(,),y,-,+,1.7.4 衡量精度的标准,一、用绝对误差来衡量精度,1. 方差和中误差,方差,中误差（用,m,表示）就是标准差,标准差,的计算公式,中误差的估算值的计算公式,2. 平均误差,3. 极限误差（容许误差）,m,容许,=3,m, 2,m,m,容许,的概率含义,二、用相对误差来衡量精度,1.7.5 误差传播定律,一、倍乘,二、和或差,三、一般函数,1.7.6 等精度观测的平差,一、求最可靠值（最或是值）,5,二、评定精度,1. 求观测值的中误差,i,= l,i,X,用最或是值误差求观测值的中误差,v,i,= l,i,- x,用真误差求观测值的中误差,2. 求最可靠值中误差,1.7.7 不等精度观测的平差,例：,A,B,C,S=4km,S=2km,S=2.5km,E,已知：,H,A,、 H,B、,H,C ，,求：,H,E,一、权（用,p,表示）,权是表示观测值可靠程度的一个相对性数值,权的特性,权愈大表示观测值愈可靠,权是相对数值，故单独一个值无意义,权始终取正号,权可以用一数乘除其意义不变,怎样定权,取中误差定权,从实际出发,测角取测回数,二、求不同精度观测值的最可靠值(最或是值),加权算术平均值,加权算术平均值,三、最可靠值（最或是值）的精度评定,（一）最或是值的中误差,加权,平均值的中误差,（二）单位权观测值中误差,用观测值的最或是值误差来计算,单位权中误差的公式：,用最或是值误差,来计算不同精度观测值最或是值,中误差公式：,1.8 测量工作的基本概念,一、测量三项基本工作,测量工作包括测定和测设两部分，其实质都是确定地面点的点位,确定点位的三要素：高差、水平角、水平距离,测量三项基本工作：,高程测量（第三章）,角度测量（第四章）,距离测量（第五章）,二、测量工作的原则,从整体到局部，先控制后碎部,减少误差结累,加快测量速度,前项工作未作检核，不进行下一步工作,保证成果质量,三、工程测量的基本内容,本章小结,测区范围较小时，可以用水平面代替水准面，即以平面代替曲面。即当测区范围的半径在,10,km,以内时，如测量水平距离，可不考虑地球的曲率，用水平面代替球面，但在高程测量时，即使距离很短，也必须考虑地球曲率的影响,观测误差是客观存在，按其性质可分为系统误差和偶然误差两类,从整体到局部,”,或,“,先控制后碎部,”“,检核原则,”,是测量工作所遵循的原则,谢谢！,