道路工程测量测量

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,*,1.1,道路交通工程,测量的任务与作用,1.2,地球的形状与大小,1.3,测量坐标系,1.4,水平面代替水准面的限度,1.5,测量工作的原则与程序,第一章 绪论,一、测量学的概念,测量学是研究如何测定地表上点的位置，如何将地球表面的形状及其信息测绘成图，如何确定地球的形状与大小，并将设计图纸上的工程构造物在实地上标定出来。,测量工作的基本任务,：,（,1,）、测定 （,2,）、测设（施工放样）,二、测量学科分类,大地测量学：,研究和确定地球形状、大小、整体与局部运动和地表面点的几何位置以及它们的变化的理论和技术的科学。,摄影测量与遥感学：,研究利用电磁波传感器获取目标物的影像数据，从中提取语义和非语义信息，并用图形、图像和数字形式表达的学科。,地图制图学与地理信息工程：,研究利用地图图形科学地、概括抽象地反映自然界和人类社会各种现象的空间分布、相互关系及其动态变化，并对空间信息进行获取、智能抽象、存储、管理、分析、处理、可视化及其应用的科学。,海洋测量学：,它以海洋水体和海底为测绘对象，研究测量及海图编制的理论和方法的科学，主要包括海道测量、海洋大地测量、海底地形测量、海洋专题测量以及航海图、各类海洋图等的编制。,工程测量学：,研究工程建设与自然资源开发中在规划、勘测设计、施工与管理各个阶段进行的控制测量、地形测绘、施工放样和变形监测的理论和科学技术。,工程测量学是测绘科学技术在国民经济和国防建设中的直接应用。,三、道路工程测量的任务和作用,运用测量学的基本原理和方法为各类建筑工程服务。,工程建设三阶段 测量的任务,勘测设计,控制，测绘地形图,施工建设,施工放样，竣工测量,运营管理,安全监测，变形观测,返回,1-2,地球的形状与大小,一,.,地球的形状和大小,1,地球自然形体：是一个不规则的几何体， 陆地面积约占,21%,， 海洋面积约占地球表面的,71,%,。,高山,陆地,丘陵,海洋,大地体：,大地水准面所包围的代表地球形状和大小,的形体。,大地水准面：,设想处于完全静止的平均海水面向,陆地和岛屿延伸所形成的闭合曲面。,由于大地水准面是一个不规则的曲面，不能用数学公式表述，因而需要寻找一个理想的几何体代表地球的形状和大小。,该几何体必须满足两个条件：,形状接近地球自然形体,；,可以用简单的数学公式表示,。,2,参考椭球体及参考椭球面,参考椭球体,一个非常接近大地体，并可用数学式表示,几何形体，作为地球的参考形状和大小。,它是一个椭圆绕其短轴旋转而形成的形体，故又称旋转椭球体。,参考椭球面,参考椭球面,参考椭球体外表面，,是球面坐标系的基准面。,旋转椭球体由长半轴,a,（,或短半轴,b,）,和扁率,决定。,我国目前采用的,参考,椭球体,的,参数,为：,长半轴,a= 6378140m,短半轴,b= 6356755.288m,扁 率,= =,测量精度要求不高时，可把地球看作,圆球,，其平均半径,R =6371km,3,、测量工作的基准线和基准面,测量工作的基准线,铅垂线,。,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,G,大地水 准面,铅垂线,二、确定地面点位的方法,地面点的空间位置可以用点在水准面或水平面上的,位置（,X,，,Y,）,及点到,大地水准面的,铅垂距离（,H,）,来,确定。,如地面点：,A,（,X,，,Y,，,H,）,C,Y,A,B,a,b,c,X,1,、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：,H,A,= 166.780m,H,B,= - 136.680m,A,大地水准面,H,A,B,H,B,绝对高程,（海拔）：某点沿铅垂线方向到大地水准,面的距离。如：,H,A,、,H,C,。,相对高程：,某点沿铅垂线方向到任意水准面的距离。,如：,H,A,、,H,C,。,高差：,地面上两点高程之差。,如,：,h,AC,= H,C, H,A,h,AC,= H,C, H,A,当,h,AC,为正,时，,C,点高于,A,点；,当,h,AC,为负时，,C,点低于,A,点；,我国的高程系统：,水准原点,全国高程的起算点。,1985,年国家高程基准,72.260m,1956,年黄海高程系,72.289m,目前我国统一采用,1985,年国家高程基准,。,水准原点,H,0,验潮站,大地水准面,三、地面点在投影面上的坐标,地面点的坐标常用地理坐标、平面直角坐标或 空间直角坐标表示。,（一）地理坐标,以,参考椭球面,为基准面，以椭球面,法线,为,基准线建立的坐标系。,地球表面任意一点的,经度,和,纬度,，称为该,点的,地理坐标，,可表示为,A(L,B),。,如：北京 东经,11628,北纬,3954,S,纬线,N,O,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。,赤道平面：,垂直于地轴并通过,地球中心的平面,WME,。,赤 道：,赤道平面与地球面,的交线。,W,E,赤道,赤道平面,起始子午面,起始子午线,G,大地经度：,过,P,点的子午面,NPS,与首子午面,NMS,所构,成的二面角叫做,P,点的大地经度，用,L,表示。,大地纬度,：,过,P,点的法线,Pn,与赤道面的夹角叫做,P,点,的大地纬度，用,B,表示,。,赤道平面,O,P,M,大地经度,L,大地纬度,B,n,L,B,起始子午面（首子午面）,S,N,L,取值范围：,东经,0180,西经,0180,B,取值范围：,南纬,090,北纬,090,我国大地原点,位于陕省泾阳县永乐镇，,距西安,36,公里，,1977,年动工，,1978,年建成,。,我国统一采用的坐标系为,“,1980,年国家坐标系”。,大地原点：全国统一坐标的起算点。,（二）平面直角坐标,由于,地理坐标,是球面坐标，在工程建设规,划、设计 、施工中，测量和计算,十分不便,。,投影：将球面坐标按一定的数学法则归算到,平面上。,即,X= F,1,（,L,，,B,）,Y= F,2,（,L,，,B,）,我国采用,高斯平面直角坐标,，小地区范围内,也可采用,独立平面直角坐标,。,高斯平面直角坐标系,1,、高斯投影的概念,高斯投影是一种,等角投影,。它是由德国数学家高斯,(Gauss,，,17771855),提出，后经德国大地测量学家克吕格,(Kruger,，,1857,1923),加以补充完善，故又称“高斯,克吕格投影”，简称“高斯投影”。,测量中大量的角度观测元素，在投影前后保持不变，这样,免除了大量投影计算,工作；,保证在有限范围内使得地图上图形同椭球上原形保持相似，,给识图用图带来很大方便,。,投影能方便的按分带进行，并能用简单的、统一的计算公式把各带连成整体。,测量对地图投影的要求：,N,S,c,中央,子,午线,赤道,高斯投影平面,赤道,中央子午线,2,、高斯投影的原理,高斯投影,采用分带投影。将椭球面按一定经差分带，分别进行投影。,高斯投影必须满足：,1,高斯投影为正形投影，,即等角投影；,2,中央子午线投影后为直,线，且为投影的对称轴；,3,中央子午线投影后长度,不变。,高斯投影平面,赤道,中央子午线,3,、高斯投影的特性,（,1,）,中央子午线,投影后为直线，且长度不变。,（,2,）,除中央子午线外，,其余子午线,的投影均为凹向中央子午线的曲线，并以中央子午线为,对称轴,。投影后有长度变形。,（,3,）,赤道线,投影后为直线，但有长度变形。,赤道,中央子午线,平行圈,子午线,O,x,y,（,4,） 除赤道外的其余纬线，投影后为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴。,（,5,）经线与纬线投影后仍然保持正交。,（,6,） 所有长度变形的线段，其长度变形比均大于,l,。,（,7,）,离中央子午线愈远，长度变形愈大。,赤道,中央子午线,平行圈,子午线,O,x,y,4,、投影带的划分,我国规定按经差,6,和,3,进行投影分带。,6,带,自,首子午线,开始，按,6,的经差自西向东分成,60,个带,。,3,带,自,1.5,开始，按,3,的经差自西向东分成,120,个带,。,高斯投影带划分,6,带与,3,带中央子午线之间的关系如图,:,3,带的中央子午线与,6,带中央子午线及分带,子午线重合，减少了换带计算。,工程测量采用,3,带，特殊工程可采用,1.5,带或任意带。,按照,6,带,划分的规定，第,1,带中央子午线的经度为,3,，其余各带中央子午线经度与带号的关系是：,L,。,=6N,3,（,N,为,6,带的带号）,例：,20,带中央子午线的经度为,L,。,6 20,3,117 ,按照,3,带,划分的规定，第,1,带中央子午线的经度为,3,，其余各带中央子午线经度与带号的关系是：,L,。,=3n,（,n,为,3,带的带号）,例：,120,带中央子午线的经度为,L,。,3 120,360 ,若已知某点的经度为,L,，则该点的,6,带带号,N,由下式计算：,N,（取整）,+1,若已知某点的经度为,L,，则该点所在,3,带的带号按下式计算：,n,（四舍五入）,5,、高斯平面直角坐标系,坐标系的建立：,x,轴,中央子午线的投影,y,轴,赤道的投影,原点,O,两轴的交点,O,x,y,P,（,X,，,Y,）,高斯自然坐标,注：,X,轴向,北,为,正,，,y,轴向,东,为,正,。,赤道,中央子午线,由于我国的位于北半球，东西横跨,12,个,6,带,(1323,带,),，,22,个,3,带（,2545,带）。,各带又独自构成直角坐标系。,故：,X,值均为正,，,而,Y,值则有正有负。,世界地图,赤 道,x,y,o,500km,=500000+,=+ 636780.360m,=,500000+,=+ 227559.720m,国家统一坐标：,（带号）,（带号）,例：,有一国家控制点的坐标,:,x=3102467.280m ,y=19367622,380m,，,（,1,）该点位于,6,带的第几带？,（,2,）该带中央子午线经度是多少？,（,3,）该点在中央子午线的哪一侧？,（,4,）该点距中央子午线和赤道的距离为多少？,（第,19,带）,（,L,。,=6,19-,3=111,）,（先去掉带号，原来横坐标,y,367622.380500000,-132377.620m,，在西侧）,（距中央子午线,132377.620m,，距赤道,3102467.280m,）,不同点：,1,、,x,，,y,轴互异。,2,、 坐标象限不同。,3,、表示直线方向的方位角,定义不同。,相同点：,数学计算公式相同。,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,o,o,y,y,x,x,p,p,x=,Dcos,y=,Dsin,x=,Dcos,y=,Dsin,D,D,独立平面直角坐标,当测区范围较小时，可将大地水准面看作平面，,并在平面上建立,独立平面直角坐标系,；,地面点的位置可用,平面直角坐标,确定；,坐标系原点一般 选在测区,西南角,（测区内,X,、,Y,均为正值）；,原点坐标值可以,假定,，也可,以采用,高斯平面直角坐标,；,规定：,X,轴向北为正，,Y,轴向东为正。,O,X,Y,测区,北,1-4,用水平面代替水准面的限度,一、对距离的影响,水准面上弧长为,S,，其所对圆心角为,，地球的,半径为,R,。水平面上直线长为,t,，,其差值为,S,。,相对差值：,式中取,R=6371km,，则,结论,： 在半径为,10km,的圆面积内进行长度的测量时，可以不必考虑地球曲率的影响，即可把水准面当作水平面看待。,S/km,S/mm,S/,S,5,1,1/4870000,10,8,1/1220000,20,66,1/304000,50,1027,1/48700,二、对高程的影响,用水平面代替大地水准面，对高程的影响：,h,S/km,0.05,0.10,0.20,1,10,h/mm,0.2,0.8,3.1,78.5,785,结论,:,地球曲率的影响对高差而言，即使在很短的距离也必须加以考虑,。,1-5,测量工作的程序与原则,一、技术过程,地面点定位，亦即以某种技术过程确定地面点的位置。,1.,测绘,：以测量技术手段测定地面点位置并用图像或图形和数据等形式表示出来，这种技术过程称为测绘。,2.,测设,：利用,测量技术手段,把设计上拟定的地面点,测定,到实地上，这种技术过程称为,测设,，或称为工程放样，简称放样,二、地面点定位元素,角度测量,、,距离测量,、,高差测量,是地面点定位的测量基本技术工作。,测量得到的,角度,(),、距离,(D),、高差,(h),是地面点定位的基本元素，称为定位元素。这些定位元素具有独立性,(,即某一元素与其他同类元素之间不存在函数关系,),和直接可量性,(,即可利用测量仪器直接测量其大小,),，故称之为直接观测量，或称为,直接定位元素,。,地面点的定位参数,x,、,y,、,H,不能直接测量得到，但可以利用地面点的直接定位元素按某种规定的法则推算得到，故又称地面点的定位参数,x,、,y,、,H,为间接观测量，或称为,间接定位元素,。,二、测量工作的基本原则,1,、等级原则,2,、从整体到局部；,3,、先控制后碎部,；,4,、复测复算、步步检核,。,优点：,减少误差积累；,避免错误发生；,提高工作效率。,返回,