工程测量、全站仪技术–卢玉春.docVIP

第一章 工程测量概述 1．1 测量工作的任务及其作用 一．测量学的概念：研究测定地面点的平面位置及高程，将地球表面的地貌及其地物测绘成图，并将工程设计到地面定位的科学。 研究对象：地球的形状、大小和地表面上各种物体的几何形状及空间位置。 二．测量学的任务：测定、测设 三．测量学的分类（按研究对象、研究任务和采用方法） 1．大地测量学：研究地球的形状与大小及其重力场的科学。 研究对象：地表上一个较大的区域甚至整个地球，必须考虑地球的曲率。 基本任务：建立国家大地控制网，测定地球的形状、大小和研究地球的重力场理论、技术和方法。大地控制网是为研究地球有关的各种科学服务的，并且是施测地形图的重要依据。 2．地形测量学：研究小地区地表各类地物形状和大小的科学。 研究对象：地球自然表面上一个区域，由于地球半径很大，可以把这块球面当作平面看待而不考虑其曲率。 基本任务：测绘地表面各类物体形状和大小。 3．摄影测量学：利用摄影象片来研究地表形状与大小的科学。其任务与地形测量学相同，只是采用的方法不同。 4．工程测量学：研究解决工程在勘测设计、施工放样、运营管理过程中各种测绘问题的科学。 研究对象：工程中建设的测绘工作。 基本任务：把地面上的情况描绘到图纸上，把图纸上设计的建筑物桩定到地面上，以及为建筑物施工过程中和竣工后所产生的各种变化而进行的变形观测。 四．测量学的作用 利用和改造自然，为国民经济和图防建设服务。 地面点位的确定 地球的形状和大小 大地体：把地球总的形状看成是被海水包围的球体，也就是设想有一个静止的海水面，向陆地延伸而形成的一个封闭曲面，由于海水有潮汐，取平均的海水面作为地球形状和大小的标准，它所包围的形体称为大地体。 水准面：设想有一个静止的海水面，向陆地延伸而形成的一个封闭曲面。 大地水准面：与平均海水面相吻合的水准面，是一个复杂的不规则曲面。由于地球的吸引力的大小与地球内部的质量有关，地球内部的质量分布又不均匀，这引起地面上各点的铅垂线方向产生不规则的变化，因而水准面实际上是一个有微小起伏的不规则曲面。特点：①假想的；②不规则且无法用数学式表示；③有无数个；④水准面上任一点的切面与该点的铅垂线方向垂直。 铅垂线：重力的方向线，垂直指向地心。 旋转椭球：大地体与一个以椭圆的短轴为旋转轴的旋转椭球的形状十分近似，而旋转椭球可以用数学式表示，所以测绘工作便取大小与大地体很接近的旋转椭球作为地球的参考形状和大小。这个与大地体很相近的球体称为旋转椭球，也叫参考椭球。 旋转椭球面：旋转椭球的表面。若对参考椭球面的数学式加入地球重力异常变化参数的改正，便可得到大地水准面的较为近似的数学式。这样，从严格意义上讲，测绘工作是取参考椭球面为测量的基准面，但在实际工作中仍取大地水准面作为测量的基准面。当对测量成果的要求不十分严格时，不必改正到参考椭球面上。另一方面，实际工作中又可以十分容易地得到水准面的铅垂线，所以用大地水准面作为测量的基准面便大大简化了操作和计算工作，因而水准面和铅垂线便成为实际测绘工作的基准面和基准线。 椭球元素：决定旋转椭球的长半轴、短半轴及扁率。 , , 由于地球椭球的扁率很小，当测区不大时，可将地球当作圆球。 地面点位的确定 1．地面点的坐标 测量工作的基本任务是确定地面点的空间位置，通常是确定地面点在球面或平面上的投影位置，以及地面点到大地水准面的铅垂距离，也就是确定地面点的空间位置的坐标和高程。地面点的坐标可根据不同的用途，可在地理坐标、高斯平面坐标、平面直角坐标中选用。 ㈠地理坐标：在大区域内地面点的位置，以球面坐标系统来表示。用经度和纬度来表示地面点在球面上的位置称为地理坐标。地理坐标又因采用的基准面、基准线及测量计算坐标方法的不同面分为天文地理坐标和大地地理坐标。 ①天文地理坐标（天文坐标）：用天文经度和天文纬度表示地面点在大地水准面上的位置。 子午面：过地面上任一点的 铅垂线与地轴组成的平面。 子午线（经线）：子午面与球 面的交线。 首子午面：过英国格林威治 天文台的子午面。 首子午线：过英国格林威治天文台的子午线。 经度：过某点的子午面与首子午线所组成的两面角，自首子午面向东或向西计算，数值为。在首子午面以东为东经，在首子午面以西为西经，同一子午面线上各点的经度相同。 纬线：垂直于地轴的平面与地球表面的交线。 赤道：垂直于地轴并通过地心O与地球表面相交的纬线。 纬度：以某点的铅垂线与赤道平面之间的夹角，自赤道起向南或向北计算，数值为。1980年国家大地坐标系。 ㈡高斯平面直角坐标 地图投影：将旋转椭球面上的点位换算到平面上称地图投影。 高斯投影：设想将截面为椭圆的一个圆柱面横套在旋转椭球外面，并与旋转椭球面上某一条子 午线相切，同时使圆柱的轴位 于赤道面内，且通过椭球中心， 相切的