工程测量学电子教案.doc

第一章 工程测量学概述 内容：掌握工程测量的基本概念、任务与作用；理解水准面、大地水准面、地理坐标系（大地、天文）、独立平面直角坐标系、高斯平面直角坐标系、绝对高程、相对高程和高差的概念；了解用水平面代替水准面的限度、测量工作的组织原则和程序及本课程的学习方法。 重点：测量上平面直角坐标系与数学上笛卡尔平面直角坐标系的异同；测量工作的组织原则和程序。 难点：大地水准面、 高斯平面直角坐标系的概念；地面上点位的确定方法。 § 1.1 测量学的发展、学习意义及要求 一、测量学的发展概况 1、我国古代测量学的成就 我国是世界文明古国 , 由于生活和生产的需要 , 测量工作开始得很早，在测量方面也取得了辉煌的成就。现举出以下几例。 （1）长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国地图—— 世界上发现的最早的军用地图。 注：世界上现存最古老的地图是在古巴比伦北部的加苏古巴城（今伊拉克境内）发掘的刻在陶片上的地图。 图上绘有古巴比伦城、底格里斯河和幼发拉底河。 大约是公元前 2500 年刻制的，距今大约四千余年了。 （2）北宋时沈括的《梦溪笔谈》中记载了磁偏角的发现。 （3）清朝康熙年间， 1718 年完成了世界上最早的地形图之一《皇与全图》。 在清朝康、雍、乾三位皇帝的先后主持下，自康熙十七年至乾隆二十五年，即 1708 年至 1760 年的五十余年间，是中国大地测量工作取得辉煌成就，绘制全国地图、省区地图和各项专门地图最多的兴盛时期，亦是世界测绘史上首创中外人士合作先例，在一千余万平方公里的中国大陆上完成了大规模三角测量的宏伟业绩。 2、目前测量学发展状况及展望 （1） 全站仪的测量室内外一体化。 （2） 全球定位系统 GPS （ Global positioning system ）的发展。 （3） 遥感 RS （ Remote sense ）的发展。 （4） 地理信息系统 GIS （ Geographic information system ）的发展。 （5） 3S 技术的结合 , 和数字地球（ digital earth ）的概念。 3、本课程的意义及要求 学习本课程的意义： （1）土木工程（包括公路、建筑、市政）的设计、施工、竣工、扩建维修及变形监测均要进行测量工作。 （2）从高职专业的特点，更要学好测量。高职教育是培养高等级专门应用性人才，高职专业更加注重动手能力的培养，而测量课程是培养动手能力的重要途径之一。 掌握好本课程的要求： 认真听课，做好笔记；独立完成作业；实验课认真对待。 4、 测量学科的分类 测量学的定义： 测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面（包含空中、地下和海底）点位的科学。根据它的任务与作用，包括两个部分： 测定（测绘）——由地面到图形。指使用测量仪器，通过测量和计算，得一系列测量数据，或把地球表面的地形缩绘成地形图。 测设（放样）——由图形到地面。指把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置在地面上标定出来，作为施工的依据。 测量学科的分类： 测量学科按照研究范围和对象的不同，产生了许多分支科学。一般分为：普通测量学、大地测量学、摄影测量学、工程测量学和制图学。 工程测量是指工程建设和资源开发的勘测设计、施工、竣工、变形观测和运营管理各阶段中进行的各种测量工作的总称。 § 1.2 地面点位的确定 地面点位的确定，一般需要三个量。在测量工作中，我们一般用某点在基准面上的投影位置（ x,y ）和该点离基准面的高度（ H ）来确定。 一、测量基准面 1、测量工作基准面——水准面、大地水准面。 测量工作是在地球表面进行的，而海洋占整个地球表面的 71% ，故最能代表地球表面的是海水面，人们将海水面所包围的地球形体看作地球的形状。测量工作基准面自然选择海水面。 水准面 —— 静止海水面所形成的封闭的曲面。 大地水准面 —— 其中通过平均海水面的那个水准面。 水准面的特性——处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面。 铅垂线——测量工作的基准线。 水准面和大地水准面图 2、测量计算基准面——旋转椭球 由于地球内部质量分布不均匀，引起铅垂线的方向产生不规则的变化，致使大地水准面成为一个复杂的曲面，无法在这个曲面上进行测量数据的处理。为了计算方便，通常用一个非常接近于大地水准面，并可用数学式来表示的几何体来代替地球的形状，这就产生了“旋转椭球”的概念。 旋转椭球：由一椭圆（长半轴 a ，短半轴 b ）绕其短半轴 b 旋转而成的椭球体。 二、地面点的坐标 坐标分为地理坐标、高斯平面直角坐标和平面直角坐标。 1、地理坐标（属于球面坐标系统）——用经度和纬度来表示。 适用于：在地球椭球面上确定点位。 2、平面直角坐标——用坐标（ x ， y ）来表示。 适用于：测区范围较小，可将测区曲面当作平面看待。 其与数学中平面直角坐标系相比