测量学第一章绪论.ppt

第一章 绪论 教学要点 一、教学内容 （1）测量学的概念，土木工程测量的主要任务； （2）地球的形状与大小，地面点位的确定方法； （3）用水平面代替水准面的限度； （4）测量的基本工作，测量的基本原则，测量工作的基本要求，常用的测量元素和单位。 二、重点和难点 （1）重点 确定地面点位的方法； （2）难点 高斯平面直角坐标系的建立。 三、教学要求 （1）了解测量学的概念，建筑工程测量的任务，地球的形状和大小，用水平面代替大地水准面的限度。 （2）掌握确定地面点位的方法，测量的基本工作、基本原则和基本要求，常用的测量元素和单位。 第一节 土木工程测量的任务 一、测量学的概念 测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位的科学。它的内容包括测定和测设两部分。 （1）测定 测定是指得到一系列测量数据，或将地球表面的地物和地貌缩绘成地形图。 （2）测设 测设是指将设计图纸上规划设计好的建筑物位置，在实地标定出来，作为施工的依据。 二、土木工程测量的任务 土木工程测量是测量学的一个组成部分。它是研究土木工程在勘测设计、施工和运营管理阶段所进行的各种测量工作的理论、技术和方法的学科。它的主要任务是： （1）测绘大比例尺地形图、纵断图和横断图。 （2）用图。设计阶段、城市规划、城镇建设等。 （3）建筑物的施工测量。（放样） （3）建筑物的变形观测。 测量工作贯穿于工程建设的整个过程，测量工作的质量直接关系到工程建设的速度和质量。所以，每一位从事工程建设的人员，都必须掌握必要的测量知识和技能。 第二节 地面点位的确定 一、地球的形状和大小 1．水准面和水平面 人们设想以一个静止不动的海水面延伸穿越陆地，形成一个闭合的曲面包围了整个地球，这个闭合曲面称为水准面。 水准面的特点是水准面上任意一点的铅垂线都垂直于该点的曲面。 与水准面相切的平面，称为水平面。 2．大地水准面 水准面有无数个，其中与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面，它是测量工作的基准面。 由大地水准面所包围的形体，称为大地体。 第二节 地面点位的确定 3．铅垂线 重力的方向线称为铅垂线，它是测量工作的基准线。在测量工作中，取得铅垂线的方法如图1-1所示。 第二节 地面点位的确定 4．参考椭球面 由于地球内部质量分布不均匀，致使大地水准面成为一个有微小起伏的复杂曲面，如图1-2a所示。选用地球椭球体来代替地球总的形状。地球椭球体是由椭圆NWSE绕其短轴NS旋转而成的，又称旋转椭球体，如图1-2b所示。 第二节 地面点位的确定 决定地球椭球体形状和大小的参数：椭圆的长半径a，短半径b扁率α。 其关系式为： α= (a-b)/a （1-1） 我国目前采用的地球椭球体的参数值为： a=6 378 140m，b=6 356 755m，α=1：298.257。 由于地球椭球体的扁率α很小，当测量的区域不大时，可将地球看作半径为6371km的圆球。 适合区域性的地球椭球为参考椭球。参考椭球面为测量工作的计算基准面，法线为基准线，以此建立的坐标系为大地坐标。 我国现行大地坐标系为“1980大地坐标系” 在小范围内进行测量工作时，可以用水平面代替大地水准面。 第二节 地面点位的确定 二、确定地面点位的方法 地面点的空间位置须由三个参数来确定，即该点在大地水准面上的投影位置（两个参数）和该点的高程。 1．地面点在大地水准面上的投影位置 地面点在大地水准面上的投影位置，可用地理坐标和平面直角坐标表示。 （1）地理坐标是用经度λ和纬度φ表示地面点在大地水准面上的投影位置，由于地理坐标是球面坐标，不便于直接进行各种计算。 （2）高斯平面直角坐标 利用高斯投影法建立的平面直角坐标系，称为高斯平面直角坐标系。在广大区域内确定点的平面位置，一般采用高斯平面直角坐标。 高斯投影法是将地球划分成若干带，然后将每带投影到平面上。 如图1-3所示，投影带是从首子午线起，每隔经度6?划分一带，称为6?带，将整个地球划分成60个带。带号从首子午线起自西向东编，0?～6?为第1号带，6?～12?为第2号带，…。位于各带中央的子午线，称为中央子午线，第1号带中央子午线的经度为3?，任意号带中央子午线的经度λ0，可按式（1-2）计算。 λ0 = 6?N - 3? （1-2） 式中 N——6?带的带号。 第二节 地面点位的确定 我们把地球看作圆球，并设想把投影面卷成圆柱面套在地球上，如图1-4所示