工程测量-第1章绪论.ppt

工程测量 环境工程09级1、2班用 任课教师：蒋利龙 电话第一章 绪论 §1－1 测量学的任务与作用 §1－2 地面点位的确定 §1－3 测量工作概述 §1－1 测量学的任务与作用 一、测量学的定义 测量学主要研究地球表面及空间点位信息的采集、处理、表达及利用方法，其内容包括地面点位置的测定、地表形态的局部描述，以及地球形状与大小的精确测定等。 测量学将地表物体分为地物和地貌，总称为地形。（在地理学中，地形单指地貌） 地物：地面上天然或人工形成的固定性物体。包括江河、湖泊、海洋、房屋、道路、桥梁等。 地貌：地表高低起伏的形态。包括山地、丘陵和平原等。 二、测量学的任务与分支学科 （一）.测量学的任务 测量学的主要任务是测定和测设。 测定：使用测量仪器和工具，通过测量和计算将地物和地貌的位置按一定比例尺、规定的符号缩小绘制成地形图。测定工作通常与绘图一道进行。 测设：将在地形图上设计出的建筑物和构筑物的位置在实地标定出来，作为施工的依据。 由于测量学包括“测量”和“绘图”，所以测量学又称作“测绘学”。 测定工作过程示意图 测设工作过程示意图 （二）. 测绘学的分支学科 测绘学是一级学科，下分五个分支： 大地测量学——建立国家大地基础控制；研究地球的形状和大小。 摄影测量与遥感学——利用摄影像片或遥感影像来测绘地球或物体表面的形状。 地图制图学——研究成图的理论与方法。 工程测量学——直接为各种工程建设服务的测量理论及方法。 海洋测量学——海洋定位，海底地形的测绘。 在本课程中，将主要介绍工程测量学中地形测量的相关内容 三. 测绘学的作用 测绘学应用十分广泛。 城市规划、市政工程、土木建筑、道桥建设、矿产资源开采、水利水电建设、国防建设、农业、林业、环境保护等领域，都与测绘工作息息相关。 测量工作 “贯穿于工程的始终，左右着工程的质量”。 从规划、勘察、设计到征地、施工、竣工，甚至以后的营运管理，每一个环节都离不开测绘工作。 工程建设中的测绘工作 设计阶段：测绘地形图，供设计建、构筑物使用； 施工阶段：将设计建、构筑物的平面位置和高程在实地标定出来，作为施工的依据；控制方向和垂直度； 竣工之后：测绘竣工图（检查施工是否与设计相符），进行变形观测，保证建筑物的安全。 §1－2 地面点位的确定 地球的形状与大小 地球是一个南北极稍扁，赤道稍长，平均半径约为6371km的椭球。地球绕地轴（南极与北极的连线）逆时针自转。地轴与公转轨道平面的夹角为66o33。 地球的自然表面不光滑、不规则，有高山、丘陵、平原、盆地、湖泊、河流和海洋等。 地球上海拔最高的珠穆朗玛峰高出海水面8844.43米(1975年测量值为 8848.13米），最低的马里亚纳海沟（位于太平洋西部的斐查兹海渊）则低于海水面11022米。 如此大的高低起伏，相对于庞大的地球来说，还是可以忽略不计，故可将地球看作球状。 考虑到海水面积约占地球表面积的71%，所以人们把地球视为被海水包围的球体。 海水有潮汐，时高时低，故水准面有无数个。 地球引力的大小与地球内部质量有关，而地球内部质量的分布不均匀，因此，地面点铅垂线的方向会产生不规则变化，致使大地水准面成为一个表面光滑但形状不规则的复杂曲面。 在这个复杂曲面上，我们仍然无法进行测量数据处理。 为解决这个问题，需用一个形状与大地水准面非常接近、但可用数学式表示的规则几何形体的表面来代替大地水准面，作为测量计算的基准面。 这个规则几何形体是用包含地轴NS的椭圆绕地轴旋转所得的椭球体。 很显然，椭球体与大地体不可能完全重合。 二. 确定地面点位的方法 描述一个点在地球上所处的位置通常需要用到坐标，而坐标值的大小则取决于所用的坐标系统。 测量上将空间坐标系分解成确定点的平面（实为球面）位置的坐标系(二维)和高程系(一维)。 （一）.球面（大地）坐标系统 在球面坐标系统中，用经度L和纬度B表示某地面点在椭球面上的位置。 包含地轴NS的平面叫做子午面。 通过英国格林尼治天文台的子午面称为起始子午面（即首子午面）。 过某点P的子午面与首子午面的夹角叫该点的经度L，有东经和西经之分。 过P点的法线（与该点处椭球面垂直的直线）与赤道面的交角叫该点的纬度B，有北纬、南纬之分。 （二）.高斯平面直角坐标系统 在工程建设中，使用大地坐标很不方便。 通常采用平面坐标。因此，需将球面上的大地坐标按一定的数学法则归算（投影）到平面上。 椭球面是一个不可直接展开的曲面，将椭球体面上的元素按一定的条件投影到平面上时，肯定会产生变形。现在地图投影通常采用变形较小的等角投影。 我国目前采用高斯投影。它是一种等角投影（也称正形投影）。 1.高斯投影的几何意义 用一个假想的空心横向椭圆柱套在地球椭球的外面，与地球椭球