工程測(cè)量.第一章

《架空線路測(cè)量》

東南大學(xué)交通學(xué)院測(cè)繪工程系

王磊

手機(jī)箱:wangleinj@126.com《架空線路測(cè)量》的地位、作用

本課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，與專業(yè)課密切相關(guān)。它的任務(wù)是學(xué)習(xí)測(cè)量基本理論和基本技能，并進(jìn)行測(cè)量基本功訓(xùn)練，為線路工程建設(shè)培養(yǎng)合格人才。通過本課程的學(xué)習(xí)，將為今后專業(yè)學(xué)習(xí)及工作中所需的測(cè)量知識(shí)與技術(shù)打下牢固的基礎(chǔ)?！都芸站€路測(cè)量》的要求

掌握測(cè)量學(xué)的基本理論；掌握常規(guī)和當(dāng)代精密測(cè)量?jī)x器、工具的使用方法；能較熟練地使用各種測(cè)量?jī)x器和工具進(jìn)行各種基本的測(cè)量工作；掌握?qǐng)D根控制網(wǎng)建立方法和地形圖的識(shí)讀和應(yīng)用方法；掌握架空輸電線路工程中的施工測(cè)量方法和技能，了解測(cè)量技術(shù)在輸電線路勘測(cè)、設(shè)計(jì)和施工中的作用；對(duì)測(cè)量的先進(jìn)技術(shù)有一定的了解。

第一章第二章

第一章緒論

測(cè)繪工作概述測(cè)量學(xué)的任務(wù)及作用地球的形狀和大小地面點(diǎn)位的確定水平面代替水準(zhǔn)面的限度測(cè)量工作概述§1-1測(cè)量學(xué)的任務(wù)與作用生產(chǎn)、生活的需要建筑、農(nóng)田、水利建設(shè)等交通運(yùn)輸?shù)男枰眯?、航海等軍事的需?/p>

一、測(cè)量學(xué)的產(chǎn)生公元前十四世紀(jì)，在幼發(fā)拉底河與尼羅河流域曾進(jìn)行過土地邊界的劃分測(cè)量。我國的地籍管理和土地測(cè)量最早出現(xiàn)在殷周時(shí)期，秦、漢過渡到私田制。隋唐實(shí)行均田制，建立戶籍冊(cè)。宋朝按鄉(xiāng)登記和清丈土地，出現(xiàn)地塊圖。到了明朝洪武四年，全國進(jìn)行土地大清查和勘丈，編制的魚鱗圖冊(cè)，是世界最早的地籍圖冊(cè)。古埃及金字塔，其形狀與方向都很準(zhǔn)確，說明當(dāng)時(shí)已有放樣的工具和方法。我國二千多年前的夏商時(shí)代，為了治水開始了水利工程測(cè)量工作。司馬遷在《史記》中對(duì)夏禹治水有這樣的描述：“陸行乘車，水行乘船，泥行乘撬，山行乘攆，左準(zhǔn)繩，右規(guī)矩、載四時(shí)，以開九州，通九道，陂九澤，度九山。”所記錄的是當(dāng)時(shí)的工程勘測(cè)情景，早期的水利工程多為河道的疏導(dǎo)，以利防洪和灌溉，其主要的測(cè)量工作是確定水位和堤壩的高度。工程測(cè)量學(xué)的發(fā)展也受到了戰(zhàn)爭(zhēng)的促進(jìn)。中國戰(zhàn)國時(shí)期修筑的午道，公元前210年秦始皇修建的“塹山堙(yīn)谷，千八百里”直道，古羅馬構(gòu)筑的兵道，以及公元前218年歐洲修建的通向意大利的“漢尼撥通道”等，都是著名的軍用道路。修建中應(yīng)用了測(cè)量工具進(jìn)行地形勘測(cè)、定線測(cè)量和隧道定向開挖測(cè)量。萬里長(zhǎng)城修建于秦漢時(shí)期，這一規(guī)模巨大的防御工程，從整體布局到修筑，都進(jìn)行了詳細(xì)的勘察測(cè)量和施工放樣工作。二、測(cè)量學(xué)的定義1.傳統(tǒng)的定義：研究地球的形狀和大小以及確定地面點(diǎn)位的科學(xué)。2.現(xiàn)今的定義：研究和確定三維空間中各種物體的形狀、大小、位置、方向和其分布等信息的科學(xué)。三、測(cè)量學(xué)的基本任務(wù)

測(cè)定測(cè)設(shè)

測(cè)定地面現(xiàn)狀的位置。測(cè)定的成果：(1)數(shù)據(jù)

坐標(biāo)(球面坐標(biāo)、平面坐標(biāo))、高程、角度、距離、地面直線的方位角、坡度、面積、等。(2)圖地形圖、平面圖、地籍圖、斷面圖、沉降圖，工程圖等。1.測(cè)定（地面圖紙）

——將圖紙上設(shè)計(jì)的建筑物、構(gòu)筑物的平面位置和高程，標(biāo)定于實(shí)地，作為施工的依據(jù)。也叫施工放樣。測(cè)設(shè)的成果：

體現(xiàn)設(shè)計(jì)的平面位置和高程的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)志。

2.測(cè)設(shè)（圖紙地面）四、測(cè)量學(xué)科的組成天文測(cè)量學(xué)

研究測(cè)定恒星的坐標(biāo)，以及利用恒星確定觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)（經(jīng)度、緯度等）的學(xué)科。大地測(cè)量學(xué)

研究測(cè)定地球的形狀和大小及地球表面較大地區(qū)的地位測(cè)定和計(jì)算的有關(guān)理論與方法的學(xué)科。物理大地測(cè)量學(xué)研究地球的重力場(chǎng)的測(cè)量方法、分布情況極其應(yīng)用的學(xué)科。地圖制圖學(xué)研究地圖制圖的理論和方法。攝影測(cè)量學(xué)與遙感研究利用航天、航空、地面的攝影和遙感信息，進(jìn)行測(cè)量的方法和理論的學(xué)科。測(cè)量?jī)x器學(xué)研究測(cè)量?jī)x器的制造、改進(jìn)和創(chuàng)新的學(xué)科。工程測(cè)量學(xué)研究測(cè)量和制圖的理論和技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用。地形測(cè)量學(xué)研究將地球表面局部地區(qū)的地貌、地物測(cè)繪成地形圖和編制地形圖的基本理論和方法。五、測(cè)量學(xué)的特點(diǎn)和要求（1）特點(diǎn)

●實(shí)踐性強(qiáng)，責(zé)任性要求高，必須遵照測(cè)量的規(guī)范和規(guī)則。●內(nèi)容多：測(cè)量學(xué)基本原理、誤差理論、儀器使用、作業(yè)方法、基本計(jì)算等。

①學(xué)會(huì)和掌握測(cè)量的基本作業(yè)方法：角度測(cè)量、距離測(cè)量、高程測(cè)量（儀器的基本操作、作業(yè)程序、記錄、成果整理）

②掌握測(cè)量?jī)x器的檢驗(yàn)和校正方法（測(cè)量?jī)x器的軸線關(guān)系、檢驗(yàn)和校正的作業(yè)方法）

③學(xué)會(huì)控制測(cè)量、地形測(cè)量、施工放樣的基本作業(yè)方法

（外業(yè)測(cè)量、內(nèi)業(yè)計(jì)算與繪圖）

④建立測(cè)量誤差的基本概念（掌握測(cè)量誤差的基本理論和測(cè)量誤差的計(jì)算）（2）學(xué)習(xí)要求：

●野外作業(yè)：嚴(yán)格按照規(guī)定的作業(yè)和操作程序。

●記錄：字跡清晰、端正，不得任意涂改（按規(guī)定方式改數(shù)）。

●計(jì)算：按平差規(guī)則、作計(jì)算檢核、保證計(jì)算精度（小數(shù)取位）。

●正負(fù)號(hào)：在以下數(shù)據(jù)前，加“+、-”號(hào)：高差、豎直角、指標(biāo)差、坐標(biāo)增量、所有的閉合差、改正數(shù)。⑤其它要求

（1）教材：《工程測(cè)量》陸付民、李利主編，中國電力出版社，2009年出版（2）實(shí)驗(yàn)（1/4時(shí)間）分組進(jìn)行，4人一組，選一小組長(zhǎng)，最后實(shí)驗(yàn)操作考核（3）成績(jī)?cè)u(píng)定（綜合）平時(shí)（出勤、作業(yè)、回答問題）；期中考試；實(shí)驗(yàn)成績(jī)；期終考試。（3）教材、實(shí)驗(yàn)與成績(jī)1、測(cè)量學(xué)在軍事的作用“天時(shí)，地利，人和”是打勝仗的三大要素。要有地利就要了解和利用地形。地圖上詳細(xì)表示著山脈、河流、道路、居民點(diǎn)等地形和地物，具有確定位置、辨識(shí)方向的作用。測(cè)量學(xué)的作用

地圖一直在軍事活動(dòng)中起著重要的作用，這對(duì)于行軍、布防以及了解敵情等軍事活動(dòng)都是十分重要的。因此，早就成為軍事上不可缺少的工具，獲得廣泛的應(yīng)用。

人造衛(wèi)星定位技術(shù)（GPS）早期用于軍事部門，后逐步解密才在測(cè)繪及其它眾多部門中獲得應(yīng)用；海洋測(cè)量技術(shù)首先是由航海的需要而產(chǎn)生，但其高速發(fā)展的動(dòng)力主要來自軍事部門的需要……等等。至今軍事測(cè)繪部門仍在測(cè)繪領(lǐng)域科技前沿對(duì)重大課題進(jìn)行探索和研究。美國RQ-170無人機(jī)

傳統(tǒng)上各國測(cè)繪部門隸屬于軍事部門。至今還有相當(dāng)多國家的測(cè)繪部門仍然隸屬于軍事部門。隨著測(cè)繪技術(shù)在各方面的應(yīng)用愈來愈廣泛，測(cè)繪科技國際間的交流日益頻繁，不少國家也建立了民用的測(cè)繪機(jī)構(gòu)。2、測(cè)量學(xué)在國土管理中的作用測(cè)量學(xué)的起源和土地界線的劃定緊密聯(lián)系著。非洲尼羅河每年泛濫會(huì)把土地的界線沖刷掉，為了每年恢復(fù)土地的界線很早就采用了測(cè)量技術(shù)。

早期亦稱“土地測(cè)量”、“土地清丈”等。用以測(cè)定地塊的邊界和坐落，求算地塊的面積，在農(nóng)業(yè)為主的社會(huì)里，國家為了征稅而開展地籍測(cè)量，同時(shí)記錄業(yè)主姓名和土地用途等。在我國,地籍測(cè)量是國家管理土地的基礎(chǔ)。地籍測(cè)量的成果不僅用于征稅，還用于管理土地的權(quán)屬以保障用地的秩序，為了提高土地利用的效益、合理和節(jié)約利用十分珍貴和有限的土地。地籍測(cè)量與房產(chǎn)測(cè)量

國土資源調(diào)查、土地利用和土壤改良離不開測(cè)量。建設(shè)現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)，首先要進(jìn)行土地資源調(diào)查，摸清土地“家底”，而且還要充分認(rèn)識(shí)各地區(qū)的具體條件，進(jìn)而制定出切實(shí)可行的發(fā)展規(guī)劃。測(cè)量為這些工作提供了一個(gè)有效的工具。地貌圖，反映出了地表的各種形態(tài)特征、發(fā)育過程、發(fā)育程度等，對(duì)土地資源的開發(fā)利用具有重要的參考價(jià)值；

測(cè)量學(xué)還服務(wù)于國家領(lǐng)土的管理?！稇?zhàn)國策·燕策》中關(guān)于荊軻刺秦王，“圖窮而匕首見”的記述，表明在戰(zhàn)國時(shí)期地圖在政治上象征著國家的領(lǐng)土和主權(quán)。當(dāng)代，在一些國家間的領(lǐng)土爭(zhēng)執(zhí)中，也常以對(duì)方出版的地圖上對(duì)國境線的表示作為有利于己方的證據(jù)或者用測(cè)量技術(shù)為手段標(biāo)定國界。3、測(cè)量學(xué)在工程建設(shè)中的作用1．勘測(cè)設(shè)計(jì)階段

測(cè)制地形圖。2．施工階段

把線路和各種建筑物正確地測(cè)設(shè)到地面上。3．竣工測(cè)量

對(duì)建筑物進(jìn)行竣工測(cè)量。4．運(yùn)營(yíng)階段

為改建、擴(kuò)大建而進(jìn)行的各種測(cè)量。5．變形觀測(cè)為安全運(yùn)營(yíng)，防止災(zāi)害進(jìn)行變形測(cè)量。在修建宮殿、陵墓時(shí)須要平整地基，開鑿渠道修建運(yùn)河須要了解地形的起伏，建造城市時(shí)中心線常要定向，開挖地道更需仔細(xì)的定向定位定高度……等等。徐州古陵墓的謎--南北兩平行甬道相距59米，長(zhǎng)約70米，經(jīng)測(cè)量，夾角只有20秒，連一分都不到！最大誤差只有8毫米，洞內(nèi)設(shè)一激光測(cè)量?jī)x器，但見一束紅光射出至洞口，參照該光束，見甬道的壁面與光束直線無任何夾角，完全平行，經(jīng)測(cè)量，最大誤差只有5毫米！整個(gè)甬道地面的平面誤差也居然在5毫米以內(nèi)！真的不可思議！

在2100年前的西漢時(shí)期，古人無任何先進(jìn)測(cè)量?jī)x器的條件下，在地下，在山中，在石頭里，用手工工具雕鑿出如此精確的甬道

現(xiàn)代的測(cè)量學(xué)作為一門能采集和表示各種地物和地貌的形狀、大小、位置等幾何信息，以及能把設(shè)計(jì)的建筑物、設(shè)備等按設(shè)計(jì)的形狀、大小和位置準(zhǔn)確地在實(shí)地標(biāo)定出來的技術(shù)，在各種工程建設(shè)中的應(yīng)用愈來愈廣泛。例如，粒子加速器的磁塊必須以0.1mm的精度安放在設(shè)計(jì)的位置上。某些飛行器的助飛軌道要求其準(zhǔn)直度的偏差小于長(zhǎng)度的10-6。建筑物建成后（甚至在施工期間）會(huì)因地基承載力弱或因自重和外力的作用而產(chǎn)生變形。而大壩可能位移、高層建筑物可能傾斜……等。都需要精密測(cè)定。為了保障建筑物的安全運(yùn)行，往往需要測(cè)量工作者以技術(shù)上可行的最高精度監(jiān)測(cè)建筑物的變形量和變形速度的發(fā)展情況。有時(shí)還要求在一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，為此要使用自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)和記錄的儀器。

大、中水利工程也是先在地形圖上選定河流渠道和水庫的位置，劃定流域面積，計(jì)算流量，再測(cè)得更詳細(xì)的地圖（或平面圖）作為河渠布設(shè)、水庫及壩址選擇、庫容計(jì)算和工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。如三峽工程從選址、移民，到設(shè)計(jì)大壩等測(cè)量工作都發(fā)揮了重要作用。三峽水利樞紐工程變形監(jiān)測(cè)和庫區(qū)地殼形變、滑坡、巖崩以及水庫誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)，其規(guī)模之大，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之多，都堪稱世界之最。

秦代李冰父子領(lǐng)導(dǎo)修建的都江堰水利樞紐工程，曾用一個(gè)石頭人來標(biāo)定水位，當(dāng)水位超過石頭人的肩時(shí)，下游將受到洪水的威脅；當(dāng)水位低于石頭人的腳背時(shí)，下游將出現(xiàn)干旱。這種標(biāo)定水位的辦法與現(xiàn)代水位測(cè)量的原理完全一樣。世界最古老的水利工程---都江堰水利工程---今年是都江堰建堰2267周年4、在資源勘察與開發(fā)中的作用

資源勘察與開發(fā)離不開測(cè)量學(xué)。地球蘊(yùn)藏著豐富的自然資源，需要人們?nèi)ラ_發(fā)?？碧饺藛T在野外工作，離不開地圖，從確定勘探地域到最后繪制地質(zhì)圖、地貌圖、礦藏分布圖等，都需要用測(cè)量技術(shù)手段。隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，如重力測(cè)量可以直接用于資源勘探。工程師和科學(xué)家根據(jù)測(cè)量取得的重力場(chǎng)數(shù)據(jù)可以分析地下是否存在重要礦藏，如石油、天然氣、各種金屬等。工程測(cè)量學(xué)的發(fā)展

在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)是非常緩慢的。直到二十世紀(jì)初，由于西方的第一、二次技術(shù)革命和工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，工程測(cè)量學(xué)才受到人們的重視，并發(fā)展成為測(cè)繪學(xué)的一個(gè)重要分支。以核子、電子和空間技術(shù)為標(biāo)志的第三次技術(shù)革命，使工程測(cè)量學(xué)獲得了迅速的發(fā)展。20世紀(jì)50年代，世界各國在建設(shè)大型水工建筑物、長(zhǎng)隧道、城市地鐵中，對(duì)工程測(cè)量提出了一系列要求；20世紀(jì)60年代，空間技術(shù)的發(fā)展和導(dǎo)彈發(fā)射場(chǎng)建設(shè)促使工程測(cè)量進(jìn)一步發(fā)展；

德國當(dāng)?shù)貢r(shí)間07年9月22日上午10時(shí)左右，無人駕駛的磁懸浮列車緩緩駛離德國下薩克森州西北部邊境小鎮(zhèn)拉滕，車上有29名乘客，除2名德國磁懸浮高速列車國際公司的員工外，其他的乘客均是員工的親朋好友，他們搭車的目的是想親身體驗(yàn)一下“貼地飛行”的感覺，同時(shí)也想進(jìn)一步了解親友的工作。磁懸浮列車行駛在埃姆斯蘭縣的測(cè)試軌道上。在這條建于1984年、長(zhǎng)32公里、距地面4米的高架軌道上，磁懸浮列車的時(shí)速最高可達(dá)450公里(超過F1賽車，日本號(hào)稱有人駕駛達(dá)到581公里/小時(shí))。列車一出站，絕大多數(shù)的乘客就涌進(jìn)無人駕駛室內(nèi)，想透過開闊的視野直接感受“心跳的速度”。

列車的時(shí)速很快就提升到200公里。就在一剎那，駕駛室里所有的乘客驚恐萬分地發(fā)現(xiàn)：列車正前方的同一軌道上停著一輛軌道維護(hù)機(jī)車！由于磁懸浮列車是無人駕駛，加上速度如此之快，因此乘客們根本來不及報(bào)警，只能眼睜睜地看著列車向維護(hù)機(jī)車狠狠地撞去！一名目擊者稱，當(dāng)兩車相撞后，巨大的沖擊力將車上的一些乘客像炮彈一樣從磁懸浮列車前面的車窗中彈射了出去，拋向了底下5米處的地面，列車殘骸上隨后發(fā)生了兩處大火。據(jù)當(dāng)?shù)鼐浇榻B，此次撞擊致使23人死亡、10人受重傷。

京滬高鐵歷經(jīng)十幾年討論、總投資1400億元的京滬高速鐵路、目前已經(jīng)運(yùn)行。京滬高鐵正線全長(zhǎng)約1318公里，與既有京滬鐵路的走向大體并行，全線為新建雙線，共設(shè)置北京、天津、濟(jì)南、南京、上海等21個(gè)客運(yùn)車站。，京滬高鐵時(shí)速可達(dá)300公里（設(shè)計(jì)時(shí)速350公里、初期運(yùn)營(yíng)時(shí)速300公里），人們乘坐、京滬高速列車，從北京到上海、只要五個(gè)小時(shí)左右的時(shí)間。

在北京和上海之間的飛行時(shí)間約為1小時(shí)40分鐘，把侯機(jī)、安檢時(shí)間算在內(nèi)，大約要2.5小時(shí)以上，與京滬高速鐵路在兩地間的奔馳時(shí)間相差不大。

水電工程——長(zhǎng)江三峽大壩

三峽大壩是目前世界上規(guī)模最大的混凝土重力壩，全長(zhǎng)2309米，分為左、右兩個(gè)壩段，混凝土澆筑總量1610萬立方米。左岸大壩全長(zhǎng)1600多米，右岸大壩全長(zhǎng)660多米，

壩高185米.相當(dāng)于60層左右的高樓,壩頂寬度15米，底部寬度為126米。將于2009年全部完工,壩頂面積相當(dāng)于80多個(gè)籃球場(chǎng)。走完整個(gè)大壩，需要半小時(shí)以上。總投資超2000億元。

三峽工程正常蓄水至１７５米時(shí)，三峽大壩前會(huì)形成一個(gè)世界上最大的水庫淹沒區(qū)——三峽庫區(qū)。三峽水庫將淹沒陸地面積６３２平方公里，淹沒城市２座、縣城１１座、集鎮(zhèn)１１６個(gè)。根據(jù)規(guī)劃，三峽蓄水至175米水位時(shí)，最終移民將達(dá)１２０萬人。這相當(dāng)于一個(gè)歐洲中等國家的人口，世界上人口在百萬以下的國家有３６個(gè)。

20世紀(jì)70年代以來，高能物理、天體物理、人造衛(wèi)星、宇宙飛行、遠(yuǎn)程武器發(fā)射等，需要建設(shè)各種巨型實(shí)驗(yàn)室，從測(cè)量精度和儀器自動(dòng)化方面都對(duì)工程測(cè)量提出了更高的要求。二十世紀(jì)末，人類科學(xué)技術(shù)不斷向著宏觀宇宙和微觀粒子世界延伸，測(cè)量對(duì)象不僅限于地面而且深入地下、水域、空間和宇宙，如核電站、摩天大樓、海底隧道、跨海大橋、大型正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)等。由于儀器的進(jìn)步和測(cè)量精度的提高，工程測(cè)量的領(lǐng)域日益擴(kuò)大，除了傳統(tǒng)的工程建設(shè)三階段的測(cè)量工作外，在地震觀測(cè)、海底探測(cè)、巨型機(jī)器、車床、設(shè)備的荷載試驗(yàn)、高大建筑物（電視發(fā)射塔、冷卻塔）變形觀測(cè)、文物保護(hù)，甚至在醫(yī)學(xué)上和罪證調(diào)查中，都應(yīng)用了最新的精密工程測(cè)量?jī)x器和方法。發(fā)展階段測(cè)量?jī)x器測(cè)量理論測(cè)量產(chǎn)品古代17世紀(jì)前

繩尺、步弓、矩尺簡(jiǎn)單機(jī)械式弧度測(cè)量、面積計(jì)算理論原始簡(jiǎn)單粗糙的地圖近代17-20世紀(jì)初望遠(yuǎn)鏡、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、平板儀光學(xué)機(jī)械式三角測(cè)量、最小二乘法、地圖投影測(cè)量走向精確實(shí)測(cè)的地圖現(xiàn)代20世紀(jì)至今電子儀器、航空攝影、GPS電子智能儀器GIS、RS、GPS數(shù)字測(cè)圖測(cè)量走向自動(dòng)化數(shù)字地圖將來數(shù)字化、自動(dòng)化、小型化、智能化數(shù)字地球

大眾化的數(shù)字地圖測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史與趨勢(shì)認(rèn)識(shí)地球是人類探索的目標(biāo)之一，也是測(cè)量學(xué)的任務(wù)之一。絕大多數(shù)測(cè)量工作是在地球上進(jìn)行，或用地球作為參考系?！?-2地球的形狀和大小一、地球的自然形體高低起伏，極其復(fù)雜最高處：8844.43m

（喜馬拉雅山脈的珠穆朗瑪峰）最低處：11022m

（太平洋底的馬里亞納海溝）局部特點(diǎn)：1、近似一個(gè)兩極略扁的橢球；2、可視為水球（海71%，陸29%）；3、無法用數(shù)學(xué)公式描述。

整體特點(diǎn)：靜止的液體表面，稱為水準(zhǔn)面。特性

處處與鉛垂線正交二、水準(zhǔn)面

是不規(guī)則的表面，有無窮多

水準(zhǔn)面與鉛垂線可作為野外測(cè)量的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線鉛垂線：離心力和地心引力的合力稱為重力，重力的作用線即為鉛垂線。與水準(zhǔn)面相切的平面，稱為水平面。三、大地水準(zhǔn)面液體受重力而形成的靜止表面稱為水準(zhǔn)面。同一水準(zhǔn)面上的重力位處處相等；它是重力等位面，即物體沿該面運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力不做功（如水在這個(gè)面上是不會(huì)流動(dòng)的）。同一水準(zhǔn)面上任一點(diǎn)的鉛垂線都與水準(zhǔn)面相正交。與平靜的平均海水面相重合、并延伸穿過陸地而形成的封閉曲面稱為大地水準(zhǔn)面。大地水準(zhǔn)面（續(xù)）由于地表起伏以及地球內(nèi)質(zhì)量分布不均勻，所以大地水準(zhǔn)面是個(gè)復(fù)雜的曲面水準(zhǔn)面和鉛垂線是野外觀測(cè)的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線。大地水準(zhǔn)面（續(xù)）

由于大地水準(zhǔn)面是不規(guī)則曲面，無法準(zhǔn)確描述和計(jì)算。也難以在其面上處理測(cè)量成果。四、旋轉(zhuǎn)橢球體

因此，用一非常接近大地水準(zhǔn)面的數(shù)學(xué)面------旋轉(zhuǎn)橢球面代替大地水準(zhǔn)面，用旋轉(zhuǎn)橢球體描述地球。又稱地球橢球體,決定地球橢球體形狀和大小的參數(shù)為橢圓的長(zhǎng)半徑a，短半徑b及扁率α。

P

P長(zhǎng)半徑a，短半徑b及扁率α，其關(guān)系式為：我國目前采用的地球橢球體的參數(shù)值為：由于地球橢球體的扁率α很小，當(dāng)測(cè)量的區(qū)域不大時(shí)，可將地球看作半徑為6371km的圓球。確立基準(zhǔn)面的方法地球的自然表面水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面地球橢球體表面基準(zhǔn)面大地體地球橢球體§1-3地面點(diǎn)位的確定

地面點(diǎn)的空間位置須由三個(gè)參數(shù)來確定，即該點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上的投影位置（兩個(gè)參數(shù)）和該點(diǎn)的高程。AA′

1．地面點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上的投影位置

地面點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上的投影位置，可用地理坐標(biāo)和平面直角坐標(biāo)表示。（1）地理坐標(biāo)

用經(jīng)度λ和緯度φ表示地面點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上的投影位置，由于地理坐標(biāo)是球面坐標(biāo)，不便于直接進(jìn)行各種計(jì)算。

（2）高斯平面直角坐標(biāo)

利用高斯投影法建立的平面直角坐標(biāo)系，稱為高斯平面直角坐標(biāo)系。

在廣大區(qū)域內(nèi)確定點(diǎn)的平面位置，一般采用高斯平面直角坐標(biāo)?！咚雇队胺椒ǎ簩E球面投影到平面上。●在橢球面上劃分投影帶逐帶投影到圓柱面上

展開圓柱面成平面直角坐標(biāo)系；●特點(diǎn)：采用正形投影（即保角變換、保角影射）高斯平面直角坐標(biāo)系的建立高斯平面直角坐標(biāo)的建立方法

首子午線第1帶0°12°6°央子中午線赤道NS3°9°0°6°117°111°105°120°114°108°102°99°93°87°81°96°90°84°78°201918171615141帶2帶393735333129273211°30′4°30′6°帶3°帶NnNSO中央子午線KK′LL′母線母線高斯投影示意圖●使投影帶的中央子午線與圓柱體相切，投影時(shí)其長(zhǎng)度不變，展開后為X軸，向北為正；赤道與中央子午線正交，展開后為Y軸向東為正。高斯平面直角坐標(biāo)的表示

a）將以中央子午線為X軸的橫坐標(biāo)加上500000米；

（縱坐標(biāo)不變）

b）為區(qū)分各坐標(biāo)帶，再在各點(diǎn)橫坐標(biāo)之前加上坐標(biāo)帶的帶號(hào)。

為使用方便，將X軸向西移500kmy(E)赤道OABxAyAxByBx(N)中央子午線投影500kmyAyB規(guī)定：①中央子午線的投影為該坐標(biāo)系的縱軸x，向北為正。②赤道的投影為橫軸y，向東為正。③兩軸的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O。規(guī)定：①南北方向?yàn)榭v坐標(biāo)軸，記作x軸，向北為正；②以東西方向?yàn)闄M坐標(biāo)軸，記作y軸，向東為正；③坐標(biāo)原點(diǎn)O一般選在測(cè)區(qū)的西南角，使測(cè)區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的x、y坐標(biāo)均為正值；④坐標(biāo)象限按順時(shí)針方向編號(hào)。（3）獨(dú)立平面直角坐標(biāo)當(dāng)測(cè)區(qū)范圍較小時(shí)，可以用測(cè)區(qū)中心點(diǎn)a的水平面來代替大地水準(zhǔn)面。在這個(gè)平面上建立的測(cè)區(qū)平面直角坐標(biāo)系，稱為獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系。xyAA′OxAyA(4)空間三維坐標(biāo)系

地心坐標(biāo)系是以地球質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以地軸為Z軸，正向指向北極；XY平面與赤道面重合，X軸指向起始子午面。xoyz地心坐標(biāo)系參心坐標(biāo)系參心坐標(biāo)系是以參考橢球體的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以橢球短軸為Z軸，正向指向北極；XY平面與赤道面重合，X軸指向起始子午面。xoyz2．地面點(diǎn)的高程（1）絕對(duì)高程地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱為該點(diǎn)的絕對(duì)高程，簡(jiǎn)稱高程，用H表示