工程測量 課件 1 緒論

《工程測量》1緒論課程的性質(zhì)與任務(wù)

工程測量是土建類專業(yè)和城建規(guī)劃類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，是一門理論性和實踐性較強的課程，主要培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力，通過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，使學(xué)生掌握建設(shè)領(lǐng)域中的水準(zhǔn)測量、角度測量、距離測量、控制測量和地形測量基本方法，熟悉地形圖的測繪及應(yīng)用，掌握施工放樣的基本方法，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。學(xué)會普通測量儀器的使用，能夠從事小區(qū)域大比例尺地形測量，具有使用地形圖的能力，能進行施工放樣等工作，更好地從事建設(shè)工作，了解測繪新儀器、新技術(shù)的原理及其在相關(guān)專業(yè)中的應(yīng)用，以便更加適應(yīng)社會需求，為今后的工作打下堅實基礎(chǔ)。工程測量是一門古老而富有生命力的學(xué)科，其應(yīng)用范圍很廣，在規(guī)劃設(shè)計、經(jīng)濟建設(shè)、能源開發(fā)、國防建設(shè)和科學(xué)研究中廣泛應(yīng)用。主要內(nèi)容1緒論2水準(zhǔn)測量和水準(zhǔn)儀3角度測量4距離測量及直線定向5測量誤差的基本知識6小地區(qū)控制測量7大比例尺地形圖測繪與應(yīng)用8測設(shè)的基本工作學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)方法1.扎實掌握基本理論。2.認真完成作業(yè)。3.獨立分析、解決問題。1緒論本章主要內(nèi)容測量學(xué)概述地球的形狀和大小地面點位的確定用水平面代替水準(zhǔn)面的限度測量工作概述測量學(xué)課件主講：鄒蕾學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解工程測量學(xué)的概念；掌握工程測量學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)；了解現(xiàn)代測繪技術(shù)的發(fā)展；掌握地面點位的確定；理解測量工作的基本原則；熟悉常用的計量單位及換算。緒論課程導(dǎo)入：時間：2005年10月9日上午10時高度：

1)珠穆朗瑪峰峰頂巖石面海拔高程8844.43m2)比我國1975年公布的高程8848.13m低3.7m

珠穆朗瑪峰峰頂巖石面高程測量精度±0.21m3)峰頂冰雪深度3.50m一、測量學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)1.測量學(xué)的定義：測量學(xué)是研究地球的形狀和大小及確定地面點位的科學(xué)；或?qū)⒌厍虮砻娴牡匦渭捌渌畔y繪成圖的科學(xué)。測量工作的實質(zhì)就是確定地面特征點的點位。一、測量學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)2.測量學(xué)的主要任務(wù)：

1）研究確定地球的形狀和大小，為地球科學(xué)提供必要的數(shù)據(jù)和資料；

2）將地球表面的地物地貌測繪成圖；

3）進行施工放樣一、測量學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)

測定：

使用測量儀器和工具，通過測量和計算，得到一系列測量數(shù)據(jù)或成果，將地球表面的地形縮繪成地形圖，供經(jīng)濟建設(shè)、規(guī)劃設(shè)計、國防建設(shè)及科學(xué)研究使用。測設(shè)：

指用一定的測量方法，按照一定的精度，把設(shè)計圖紙上劃設(shè)計好的建(構(gòu))筑物的平面位置和高程標(biāo)定在實地上，作為施工的依據(jù)。一、測量學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)一、測量學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)3.測量學(xué)的分類：

測量學(xué)按照研究范圍和對象的不同,可分為如下幾個分支學(xué)科：

大地測量學(xué)：研究整個地球的形狀和大小，解決地球表面大地區(qū)控制測量和地球重力場問題的學(xué)科，分為常規(guī)大地測量和衛(wèi)星大地測量.

普通測量學(xué)：研究小范圍地球表面形狀的測繪工作的學(xué)科．

攝影測量學(xué)：通過航空對地面進行遙感獲取地物和地貌繪制成地形圖的學(xué)科．

海洋測量學(xué)：研究以海洋和陸地水域為對象進行的測量和繪圖工作．

工程測量學(xué)：研究工程建設(shè)在設(shè)計、施工和管理階段時的各種測量工作的學(xué)科．

一、測量學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)4.工程測量在工程建設(shè)中的作用：1）規(guī)劃設(shè)計階：主要是提供各種比例尺的地形圖，另外還要為工程地質(zhì)勘探，水文地質(zhì)勘探以及水文測驗等進行測量。對于重要的工程區(qū)的穩(wěn)定性監(jiān)測。任何一項工程都必須按照自然條件和預(yù)期目的進行選址和規(guī)劃設(shè)計。在此階段的測量工作，主要是提供各種比例尺的地形圖供規(guī)劃設(shè)計人員進行規(guī)劃設(shè)計。工程測量按在工程建設(shè)中的作用分為規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)和運營管理三個階段。一、測量學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)2）建設(shè)施工階段：建立施工控制網(wǎng)，工程建筑物定線放樣，施工質(zhì)量控制，開挖與建筑方量測繪，工程竣工測量、變形觀測以及設(shè)備的安裝測量等。工程施工階段的測量工作主要是按設(shè)計要求將設(shè)計的建構(gòu)筑物位置、形狀、大小及高程在實地標(biāo)定出來，以便進行施工；另一方面作為施工質(zhì)量的監(jiān)督，還需進行工程質(zhì)量監(jiān)理。一、測量學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)3）運營管理階段：工程建筑物的變形觀測，包括水平位移、沉陷、傾斜以及擺動等定期或持續(xù)監(jiān)測。建立工程進管理、維護信息系統(tǒng)。

工程運營管理階段測量工作的主要任務(wù)是工程建筑物的變形觀測。在工程建筑物運營期間，為了監(jiān)視其安全和穩(wěn)定的情況，了解其設(shè)計是否合理，驗證設(shè)計理論是否正確，需要定期對其位移、沉降、傾斜以及搖擺等進行觀測，稱為變形觀測。課堂練習(xí)1.判斷題：（1）工程測量學(xué)的主要任務(wù)就是為工程建設(shè)測量放線。（）（2）測量工作的實質(zhì)就是確定地面特征點的點位。（）（3）工程測量是研究地球的形狀和大小及確定地面點位的科學(xué)。（）（4）在運營階段，主要進行竣工測量。（）2.選擇題：（1）將圖上已經(jīng)設(shè)計好的建筑物和構(gòu)筑物的位置在地面上標(biāo)定出來的工作是（）。A．測量B．工程測量C．測定D．測設(shè)√√××D課堂練習(xí)（2）將地面點位置測定出來，并用規(guī)定的符號表示在圖上，繪制成地形圖的工作是（）。A．大地測量B．工程測量C．測定D．測設(shè)（3）測量工作的實質(zhì)就是（）。A．測量角度B．測量距離C．確定地面特征點的位置D．確定地面建筑物的位置（4）工程測量學(xué)的主要任務(wù)包括（）。A．研究測量儀器B．測繪C．計算導(dǎo)線坐標(biāo)D．控制測量CCB課堂練習(xí)（5）測量學(xué)是研究范圍很寬的一門學(xué)科，根據(jù)研究問題的范圍和側(cè)重點不同，測量學(xué)形成了許多分支學(xué)科，不包括（）A．大地測量學(xué)B．海洋測量學(xué)C．?dāng)z影測量學(xué)D．分子測量學(xué)（6）工程建設(shè)中，放樣工作主要在（）階段進行。A．設(shè)計B．施工C．竣工D．運營DB二、現(xiàn)代測繪技術(shù)簡介

隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)、空間技術(shù)及通信技術(shù)的迅速發(fā)展，測繪技術(shù)也逐步從模擬測繪技術(shù)向數(shù)字測繪技術(shù)發(fā)展。全站儀的出現(xiàn)標(biāo)志著數(shù)字測繪技術(shù)的誕生，全球?qū)Ш蕉ㄎ患夹g(shù)在測繪中的應(yīng)用促進了空間測繪技術(shù)的飛速發(fā)展。目前，現(xiàn)代測繪技術(shù)正向集成化、智能化的方向發(fā)展?，F(xiàn)代測繪技術(shù)主要包括全站儀測量技術(shù)、GNSS測量技術(shù)、航空攝影測量（航測）技術(shù)、遙感技術(shù)和三維激光掃描技術(shù)。（一）全站儀測量技術(shù)1.全站儀的概念：即全站型電子測距儀（ElectronicTotalStation），是一種集光、機、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測量功能于一體的三維坐標(biāo)測繪儀器系統(tǒng)。與光學(xué)儀器相比，電子儀器將光學(xué)度盤換為光電掃描度盤，將人工光學(xué)測微讀數(shù)代之以自動記錄和顯示讀數(shù)，使測角操作簡單化，且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。目前，全站儀廣泛應(yīng)用于各類工程項目的勘測、施工和變形監(jiān)測等工作中，是測量工作的主要儀器。2全站儀的結(jié)構(gòu)

全站儀幾乎可以用在所有的測量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測角系統(tǒng)、測距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通信接口及顯示屏、鍵盤等組成（圖1.4）。同電子經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀相比，全站儀增加了許多特殊部件，因此全站儀具有比其他測角、測距儀器更多的功能，使用也更方便。這些特殊部件構(gòu)成了全站儀在結(jié)構(gòu)方面獨樹一幟的特點。3全站儀的分類全站儀按測量功能分類，可分成四類：（1）經(jīng)典型全站儀經(jīng)典型全站儀也稱為常規(guī)全站儀，具備全站儀電子測角、電子測距和數(shù)據(jù)自動記錄等基本功能。（2）機動型全站儀在經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系步進電機，可自動驅(qū)動全站儀照準(zhǔn)部和望遠鏡的旋轉(zhuǎn)。在計算機的在線控制下，機動型系列全站儀可按計算機給定的方向值自動照準(zhǔn)目標(biāo)，并可實現(xiàn)自動正、倒鏡測量。（3）無合作目標(biāo)型全站儀無合作目標(biāo)型全站儀是指在無反射棱鏡的條件下，可對一般的目標(biāo)直接測距的全站儀。因此，對不便安置反射棱鏡的目標(biāo)進行測量，無合作目標(biāo)型全站儀具有明顯優(yōu)勢。（4）智能型全站儀在自動化全站儀的基礎(chǔ)上，儀器安裝自動目標(biāo)識別與照準(zhǔn)的新功能，因此在自動化的進程中，全站儀進一步克服了需要人工照準(zhǔn)目標(biāo)的重大缺陷，實現(xiàn)了全站儀的智能化。在相關(guān)軟件的控制下，智能型全站儀在無人干預(yù)的條件下可自動完成多個目標(biāo)的識別、照準(zhǔn)與測量。因此，智能型全站儀又稱為“測量機器人”。4.全站儀的功能全站儀簡單地說就是水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、測距儀及測量軟件功能的結(jié)合?？梢詼y目標(biāo)高度測目標(biāo)夾角和高度角測距離可以按儀器設(shè)計的功能計算坐標(biāo)放樣坐標(biāo)測量邊角放樣對邊測量懸高測量直線放樣面積測量后方交會高程傳遞相對直線坐標(biāo)坐標(biāo)正反算相對直線放樣線路放樣斷面測量地形測量全站儀常見機載應(yīng)用程序種類5.全站儀發(fā)展的現(xiàn)狀及前景分析發(fā)展創(chuàng)造需求，需求指引發(fā)展，全站儀作為最常用的測量儀器，從它誕生的那天起，便開始極大地改變著我們的傳統(tǒng)作業(yè)方式，提高了生產(chǎn)的效率。雖然GPS技術(shù)在大地測量領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用，但在測繪領(lǐng)域中全站儀依然發(fā)揮著極其重要的作用，因為它有著GPS接收機所不具備的一些優(yōu)點。如價格相對較低、不需對天通視、選點和布點靈活、帶狀地形及隱蔽地區(qū)適用性強、精度高、數(shù)據(jù)處理能力強大等。全站儀早期的發(fā)展主要體現(xiàn)在硬件設(shè)備上，如減輕質(zhì)量、減小體積等；中期的發(fā)展主要體現(xiàn)在軟件功能上，如水平距離換算、自動補償改正、加常數(shù)乘常數(shù)的改正等；現(xiàn)今的發(fā)展則是全方位的，如全自動、智能型。因此，全站儀正朝著全自動、多功能、開放性、智能型、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，它將在地形測量、工程測量、工業(yè)測量、建筑施工測量和變形觀測等領(lǐng)域中發(fā)揮越來越重要的作用。6.全站儀未來主要有以下幾個發(fā)展方向：1）全站儀自動補償功能在測量工作中，整平是必不可少的，隨著儀器的發(fā)展，全站儀的補償功能越來越完善，原本必須先粗平再精平，先看圓水準(zhǔn)氣泡再看長水準(zhǔn)氣泡，經(jīng)過反復(fù)幾次才能把儀器整平?，F(xiàn)在不少儀器已經(jīng)用一個圓水準(zhǔn)氣泡完全代替整平，只要氣泡居中，儀器就能完成整平，其他的用儀器本身的電子氣泡補償，其精度完全可以掌握，比起原本的整平方法無論在時間上、效率上還是精度上都有很大的提高。2）全站儀測量自動化實時自動跟蹤、處理和接收計算機控制新式結(jié)構(gòu)的全站儀，儀器中安裝有驅(qū)動儀器水平方向360°、望遠鏡豎直方向360°旋轉(zhuǎn)的伺服電機，用這種類型的全站儀可以實現(xiàn)無人值守觀測、自動放樣、自動檢測三軸誤差、自動尋找和跟蹤目標(biāo)。因此，在變形觀測、動態(tài)定位及在一些對人體有害的環(huán)境中應(yīng)用，將具有無可比擬的優(yōu)越性。3）全站儀與GPS的合作伴隨工程質(zhì)量要求的不斷提高，單一使用GPS接收機或全站儀已經(jīng)難以滿足實際測量工作的需要，這樣就會在同一工程中同時采用兩種儀器，聯(lián)合應(yīng)用，但由于GPS與全站儀的開發(fā)完全基于不同的思路，兩者數(shù)據(jù)直接共享幾乎是不可能實現(xiàn)的。因此，要求全站儀與GPS有機結(jié)合成為一套設(shè)備，便于突破傳統(tǒng)的作業(yè)模式，實現(xiàn)真正意義上的“聯(lián)合作業(yè)”（例如利用GPS接收機獲取單點絕對坐標(biāo)，得出已知點坐標(biāo)，然后在適合的地方設(shè)站，可解決定向、未知點坐標(biāo)，利用相應(yīng)的軟件可直接成圖和進行各類工程測量），實現(xiàn)優(yōu)勢互補，真正擺脫傳統(tǒng)測量方法的束縛。4）影像全站儀將數(shù)碼相機和全站儀有機結(jié)合用于三維建模的測繪儀器，實現(xiàn)工程測量與數(shù)字近景測量相結(jié)合，利用相應(yīng)的三維建模軟件，能對地形、建筑物、文物等對象快速生成高精度可測量的三維數(shù)字表面模型。5）實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享由于對儀器實時作業(yè)的要求，“內(nèi)業(yè)”的“外業(yè)化”便顯得十分必要。過去從外業(yè)到內(nèi)業(yè)再到外業(yè)的工作過程，將被一次性的外業(yè)工作所替代，而這種效率的提高，需要以儀器間數(shù)據(jù)的共享為基礎(chǔ)。這種數(shù)據(jù)共享主要是指全站儀和其他類型的儀器（如GPS接收機、數(shù)字水準(zhǔn)儀）之間的數(shù)據(jù)交流。通過不同儀器之間的數(shù)據(jù)交流，從而減少內(nèi)業(yè)、外業(yè)之間的銜接，提高測量工作的自動化水平。我們?yōu)槭裁葱枰獙?dǎo)航?但是這里是哪里?你就在這里.我在哪?你能在地圖上找到你現(xiàn)在的位置嗎?你能在黑夜里返回你現(xiàn)在的位置嗎?（二）GNSS測量技術(shù)自然界中的導(dǎo)航定位導(dǎo)航是許多動物生存的本能導(dǎo)航是動物對方位和距離的感知，對目的地的判斷。超聲波導(dǎo)航偏振光導(dǎo)航地磁導(dǎo)航自然界中的導(dǎo)航定位3.苔蘚4.樹木的樹冠。自然界中的導(dǎo)航定位5.日、月、星辰的位置早在公元前3500年前，人類就有歷史記載用大船裝在貨物進行商業(yè)貿(mào)易的歷史。早期的導(dǎo)航家都是在靠近海岸線用肉眼觀察陸地標(biāo)記或者大地特性來辨別方向的。當(dāng)他們在看不到大陸的時候，他們通過在白天觀察太陽的位置，晚上觀察北極星的位置來辨別南北方向。進行導(dǎo)航就是為了確定兩個關(guān)鍵因素：1.確定地球上的位置？2.現(xiàn)在時間是幾點?GNSS技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展為測繪工作提供了一種嶄新的技術(shù)方案和手段，給測繪工作帶來了革命性的變革。1.定義具有全球?qū)Ш蕉ㄎ荒芰Φ男l(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)稱為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，英文全稱為GlobalNavigationSatelliteSystem，簡稱為GNSS。2.GNSS的組成GNSS系統(tǒng)包括三大部分：（1）地面監(jiān)控部分；（2）空間衛(wèi)星部分；（3）用戶接收部分。以GPS系統(tǒng)為例：

空間部分24顆GPS衛(wèi)星組成用戶部分

GPS接收機控制部分

1個主控站

5個監(jiān)控站

3個注入站

注入站

監(jiān)控站主控站注入站空間星座部分：提供星歷和時間信息發(fā)射偽距和載波信號提供其它輔助信息地面控制部分：中心控制系統(tǒng)實現(xiàn)時間同步跟蹤衛(wèi)星進行定軌用戶部分：接收衛(wèi)星信號記錄處理數(shù)據(jù)提供導(dǎo)航定位信息3.GNSS的應(yīng)用（1）在控制測量中的應(yīng)用。它的主要作用是建立新的地面控制網(wǎng)點，檢核和改善已有的地面網(wǎng)，以及對已有的地面網(wǎng)進行加密等。（2）在工程變形監(jiān)測中的應(yīng)用。主要用來監(jiān)測大型建筑物的變形、大壩的變形、城市地面及資源開發(fā)區(qū)地面的沉降、滑坡、山崩，還能用來監(jiān)測地殼的變形，為地震的預(yù)報提供具體數(shù)據(jù)。香港青馬大橋GPS監(jiān)測系統(tǒng)礦區(qū)沉降（3）在海洋測繪中的應(yīng)用。包括島嶼間的聯(lián)測、大陸架控制測量、淺灘測量、海洋鉆井平臺定位及海洋地形等的測量。（4）在交通運輸中的應(yīng)用。比如空運中可以保證安全飛行；還有空投救援、森林火災(zāi)、人工降雨等。（5）在軍事上的應(yīng)用。包括提供海、陸、空三軍的連續(xù)實時導(dǎo)航和定位，建立全球統(tǒng)一的地心坐標(biāo)系和高程基準(zhǔn)，為遠程武器提供精確的打擊目標(biāo)；為飛機、潛艇、艦艇等提供導(dǎo)航；監(jiān)測核爆炸等。三、確定地面點的位置1.地球的形狀和大小

測量工作大多是在地球表面進行的。地球表面很不平坦也很不規(guī)則，有高山、平原、深谷、丘陵和海洋等。

地球上最高的珠穆朗瑪峰，高出平均海水面8844.43m(2005年10月9日公布)。

最低的馬里亞納海溝低于平均海水面8000m，最深處達11034m。

這些高低起伏與巨大的地球半徑(平均為6371km)相比，可以忽略不計。

同時由于地球表面海洋占71%，陸地僅占29%，可以認為地球是被靜止的海水面包圍的球體。地球的形狀和大小實際地球地球表面大地體旋轉(zhuǎn)橢球體大地水準(zhǔn)面旋轉(zhuǎn)橢球面大地體旋轉(zhuǎn)橢球體大地水準(zhǔn)面參考橢球面？為什么需要抽象出兩個‘橢球’

1.水準(zhǔn)面：人們設(shè)想以一個靜止不動的海水面延伸穿越陸地，形成一個閉合的曲面包圍了整個地球，這個閉合曲面稱為水準(zhǔn)面。由于水面可高可低，因此水準(zhǔn)面有無窮多個，

2.水準(zhǔn)面的特點：是水準(zhǔn)面上任一點的鉛垂線都垂直于該點的曲面。

3.水平面：與水準(zhǔn)面相切的平面稱為水平面。地球的形狀和大小基本概念：

4.大地水準(zhǔn)面：與平均靜止的海水面重合并向陸地延伸所形成的封閉曲面，稱為大地水準(zhǔn)面。因地球表面起伏不平和地球內(nèi)部質(zhì)量分布不勻，故大地水準(zhǔn)面是一個略有起伏的不規(guī)則曲面。

5.基準(zhǔn)面：大地水準(zhǔn)面與地球自然表面相比可稱為—個光滑的曲面，代表了地球的自然形狀和大小，因此大地水準(zhǔn)面是測量工作的基準(zhǔn)面。

6.基準(zhǔn)線：重力的方向線稱為鉛垂線，鉛垂線是測量工作的基準(zhǔn)線。圖1大地水準(zhǔn)面

地球的形狀和大小地球的形狀和大小地球的形狀和大小靜止海水面陸地大地水準(zhǔn)面特性:唯一性、等位面、不規(guī)則曲面作用：測量野外工作的基準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面上高程處處為07.參考橢球1)大地水準(zhǔn)面有微小起伏、不規(guī)則、很難用數(shù)學(xué)方程表示。2)將地表地形投影到大地水準(zhǔn)面上計算非常困難。3)選擇一個與大地水準(zhǔn)面非常接近、能用數(shù)學(xué)方程表示的橢球面作為投影基準(zhǔn)面，由橢圓NESW繞其短軸NS旋轉(zhuǎn)而成的旋轉(zhuǎn)橢球，稱為參考橢球，4)參考橢球表面稱為參考橢球面。5)參考橢球面為測量計算工作的基準(zhǔn)面.其基準(zhǔn)線為法線。圖2參考橢球面

地球的形狀和大小當(dāng)測區(qū)范圍不大、精度要求不高時，可近似地把地球橢球作為圓球，其半徑R按下式計算：R=（2a+b）/3，其近似值為6371km。課堂練習(xí)1.判斷題：（1）平均靜止的海水面延伸穿過大陸形成的閉合曲面稱為大地水準(zhǔn)面。（）（2）水平面就是水準(zhǔn)面。（）（3）完全可以用水平面替代水準(zhǔn)面。（）（4）水準(zhǔn)面上任一點的鉛垂線都垂直于該點的曲面。（）2.選擇題：（1）在大地水準(zhǔn)面上有點A，則A點高程為（）。A．1mB．10mC．100mD．0m課堂練習(xí)（2）測量計算工作的基準(zhǔn)面（）。A．水平面B．水準(zhǔn)面C．大地水準(zhǔn)面D．參考橢球面（3）測量工作的基準(zhǔn)面（）。A．水平面B．水準(zhǔn)面C．大地水準(zhǔn)面D．參考橢球面（4）靜止的水體表面稱為（）。A．水平面B．水準(zhǔn)面C．大地水準(zhǔn)面D．假定水準(zhǔn)面課堂練習(xí)（5）將平均靜止的海水面延伸穿過大陸形成的閉合曲面稱作（）。A．水平面B．水準(zhǔn)面C．大地水準(zhǔn)面D．假定水準(zhǔn)面（6）大地水準(zhǔn)面可以用一個與它非常接近的橢球面來代替，這個橢球面稱為（）。A．參考面B．參考橢球面C．地球面D．參考地球面2.地理坐標(biāo)系測量工作的實質(zhì)是確定地面點的空間位置，首先必須了解測量的坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)。確定點的球面位置——二維坐標(biāo)系確定點的高度——一維高程系1、二維坐標(biāo)系統(tǒng)

表示地面點Ａ在地球橢球面或投影在水平面上的位置。包括地理坐標(biāo)系和平面直角坐標(biāo)系。（1）地理坐標(biāo)系

包括天文地理坐標(biāo)系和大地地理坐標(biāo)系。

①天文地理坐標(biāo)系定義為原點O與地球質(zhì)心重合，Z軸指向地球北極，X軸指向格林尼治子午面與地球赤道的交點，Y軸垂直于XOZ平面構(gòu)成右手坐標(biāo)系。首子午面——過格林尼治天文臺的天文子午面(經(jīng)度0)

天文子午面——過P點鉛垂線平行于旋轉(zhuǎn)軸NS的平面天文子午線——天文子午面與大地水準(zhǔn)面交線天文地理坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面是大地水準(zhǔn)面。地理坐標(biāo)系②大地地理坐標(biāo)系地面點在參考橢球面上的位置基準(zhǔn)——參考橢球面，法線大地經(jīng)度——L，大地緯度——B大地經(jīng)度L——P點大地子午面與首子午面兩面角大地緯度B——P點法線與赤道面夾角根據(jù)起始大地點大地坐標(biāo),按大地測量數(shù)據(jù)推算得到。起始大地點——大地原點地面點位的表示1954年北京坐標(biāo)系1980年國家大地坐標(biāo)系WGS－84坐標(biāo)系我國以陜西省-涇陽縣-永樂鎮(zhèn)-北洪流村大地原點建立的大地坐標(biāo)系，稱為“1980西安坐標(biāo)系”，地理坐標(biāo)為東經(jīng)108°55′，北緯34°32′，海拔417.2m。課堂練習(xí)1.判斷題：（1）地理坐標(biāo)系是為了確定地面點的球面坐標(biāo)。（）（2）經(jīng)度的取值范圍為0o～180o。（）（3）大地原點的大地經(jīng)緯度與天文經(jīng)緯度不一致。（）（4）P點大地子午面與首子午面兩面角為大地緯度。（）2.選擇題：（1）天文地理坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面為（）。A．水平面B．水準(zhǔn)面C．大地水準(zhǔn)面D．參考橢球面（2）大地地理坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面為（）。A．水平面B．水準(zhǔn)面C．大地水準(zhǔn)面D．參考橢球面課堂練習(xí)（3）表示地面點在參考橢球面上的位置是（）。A．大地地理坐標(biāo)B．天文地理坐標(biāo)C．二維坐標(biāo)系D．都不是（4）大地地理坐標(biāo)的基準(zhǔn)線是（）。A．鉛垂線B．法線C．切線D．都不是（5）天文地理坐標(biāo)的基準(zhǔn)線是（）。A．鉛垂線B．法線C．切線D．都不是（6）P點天文子午面與首子午面兩面角為（）。A．大地經(jīng)度B．大地緯度C．天文經(jīng)度D．天文緯度3.高斯平面直角坐標(biāo)系（2）高斯平面直角坐標(biāo)系高斯投影——保持球面上的角度不變邊長存在變形，保角投影。

高斯投影雖然能保證角度不變形，但不能使長度不變形，且離中央子午線越遠，長度變形越大。為了限制長度變形，通常采用分帶投影，使每一個投影帶內(nèi)只包括中央子午線及其兩側(cè)的鄰近部分。

在中、小比例尺測圖中，一般采用6°分帶法，從首子午線開始，按經(jīng)差6°為一帶，將地球分成60個投影帶，編號1-60,

用Ｎ表示帶號，位于各投影帶中央的子午線稱中央子午線(Ｌ０)；對于1：10000大比例尺測圖，因采用6°分帶法不能滿足測圖的精度要求，故又采用3°分帶法或1.5°分帶法。3°投影帶的劃分是從經(jīng)度1.5°的子午線開始，按經(jīng)差3°為一帶，把地球分成120個帶，用n表示帶號。高斯平面直角坐標(biāo)系圖1高斯投影分帶

高斯平面直角坐標(biāo)系6°帶中央子午線經(jīng)度Ｌ０

=6Ｎ-3反之，如果已知地面任一點的經(jīng)度L，則該點所在的統(tǒng)一6°帶號N為：3°帶中央子午線經(jīng)度Ｌ

０

=3n。

高斯平面直角坐標(biāo)系例如，南京市處于東經(jīng)118°47

，則其在6°帶和3°的帶號和中央子午線經(jīng)度應(yīng)為：

Ｎ=INT[(118°47’+3°)/6°+0.5]=20

Ｌ０=6×20-3=117°

即n=INT[118°47′/3°+0.5]=40高斯平面直角坐標(biāo)系

分帶投影后，各帶的中央子午線都與赤道垂直，以中央子午線作為縱坐標(biāo)x，赤道為橫坐標(biāo)軸y，其交點O為坐標(biāo)原點，象限按順時針方向編號。

這樣，在每個投影帶內(nèi)，便構(gòu)成了一個既與地理坐標(biāo)有直接關(guān)系又各自獨立的平面直角坐標(biāo)系，稱為高斯—克呂格平面直角坐標(biāo)系，簡稱高斯平面直角坐標(biāo)系。WENSABoyx高斯平面直角坐標(biāo)系

在高斯平面直角坐標(biāo)系中，縱坐標(biāo)x從赤道向北為正，向南為負；橫坐標(biāo)y由中央子午線向東為正，向西為負；我國位于北半球，x坐標(biāo)均為正值，但每個投影帶內(nèi)的橫坐標(biāo)y值有正有負。為使橫坐標(biāo)不出現(xiàn)負值，無論3°帶還是6°帶，每帶的縱坐標(biāo)軸都西移500km。即每帶的橫坐標(biāo)都加上500km。自然值：為了指明該點位于哪一個投影帶，還規(guī)定在橫坐標(biāo)值之前加上帶號。未加500km和帶號的橫坐標(biāo)值稱為自然值。通用值：加上500km和帶號的橫坐標(biāo)值稱為通用值。

高斯平面直角坐標(biāo)系為了區(qū)分不同投影帶中的點，在點的Y坐標(biāo)值上加帶號N。因此，點的橫坐標(biāo)通用值為：Y=N+500000+Y’xyOABxyO西移500km

yb

＝20(-296542.25+500000)

＝20203457.75高斯平面直角坐標(biāo)系（3）獨立平面直角坐標(biāo)

當(dāng)測量范圍較小時(如半徑不大于l0km的范圍)，可以將該測區(qū)的球面看作平面，直接將地面點沿鉛垂線方向投影到水平面上。在實際測量中，一般將坐標(biāo)原點選在測區(qū)的西南角，使測區(qū)內(nèi)的點位坐標(biāo)均為正值，并以該測區(qū)的子午線(或磁子午線)的投影為X軸，向北為正，與之相垂直的為Y軸，向東為正，象限按順時針方向編號，由此建立了該測區(qū)的獨立平面直角坐標(biāo)系。yA西y(東)南(第四象限)(第三象限)(第一象限)(第二象限)AxAo(西南角)x(北)平面直角坐標(biāo)系課堂練習(xí)1.判斷題：（1）高斯平面直角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)坐標(biāo)系是完全一樣的。（）（2）高斯投影是等角投影。（）（3）測量坐標(biāo)系的象限是按逆時針標(biāo)號的。（）（4）高斯平面直角坐標(biāo)系全稱為高斯—克呂格平面直角坐標(biāo)系。（）2.選擇題：（1）某市處在6°帶的中央子午線為117°，則其帶號為（）。A．18B．19C．20D．21（2）某市在3°的帶號為37，則其中央子午線經(jīng)度為（）。A．108°B．111°C．114°D．117°課堂練習(xí)（3）某市處于東經(jīng)115°47

在6°帶的帶號為（）。A．18B．19C．20D．21（4）某市處于東經(jīng)115°47

在3°的中央子午線經(jīng)度為（）。A．108°B．111°C．114°D．117°（5）已知某點的Y坐標(biāo)為20203457.75，則其實際坐標(biāo)為（）。A．296542.25

B．-296542.25

C．-203457.75D．703457.75課堂練習(xí)（6）高斯平面直角坐標(biāo)系為（）。A．縱坐標(biāo)x，橫坐標(biāo)軸y，象限按順時針方向編號B．縱坐標(biāo)y，赤道為橫坐標(biāo)軸x，象限按順時針方向編號C．縱坐標(biāo)x，橫坐標(biāo)軸y，象限按逆時針方向編號D．縱坐標(biāo)y，赤道為橫坐標(biāo)軸x，象限按逆時針方向編號3.計算題：（1）設(shè)地面點B的經(jīng)度為東經(jīng)121°48′18″，則該點位于投影帶的第幾帶？其中央子午線的經(jīng)度是多少？（2）A點在高斯直角坐標(biāo)系中的自然坐標(biāo)為x=345243.91m，y=231108.83m，該點處于6°帶的第20帶，則A點的通用坐標(biāo)值為多少？該6°帶的中央子午線經(jīng)度是多少？2、高程系統(tǒng)確定該點沿鉛垂方向到某基準(zhǔn)面的距離。ABHAHBH'AH'B黃海平均海水面大地水準(zhǔn)面假定水準(zhǔn)面hAB絕對高程（海拔）：指某點沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的距離，用Ｈ表示。相對高程：某點距假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。高差：地面上兩點間的高程之差。

兩點間的高差與高程起算面無關(guān)。4.高程系統(tǒng)例題：某地假定水準(zhǔn)面絕對高程為178.374，測得一地面點的相對高程為75.256m，試推算該點的絕對高程。

高程基準(zhǔn)※我國在青島設(shè)立驗潮站，長期觀察和記錄黃海海水面的高低變化，取其平均值作為大地水準(zhǔn)面的平均位置（其高程為零），并在青島建立了水準(zhǔn)原點。

※目前，我國采用“1985年國家高程基準(zhǔn)”

※青島1985年高程基準(zhǔn)水準(zhǔn)原點的高程為:72.260m高程系統(tǒng)國家高程基準(zhǔn)我國采用1985黃海高程系統(tǒng)，基準(zhǔn)是青島水準(zhǔn)原點及其高程值。國家一、二等水準(zhǔn)網(wǎng)則為此高程系統(tǒng)的參考框架。課堂練習(xí)1.判斷題：（1）地面點到基準(zhǔn)面的鉛垂距離即為地面點的高程。（）（2）舍去小數(shù)部分，只保留整數(shù)的高程稱為絕對高程。（）（3）相對高程指地面點至假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。（）（4）我國位于北半球，x坐標(biāo)均為正值。（）2.選擇題：（1）地面點離開基準(zhǔn)面的鉛垂距離稱（）。A．高程B．絕對高程C．相對高程D．高差（2）從地面點開始，沿鉛垂線量至大地水準(zhǔn)面的距離稱為地面點的（）。A．高差B．絕對高程C．相對高程D．高程課堂練習(xí)（3）已知水準(zhǔn)點A、B的絕對高程分別為576m、823m，則高差hAB=（）。A．-247mB．247mC．-53mD．53m（4）（）指的是地面上兩點之間的高程之差。A．標(biāo)高B．絕對標(biāo)高C．高差D．相對標(biāo)高（5）已知水準(zhǔn)點A、B的絕對高程分別為576m、823m，又知道B點在某假定高程系統(tǒng)中的相對高程為500m，則A點的相對高程是（）。A．500mB．253mC．899mD．699.5m3.計算題已測得地面兩點A、B的相對高程分別為85.324m、47.223m，作為基準(zhǔn)面的假定水準(zhǔn)面的絕對高程為58.721m。問A、B兩點的絕對高程分別為多少？試?yán)L圖說明。四、水平面代替水準(zhǔn)面的限度水平面代替水準(zhǔn)面的限度表1水平面代替水準(zhǔn)面的距離誤差和相對誤差

距離D/km距離誤差ΔD/mm相對誤差ΔD/D1081/1220000251281/2000005010261/4900010082121/12000由表可知，在半徑為10km的范圍內(nèi)（相當(dāng)于面積320km2），用水平面代替水準(zhǔn)面可不考慮地球曲率對距離的影響。水平面代替水準(zhǔn)面的限度2、對高差的影響水平面代替水準(zhǔn)面的限度

表2水平面代替水準(zhǔn)面的高差誤差距離D/km0.l0.20.30.40.512510△h/mm0.83713207831419627848由表可知，在進行水準(zhǔn)(高程)測量時，應(yīng)當(dāng)用水準(zhǔn)面作為測量的基準(zhǔn)面。水平面代替水準(zhǔn)面的限度1、測量工作的基本原則

地形包括：地物:地面上固定性物體，如河流、房屋、道路、湖泊等；

地貌:地面的高低起伏的形態(tài)，如山嶺、谷地和陡崖等。五、測量工作的實施在實際測量工作中應(yīng)當(dāng)遵守以下基本原則:在測量布局上，應(yīng)遵循“由整體到局部”的原則；在測量精度上，應(yīng)遵循“由高級到低級”的原則；在測量程序上，應(yīng)遵循“先控制后碎部”的原則。在測量過程中，應(yīng)遵循“步步檢核，杜絕錯誤”的原則。測量工作的實施2、控制測量的概念控制測量：測定測區(qū)內(nèi)若干個具有控制意義的控制點的平面位置(坐標(biāo))和高程，作為測繪地形圖或施工放樣的依據(jù)。平面控制測量：確定測區(qū)中一系列控制點的坐標(biāo)（x、y），形式有導(dǎo)線測量、邊角測量及交