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1、工 程 測 量 學(xué),第一章 緒 論, 任務(wù)及在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用 地球的形狀和大小 測量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng) 確定地面點(diǎn)位的原理 用水平面代替水準(zhǔn)面的限度 測量的基本工作,, 測繪學(xué),是研究地球形狀和大小以及確定地球表面（包括空中、地表、地下和海洋）物體的空間位置，以及對于這些空間位置信息進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、管理的科學(xué)。,1.1 任務(wù)及意義,,技術(shù)發(fā)展：,測量技術(shù),,,,,,數(shù)字自動(dòng)化測量,利用全站儀,數(shù)字測量,,攝影測量,地面人工測量 利用光學(xué)儀器,GPS,,測量成果,紙質(zhì)地形圖 數(shù)字地圖 地理信息系統(tǒng),航攝儀進(jìn)行空中攝影獲取像片,測量學(xué)分類,大地測量學(xué) 航空攝影測量與遙感
2、工程測量學(xué) 地圖制圖學(xué) 海洋測量學(xué) 普通測量學(xué),,國民經(jīng)濟(jì)建設(shè) 國防建設(shè) 科學(xué)研究,應(yīng)用領(lǐng)域：,建筑變形監(jiān)測,在南極長城站進(jìn)行控制測量,在海拔6120米測量珠穆朗瑪峰高程,在南極長城站進(jìn)行天文測量,普通測量學(xué)的任務(wù),測繪地形圖（測定） 建筑物的施工放樣（測設(shè)） 變形監(jiān)測,,普通測量學(xué)的基本要求,掌握測量學(xué)的基本概念，基本理論 熟練操作常用的測量儀器 掌握又快又準(zhǔn)確地測、算、繪的技術(shù) 熟練讀圖和用圖,,1.2 地球的形狀和大小,地球既圍繞太陽旋轉(zhuǎn)又繞自己的軸自轉(zhuǎn)，地球上的物體將受到地球、太陽、月亮引力、離心力等多種力的作用，而其中主要是受到離心力和地球質(zhì)心吸引力的作用，這兩個(gè)力的合力稱為重
3、力，重力方向即為垂線方向。,離心力,,一、地球形狀,由于地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，使得地球成橢球形，其赤道半徑大，極半徑小。地球表面并不光滑，形狀十分復(fù)雜，有高山平原，江河湖泊，如： 有高于海平面8848m珠穆朗瑪峰 有低于海平面11022m馬里亞納海溝 但是這樣的高低變化與地球半徑6371km相比只有1/600變化是微小的。因?yàn)楹Ｑ蠹s占整個(gè)地球表面的71%。 所以人們設(shè)想將靜止的海水面向整個(gè)陸地延伸，用所形成的封閉曲面代替地球表面，這個(gè)曲面稱為 大地水準(zhǔn)面。大地水準(zhǔn)面所包含的形體，稱為大地體，它代表了地球的自然形狀和大小。,特點(diǎn)：1.重力等位面，其表面處處與重力方向垂直。 2.有無窮多
4、個(gè)，但各水準(zhǔn)面之間是不平行的。 3.是不規(guī)則的閉合曲面,二、 水準(zhǔn)面,定義： 處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面稱為水準(zhǔn)面。,定義：將靜止的海水面向整個(gè)陸地延伸， 用所形成的封閉曲面代替地球表面， 這個(gè)曲面稱為大地水準(zhǔn)面。 作用：測量工作的基準(zhǔn)面 獲?。何覈谇鄭u設(shè)有驗(yàn)潮站,三、大地水準(zhǔn)面：,1. 要求：總質(zhì)量=地球質(zhì)量，中心與質(zhì)心重合， 短軸與旋轉(zhuǎn)軸重合。 旋轉(zhuǎn)角速度與地球自轉(zhuǎn)速度相等。 表面與大地水準(zhǔn)面擬合最好。,四、旋轉(zhuǎn)橢球面,五、球面 在測量工作范圍不大時(shí)，可將地球看作圓球體，以球面代替大地 水 準(zhǔn)面，，其半徑R=6371km,2.
5、我國采用的參考橢球體幾何參數(shù),（1）1954年北京坐標(biāo)系，采用前蘇聯(lián)克拉索夫斯基 參考橢球體參數(shù)： a=6378245m =1:298.3,（2）1980年國家大地坐標(biāo)系采用國際大地測量協(xié)會(huì)與 地球物理聯(lián)合會(huì)在1975年推薦的IUGG-75地球橢球。 其參數(shù)： a=6378140m =1:298.257,（3） WGS-84坐標(biāo)系 a=6378137m =1：298.257,1.3 測量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng),一、天文坐標(biāo)（地理坐標(biāo)系） 通常用經(jīng)度（）和緯度（）表示。 以垂線和大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)面,,二、大地坐標(biāo)系 點(diǎn)位的表示：大地經(jīng)度（L
6、），大地 緯度（B） ，大地高度（H）,地面上任意點(diǎn)P的空間位置為：P（L、B、H）,大地坐標(biāo)是以法線和橢球體面為基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)面,我國目前常用大地坐標(biāo)系： 1954年北京坐標(biāo)系，大地原點(diǎn)在原蘇聯(lián)。 1980年國家大地坐標(biāo)系，大地原點(diǎn)在陜西省永樂鎮(zhèn)。 WGS84世界大地坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)在地心。,大地坐標(biāo)系：,,,參考坐標(biāo)系,地心坐標(biāo)系,三、空間直角坐標(biāo)系 坐標(biāo)原點(diǎn) O：地球橢球體中心（與質(zhì)心重合） Z 軸 方 向： 指向地球北極 X 軸 方 向： 指向格林尼治子午面與地球赤道面之 交 點(diǎn) Y 軸 方 向： 垂直于XOZ平面，構(gòu)成右手坐標(biāo)系。,例如：地面上
7、任意點(diǎn)P的空間直角坐標(biāo)（X、Y、Z）表示方法。,X,Z,,空間直角坐標(biāo)和大地坐標(biāo)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式,,大地坐標(biāo)和空間直角坐標(biāo)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式,四、高斯投影和高斯平面直角坐標(biāo)系 1.高斯投影（橫切橢圓柱正形投影） 方法： 將地球劃分成若干帶，然后將每帶投影到平面上。 特點(diǎn)：投影后角度保持不變，中央子午線投影后一條直 線，且長度不變。,中央子午線,P,P,高斯投影六度帶和三度帶投影示意圖,中央子午線經(jīng)度計(jì)算公式： 六度帶：L0=6N-3 （N為投影帶的號數(shù)） 三度帶： L0=3N,2.高斯平面直角 坐標(biāo)系,以中央子午線作為坐標(biāo)縱軸 （用X表示） 以赤道作為坐標(biāo)橫軸 （用Y表示）,例：
8、xm=1346216.985m ym=19634527.165m,,帶號數(shù),五、平面直角坐標(biāo)系,,,,,獨(dú)立平面直角系原點(diǎn)一般選擇在測區(qū)西南角,m(x、y),,,,,,,x,,,,,y,例：X=138567.923m Y=126738.357m,1.絕對高程：地面上一點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離（H） 2.相對高程：地面上一點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離（H ） 3.高 差：地面上兩點(diǎn)間的高程之差。（h）,,,,,,HA,A,B,,,HB,,,,,,HA,HB,,,,h,,,假 設(shè) 水 準(zhǔn) 面,大地 水 準(zhǔn) 面,六、地面點(diǎn)的高程系統(tǒng),,,,A,,,,水準(zhǔn)原點(diǎn)H,自然表面,大地水準(zhǔn)面（高程為0）
9、,,,絕對高程 （海拔）,,,青島驗(yàn)潮站,,HA,,,H,56年黃海高程系統(tǒng)：H=72.289m 85年國家高程基準(zhǔn)：H= 72.260m,,,,,1.4 地面點(diǎn)的確定原理,,一、地球表面的形狀,地貌：地球表面高低起伏的形態(tài)， 例如：高山、峽谷等 地物：地面上人造或天然固定物體， 建筑、橋梁、道路等,二、常規(guī)測量的基本工作： 測距離 D 測角度（） 測高差 h,A,三、衛(wèi)星定位方法,利用衛(wèi)星信號接受機(jī)，同時(shí)接受多顆定位衛(wèi)星發(fā)射的信號進(jìn)行定位，稱為衛(wèi)星定位。,1.5 用水平面代替水準(zhǔn)面的限度,,,1.5 用水平面代替水準(zhǔn)面的限度,1. 對距離的影響,,,在半徑10km范圍內(nèi),對距離的影響可以忽略不計(jì).,,結(jié)論:,2. 對高程的影響,在高程測量中,即使距離很短也應(yīng)考慮地球曲率的影響.,結(jié)論:,,
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