西南交大工程测量第1章测量学绪论

工程测量C第一章1工程测量测量系任自珍电话：[phone]Email：[e-mail]工程测量C第一章2对同学们的要求：学习要求：测量是理论和实践结合比较紧密的一门课。掌握普通测量的基本知识、基本理论。重点掌握各种基本计算工作。正确使用常规测量仪器、工具。按时上课，按时完成作业并及时上交(准备作业本)。实习要求：分组每两(四)人一组，以小组为单位实习（小组名单）。10次实习，不能缺席，否则不能参加考试。爱护仪器、工具，丢失或损坏要赔偿。工程测量C第一章3对同学们的要求：熟读教学书：西南交通大学李永树主编铁道工程测量《测量实习报告》、《测量实习指示书》《工程测量实习教程》陈强工程测量C第一章4课堂实习场地——6号教学楼外侧仪器借用：4#楼一楼工程测量C第一章5课堂实习仪器借用水准仪类：X4107、X4108；经纬仪类：X4104、X4105；全站仪、GPS等其他仪器设备：X4102。工程测量C第一章6第一章绪论1.测量学概述2.地球的形状和大小3.常用的坐标系统4.测量的基本工作和原则5.用水平面代替球面的影响工程测量C第一章7§1-1测量学概述测量学的产生生产、生活的需要以及建筑、农田、水利建设等的需要公元前二十七世纪，埃及大金字塔形状和方向很准确二千多年前，夏商时代夏禹治水（左准绳+右规矩）秦代，李冰父子，都江堰水利枢纽工程（石头人）……军事、交通运输的需要万里长城（秦汉时期）……工程测量C第一章8测量学（Surveying)的定义定义:测量学是研究地球形体、地表、地下和外层空间中的各种自然和人造物体与地理空间分布有关的信息进行采集、处理、管理、更新和利用的科学和技术。主要任务：1.研究确定地球的形状和大小，为地球科学提供必要的数据和资料2.将地球表面的地物地貌测绘成图；3.将图纸上的设计成果测设至现场工程测量C第一章9测量学的分类1、大地测量学(Geodesy)定义：研究和确定地球形状、大小、重力场、整体与局部运动、地表点的几何位置，以及它们变化的理论和技术的学科。基本任务：建立国家大地控制网，测定地球的形状、大小和重力场，为地形测图和各种工程测量提供基础起算数据；为空间科学、军事科学及研究地壳变形、地震预报等提供重要资料。分类：按照测量手段的不同，又可分为常规大地测量学、卫星大地测量学及物理大地测量学等。2、地图制图学(Cartography)定义：研究模拟和数字地图的基础理论、设计、编绘、复制的技术、方法以及应用的学科。基本任务：是利用各种测量成果编制各类地图，其内容一般包括地图投影、地图编制、地图整饰和地图制印等分支。工程测量C第一章103、摄影测量与遥感定义：研究利用电磁波传感器获取目标物的影像数据，从中提取语义和非语义信息，并用图形、图像和数字形式表达的学科。基本任务：通过对摄影像片或遥感图像进行处理、量测、解译，以测定物体的形状、大小和位置进而制作成图。分类：根据获得影像的方式及遥感距离的不同，本学科又分为地面摄影测量学，航空摄影测量学和航天遥感测量等。4、工程测量学(Engineeringsurveying)定义：研究各项工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。基本任务：信息采集、管理和处理，施工放样、设备安装、变形监测分析和预报等。分类：土木工程测量、水利工程测量、矿山工程测量、林业工程测量、建筑施工测量、管线工程测量等。工程测量C第一章115、测量仪器学研究测量仪器工具制造、改进和创新的学科。(皮尺+经纬仪带测距头的经纬仪全站仪)6、地形测量学定义：研究如何将地球表面局部区域内的地物、地貌及其它有关信息测绘成地形图的理论、方法和技术的学科。分类：按成图方式的不同，地形测图可分为模拟化测图和数字化测图。工程测量C第一章12测量学的发展与作用测绘学科的发展人类用了数千年的时间大致把地球上大陆轮廓搞清楚，并给各个大洲命名，时间是在十八世纪。之后200余年，掀起了详测地形高潮，建立测绘机构、组成专业队伍、形成测绘科学体系，出现政府对测绘业务与产品的垄断局面。中国起步较之西方晚了100多年，但系列地形图的完成大体上也与他们同步，结束于20世纪60年代。地图受到空前重视。再后的50余年（至今），人们开始用卫星技术观察地球、认识地球；用计算机处理数据、显示成果，用软件支配机器绘制地图。这是变化剧烈的40年。总结：3000多年，200多年，50多年，这是对地球认识的3大阶段，也是测绘不断发生重大变换的3个阶段。工程测量C第一章13测量学在工程建设中的作用勘测设计阶段：为选线测制带状地形图。施工阶段：把各种建(构)筑物正确测设到地面上。竣工测量：对建筑物进行竣工测量。运营阶段：为改建、扩大建而进行的各种测量。变形观测：为安全运营，防止灾害进行变形测量现代的测量学作为一门能采集和表示各种地物和地貌的形状、大小、位置等几何信息，以及能把设计的建筑物、设备等按设计的形状、大小和位置准确地在实地标定出来的技术，在各种工程建设中的应用愈来愈广泛。测量学的应用领域工程测量C第一章14认识地球是人类探索目标之一，也是测量学的任务之一。绝大多数测量工作是在地球上进行，或作为参考系。地球自然表面不规则曲面，平均半径6371km珠峰8848.13m，马里亚那海沟11022m，海洋占地球表面71%的面积§1-2地球的形状和大小高山陆地丘陵海洋工程测量C第一章152、大地水准面（meansealevel）水准面：液体受重力作用而形成的静止表面。同一水准面上的重力位处处相等；同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正交。大地水准面：穿过陆地和岛屿与平均海水面相重合的静止的封闭的曲面。大地体：大地水准面包围的形体。配合最佳的参考椭球面大地水准面ab工程测量C第一章163、旋转椭球体（ellipse）参考椭球体：由于大地水准面是不规则曲面，无法准确描述和计算，也难以在其面上处理测量成果，因此，用一非常接近大地水准面的数学面——旋转椭球面代替大地水准面，用旋转椭球体描述地球。长半径（长半轴）：a=6378137m短半径（短半轴）：b=6356752m扁率：e=(a-b)/b=1/298.257地轴（短轴）：地球南、北极的连线。赤道平面：通过地球球心并垂直于地轴的平面。赤道：赤道平面与椭球面的交线。SNWE工程测量C第一章17§1-3测绘工作中的常用坐标系（1）点的平面位置大地坐标(大地经度L,大地纬度B)平面直角坐标（x，y）工程测量C第一章18本初子午面赤道P点子午面PNSEWBLO大地坐标（B,L）示意图过P点的作椭球的法线，法线与赤道平面之间的夹角B。过P点的子午面与本初子午面的夹角L。子午面：地球上任一点并包含椭球短轴的平面工程测量C第一章19大地坐标(B,L)子午面：地球上任一点并包含椭球短轴的平面。子午线（经线）：子午面与椭球面的交线。本初子午线（首子午线、起始子午线）：经过原格林尼治天文台和国际协议原点的经线。本初子午面：包含本初子午线的子午面。经度：过P点的子午面与本初子午面的夹角L。东经：自本初子午面起向东0°~180°。西经：自本初子午面起向西0°~180°。大地纬度：过P点的作椭球的法线，法线与赤道平面之间的夹角B。北纬：大地纬度自赤道起向北0°~90°。南纬：大地纬度自赤道起向南0°~90°。工程测量C第一章20平面直角坐标系南北方向为X轴，向北为正；东西方向为Y轴，向东为正；两轴交点为原点。象限按顺时针方向编号。XYypxpOPⅣⅠⅡⅢ假定平面直角坐标系：工程测量C第一章21（2）高程高程（绝对高程、海拔）：地面点到大地水准面的铅垂距离。假定（相对）高程：地面点到假定水准面的铅垂距离。高差：两点间的高程之差。假定水准面大地水准面高差AB工程测量C第一章22§1-4测量的基本工作与原则工程测量C第一章23工程测量C第一章241、基本概念（1）地形特征点：能反应出一切天然或人工形成的物体形状的点。（2）控制点：作为骨架的点。（3）控制测量：测定控制点位的工作，它是测量工作质量好坏的基础。（4）碎部测量：以控制点为基准，来测定其周围地形特征点的工作。工程测量C第一章252、基本原则：“从整体到局部”、“先控制后碎部”、“步步有检核”的原则3、测量工作的实质：测量或测设点位的工作。工程测量C第一章26基本测量工作1．测量水平距离2．测量水平角3．测量直线的方向4．测量点的高程测量高差测量水平角测量距离水准仪经纬仪测竖直角+距离测量经纬仪竹尺，皮尺，链尺，钢尺光学测距仪电磁波测距仪工程测量C第一章27§1-5用水平面代替球面的影响2331)(tantanRSRRRSDS223RSSS一、对水平距离的影响AC”C’CBRθΔhB”OB’DS水平面球面A’设：用水平面代替球面所引起的距离误差为△SS(km)△S(mm)S/△S108.21/122万25128.31/20万501026.51/5万工程测量C第一章28A二、对高差的影响设：用水平面代替球面所引起的高差误差为△hRSROBOBh2)1(sec'2C’C”CBRθΔhB’OB”DS水平面球面A’S(km)△h(mm)0.10.780.520.01.078.5工程测量C第一章29结论：1、当测区范围小于10km时，用水平面代替球面于测量距离所产生的影响可忽略不计。2、即使距离很短，地球曲率对高差的影响也很明显，因此，在高程测量中，即使在较小的范围内，也必须考虑地球曲率的影响。