工程测量学课件PP.ppt

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工程测量学许进忠许进忠二零一二年十二月二零一二年十二月一、测量基本概念n内容：

掌握工程测量的基本概念、任务与作用；理解水准面、大地水内容：

掌握工程测量的基本概念、任务与作用；理解水准面、大地水准面、地理坐标系（大地、天文）、独立平面直角坐标系、高斯平面准面、地理坐标系（大地、天文）、独立平面直角坐标系、高斯平面直角坐标系、绝对高程、相对高程和高差的概念；了解用水平面代替直角坐标系、绝对高程、相对高程和高差的概念；了解用水平面代替水准面的限度、测量工作的组织原则和程序及本课程的学习方法。

水准面的限度、测量工作的组织原则和程序及本课程的学习方法。

n重点：

测量上平面直角坐标系与数学上笛卡尔平面直角坐标系的异同；重点：

测量上平面直角坐标系与数学上笛卡尔平面直角坐标系的异同；测量工作的组织原则和程序。

测量工作的组织原则和程序。

n难点：

大地水准面、难点：

大地水准面、高斯平面直角坐标系的概念；地面上点位的确定高斯平面直角坐标系的概念；地面上点位的确定方法。

方法。

（一）测量学的发展、学习意义及要求n1、本课程的意义及要求、本课程的意义及要求n学习本课程的意义：

学习本课程的意义：

n

（1）土木工程（包括公路、建筑、市政）的设计、施工、竣工、）土木工程（包括公路、建筑、市政）的设计、施工、竣工、扩建维修及变形监测均要进行测量工作。

扩建维修及变形监测均要进行测量工作。

n

（2）从高职专业的特点，更要学好测量。

高职教育是培养高等）从高职专业的特点，更要学好测量。

高职教育是培养高等级专门应用性人才，高职专业更加注重动手能力的培养，而测量课程级专门应用性人才，高职专业更加注重动手能力的培养，而测量课程是培养动手能力的重要途径之一。

是培养动手能力的重要途径之一。

n2、测量学科的分类测量学科的分类n测量学的定义：

测量学的定义：

n测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面（包含空中、地下测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面（包含空中、地下和海底）点位的科学。

根据它的任务与作用，包括两个部分：

和海底）点位的科学。

根据它的任务与作用，包括两个部分：

n测定（测绘）测定（测绘）由地面到图形。

指使用测量仪器，通过测量和由地面到图形。

指使用测量仪器，通过测量和计算，得一系列测量数据，或把地球表面的地形缩绘成地形图。

计算，得一系列测量数据，或把地球表面的地形缩绘成地形图。

n测设（放样）测设（放样）由图形到地面。

指把图纸上规划设计好的建筑由图形到地面。

指把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置在地面上标定出来，作为施工的依据。

物、构筑物的位置在地面上标定出来，作为施工的依据。

测量学科的分类：

n测量学科的分类：

测量学科的分类：

n测量学科按照研究范围和对象的不同，产生了许多分支科学。

一测量学科按照研究范围和对象的不同，产生了许多分支科学。

一般分为：

普通测量学、大地测量学、摄影测量学、工程测量学和制图般分为：

普通测量学、大地测量学、摄影测量学、工程测量学和制图学。

学。

n工程测量是指工程建设和资源开发的勘测设计、施工、竣工、变工程测量是指工程建设和资源开发的勘测设计、施工、竣工、变形观测和运营管理各阶段中进行的各种测量工作的总称。

形观测和运营管理各阶段中进行的各种测量工作的总称。

（二）地面点位的确定n地面点位的确定，一般需要三个量。

在地面点位的确定，一般需要三个量。

在测量工作中，我们一般用某点在基准面测量工作中，我们一般用某点在基准面上的投影位置（上的投影位置（x,y）和该点离基准面）和该点离基准面的高度（的高度（H）来确定。

）来确定。

n测量基准面测量基准面n1、测量工作基准面、测量工作基准面水准面、大地水准面、大地水准面。

水准面。

n测量工作是在地球表面进行的，而测量工作是在地球表面进行的，而海洋占整个地球表面的海洋占整个地球表面的71%，故最能，故最能代表地球表面的是海水面，人们将海水代表地球表面的是海水面，人们将海水面所包围的地球形体看作地球的形状。

面所包围的地球形体看作地球的形状。

测量工作基准面自然选择海水面。

测量工作基准面自然选择海水面。

n水准面水准面静止海水面所形成的静止海水面所形成的封闭的曲面。

封闭的曲面。

n大地水准面大地水准面其中通过平均海其中通过平均海水面的那个水准面。

水面的那个水准面。

n水准面的特性水准面的特性处处与铅垂线正处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面。

交、封闭的重力等位曲面。

n铅垂线铅垂线测量工作的基准线。

测量工作的基准线。

水准面和大地水准面图n坐标分为地理坐标、高斯平面直角坐标和平面直角坐标。

坐标分为地理坐标、高斯平面直角坐标和平面直角坐标。

n

（1）、地理坐标（属于球面坐标系统）、地理坐标（属于球面坐标系统）用经度和纬度来表示。

用经度和纬度来表示。

n适用于：

在地球椭球面上确定点位。

适用于：

在地球椭球面上确定点位。

2、地面点的坐标n

（2）、平面直角坐标、平面直角坐标用坐标（用坐标（x，y）来表示。

）来表示。

n适用于：

测区范围较小，可将测区曲面当作平面看待。

适用于：

测区范围较小，可将测区曲面当作平面看待。

n其与数学中平面直角坐标系相比，不同点：

其与数学中平面直角坐标系相比，不同点：

n

（1）测量上取南北方向为纵轴（）测量上取南北方向为纵轴（X轴），东西方向为横轴（轴），东西方向为横轴（Y轴）轴）n

（2）角度方向顺时针度量，象限顺时针编号。

）角度方向顺时针度量，象限顺时针编号。

n相同点：

数学中的三角公式在测量计算中可直接应用。

相同点：

数学中的三角公式在测量计算中可直接应用。

平面直角坐标与极坐标数学上的平面直角坐数学上的平面直角坐标测量上的平面直角坐标测量上的平面直角坐标地面点的高程n1、绝对高程、绝对高程H（海拔海拔）地面点到大地水准面的铅垂距离。

地面点到大地水准面的铅垂距离。

n2、相对高程、相对高程H地面点到假定水准面的铅垂距离。

地面点到假定水准面的铅垂距离。

n3、高、高差差hAB=HB-HA=HB-HA我国的高程系统n主要有：

主要有：

n

（1）1985国家高程系统国家高程系统n

（2）1956黄海高程系统黄海高程系统n（3）地方高程系统。

如：

珠江高程系统。

）地方高程系统。

如：

珠江高程系统。

n其中，我国的水准原点建在青岛市观象山，在其中，我国的水准原点建在青岛市观象山，在1985年国家高程系年国家高程系统中，其高程为统中，其高程为72.260米米；在；在1956年黄海高程系统中的高程为年黄海高程系统中的高程为72.289米米。

（三）测量工作概述n1、测量的基本工作测量的基本工作n由于地面点间的相互位置关系，是以水平角（方向）、距离和高差来确由于地面点间的相互位置关系，是以水平角（方向）、距离和高差来确定的，故测角、量距、测高程是测量基本工作，观测、计算和绘图是测量工定的，故测角、量距、测高程是测量基本工作，观测、计算和绘图是测量工作的基本技能。

作的基本技能。

n测量工作中用水平面代替水准面的限度测量工作中用水平面代替水准面的限度n2、测量工作中用水平面代替水准面的限度测量工作中用水平面代替水准面的限度n用水平面来代替水准面，可以使测量和绘图工作大为减化，下面来讨论用水平面来代替水准面，可以使测量和绘图工作大为减化，下面来讨论由此引起的影响。

由此引起的影响。

n

（1）对水平角、距离的影响对水平角、距离的影响在面积约在面积约320平方平方km内，可忽略不计。

内，可忽略不计。

n

（2）对高程的影响对高程的影响即使距离很短也要顾及地球曲率的影响。

即使距离很短也要顾及地球曲率的影响。

（地球（地球平均半径平均半径6371.004千米千米地球赤道半径地球赤道半径6378.140千米千米地球极地半径地球极地半径6356.755千米千米；地球的曲率是；地球的曲率是1/6371千米千米）n3、测量工作的基本原则测量工作的基本原则n

（1）布局上布局上“由整体到局部由整体到局部”，精度上，精度上“由高级到低级由高级到低级”，工作次序上，工作次序上“先控制先控制后细部后细部”。

n

（2）又一原则。

即：

又一原则。

即：

“前一步工作未作检核，不进行下一步工作前一步工作未作检核，不进行下一步工作”。

二、水准测量n内容：

理解水准测量的基本原理；掌握内容：

理解水准测量的基本原理；掌握DS3型微倾式水准仪、自型微倾式水准仪、自动安平水准仪的构造特点、水准尺和尺垫；掌握水准仪的使用及检校动安平水准仪的构造特点、水准尺和尺垫；掌握水准仪的使用及检校方法；掌握水准测量的外业实施（观测、记录和检核）及内业数据处方法；掌握水准测量的外业实施（观测、记录和检核）及内业数据处理（高差闭合差的调整）方法；了解水准测量的注意事项、精密水准理（高差闭合差的调整）方法；了解水准测量的注意事项、精密水准仪和电子水准仪的构造及操作方法。

仪和电子水准仪的构造及操作方法。

n重点：

水准测量原理；水准测量的外业实施及内业数据处理。

重点：

水准测量原理；水准测量的外业实施及内业数据处理。

（一）高程测量n测量地面上各点高程的工作测量地面上各点高程的工作,称为高程测量。

高程测量根据所使称为高程测量。

高程测量根据所使用的仪器和施测方法的不同，分为：

用的仪器和施测方法的不同，分为：

n

（1）水准测量）水准测量n

（2）三角高程测量）三角高程测量n（3）气压高程测量）气压高程测量n（4）GPS测量测量

（二）水准测量原理n基本原理基本原理：

n水准测量的原理是利用水准仪水准测量的原理是利用水准仪提供的提供的“水平视线水平视线”，测量两点间高，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知差，从而由已知点高程推算出未知点高程。

点高程。

水准测量基本原理na后视读数后视读数A后视点后视点nb前视读数前视读数B前视点前视点n1、A、B两点间高差：

两点间高差：

hAB=HB-HA=a-bn2、测得两点间高差、测得两点间高差hA后，若已知后，若已知A点高程点高程HA，则可得，则可得B点的高点的高程：

程：

HB=HA+hAB。

n3、视线高程：

、视线高程：

Hi=HA+a=HB+bn4、转点、转点TP的概念：

当地面上两点的距离较远，或两点的高差太的概念：

当地面上两点的距离较远，或两点的高差太大，放置一次仪器不能测定其高差时，就需增设若干个临时传递高程大，放置一次仪器不能测定其高差时，就需增设若干个临时传递高程的立尺点，称为转点。

的立尺点，称为转点。

连续水准测量n如图所示，在实际水准测量中，如图所示，在实际水准测量中，A、B两点间高差较大或相距较远，安两点间高差较大或相距较远，安置一次水准仪不能测定两点之间的高差。

此时有必要沿置一次水准仪不能测定两点之间的高差。

此时有必要沿A、B的水准路线的水准路线增设若干个必要的临时立尺点，即转点（用作传递高程）。

根据水准测量增设若干个必要的临时立尺点，即转点（用作传递高程）。

根据水准测量的原理依次连续地在两个立尺中间安置水准仪来测定相邻各点间高差，求的原理依次连续地在两个立尺中间安置水准仪来测定相邻各点间高差，求和得到和得到A、B两点间的高差值，有：

两点间的高差值，有：

nh1=a1b1nh2=a2b2n则：

则：

hAB=h1+h2+hn=h=abn结论：

结论：

A、B两点间的高差两点间的高差等于后视读数之和减去前视读数之和。

等于后视读数之和减去前视读数之和。

（三）水准仪和水准尺n1、水准仪水准仪n如图所示，由望远镜、水准器如图所示，由望远镜、水准器和基座三部分组成。

和基座三部分组成。

DS3微倾式水准仪微倾式水准仪自动安平水准仪自动安平水准仪水准仪望远镜n1、望远镜、望远镜由物镜、目镜和十字丝（上、中、下丝）三部分组成。

由物镜、目镜和十字丝（上、中、下丝）三部分组成。

水准器n2、水准器有两种：

、水准器有两种：

n圆水准器圆水准器精度低，用于粗略整精度低，用于粗略整平；水准管平；水准管精度高，用于精精度高，用于精平。

平。

特性：

气泡始特性：

气泡始终位于高位于高处，气泡在哪，气泡在哪处，说明哪明哪处高高。

3、基座、基座水准尺n水准尺主要有：

单面尺、双面尺和塔尺。

水准尺主要有：

单面尺、双面尺和塔尺。

n1、尺面分划为、尺面分划为1cm，每，每10cm处（处（E字形刻划的尖端）注有字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。

阿拉伯数字。

n2、双面尺