第1讲 测量基础知识 湖南水利水电职业技术学院 李英芳

目 录

1.1 测量学的分类及任务

一、关于测量 1.测量工作的意义 ①测量工作是工程施工的龙头； ②测量工作是生产机构和工程技术人员的眼睛； ③测量工作是施工质量控制与检测的重要环节； ④测量工作是创造经济效益的有力手段。

一、关于测量 2. 印象测量

一、关于测量 3. 学习场景

二、测量学的定义 1.定义 测量学是研究地球形状和大小以及如何测定地面点的空间位置或将地球表面的地形及其它信息测绘成图的科学。

二、测量学的定义 2.分类 ①大地测量学 研究地球的形状和大小及地球表面较大地区的点位测定和计算的有关理论与方法的学科。

二、测量学的定义 2.分类 ②摄影测量学 研究利用航天、航空、地面的摄影和遥感信息进行测量的理论和方法的学科。

二、测量学的定义 2.分类 ③地图制图学 研究地图制图的理论、设计、编绘、复制的技术方法的一门学科。

二、测量学的定义 2.分类 ④工程测量 研究工程建设和自然资源开发中各个阶段进行的控制测量、地形测绘、施工放样和变形监测的理论和技术的一门学科。

二、测量学的定义 水利工程测量 轨道工程测量 桥梁工程测量 隧道工程测量

三、水利工程测量的任务 　　第一阶段（规划阶段） 大比例尺地形图的测绘：建筑物在设计时需要测绘大比例尺地形图；在图上进行量测，以获取所需相关资料。 　　第二阶段（施工阶段） 施工放样：将设计图上工程建筑物的平面位置和高程测设到实地的工作。 　　第三阶段（运营管理阶段） 建筑物的变形观测：对建筑物的稳定性及变化情况进行监测，以确保工程安全。

四、主要学习内容 测定：以测量技术测定地面点位置并用图像、图形和数据等形式表示出来， 该过程称为测定，又称测图或测绘。 测设：利用测量技术把设计图上拟定的点位在实地标定出来，该过程称为测设，或称为放样。

1.2 地面点位的表示方法

一、地球的形状和大小 1.认识地球 地球自然形体：是一个不规则的几何体， 海洋面积约占地球表面的71%。 海水面所包围的形体基本上代表了地球的形状和大小。

一、地球的形状和大小 2.大地水准面 设想有一个静止的海水面，向陆地延伸而形成一个封闭的曲面，我们把静止的海水面称为水准面。 水准面是一个处处与铅垂线（重力作用线）垂直的连续曲面，如右图所示。

一、地球的形状和大小 2.大地水准面 大地水准面：设想处于完全静止的平均海水面向陆地和岛屿延伸所形成的闭合曲面。 大地体：大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形体。

一、地球的形状和大小 3.参考椭球 由于大地水准面是一个不规则的曲面，不能用数学公式表述，因而需要寻找一个理想的几何体代表地球的形状和大小。 该几何体必须满足两个条件： ① 形状接近地球自然形体； ② 可以用简单的数学公式表示。

一、地球的形状和大小 3.参考椭球

一、地球的形状和大小 4.测量工作的基准线和基准面 测量外业工作的基准线—铅垂线 测量外业工作的基准面—大地水准面 测量内业计算的基准线—法线 测量内业计算的基准面—参考椭球面

二、地面点位的表示方法 地面点位置以平面坐标和高程表示。 地面点的平面坐标表示方法： 大地坐标 高斯平面直角坐标 独立平面直角坐标

二、地面点位的表示方法 1.大地坐标系 大地经度：过P点的子午面NPS与首子午面NMS所构成的二面角叫做P点的大地经度，用L表示。 大地纬度：过P点的法线 Pn与赤道面的夹角叫做P点的大地纬度，用B表示。

二、地面点位的表示方法 1.大地坐标系 L取值范围： 东经0˚~180˚ 西经0˚~180˚ B取值范围： 北纬0˚~90˚ 南纬0˚~90˚

二、地面点位的表示方法 2.独立平面直角坐标系 当测区范围较小时，可将大地水准面看作平面，在平面上建立独立平面直角坐标系。 坐标系原点一般 选在测区西南角； 原点坐标值可以假定，也可采用高斯 平面直角坐标； X 轴向北为正，Y轴向东为正。

二、地面点位的表示方法 3.高斯平面直角坐标系 大地坐标系的优点是整个地球有一个统一的坐标系统，表示形象直观。但其观测和计算都比较复杂。 实用上更多是将地面点投影到某个平面上来。我国大比例尺地形图测绘，采用的高斯平面直角坐标系。

二、地面点位的表示方法 3.高斯平面直角坐标系 高斯投影采用分带投影。将椭球面按一定经差（3°或6°）分带，分别进行投影，将每一投影带经投影展开成平面。 X 轴 — 中央子午线的投影； Y 轴 — 赤道的投影； 原点 — 两轴的交点；

二、地面点位的表示方法 4.测量坐标系与数学坐标系的异同

二、地面点位的表示方法 5.我国的大地坐标系 （1）1954年北京坐标系 1954年北京坐标系选用的大地原点在前苏联境内，采用克拉索夫斯基椭球的参数。 （2）1980年国家大地坐标 1980年国家大地坐标系选用的大地原点在我国中部，具体地点是陕西省泾阳县永乐镇，椭球参数采用IUGG1975年大会推荐的参数。

二、地面点位的表示方法 5.我国的大地坐标系 位于泾阳县永乐镇的大地原点。

二、地面点位的表示方法 5.我国的大地坐标系 该坐标系于2008年7月1日正式启用。 （3）CGCS2000国家大地坐标系 CGCS2000是（中国）2000国家大地坐标系的缩写，该坐标系是 通过中国GPS连续运行基准站、空间大地控制网以及天文大地网与空间 地网联合平差建立的地心大地坐标系统。 该坐标系于2008年7月1日正式启用。

三、地面点的高程 1.定义 地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程或海拔，简称高程。

三、地面点的高程 2.我国的高程系统 解放初期，我国采用1950—1956年共7年的验潮资料,求得平均海水面位置,进而测得水准原点的高程为72.289m，此高程系统称为1956年黄海高程系。由于验潮资料时间周期短，不甚精确。

三、地面点的高程 2.我国的高程系统 为提高大地水准面的精度，国家又根据青岛验潮站1952—1979年连续28年的验潮资料，经精确计算，于1985年重新确定了黄海平均海水面的位置和高程原点的高程（72.2604m） ，称为“1985国家高程基准”。

三、地面点的高程 2.我国的高程系统 青岛观象山 水准原点

1.3 水平面代替水准面的限度

一、对距离的影响

地球曲率对水平距离的影响： 结论：在半径为10km的区域，地球曲率对水平距离的影响可以忽略不计，即可以把该部分水准面当作水平面。

二、对高程的影响

地球曲率对高程的影响： 结论：即便距离很短，也不能忽视地球曲率对高程的影响，在观测过程中必须采取措施，消除或减弱其影响。

1.4 测量工作的基本原则

测量工作的基本原则 从整体到局部,由高级到低级,先控制后碎部。 控制测量：用较严密的方法和较精密的仪器，测定分布在全区的少量控制点的点位，作为测图和施工放样的依据，以保证测区的整体精度。 碎部测量：在每一个控制点上，以较低的精度（保证必要）施测其周围的局部地形细部或放样需要施工的点位。

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