第一章测量基础知识ppt课件.ppt
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1、第一章 测量基础知识,第一节 测绘学的任务及作用第二节 地球形状和大小 第三节 测量坐标系第四节 测量工作概述第五节 用水平面代替水准面的限度,第一节 测绘学的任务及作用,一、测绘学的内容和任务 测绘学是研究与地球有关的基础空间信息的采集、处理、显示、管理、利用的科学与技术,是地球科学的重要组成部分。 测绘学按照研究范围、研究对象及采用技术手段的不同,分为: 大地测量学 摄影测量与遥感学 地图制图学 工程测量学 海洋测绘学,二、测绘学的发展概况,测绘学是一门历史悠久的学科,远溯到世界上古史时代,我国古代夏禹治水以及古埃及尼罗河泛滥后农田边界再划分中,就已使用简单的测量工具和方法。 20世纪50
2、年代起,新的科学技术如电子学、信息论、激光技术、电子计算机和空间科学技术等迅速发展,它们又推动了测绘科学技术的飞跃发展。 20世纪80年代,全球定位系统(GPS)问世。 近十几年来,随着空间技术、计算机技术、通信技术和地理信息技术的发展,使测绘学的理论基础、工程技术体系和研究领域发生了深刻的变化。 测绘学已经成为研究对地球和其它实体的与空间分布有关的信息进行采集、量测、分析、显示、管理和利用的一门科学技术。 现代测绘学正向着近年来新兴的一门学科地球空间信息学(Geo-Spatial Information Science,简称Geomatics)跨越和融合。,三、测绘科学技术的地位和作用,测绘
3、科学技术的应用范围非常广阔,测绘科学技术在国民经济建设、国防建设以及科学研究等领域,都占有重要的地位,对国家可持续发展发挥着越来越重要的作用。 在国民经济建设方面,测绘信息是国民经济和社会发展规划中最重要的基础信息之一。 在国防建设方面,测绘工作为打赢现代化战争提供测绘保障。 在科学研究方面,诸如航天技术、地壳形变、地震预报等都要应用测绘科学技术,都需要现代测绘科学技术提供基础数据信息。,四、学习测量学的目的和要求,本课程主要介绍普通测量学中的测量基本工作、地形图测绘及地形图应用和工程测量学中有关施工测量的基本内容。对于土木工程专业的学生,应掌握下列基本内容:(1)测量的基本知识、基本理论和处
4、理测量数据的基本理论和方法,具有使用常规测量仪器的操作技能。(2)地形图测绘基本掌握测绘大比例尺地形图的原理和方法。(3)地形图应用在工程规划、设计和施工中,能正确使用地形图和从地形图上获取所需的信息并进行地形分析等。(4)施工放样掌握施工测设最基本的测量方法,能正确使用测量仪器进行一般工程的施工放样工作。(5)变形观测监测建筑物或构筑物的倾斜、水平位移和垂直沉降等,以便采取措施,保证建筑物的安全;(6)竣工测量为了工程验收和今后的运营管理,测绘竣工图。,本课程使用教材:,普通高等教育“十一五”国家级规划教材 测量学 (第二版) 武汉大学 杨正尧 主编 化学工业出版社,主 要 参 考 书目1.
5、测绘学名词审定委员会.测绘学名词(第二版). 北京:科学出版社,2019 2.宁津生等.测绘学概论. 武汉:武汉大学出版社,2019 3.胡明城.现代大地测量学的理论及其应用. 北京:测绘出版社,2019 4.潘正风,杨正尧,程效军等.数字测图原理与方法.武汉:武汉大学出版社,2019 5.徐绍铨等.GPS测量原理及应用(修订版).武汉:武汉大学出版社,2019 6.顾孝烈等.测量学(第三版).上海:同济大学出版社,2019 7.覃辉等.土木工程测量(第二版).上海:同济大学出版社,20198.邹永廉等.土木工程测量.北京:高等教育出版社,20199.张正禄等.工程测量学.武汉:武汉大学出版社
6、,2019 10.陈丽华等.土木工程测量(第2版).杭州:浙江大学出版社,2019 11. 张希黔,黄声享,姚 刚.GPS在建筑施工中的应用. 北京:中国建筑工业出版社,2019,第二节 地球形状和大小,一、大地水准面测量学的主要研究对象是地球的自然表面, 地球表面极不规则,地球形状是极其复杂的,峰珠穆郎玛峰海拔8844.43m;马里亚纳海沟裴查兹(Vitiaz)海渊,深达11034m;地球表面海陆分布极不平衡,海洋面积约占地球总面积的71%,陆地面积约占29%。 因此,可以把由静止的海水面向陆地延伸并围绕整个地球所形成的一个连续封闭曲面所包围的形体近似地看作是地球的形状。,一、大地水准面,地
7、球表面任一质点,都同时受到两个作用力, 其一是地球自转产生的惯性离心力(简称离心力); 其二是整个地球质量产生的引力。 这两种力的合力称为重力。重力方向则是两者合力的方向,即铅垂线方向(亦称垂线方向)。,一、大地水准面,水准面是一个处处与铅垂线正交的面。 处于静止状态的水面称为水准面。 在地球表面重力的作用空间,通过任何高度的点都有一个水准面,因而水准面有无数个。,把一个假想的、与静止的平均海水面重合并向陆地延伸且包围整个地球的特定重力等位面称为大地水准面。 大地水准面和铅垂线是测量外业所依据的基准面和基准线。,二、参考椭球体,地球内部的质量分布不均匀,致使地面上各点的铅垂线方向产生不规则的变
8、化,因而大地水准面实际上是一个略有起伏的不规则曲面,不能用简单的数学公式来表示。 地球形状极近似于一个两极稍扁的旋转椭球。旋转椭球面可以用数学公式准确地表达。 在测量工作中用旋转椭球面代替大地水准面作为测量计算的基准面。,二、参考椭球体,代表地球形状和大小的旋转椭球,称为“地球椭球”。 与全球大地水准面最密合的地球椭球称为总地球椭球; 与某个区域大地水准面(如国家大地水准面)最为接近的椭球称为参考椭球,其椭球面称为参考椭球面。 参考椭球有许多个,而总地球椭球只有一个。 在几何大地测量中,椭球的形状和大小通常用长半轴a、和扁率f(或短半轴b)来表示。 扁率,二、参考椭球体,地 球 椭 球 几 何
9、 参 数,在普通测量中可把地球近似地看作圆球体,其半径为:,三、参考椭球定位,确定参考椭球面与大地水准面的相关位置,使参考椭球面与一个国家或地区范围内的区域大地水准面最佳拟合,称为参考椭球定位。,单点定位法 多点定位法 1954北京坐标系1980西安坐标系,第三节 测量坐标系,地心坐标系统 参心坐标系统 一个点在空间的位置,需要三个坐标量来表示。,一、大地坐标系,大地经度 L 大地纬度 B 大地高 H,二、空间直角坐标系,空间直角坐标系原点位于地球椭球的中心O,Z 轴指向地球椭球的北极,X 轴指向起始子午面与赤道的交点, Y 轴位于赤道面上,且按右手坐标系与X 轴正交。,P 点在空间中的坐标可
10、用该点在此坐标系的三个坐标轴上的投影 x,y,z 表示。,三、WGS-84坐标系,WGS-84(World Geodetic System-84)世界大地坐标系是全球定位系统(GPS)采用的坐标系,属地心空间直角坐标系。,WGS-84大地坐标系的几何定义是: 原点位于地球质心;Z 轴指向国际时间局BIH l984.0 定义的协议地球极(CTP)方向;X轴指向 BIH l984.0的零子午面和CTP 赤道的交点;Y轴与Z、X 轴构成右手坐标系。,四、平面直角坐标系,高斯平面直角坐标系独立平面直角坐标系 测量平面直角坐标系以纵轴为x 轴,表示南北方向,向北为正;横轴为y 轴,表示东西方向,向东为正
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