工程测量坐标系、高程
建立工程坐标系的方案
建立工程坐标系的方案一、引言工程坐标系是工程测量中的重要组成部分，它是确保工程测量准确和可靠的基础。
建立工程坐标系最终目的是为了实现工程测量和工程施工的精准定位和方位的控制。
在现代工程中，常见的工程坐标系统有地理坐标系、平面坐标系和高程坐标系等。
建立工程坐标系的方案需要考虑到工程地质特征、地理环境以及测量技术等多方面因素，才能确保建立的工程坐标系满足实际工程需求。
二、确定建立工程坐标系的目标1. 确定工程测量的需要：首先需要明确工程测量的具体需要，比如工程地质调查、施工测量、工程监测等。
不同的测量需要可能对工程坐标系的要求不同，因此需要根据具体需求来确定建立工程坐标系的目标。
2. 确定测量精度要求：根据工程的实际情况和测量的精度要求，确定建立工程坐标系的精度标准。
比如，对于高精度测量，需要建立高精度的工程坐标系，而对于一般工程测量，可能只需要建立一般精度的工程坐标系。
3. 考虑工程地质和地理环境：工程坐标系的建立还需要考虑工程地质特征和地理环境因素，比如地表形态、地形地貌、地质构造等因素。
这些因素对工程坐标系的建立会产生一定的影响，需要进行综合分析和考虑。
三、工程坐标系的建立方案1. 工程坐标系的选取根据工程测量的需要和测量精度的要求，选取合适的工程坐标系。
常见的工程坐标系有直角坐标系、极坐标系等，需要根据具体情况选取合适的坐标系。
2. 坐标系原点的确定确定坐标系原点是建立工程坐标系的关键步骤。
原点的确定需要考虑到工程实际需求、测量精度和方便性等因素。
原点的选取应尽量符合工程测量和施工的实际需求，并且易于控制和使用。
3. 坐标系的坐标轴方向确定坐标系的坐标轴方向是建立工程坐标系的重要环节。
坐标轴方向的确定应符合工程测量的需要，比如工程方向、施工方位等。
同时，还需要考虑实际控制的便利性和测量的准确性等因素。
4. 坐标系统的缩放比例确定坐标系统的缩放比例是工程坐标系建立的重要步骤。
根据实际工程测量的需求和精度要求，确定合适的缩放比例。
工程测量基础知识
工程测量基础知识工程测量基础知识（上）工程测量是现代工程建设的重要组成部分，是保证工程质量的重要环节。
在工程测量中，需要掌握一定的基础知识，下面就给大家详细介绍工程测量基础知识。
一、坐标系坐标系是测量中用来表示物体位置的工具。
在工程测量中常用的坐标系有直角坐标系、极坐标系和三维空间坐标系。
直角坐标系：以两条与直角相交的数轴作为基准线，设定一个起点，以此为原点建立坐标系。
水平方向的数轴称为x 轴，垂直方向的数轴称为y轴，建立如此的坐标系称为直角坐标系。
极坐标系：以一个点（极点）为原点，以一个正方向（极轴）为基准线，在平面内任取一条射线（极径），沿极轴逆时针方向旋转一个角度即可表示一个坐标点。
三维空间坐标系：包括直角坐标系和球面坐标系。
直角坐标系是正交的三条数轴构成的坐标系，每个空间点的坐标由三个数值确定。
球面坐标系是以一固定点（球心）为原点，确定一条射线（北极星指向赤道）为定向基准，该射线为z轴，建立球面坐标系。
二、水准高程水准高程是指相对于海平面的高度，是工程测量中常用的高程指标。
水准高程的测量一般采用水准仪来进行，通过测量基准面上某一点到被测点的真实高度的差值，可以得到被测点的高程。
三、测量误差测量误差是指实际测量结果与真实值之间的差距，在工程测量中是不可避免的问题。
测量误差可以分为系统误差和随机误差。
系统误差：由于测量仪器的缺陷或使用不当，导致测量结果具有一定的偏差，称为系统误差。
随机误差：由于测量仪器、环境等因素引起的误差称为随机误差，其大小和方向不定，难以去除。
四、测量精度测量精度是指测量结果与实际值之间的差距，是表征测量结果优劣的重要指标。
测量精度的高低取决于测量仪器的精度、实施测量时的环境和测量员的技能水平等因素。
测量精度常用的表示方法有两种，一种是绝对误差，另一种是相对误差。
绝对误差是指测量值与真实值之差的绝对值，相对误差是指绝对误差与真实值之比。
在实际工程测量中，通常以绝对误差、相对误差和误差限等指标来评价测量精度的好坏。
工程测量的坐标系
工程测量的坐标系引言在工程测量中，坐标系是一个重要的概念。
坐标系是用来描述和确定空间中各个点的位置关系的一种数学模型。
在实际的工程测量中，我们常常需要确定各个测量点的位置，以便进行相关的计算和分析。
本文将介绍工程测量中常用的坐标系的概念和相关知识。
二维坐标系工程测量中最常用的坐标系之一是二维直角坐标系，也称为笛卡尔坐标系。
二维直角坐标系由两条相互垂直的坐标轴组成，通常用x和y表示。
其中，x轴称为横轴，y轴称为纵轴。
坐标系的原点是两个坐标轴的交点。
在二维坐标系中，每个点都可以用一个有序数对(x, y)来表示，其中x表示横坐标，y表示纵坐标。
通过测量某个点在横轴和纵轴上的投影长度，我们可以确定这个点的坐标。
这种坐标系常常用于工程测量中的平面布置和计算。
三维坐标系除了二维坐标系，工程测量中也经常使用三维坐标系。
三维坐标系由三个相互垂直的坐标轴组成，通常用x、y和z表示。
其中，x轴和y轴与二维坐标系的横轴和纵轴类似，z轴则表示垂直于二维平面的轴。
在三维坐标系中，每个点可以用一个有序数对(x, y, z)来表示，其中x、y、z分别表示点在x轴、y轴、z轴上的坐标。
通过测量某个点在三个坐标轴上的投影长度，我们可以确定这个点的坐标。
三维坐标系常常用于工程测量中的空间布置和计算。
大地坐标系除了直角坐标系，工程测量中还使用一种特殊的坐标系，即大地坐标系。
大地坐标系是以地球表面为参考平面的坐标系。
在大地坐标系中，一个点的位置可以用经度、纬度和高程来表示。
经度是指一个点在东西方向上的位置，通常用度来表示。
经度的0度点被定义为通过英国伦敦的经线。
纬度是指一个点在南北方向上的位置，同样用度来表示。
纬度的0度点被定义为通过赤道的纬线。
在大地坐标系中，我们还可以用高程来衡量一个点的高度。
高程表示一个点与参考水平面之间的垂直距离。
大地坐标系在工程测量中广泛应用于地理测量、导航定位和地图制作等领域。
它能够准确描述地球表面上不同点的位置关系，为工程测量提供了重要的参考框架。
建筑工程测量知识点
建筑工程测量知识点一、引言建筑工程测量是指在建筑工程施工、勘测、设计等各个阶段中，通过测量手段获取和处理各种空间和属性数据的过程。
本文将介绍建筑工程测量的基本知识点，包括水平测量、竖直测量、坐标系和坐标转换、测量误差及其控制等内容。
二、水平测量1.水平测量的基本原理：水平仪是进行水平测量的基本工具，通过测量点的水平仪读数和测站之间的距离来确定地面或建筑物的水平面。
2.水平仪的种类：常用的水平仪有光学水平仪、电子水平仪和激光水平仪。
它们分别采用不同的原理和测量方式，适用于不同的测量任务。
3.水平测量的误差和精度控制：测量误差主要包括视线误差和仪器误差，通过合理选择仪器、正确操作以及测量数据的处理，可以控制误差在合理范围内，并提高测量的精度。
三、竖直测量1.竖直测量的基本原理：竖直仪是进行竖直测量的基本工具，通过测量点的竖直仪读数和测站之间的距离来确定地面或建筑物的高度差。
2.竖直仪的种类：常用的竖直仪有水准仪、自动水准仪和全站仪。
它们采用不同的原理和测量方式，适用于不同的测量任务。
3.竖直测量的误差和精度控制：测量误差主要包括视线误差和仪器误差，通过合理选择仪器、正确操作以及测量数据的处理，可以控制误差在合理范围内，并提高测量的精度。
四、坐标系和坐标转换1.坐标系的定义：在建筑工程测量中，常用的坐标系有大地坐标系、平面坐标系和高程坐标系。
它们分别用来描述地球表面的点位置、平面内的点位置和点的高程信息。
2.坐标转换的原理：坐标转换是将不同坐标系下的点位置相互转换的过程。
常用的坐标转换方法有平差法、参数法和几何法等。
3.坐标转换的应用：在建筑工程测量中，常用的坐标转换包括平面坐标到大地坐标的转换、高程坐标的转换以及不同椭球体下的坐标转换等。
五、测量误差及其控制1.测量误差的分类：测量误差主要包括系统误差和随机误差。
系统误差是由测量仪器、环境条件等因素引起的，随机误差是由于测量人员操作不精确或测量对象本身的不确定性引起的。
机场工程测量坐标系统及换算关系
机场工程测量坐标系统及换算关系摘要：重点阐述了我国测量坐标系和高程系的概念及分类,并结合重庆机场的工程建设对独立坐标系的建立方法进行了探讨,最后给出不同坐标系之间的坐标换算关系。
关键词：机场工程测量坐标换算关系Abstract: this paper focuses on measuring coordinate system and elevation in our country the concept and classification, and combined with the engineering construction of chongqing airport of establishing independent coordinate system methods are discussed, and finally gives the coordinate conversion between different coordinate relationship.Key words: the airport project coordinate conversion relation measurement1 概述坐标系指的是描述空间位置的表达形式,一个完整的坐标系统是由坐标系和基准两方面的要素所构成的。
而基准指的是为描述空间位置而定义的一系列点、线、面。
目前我国地形图使用最多的坐标系有地理坐标和高斯投影平面直角坐标系。
2，机场地区坐标系的建立机场辐射区域较大,一般选址远离中心城区20-50km,根据现行测量规范规定,机场地区控制网最好采用国家统一坐标系,即将所有地面观测成果归化到国家参考椭球面上,并按高斯正形投影坐标系计算其在3°带内的平面直角坐标值。
当长度投影变形比超过容许值,在日常的测图、用图工作中需要加入长度投影变形改正数,为避免进行繁琐的长度改正计算,同时出于机场地理参数保密的需要,可将任意高程面作为投影面,或者将任意子午线作为中央子午线建立机场局部坐标系统。
工程测量坐标系高程
本章主要内容2・1地球的形状及大小___________________________________________________________________________________ X2.2地面点空间位置的确定___________________________________________________________________________________________________________ 72.3直线定向和地面点坐标测算原理__________________________________2.1地球的形状及大小丿—、地球的形状二地球的大小2.2地面点的确定—V地面点确定的方法地面点的高程三、点在投影面上的位置V _________________________________________________________________________ X1、地球的自然表面(physical su^ce)U WDM94模型描述的地球形状近似一个两极略扁的椭球；可视为水球(海刀％，陆29%)；无法用数学公式描述。
•:・整体特点:2、大地水准面(geoid)•大地水准面形状把一个假想的处于静止状态的平均海水面，并向陆地内部延伸而形成的一个封闭形体的表面，称为大地水准面。
其所包含的形体称为大地体。
陆地------- N大地水准面•大地水准面特性：＞略有起伏的不规则曲面＞处处与铅垂线正交水准面 --- 卜业测量的基准面(datum)＞铅垂线----- 夕卜业测量的和基准线(plumb line)3、参考椭球面(geoid)•地球椭球:形状与大小都与大地体十分接近的旋转椭球。
•参考椭球:形状与大小以及与大地体的相关位置均已确定的地球椭球，其表面叫参考椭球面。
•椭球定位:确定地球椭球与大地体的相关位置的过程。
其目的是使地球椭球面的局部与某一地区的大地水准面实现最佳拟合O地球椭球•椭球元素：长短半轴a、b或a、扁率a= (a-b) /a•是一个规则表面，可用公式表示；•参考椭球面的确立，标志着测量坐标系的建立。
全站仪怎么样测坐标和高程
全站仪测量坐标和高程的方法全站仪是一种广泛应用于土木工程、建筑测量和地质勘探等领域的高精度测量仪器。
它可以同时测量水平角、垂直角和斜距，从而可以用来测量不同位置的坐标和高程。
下面将介绍全站仪测量坐标和高程的基本方法及步骤。
1. 准备工作在进行全站仪测量之前，需要进行一些准备工作，以确保测量的准确性和可靠性。
•校准全站仪：在开始测量之前，需要对全站仪进行校准，确保其水平仪、垂直仪和距离测量装置的准确性。
具体校准方法可参考全站仪的说明书。
•设置基准点：在即将进行测量的区域中，选择一个相对稳定的点作为基准点。
该点的高程可以通过其他测量手段如水准仪进行确定。
2. 测量坐标步骤一：设置观测点在测量区域中选择几个观测点，这些观测点应该以基准点为参考，并尽可能分布在整个测量区域内。
步骤二：测量水平角使用全站仪测量水平角，将其对准基准点，记录读数。
然后将全站仪对准每一个观测点，分别记录读数。
步骤三：测量垂直角使用全站仪测量垂直角，将其对准基准点，记录读数。
然后将全站仪对准每一个观测点，分别记录读数。
步骤四：测量斜距使用全站仪的距离测量功能，分别测量观测点到基准点的斜距。
将全站仪对准基准点，记录斜距读数；然后对准每个观测点，分别记录斜距读数。
步骤五：计算坐标利用测得的水平角、垂直角、斜距数据，可以通过三角形计算方法计算出各个观测点的平面坐标。
具体计算方法可参考全站仪的说明书。
3. 测量高程步骤一：设置观测点在测量区域中选择几个观测点，这些观测点应该以基准点为参考，并尽可能分布在整个测量区域内。
步骤二：测量水平角使用全站仪测量水平角，将其对准基准点，记录读数。
然后将全站仪对准每一个观测点，分别记录读数。
步骤三：测量垂直角使用全站仪测量垂直角，将其对准基准点，记录读数。
然后将全站仪对准每一个观测点，分别记录读数。
步骤四：测量斜距使用全站仪的距离测量功能，分别测量观测点到基准点的斜距。
将全站仪对准基准点，记录斜距读数；然后对准每个观测点，分别记录斜距读数。
测量坐标系
教案首页课程名称：测量坐标系本课时间：主要内容：大地坐标系、平面直角坐标系、高程、空间直角坐标系。
本课重点：大地坐标概念、我国采用的大地坐标系、高程的概念。
已学课程：测量学概述、地球的形状和大小、大地水准面、参考椭球概念。
后续内容：高斯投影概念及高斯平面直角坐标系。
测量坐标系Coordinate Systems of Survey上次课我们学习了测量学的一些基本知识，通过学习我们知道测量的任务之一就是确定点的空间位置；哪么如何来表示点的空间位置呢？在数学上，为了表示点的位置，我们先建立某种坐标系，如平面直角坐标系或极坐标系，然后用一组坐标来表示点在坐标系中的位置；测量上要表示点的空间位置，也要建立坐标系。
由于建立坐标系所依据的基准面和基准线的不同，坐标原点及坐标轴等参数选取的不同，测量中使用的坐标系有很多种。
今天我们就来介绍几个我们测量学中常用的坐标系。
一、地理坐标系Geographic Coordinate System地理坐标系是指用经度、纬度表示地面点位置的球面坐标系，根据建立球面坐标系时采用的基准面与基准线的不同，地理坐标系分为大地坐标系与天文坐标系。
1、大地坐标系Geodetic Coordinate System大地坐标系是以参考椭球面为基准面，以其法线为基准线建立的坐标系，是测量上最重要的坐标系统之一，我们已经有了参考椭球的概念，下面我们再来了解一下与建立大地坐标系有关的参考椭球面上的点线面的基本概念。
⑴参考椭球面上的点线面O点：参考椭球中心。
极点：北极N，南极S。
子午面（meridian plane）：包含参考椭球面短轴NS的平面。
子午线（meridian）：子午面与参考椭球面的交线。
首子午面（first meridian plane）：过英国格林尼治天文台中心G的子午面。
首子午线（first meridian）：首子午面与参考椭球面的交线。
赤道面(equatorial plane)：过参考椭球的中心与短轴正交的平面。
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正轴
横轴
斜轴
切
割
分带正形投影
x’
O’ 赤道
高斯平面直角坐标系
x y’P
(yp’，xp’)P’
y’P’ o
中央子午线
P (yp，xp)
y
西移500km
高斯平面直角坐标系
自然值：
ex：XA＝353742m；YA＝46791m；
XB＝274546m；YB＝-162009m。 ──用于内业计算；
通用值： X通＝X自； Y通＝Y自＋500km（X轴西移）＋带号
二、地面点的高程
2、地面点的高程
绝对高程：地面点到大地水准面的铅垂距离； 相对高程：地面点到某一假定水准面的铅垂距离； 高 差：两个地面点间的高程差
三、点在投影面上的位置
1、地理坐标：用经纬度表示点的位置
地轴(earth axis)：
NS ──地球自转轴
南极、北极(south/north pole)：
B:两子午面间的二面角。
纬
大地纬度（Geodetic Latitude） 线
经
L：过某点法线与赤道面
线
的交角。
大地测量方法在参考椭球面上推 算出来，以法线为依据。
大地坐标
Normal
N
Parallel
Initial meridian
Geodetic
P
latitude
W
OB
L Geodetic
longitude
天文测量方法测定，以大地水准 面为基准面，以铅垂线为依据。
N
P
Oφ
λ
E
Equator
S
天文坐标
N Plumb
line
Initial
meridian
P
W
Oφ
λ
Astronomical
longitude
Parallel Astronomical
latitude E
Equator
Geoid
Meridian S
0°- 360°。 3、种类 真方位角A、坐标方位角α、磁方为角Am。 4、方位角间的换算关系 5、正反坐标方位角
数字测图原理与方法 2.3.4 坐标测算原理
x
β2
s2
y B1 P1 AB ╭ 1 s1
xAB αAB sAB B
A
•
Y
0
B点坐标已知，根据 BA 和 1 角可以推算 B1 ， 再结合边长S1，即可算得
Geo法id线——测量内业的基准线
参 考 椭 球 (reference ellipsoid)
Plumb line P
Earth surface
P’ Normal
Geoid
Ellipsoidal surface
二、地球的大小
参考椭球元素值 ： 扁率（flattening）：a＝(a – b)/ a 地球平均半径：R＝(2a+b)/3≈6371km
P1点坐标：
X 1 X B x B 1 X B S 1 co B 1
Y 1 Y B y B 1 y B S 1 siB 1 n
测绘实践中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ项外业基本 测量工作：测角、量边、 测高程
总结
本章学习重点： 1、大地水准面、参考椭球特点 2、地面点的高程表示方法及平面位置表示。 3、高斯平面坐标系
N b a
a
S
椭球元素：长短半轴 a、b或a、扁率α=（a-b）/a
参 考 椭 球 (reference ellipsoid)
Ellipsoidal surface
Earth surface
是一个规则表面，可用公式表示；
Normal 参考椭球面的确立，标志着测量坐标系的建立。 参考椭球面——测量内业的基准面；
测绘学基础
❖2.2 地面点的确定 ❖ 一、地面点确定的方法 ❖ 二、地面点的高程 ❖ 三、点在投影面上的位置
一、地球的形状
1、 地球的自然表面（physical surface）
WDM94模型描述的地球形状
近似一个两极略扁的椭球； ❖ 整体特点： 可视为水球（海71 %，陆29%）；
无法用数学公式描述。
x yAB
xAB α
β
o P1
s2
β╭1 s1
B
sAB
A
系，称为直线定向。 • 0
Y
数字测图原理与方法
2.3.2基本方向
1、真北方向 定义：过地面某点真子 午线北端所指的方向， 称为真北方向。 获得方法：天文测量、陀 螺经纬仪测量。
真北方向
˙ M
数字测图原理与方法
2.3.2基本方向
2、坐标北方向 定义：坐标纵轴（X轴）正向
一、地球的形状
3、参考椭球面（geoid）
地球椭球：形状与大小都与大地体十分接近的旋转椭球。
参考椭球：形状与大小以及与大地体的相关位置均已确定 的地球椭球，其表面叫参考椭球面。
椭球定位：确定地球椭球与大地体的相关位置的过程。 其目的是使地球椭球面的局部与某一地区 的大地水准面实现最佳拟合。
地球椭球
R 3 a2b 6371km
一、地面点空间位置确定的方法
❖ 某点空间位置的表示： 数学上：x, y, z 测绘上： 球面/平面── 坐标(Coordinates) 竖 直 面 ── 高程/标高（Elevation/ Height)
二、地面点的高程
1、我国大地水准面
“1985年高程基准”(National Elevation Datum 1985）
所指的方向，称为坐标北方向。 常取与高斯平面直角坐标系的
X坐标轴平行的方向为坐标北方 向。 3、磁北方向 定义：磁针自由静止时其指北 针所指的方向，称为磁北方向。
用罗盘仪测定。
坐标北方向
˙M
数字测图原理与方法
2.3.3 方位角
1、方位角定义 由直线的基本方向起，顺时针方向至该直
线的水平角度，称为该直线的方位角。 2、取值范围
Ellipsoi
d
S
E
Equator Meridian
三、点在投影面上的位置
2）地理坐标—天文坐标（Geodetic Coordinates）
天文经度（Astronomical
Longitude)
B:
两子午面间的二面角。
W
天文纬度（ Astronomical Latitude）
L: 过某点铅垂线与赤道面的 交角。
ex：YB＝-162009+500000冠以21＝21337991m
──用于资料管理。
三、点在投影面上的位置
3、独立平面直角坐标系──测区小，曲面→平面
X yp P
ⅣⅠ ⅢO Ⅱ
xp
Y
数字测图原理与方法
2.3直线定向坐标测算原理
2.3.1 直线定向
定义：在测量 工作中确定一直线 与基准方向间的关
复习思考题： 1、术语解释:大地水准面、绝对高程、假定高程（或相对高
程）、大地经度、大地纬度、天文经度、天文纬度、高斯 平面坐标系、方位角。 2、有哪三种方位角？
无悔无愧于昨天，丰硕殷实 的今天，充满希望的明天。
一、地球的形状
2、大地水准面（geoid）
大地水准面形状 把一个假想的处于静止状态的平均海水面，并向
陆地内部延伸而形成的一个封闭形体的表面，称为 大地水准面。其所包含的形体称为大地体。
陆地
大地水准面
一、地球的形状
大地水准面特性： ➢ 略有起伏的不规则曲面 ➢ 处处与铅垂线正交 ➢ 水准面——外业测量的基准面(datum) ➢ 铅垂线——外业测量的和基准线(plumb line)
N，S
纬
子午面(meridional plane)：
线
经
过地轴的平面
线
起始（首、本初）子午面 （initial/first plane）
赤道面(equator plane)：
过球心与地轴正交的平面
三、点在投影面上的位置
1) 地理坐标——大地坐标 （Geodetic Coordinates）
大地经度（Geodetic Longitude)
三、点在投影面上的位置
2、高斯平面坐标系 （Gauss Horizontal Rectangular Coordinate System）： ——采用高斯投影：等角横轴切椭圆柱投影 （Gauss－Klvger Projection）： ——地球椭球面与平面间的分带正形投影的坐标系统。
等角横轴切椭圆柱投影
测绘学基础
第二章 测绘学基础知识 Chapter 2 Basics of Geomatics
测绘学基础
❖本章主要内容
❖ 2.1 地球的形状及大小 ❖ 2.2 地面点空间位置的确定
❖ 2.3 直线定向和地面点坐标测算原 理
测绘学基础
❖2.1 地球的形状及大小 ❖ 一、地球的形状 ❖ 二、地球的大小
青岛黄海平均海水面──H黄＝0m
青岛观象山水准原点──H0＝72.260m （1953～1979年验潮资料，1987年启用） “1956年黄海高程系统” (Huanghai Elevation Reference 1956)
青岛观象山水准原点──H0=72.289m （1950～1956年验潮资料）