大地水准面
工程测量习题
1.什么叫大地水准面?有何特性？它在测量工作中起何作用？大地水准面是指与平均海水面重合并延伸到大陆内部的水准面.在测量工作中，均以大地水准面为依据。
因地球表面起伏不平和地球内部质量分布不匀,故大地水准面是一个略有起伏的不规则曲面.该面包围的形体近似于一个旋转椭球，称为“大地体”，常用来表示地球的物理形状。
特点:1、水准面上任意一点铅垂线都垂直于该点的曲面；2、是一个重力曲面.作用:是测量工作的基准面.2.什么叫大地体、总地球椭球、参考椭球？大地体是地理学中的一个科学术语.是指由大地水准面所包围的地球形体。
测量学里用大地体表示地球形体。
与大地水准面最接近的地球椭球称为总地球椭球。
总地球椭球只有一个.参考椭球是与某个区域如一个国家大地水准面最为密合的椭球，可以有许多个。
3.测量常用的坐标系有几种？各有何特点？（1)天文坐标系;天文地理坐标又称天文坐标，表示地面点在大地水准面上的位置，它的基准是铅垂线和大地水准面，它用天文经度λ和天文纬度φ两个参数来表示地面点在球面上的位置.过地面上任一点P的铅垂线与地球旋转轴NS所组成的平面称为该点的天文子午面，天文子午面与大地水准面的交线称为天文子午线，也称经线。
称过英国格林尼治天文台G的天文子午面为首子午面.过P点的天文子午面与首子午面的二面角称为P点的天文经度.在首子午面以东为东经,以西为西经，取值范围为。
同一子午线上各点的经度相同。
过P点垂直于地球旋转轴的平面与地球表面的交线称为P点的纬线,过球心O的纬线称为赤道.过P点的铅垂线与赤道平面的夹角称为P点的天文纬度。
在赤道以北为北纬,在赤道以南为南纬(2）大地坐标系:以大地经度L,大地纬度B和大地高H表示地面点的空间位置，以法线为基准线,椭球体面为基准面,因此同一点的垂线和法线不一致，因而产生垂线偏差，目前我国常用的坐标系有：① 1954年北京坐标系；② 1980年国家大地坐标系;③ WGS～84坐标系。
3、空间直角坐标系、坐标原点O是在地球椭球体中心，z轴指向地球北极,x轴指向格林尼系子午面与地球赤道面交经理,y轴垂直于xoz平面构成右手坐标系。
大地水准面重力关系
大地水准面重力关系是指地球表面上的重力与大地水准面之间的关系。
与大地水准面对应，重力加速度是常数9.80665m/s2。
由于地球表面形状不是平坦的，所以大地水准面是一个抽象概念。
实际上，大地水准面是
地球表面上的一个平面，其中重力加速度与常数9.80665m/s2相等。
因此，我们可以将大地水准面看作是地球表面上的一个重力场，其中重力加速度与常数
9.80665m/s2相等。
在这个重力场中，物体会沿着重力的方向运动，并且速度会不断增加。
这就是为什么物体
会从高处坠落的原因。
大地测量学考前复习资料
１、大地水准面：假定海水面完全处于静止和平衡状态（没有风浪、潮汐及大气压变化的影响），把这个海水面伸延到大陆下面，形成一个封闭曲面，在这个面上都保持与重力方向正交的特性，则这个封闭曲面称为大地水准面。
2、球面角超：球面多边形的内角和与相应平面上的内角和与（n-2）×180°的差值3、底点纬度：在y =0时，把x 直接作为中央子午线弧长对应的大地纬度B ，叫底点纬度。
4、高程异常：似大地水准面与椭球面的高程差。
5、水准标尺零点差：一对水准标尺的零点误差之差。
2、总椭球体：总椭球体的中心与地球的质心重合，其短轴与地球的地轴重合，起始子午面与起始天文子午面重合，而且与地球体最佳密合的椭球体。
3、大地主题反算：已知椭球面上两点的大地经纬度求解两点间的大地线长度与正反方位角。
4、子午线收敛角：高斯投影面上任意点子午线的投影线的切线方向与该点坐标的正北方向的夹角。
5、水准标尺基辅差：精密水准标尺同一视线高度处的基本分划与辅助分划差。
大地测量学：是在一定的时间-空间参考系统中，测量和描绘地球及其他行星体的一门学科。
大地测量学的基本体系：几何大地测量学（确定地球的形状和大小及地球地面点的几何位置）、物理大地测量学（重力测量，确定地球形状及其外部重力场）、空间大地测量。
建立大地基准的任务：就是求定旋转椭球的参数及定向和定位。
建立大地基准的目的：建立一个与某个国家或地区拟合最佳的旋转椭球。
正高：以大地水准面为参考的高程系统。
正常高：以似大地水准面为参考面的高程系统。
地高：把纬度45°重力值作为高程系统的重力水准面。
三者关系：H=H 正常+ξ H=H 正+N ξ—高程异常 N —大地水准面差距1954北京坐标系：1）椭球参数有较大误差。
2）参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东的系统倾斜。
3）几何大地测量和物理大地测量的应用参考面不统一。
4）定向不明确。
1980国家大地坐标系：1）采用1975国际大地测量与地球物理联合会上推荐的4个椭球参数。
大地测量学基础
2020年10月28日星期三12时57分11秒
（一）天球坐标系
1.天球的基本概念： 天球、天极、天球赤道、天球子午圈、 时圈、黄道、黄赤交角、春分点、黄极、 岁差与章动 2.天球坐标系的建立 1）天球空间直角坐标系 2）天球球面坐标系
第二章 大地测量基础知识
§2-1 大地测量的基准面和基准线 一、水准面与大地水准面
1、水准面 我们把重力位相等的面称为重力等位面，也就 是我们通常所说的水准面。水准面有无数个。 1）水准面具有复杂的形状。 2）水准面相互既不能相交也不能相切。
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3）每个水准面都对应着唯一的位能W=C=常 数，在这个面上移动单位质量不做功，亦即所做 的功等于0，即dW=-gsds，可见水准面是均衡面。
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天球基本概念（1）
天球：我们 把以地球M 为中心，以 无穷远的距 离为半径所 形成的球称 作天球。
天极：地球自
转的中心轴线 简称地轴，将 其延伸就是天 轴，天轴与天 球的交点称为 天极，Pn在北 称作北天极， PS，在南称作
南天极。
天球赤道：
通过地球质心 M与地轴垂直 的平面称为天 球赤道面，天 球赤道面与天 球相交的大圆 就称为天球赤 道。
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4、但对于天文大地测量及大地点坐标的推算， 对于国家测图及区域绘图来说，往往采用其大小 及定位定向最接近于本国或本地区的地球椭球。 这种最接近，表现在两个面最接近即同点的法线 和垂线最接近。所有地面测量都依法线投影在这 个椭球面上，我们把这样的椭球叫参考椭球。
何谓大地水准面
何谓大地水准面？它在测量工作中起何作用？答：静止平衡状态下的平均海水面, 向大陆岛屿延伸而形成的闭合水准面。
特性: 唯一性、等位面、 不规则曲面；作用：测量野外工作的基准面。
测量中常用的坐标系有几种？各有何特点？不同坐标系间如何转换坐标？答：测量中常用的坐标系统有：天文坐标系、大地坐标系、高斯平面直角坐标系、独立 平面直角坐标系。
什么叫绝对高程？什么叫相对高程？两点间的高差如何计算？答：绝对高程H （海拔）：地面点沿铅垂线方向到大地水准面的距离；相对高程H'：地面点沿铅垂线方向到任意水准面的距离。
高差h ：地面两点高程之差；''A B A B AB H H H H h -=-=。
什么是测量中的基准线与基准面？在实际测量中如何与基准线与基准面建立联系？答：重力方向线即铅垂线, 是测量工作的基准线；测量上统一以大地水准面为野外测量工作基准面。
地面点空间位置一般采用三个量表示。
其中两个量是地面点沿投影线（铅垂线）在投影面（大地水准面）上的坐标；第三个量是点沿着投影线到投影面的距离（高度）。
测量工作的基本原则是什么？哪些是测量的基本工作？答：测量工作应遵循两个原则：从整体到局部，先控制后碎部（为了减少误差结累；加快测量速度,这项原则是对总体工作）；前项工作未作检核，不进行下一步工作（从而保证成果质量，是对测绘具体工作）。
何为视准轴?何为视差?产生视差的原因是什么?怎样消除视差?答：通过物镜光心与十字丝交点的连线CC 称为望远镜视准轴，视准轴的延长线即为视线，它是瞄准目标的依据。
标尺像没成在十字丝分划板上引起的读数误差称为视差。
其原因由于物镜调焦不完善，使目标实像不完全成像在十字丝平面上。
消除：望远镜对准天空或明亮背景，旋转目镜调焦螺旋使十字丝分划板清晰；再用望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰。
水准仪有哪些主要轴线？它们之间应满足什么条件？什么是主条件？为什么？答：水准仪的轴线主要有：视准轴CC ，水准管轴LL ，圆水准轴'L 'L ，仪器竖轴VV 。
高程基准面和大地水准面的关系
高程基准面和大地水准面的关系高程基准面和大地水准面是地球上两个重要的测量基准面。
高程基准面是指在地球表面上选定的一个水平面，用于测量地面高度的参考面。
而大地水准面则是指在地球上所有点处的重力势能相等的水平面，是测量海拔高度的参考面。
两者之间的关系是密不可分的。
首先，高程基准面和大地水准面都是用来测量地面高度的参考面。
但是，它们的测量方法和精度却有所不同。
高程基准面是通过测量地面上的高程点，然后将这些点连接起来形成的一个水平面。
而大地水准面则是通过测量海拔高度，然后根据重力势能相等的原理计算得出的一个水平面。
由于大地水准面是全球范围内的参考面，因此其精度要比高程基准面高得多。
其次，高程基准面和大地水准面之间的关系是通过高程基准面的基准点与大地水准面的基准点之间的高差来确定的。
在中国，高程基准面的基准点是北京的永定门地基点，而大地水准面的基准点是上海的黄浦江水准点。
这两个基准点之间的高差就是高程基准面和大地水准面之间的高差。
在中国，这个高差约为30米左右。
最后，高程基准面和大地水准面的应用范围也有所不同。
高程基准面主要用于测量地面高度，如建筑物高度、山峰高度等。
而大地水准面则主要用于测量海拔高度，如山顶高度、湖泊水位等。
在实际应用中，两者的测量精度和应用范围都需要根据具体情况进行选择。
综上所述，高程基准面和大地水准面是地球上两个重要的测量基准面。
它们之间的关系是通过基准点之间的高差来确定的。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的测量基准面，以保证测量结果的精度和准确性。
高程基准面和大地水准面的关系
高程基准面和大地水准面的关系在地理、测量和工程领域中，高程基准面和大地水准面是两个重要的概念，它们之间存在着密切的关系。
高程基准面是用来测量和表示地球表面上各点的高度的参考平面，而大地水准面则是用来描述地球上不同地区的平均海平面高度的参考面。
本文将详细介绍高程基准面和大地水准面的概念以及它们之间的关系。
我们来了解一下高程基准面的概念。
高程基准面是用来测量地面上各点高度的参考平面，也可以说是一个水平的参考面。
通常情况下，高程基准面是选取一个地点作为基准点，以该点的高程为零点，然后根据一定的测量方法和技术，对其他地点的高度进行测量和比较。
在测量和工程领域中，常用的高程基准面有平均海平面、椭球面和大地水准面等。
这些基准面是通过测量多个点的高程数据，然后进行平均或拟合得到的。
接下来，我们来了解一下大地水准面的概念。
大地水准面是用来描述地球上不同地区的平均海平面高度的参考面。
地球表面存在着不同的高低起伏，海洋、陆地和山脉等地貌特征使得地球表面并不是完全平坦的。
为了能够进行高程测量和比较，需要建立一个统一的参考面，这就是大地水准面。
大地水准面是基于海平面的平均高度而确定的，通常选取一个海岸点作为基准点，以该点的高程为零点，然后根据一定的测量方法和技术，对其他地点的高度进行测量和比较。
高程基准面和大地水准面之间存在着密切的关系。
一方面，高程基准面可以作为大地水准面的一种实现方式。
例如，在全球范围内，使用平均海平面作为大地水准面的基准面是比较常见的做法，而平均海平面也可以看作是一种特定的高程基准面。
另一方面，高程基准面和大地水准面的选择都受到一定的限制和条件。
在实际测量中，选择高程基准面和大地水准面时需要考虑测量的目的、精度要求、地理位置等因素。
不同的测量项目和地区可能选择不同的高程基准面和大地水准面。
总结起来，高程基准面和大地水准面是用来测量和描述地球表面高度的参考平面。
高程基准面是用来测量地面上各点高度的参考平面，而大地水准面是用来描述地球上不同地区的平均海平面高度的参考面。
高程基准面和大地水准面的关系
高程基准面和大地水准面的关系
高程基准面指的是一种用来描述地球表面高度的基准面，它是一条经过地球表面的参考平面。
而大地水准面则是一种描述海平面高度的基准面，它是一个经过海平面的参考平面。
这两个基准面之间存在着一定的关系。
通过测量不同地点的高度差，可以确定高程基准面与大地水准面之间的差异。
这种差异被称为高程系统高差。
在实际应用中，为了保证测量结果的精度和一致性，通常会使用国家或地区统一的高程基准面和大地水准面。
例如，在中国大陆地区，采用的是1985国家高程基准和国家大地水准面。
在工程测量、地理信息系统等领域中，高程基准面和大地水准面的精确测量和建立是十分重要的基础工作。
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1.1测量学的任务与内容
一、测量学概述：
测量学是研究 如何测定地面点的点位,将地球表面的各种地物、地貌及 其他信息测绘成图 确定地球形状和大小的一门学科。
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二、测量学的任务（三大内容）
1、工程规划设计阶段（测定） 地面 —— 图纸
由勘察设计部门对建设区域进行勘察测量，建立坐标系，布设控制网， 绘制地形图，为设计者提供地形条件。（测绘大比例图纸,在图纸上 进行规划、设计） 2、建筑施工阶段（测设） 图纸 —— 地面
大地水准面是唯一的
（大地水准面作为 测量的高程基准面）
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参考椭球体
1) 大地水准面——微小起伏、不规则、很难用数学方程表示。 2) 将地表地形投影到大地水准面上计算非常困难 3) 通常选择一个与大地水准面 非常接近、能用数学方程表示
的椭球面作为投影基准面，它
由椭圆NESW绕其短轴NS旋转 而成的旋转椭球，称参考椭球体，
（2）对高程影响
即便距离很短，也不能忽视地球曲率对高 程的影响； （3）对水平角的影响
当测区范围在100km2时，水平面代替水准 对角度影响仅为 0.51″，在普通测量工作中 可忽略不计。
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1.4 测量工作概述
一、测量工作的基本内容
地面点的空间位置是以投影平面上的坐标（x，y）和高程H决定的， 而点的坐标一般是通过水平角测量和水平距离测量来确定的，点的高 程是通过测定高差来确定的。
2）相对高程 地面点到假定水准面的铅垂线长为该点的相对高程。
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1.3 地球曲率对测量工作的影响
当测区范围较小时，可以将大地水准面近似当作水平面看待。本节讨论 将大地水准面近似当作水平面看待时，对水平距离和高程、角度的影 响。 (1)、对水平距离的影响 在半径为10km的区域中，地球曲率对距离的 影响可忽略不计；
y=21 534357m
表示该点位于第 21 个 6°带上，距赤道 3263245m ，距中央子 午线34357m。 （ y*值大于500表示 该点在中央子午线东侧，
若y*值小于500结果表示
该点在中央子午线西侧）。
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3 独立平面直角坐标
在小地区的工程测量中，可将这个小区域（一般半径不大于10km的范 围内）的水准面近似看作水平面，并在该面上建立独立平面直角坐标 系，用平面直角坐标来表示地面点的平面位置。（注意与数学平面直 角坐标区别）规定x轴向北为正，y轴向东为正，坐标象限按顺时针编 号。
206265 "
长度单位
公制单位: 公里、米、分米、厘米、毫米
角度单位换算
1度（d）=60分（m）=3600秒（s） o=180o/=57.3o ´=3438´
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=206265
所以，测角、量距和测高差是测量的三项基本工作。 二、测量工作的基本原则
1、 布局上：由整体到局部; 精度上：由高级到低级;
次序上：先控制后细部.(目的:防止误差积累,分幅作业加快工作进度) 2、前一步工作未做检核不进行下一步工作
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1.5 计量单位
1800
180 60'
180 60 60"
建筑工程测量
山东英才学院测量课题组
主讲人 陈继光
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第一章
学习内容
绪论
测量工作贯穿于工程建设的整个过程，测量工作的质量直接关系到 工程建设的速度和质量。所以，每一位从事工程建设的人员，都必须 掌握必要的测量知识和技能。 本节主要介绍测量在建筑工程中的任务和概述,使学生了解： 了解建筑工程测量的任务与内容(学习什么) 理解地面点位的确定方法 (“做什么” ) 掌握建筑工程测量测量程序与原则(“如何去做”)
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测量平面直角坐标与数学平面直角坐标区别
相同点
1 计算公式相同； 2 正、负符号相同。
不同点
1 坐标轴不同；
2 起算角不同；
3 象限不同。
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4 地面点的高程
1)
绝对高程
地面点沿铅垂线到大地水准面的距离称该点的绝对高程或海拔， 简称绝对高程；通常用加点名作下标表示,如HA、HB；
即把图纸上设计好的建筑物，按设计要求测设到地面上，并为建筑 物施工的各阶段提供依据。（施工测量与竣工测量） 3、建筑物营运阶段（变形观测） 建筑物营运阶段测量监测。
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1.2测量坐标系
一、测量基准面、基准线：来自1.重力与铅垂线重力——地球上质点所受万有引力与离心力的合力。 铅垂线方向——重力方向（测量基准线）。
2. 水平面
小区域静止的水面称水平面,水平面与水准面相切。
3. 水准面
假想静止不动的水面延伸穿过陆地，包围整个地球，形成的封闭曲面称 水准面（水准面是处处与铅垂线垂直的连续封闭曲面）。
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大地水准面：
与平均海水面相吻合的水准面称大地水准面。（由常年 平均静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭 曲面）。
（参考椭球 面 是测量
平面坐标计算工作 的基准面）
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二、确定点球面位置的坐标系 1、地理坐标系
地理坐标系常用经度λ 和纬度φ两个参数来表示 地面点在球面上的位置；
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2、高斯平面坐标系
球——园柱——平面—— 移轴 完成地球球面向平面转化
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某点坐标为x= 3263245m,