工程测量讲义第一章绪论
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工程测量第1章绪论
不同点：1）、 x，y轴互异。2）、 坐标象限不同。3）、表示直线方向的方位角 定义不同。相同点： 数学计算公式相同。
高斯平面直角坐标系 与数学上的笛卡尔平面直角坐标系的异同点 ：
高斯平面直角坐标系
笛卡尔坐标系
α
α
o
o
y
y
x
x
Ⅰ
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅳ
Ⅲ
p
p
x=Dcosαy=Dsinα
椭球上的基本概念
S
纬线
N
地 轴：地球的自转轴(NS)，N为北极，S为南极。
子午面：过地球某点与地轴所组成的平面。
子午线：子午面与地球面的交线， 又叫经线。
起始子午面：通过英国格林尼治天文台 的子午面NGS 。
纬 线：垂直于地轴的平面与地 球面的交线。
C
Y
A
B
a
b
c
X
4、地面点的高程 地面点的高程： 地面点沿铅垂方向到 大地水准面的距离。 注：地面点在大地水 准面以上，H为正； 地面点在大地水准 面以下，H为负。 如图：HA= 166.780m HB= - 136.680m
3°投影带 从东经1°30′的子午线开始经差每隔3°划分一个投影带，其第一带的中央子午线是东经3°，第二带中央子午线是东经6°,依次类推。第N带的中央子午线经度为： 例如：北京116°24′
1
2
高斯平面直角坐标系的建立
以中央子午线为x轴，以赤道的投影线为y轴,两者的交点为原点。每一带构成一独立的坐标系。
(×)
(BD)
(√)
(×)
(ABC)
10.研究工程建设中所进行的各种测量工作是A大地测量学B.普通测量学C.摄影测量学D.工程测量学11.测量工作应当遵循怎样的原则与程序？为什么？
高斯平面直角坐标系 与数学上的笛卡尔平面直角坐标系的异同点 ：
高斯平面直角坐标系
笛卡尔坐标系
α
α
o
o
y
y
x
x
Ⅰ
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅳ
Ⅲ
p
p
x=Dcosαy=Dsinα
椭球上的基本概念
S
纬线
N
地 轴：地球的自转轴(NS)，N为北极，S为南极。
子午面：过地球某点与地轴所组成的平面。
子午线：子午面与地球面的交线， 又叫经线。
起始子午面：通过英国格林尼治天文台 的子午面NGS 。
纬 线：垂直于地轴的平面与地 球面的交线。
C
Y
A
B
a
b
c
X
4、地面点的高程 地面点的高程： 地面点沿铅垂方向到 大地水准面的距离。 注：地面点在大地水 准面以上，H为正； 地面点在大地水准 面以下，H为负。 如图：HA= 166.780m HB= - 136.680m
3°投影带 从东经1°30′的子午线开始经差每隔3°划分一个投影带，其第一带的中央子午线是东经3°，第二带中央子午线是东经6°,依次类推。第N带的中央子午线经度为： 例如：北京116°24′
1
2
高斯平面直角坐标系的建立
以中央子午线为x轴，以赤道的投影线为y轴,两者的交点为原点。每一带构成一独立的坐标系。
(×)
(BD)
(√)
(×)
(ABC)
10.研究工程建设中所进行的各种测量工作是A大地测量学B.普通测量学C.摄影测量学D.工程测量学11.测量工作应当遵循怎样的原则与程序？为什么？
12009第1章绪论工程测量
自由静止的水面称为水准面。水准面是由于水面上 的每一个分子到重力的作用而形成一个重力等位面， 它是一个处处与重力方向垂直的连续曲面。
2、地球的物理表面——水准面
水准面
地球自 然表面
大地水准面：
作用： 大地水准面是测量工作 的基准面。
大地体：大地水准面所包围的形体。
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。
大地原点：全国统一坐标的起算点。
我国大地原点，即
椭球定位最佳拟合的参 考点
我国统一采用的坐 标系为“1980年国 家坐标系”。
测量工作的基准线和基准面
测量工作的基准线—铅垂线（重力的作用线） 测量工作的基准面—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。
O 铅垂线
优点：① 减少误差积累； ② 避免错误发生 ③ 提高工作效率。
§1.5现代测绘科学技术发展简介
1．我国古代测量学的成就
2．目前测量学发展状况及展望 测量室内外一体化。 GPS（Global positioning system）的发展。 RS（Remote sense）的发展。 GIS（Geographic information system）的发展。 3S技术的结合和数字地球的概念。
上述内容,具体地说包括如下六项基本技能: 测、记、算、绘、用、放。 测 ── 仪器使用和观测的正规操作方法。 记 ── 正规的记录方法。 算 ── 准确地按正规格式进行内业计算或 应用计算机编程进行计算。 绘 ── 绘制地形图方法。 用 ── 地形图的阅读与应用方法。 放 ── 正规的施工放样及施工质量检测方 法。 四心──热心、爱心、耐心、齐心 。
二、对高程的影响
2、地球的物理表面——水准面
水准面
地球自 然表面
大地水准面：
作用： 大地水准面是测量工作 的基准面。
大地体：大地水准面所包围的形体。
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。
大地原点：全国统一坐标的起算点。
我国大地原点，即
椭球定位最佳拟合的参 考点
我国统一采用的坐 标系为“1980年国 家坐标系”。
测量工作的基准线和基准面
测量工作的基准线—铅垂线（重力的作用线） 测量工作的基准面—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。
O 铅垂线
优点：① 减少误差积累； ② 避免错误发生 ③ 提高工作效率。
§1.5现代测绘科学技术发展简介
1．我国古代测量学的成就
2．目前测量学发展状况及展望 测量室内外一体化。 GPS（Global positioning system）的发展。 RS（Remote sense）的发展。 GIS（Geographic information system）的发展。 3S技术的结合和数字地球的概念。
上述内容,具体地说包括如下六项基本技能: 测、记、算、绘、用、放。 测 ── 仪器使用和观测的正规操作方法。 记 ── 正规的记录方法。 算 ── 准确地按正规格式进行内业计算或 应用计算机编程进行计算。 绘 ── 绘制地形图方法。 用 ── 地形图的阅读与应用方法。 放 ── 正规的施工放样及施工质量检测方 法。 四心──热心、爱心、耐心、齐心 。
二、对高程的影响
工程测量绪论
讲题:测量学绪论
内容提要：
第一章 绪论
§1.1
测量学的发展、学习意义及要求
测量学的定义
测量学科的分类
第一章: 测量学绪论
§1.1 测量学的任务和作用
一、测量学的定义
二、测量学的任务 三、测量学的分类
四、测量学的特点
三、测量学科的分类 ◆普通测量学：研究小区域、不考虑地球曲率 ◆大地测量学（GPS）：研究大区域、必须考虑地球曲率 ◆摄影测量学（RS）：利用电磁波、传感器获取目标的影
像数据
◆工程测量学：研究工程建设中各阶段进学（GIS）：研究地图
四、测量工作的特点 实践性强 绝对不能出错 保证足够的精度 离不开仪器
集体作业
比较辛苦
内容提要：
第一章 绪论
§1.1
测量学的发展、学习意义及要求
测量学的定义
测量学科的分类
第一章: 测量学绪论
§1.1 测量学的任务和作用
一、测量学的定义
二、测量学的任务 三、测量学的分类
四、测量学的特点
三、测量学科的分类 ◆普通测量学：研究小区域、不考虑地球曲率 ◆大地测量学（GPS）：研究大区域、必须考虑地球曲率 ◆摄影测量学（RS）：利用电磁波、传感器获取目标的影
像数据
◆工程测量学：研究工程建设中各阶段进学（GIS）：研究地图
四、测量工作的特点 实践性强 绝对不能出错 保证足够的精度 离不开仪器
集体作业
比较辛苦
工程测量01绪论
第一节 概述
一、测绘学介绍 （一）定义
测绘学是研究地球形状和大小、确定地球表面（包 括空中、地表、地下和海洋）物体的空间位置，以及 对于这些空间位置信息进行处理、储存、管理的科学。
它包括测量和制图两项主要内容。
测绘学按照研究对象及采用技术的不同，又可分为 下列学科：
1、大地测量学 2、摄影测量学 3、工程测量学 4、海洋测量学 5、地图制图学
1:298.3
1940年前苏联
IUGG-75 WGS-84
6378140 6378137
6356755.3 6356752
1:298.257 1:298.257223563
1979年国际大地 测量与地球物理
联合会
1984年美国
第9页/共32页
2024/7/22
9
第二节 地面上点位的确定
图1-2 大地坐标系
第16页/共32页
16
第三节 用水平面代替水准面的限度
二、地球曲率对高程的影响
如图1-7所示，地面点B′在球面和水平面上的投影分别为B和C，并设这两 点的高差为Δh，从图中可以看出，∠CAB=α/2，因该角很小，若以弧度表 示，则有：
放样方法：方向交会法、距离交会法、方向距离交会法、极坐标法、坐 标法、偏角法、偏距法、投点法等。
仪器：光学、电子经纬仪、水准仪、全站仪以及GPS技术等。
第5页/共32页
2024/7/22
5
第一节 概述
（4）建筑物竣工测量
竣工测量：工程建设项目竣工验收时所进行的测量工作。 目的：根据控制网点测定已有建筑物的实际位置以及部分建筑物 的几何形体，以检验施工质量，为工程的验收、决算、维护等工作 提供依据。 竣工测量的成果主要包括：竣工总平面图、分类图、辅助图、断 面图以及道路曲线元素、细部点坐标、高程明细表等。
一、测绘学介绍 （一）定义
测绘学是研究地球形状和大小、确定地球表面（包 括空中、地表、地下和海洋）物体的空间位置，以及 对于这些空间位置信息进行处理、储存、管理的科学。
它包括测量和制图两项主要内容。
测绘学按照研究对象及采用技术的不同，又可分为 下列学科：
1、大地测量学 2、摄影测量学 3、工程测量学 4、海洋测量学 5、地图制图学
1:298.3
1940年前苏联
IUGG-75 WGS-84
6378140 6378137
6356755.3 6356752
1:298.257 1:298.257223563
1979年国际大地 测量与地球物理
联合会
1984年美国
第9页/共32页
2024/7/22
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第二节 地面上点位的确定
图1-2 大地坐标系
第16页/共32页
16
第三节 用水平面代替水准面的限度
二、地球曲率对高程的影响
如图1-7所示，地面点B′在球面和水平面上的投影分别为B和C，并设这两 点的高差为Δh，从图中可以看出，∠CAB=α/2，因该角很小，若以弧度表 示，则有：
放样方法：方向交会法、距离交会法、方向距离交会法、极坐标法、坐 标法、偏角法、偏距法、投点法等。
仪器：光学、电子经纬仪、水准仪、全站仪以及GPS技术等。
第5页/共32页
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第一节 概述
（4）建筑物竣工测量
竣工测量：工程建设项目竣工验收时所进行的测量工作。 目的：根据控制网点测定已有建筑物的实际位置以及部分建筑物 的几何形体，以检验施工质量，为工程的验收、决算、维护等工作 提供依据。 竣工测量的成果主要包括：竣工总平面图、分类图、辅助图、断 面图以及道路曲线元素、细部点坐标、高程明细表等。
建筑工程测量教案1到4
2）从纵向看：在经济建设的各个阶段，如：勘测、设计、施工、竣工及运营管理各个阶段都需用到测量工作。
§1-2测量学的发展概况
主要内容：国内外测绘科学的发展，现代测绘仪器电子化、数字化、小型化、高精度的发展给测绘工作带来了极大的方便，高效。
1．中国古代测绘科学的发展
夏朝的简单的测量工具；春秋时期记载的地图；战国时期的“司南（指南针）”；西汉初期的已出土的“地形图”及“驻军图”；发现大气折射现象、制图理论等等。
设问：如何比较两个人之间的身高？
3.高差（h）：地面两点间的高程之差。
理解：①地面一点比另一点高多少（减法）；以另外一点为零这点高多少。
② ；A-基准点、B-待定点；与高程起算面无关。
③高差有方向（待求点相对基准点）
高差有正负（正：待求点高于基准点；负：待求点低于基准点）。
④
至此，我们确定了平面位置的基准（高斯、独立平面直角坐标系）和高程的基准（绝对、相对高程），用三个参数x、y、H即可确定地面点的空间位置。
了解水平面代替水准面的限度；相关法律与法规。
理解测量的基本工作及原则；高差的方向和正负；高差的大小与高程起算面的关系。
掌握绝对高程、相对高程的概念及其区别；高差的概念。
教学重点、难点：
重点：绝对高程、相对高程的概念及其区别；
高差的概念；
测量的基本工作及原则。
难点：水平面代替水准面的限度；
测量的基本工作及原则。
2）大地测量学：研究地球表面及其内部一个较大区域甚至整个地球的形状、大小和其定位等等内容的测绘科学。
任务：建立国家大地控制网，测定地球的形状、大小和研究地球重力场的理论、技术和方法。
3）摄影测量学：利用摄影象片来研究地表形状和大小的测绘科学。
§1-2测量学的发展概况
主要内容：国内外测绘科学的发展，现代测绘仪器电子化、数字化、小型化、高精度的发展给测绘工作带来了极大的方便，高效。
1．中国古代测绘科学的发展
夏朝的简单的测量工具；春秋时期记载的地图；战国时期的“司南（指南针）”；西汉初期的已出土的“地形图”及“驻军图”；发现大气折射现象、制图理论等等。
设问：如何比较两个人之间的身高？
3.高差（h）：地面两点间的高程之差。
理解：①地面一点比另一点高多少（减法）；以另外一点为零这点高多少。
② ；A-基准点、B-待定点；与高程起算面无关。
③高差有方向（待求点相对基准点）
高差有正负（正：待求点高于基准点；负：待求点低于基准点）。
④
至此，我们确定了平面位置的基准（高斯、独立平面直角坐标系）和高程的基准（绝对、相对高程），用三个参数x、y、H即可确定地面点的空间位置。
了解水平面代替水准面的限度；相关法律与法规。
理解测量的基本工作及原则；高差的方向和正负；高差的大小与高程起算面的关系。
掌握绝对高程、相对高程的概念及其区别；高差的概念。
教学重点、难点：
重点：绝对高程、相对高程的概念及其区别；
高差的概念；
测量的基本工作及原则。
难点：水平面代替水准面的限度；
测量的基本工作及原则。
2）大地测量学：研究地球表面及其内部一个较大区域甚至整个地球的形状、大小和其定位等等内容的测绘科学。
任务：建立国家大地控制网，测定地球的形状、大小和研究地球重力场的理论、技术和方法。
3）摄影测量学：利用摄影象片来研究地表形状和大小的测绘科学。
第一章 绪论
实 地 地 形 图
测绘 测设
5
1.2 地球形状和大小
一、地球的自然形体 不规则的曲面。 不规则的曲面。 最高点： 8844.43米 最高点：珠峰 8844.43米， 最低点： 11022米 最低点：马氏海沟 -11022米。 相差约20km 20km。 相差约20km。 在不规则的曲面上无法进行 计算和绘图。 计算和绘图。 人们找寻一个理想几何体 来代表地球形状和大小， 来代表地球形状和大小， 需满足二个条件： 需满足二个条件： 1、与地球自然形体十分接近 2、可以用数学公式来表达
6 0
24
°
°
°
6、高斯平面坐标系的建立 中央子午线的投影为X 中央子午线的投影为X‘轴，赤道投影为Y’轴， 赤道投影为Y 原点为O 原点为O‘轴，X’，Y‘称为坐标自然值。 称为坐标自然值。
25
为了使横坐标不出现负值， 西移500千米， 500千米 为了使横坐标不出现负值，将X‘西移500千米， 并且在横坐标前冠以带号形成高斯通用坐标系。 并且在横坐标前冠以带号形成高斯通用坐标系。 X，Y称为坐标通用值。 称为坐标通用值。 X=X‘ X=X‘ 带号N 500000米 带号N Y＇+500000米 Y=
18
2、高斯投影的原理
高斯投影采用分带投影。 高斯投影采用分带投影。将椭球面按 采用分带投影 高斯投影平面 一定经差分带，分别进行投影。 一定经差分带，分别进行投影。
N 中 央 子 午 线
c
赤道
S
பைடு நூலகம்
19
3、高斯投影特点 投影后角度保持不变 中央子午线长度不变 经线和纬线长度有所变形
中 央 子 午 线
问题的提出： 问题的提出： 为什么在小范围内可以用 水平面来代替水准面进行计算。 水平面来代替水准面进行计算。 一、地球曲率对水平距的影响 地面上AB两点 地面上AB两点 AB 投影在水平面上的长度为D 投影在水平面上的长度为D， 投影在水准面上的弧长为S 投影在水准面上的弧长为S，
测绘 测设
5
1.2 地球形状和大小
一、地球的自然形体 不规则的曲面。 不规则的曲面。 最高点： 8844.43米 最高点：珠峰 8844.43米， 最低点： 11022米 最低点：马氏海沟 -11022米。 相差约20km 20km。 相差约20km。 在不规则的曲面上无法进行 计算和绘图。 计算和绘图。 人们找寻一个理想几何体 来代表地球形状和大小， 来代表地球形状和大小， 需满足二个条件： 需满足二个条件： 1、与地球自然形体十分接近 2、可以用数学公式来表达
6 0
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°
°
°
6、高斯平面坐标系的建立 中央子午线的投影为X 中央子午线的投影为X‘轴，赤道投影为Y’轴， 赤道投影为Y 原点为O 原点为O‘轴，X’，Y‘称为坐标自然值。 称为坐标自然值。
25
为了使横坐标不出现负值， 西移500千米， 500千米 为了使横坐标不出现负值，将X‘西移500千米， 并且在横坐标前冠以带号形成高斯通用坐标系。 并且在横坐标前冠以带号形成高斯通用坐标系。 X，Y称为坐标通用值。 称为坐标通用值。 X=X‘ X=X‘ 带号N 500000米 带号N Y＇+500000米 Y=
18
2、高斯投影的原理
高斯投影采用分带投影。 高斯投影采用分带投影。将椭球面按 采用分带投影 高斯投影平面 一定经差分带，分别进行投影。 一定经差分带，分别进行投影。
N 中 央 子 午 线
c
赤道
S
பைடு நூலகம்
19
3、高斯投影特点 投影后角度保持不变 中央子午线长度不变 经线和纬线长度有所变形
中 央 子 午 线
问题的提出： 问题的提出： 为什么在小范围内可以用 水平面来代替水准面进行计算。 水平面来代替水准面进行计算。 一、地球曲率对水平距的影响 地面上AB两点 地面上AB两点 AB 投影在水平面上的长度为D 投影在水平面上的长度为D， 投影在水准面上的弧长为S 投影在水准面上的弧长为S，
工程测量经典课件
海洋 71% 陆地 29% 建筑工程测量中， 建筑工程测量中，地球可以看作是一 个圆球。 个圆球。半径 R=6371km 我国选择陕西泾阳县永乐镇某点为大 地原点，进行了大地定位。 地原点，进行了大地定位。由此而 建立起来全国统一坐示系，就是现 建立起来全国统一坐示系， 在使用的“1980年国家大地坐标 在使用的“1980年国家大地坐标 系”。
重点难点
1.1 建筑工程测量的任务
一.测量学的概念：测量学是一门研究地球表面的形状和大小、 测量学的概念：测量学是一门研究地球表面的形状和大小、 确定地面点之间相对位置的科学。 确定地面点之间相对位置的科学。 二.主要内容: 主要内容: 1.测定 就是用各种测量仪器和工具， 1.测定: 就是用各种测量仪器和工具，通过实地测量和计 测定: 将地表的地物地藐位置按一定比例尺缩绘成地形图， 算，将地表的地物地藐位置按一定比例尺缩绘成地形图， 作为规划设计、经济建设、 作为规划设计、经济建设、国防建设和科学研究应用的依 据。 2.测设：将设计图上的建( 2.测设：将设计图上的建(构)筑物位置按设计要求在地面 测设 上标定出来作为施工的依据。 上标定出来作为施工的依据。
2 地面点的坐标 （1）地理坐标 当研究整个地球的形状或进行大区域范围的测 量工作时，常采用地理坐标来确定点的位置， 量工作时，常采用地理坐标来确定点的位置，点的坐 标可用经度λ和纬度ψ表示。经度λ和纬度φ 标可用经度λ和纬度ψ表示。经度λ和纬度φ称为点 的地理坐标。地理坐标是用天文测量方法测定的。 的地理坐标。地理坐标是用天文测量方法测定的。例 北京某点P的地理坐标为东经116 28′，北纬39 116° 如，北京某点P的地理坐标为东经116°28′，北纬39 54′。 °54′。
YA = YA ′+500，000=400，000.000m +500，000=400，
工程测量第一章绪论
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运营管理阶段测量
在工程运营管理阶段，进行变形 监测、安全检测等测量工作，确 保工程安全运营和预防性维护。
按照工作内容分类
地形测量
通过实地勘测和测量，获取地形地貌数据，制作 地形图和地籍图。
施工放样
根据设计图纸和施工要求，将设计参数转化为实 地施工的坐标和高程数据。
工程监测与检测
对已建成的工程结构进行变形监测、安全检测和 可靠性评估，以确保工程安全和正常使用。
选用高精度的测量工具和设备， 采用合适的测量方法和程序，对 测量结果进行校准和修正等。
测量误差
误差来源
可能是测量工具、测量环 境、测量人员等因素引起 的误差。
误差分类
系统误差、偶然误差和粗 大误差等。
误差处理
对误差进行识别、分类和 修正，以提高测量精度。
03 水准测量
水准测量的定义
总结词
水准测量是一种高程测量方法，通过使用水准仪和水准尺测量地面点之间的高 差，以确定地面点的高程。
工程测量第一章绪论
目录
• 绪论 • 测量的基本要素 • 水准测量 • 小区域控制测量 • 工程测量的分类
01 绪论
测量学的定义
01
测量学是研究地球形状、大小、 地球重力场、地面点几何位置以 及它们的测定和表示方法的科学 。
02
它主要应用于工程建设和土地测 量等方面，为各种工程建设提供 基础数据和信息。
05 工程测量的分类
按照服务对象分类
建筑工程测量
为满足建筑工程规划、设计、施工等 方面的测量需求，包括地形测量、施 工放样、变形监测等。
水利工程测量
为水利水电工程提供测量服务，包括 水文测量、水库地形测量、水利枢纽 工程测量等。
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正。 坐标原点选在测区西南角。
x
测区
o
y
§ 1.5 地面点的高程
一、高程 地面点沿铅垂线方向到高程基准面的距离
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
hAB
HB
HA
H
' B
H
' A
二、我国的高程系统
§ 1.3 地面点位的确定
地物：地面上人造和天然 的固定物体
将地物特征点按比例缩小 在图纸上，并用一定的地 物符号绘制在地形图上。
§ 1.3 地面点位的确定
地貌：地面高低 起伏的形态
在地形图上通常 用等高线来表示 地貌
§ 1.3 地面点位的确定
地面点的空间位置由三维 坐标确定，包括
地理坐标（L，B，H）或（X， Y，Z）
方 向
2、水平线：与铅垂线正交 的直线。
3、水平面：与铅垂线垂直
地心O
线
称
为
铅
的平面
垂
4、 水准面：自由静止的水
线
面;是等位面, 有无数个
大地水准面
设想当海洋处于静止均衡状态时，将它 延伸到陆地内部所形成的封闭曲面。
静止海水 面
陆地
大地水准面
地球表面
大地水准面和铅垂线示意图
起始天文 子午面
G•
测量工作是在地球表面进行 的。地球表面虽然很不规则，有 高山、平原、丘陵、海洋等。但 这些起伏相对于地球本身十分微 小。
一、地球的形状
一、地球的形状
一、地球的形状
为什么需要 抽象出
两个‘椭球’
§ 1.1 地球的形状和大小
二、基本概念
重
离心力
力
1、铅垂线：重力方向线，
的
是测量工作的基准线
地心引力 重力G
五、高斯投影和高斯平面直角坐标系
3.高斯平面直角坐标系 x坐标：中央子午线向西平移
500km，向北为正。 y坐标：赤道，向东为正。 为区分点位所在的高斯投影带，
在Y坐标前必须加两位数的带 号。
如： xA 3516432.695m yA 20587634.230m
• 我国六度带带号 N=13~23，三度带 带号 n=25~45
精品
工程测量第一章绪论
第一章 工程测量基础知识 内容提要
➢ 地球的形状和大小
➢ 地面点的表示方法
➢ 用水平面代替水准面的限度
➢ 测量工作的基本原则
第1章 测量学的基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
第1章 工程测量基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
第1章 测量学的基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
第1章 测量学的基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
第1章 测量学的基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
一、地球形状和大小 1. 地球是一个表面起伏较大的椭球 地球表面最高峰： 8844.43m 海洋底部最深处: 11022.00m 地球表面最大高差近20km 2. 地球又是一个近似光滑的水球 大陆面积: 占29% 海洋面积: 占71 % 3. 地球平均半径: 6371km
• 旋转椭球参数，难以全 球统一确定；各国自己 测定并采用的旋转椭球 称为参考椭球
• 同时顾及地球几何参数 和物理参数的旋转椭球 称为地球椭球体，又称 为参考椭球体
• 参考椭球面是测量计算 和制图的基准面
§ 1.3 地面点位的确定
地球表面所有地 理空间信息总称 为地形。
地形包括 地物和地貌两大部 分
三、空间直角坐标系 三维坐标(X,Y,Z)
1980国家大地坐标系 大地原点 ——位于陕西省泾阳县永乐镇
§ 1.4 测量中常用的坐标系统
四、大地坐标和空间直角坐标的转换 五、高斯投影和高斯平面直角坐标系
1.高斯投影——横切椭圆柱正形投影。又称为高 斯—克吕格投影。同时满足等角和高斯投影条件。 目的：将球面坐标转换为平面坐标。
3. 测量高斯平面直角坐标系与 数学笛卡尔平面直角坐标系的区别
x
y
Ⅳ
αⅠ
y
Ⅱ
Ⅰα
x
Ⅲ
Ⅱ
高斯
平面直角坐标系
Ⅲ
Ⅳ
笛卡尔
平面直角坐标系
六、墨卡托投影——等角正圆柱投影 七、独立平面直角坐标系
在半径R<10km的范围内，可用水平面代替大地水准面作为基准面。 以磁子午线的方向作为X轴，向北为正；其垂直方向为Y轴，向东为
平面坐标 (x, y)和高程H，可 写为(x, y，H)
起始大B H）
H
•P
O
B
K
L
赤道
面
1、确定椭球的形状和大小 S 大地经度L 大地纬度B
2、椭球的定位和定向 大地高H
§ 1.4 测量中常用的坐标系统
地面点位的坐标与选用的地球椭球和坐标系 统有关，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
一、天文坐标系
球面坐标，称为地理坐标
基准面：大地水准面
基准线：铅垂线
地面点位用天文经度和天文纬 度来表示
§ 1.4 测量中常用的坐标系统
二、大地坐标系 基准面：参考椭球面 基准线：法线 地面点位用大地经度和大地纬度 来表示
1.1954年北京坐标系 2.1980国家大地坐标系 3.WGS-84世界大地坐标系
高斯投影的概念
N
M
中
央
子
O
午 线
赤道面
S
1.高斯投影
中央子午线和赤道投 影后成相互垂直的直 线。
中央子午线长度不变， 离中央子午线越远变 形越大。
为保证投影精度，必 须采用分带投影。
6度投影带：中央子午线经度为 L0 6 N 3
2.高斯投影分带
（1）6度投影带：中央子午线经度为 L0 6 N 3 （2）3度投影带：中央子午线经度为 L'0 3 n
§ 1.1 地球的形状和大小
二、基本概念
5. 旋转椭球 与大地体非常接近的 数学椭球 长半径为a，短半径为b
Z Y
扁率 a b
a
数学模型
x2 a2
y2 a2
z2 b2
1
X
地球平均半径 R=6371km
R 1 (a a b) 3
§ 1.2 地球椭球——参考椭球体
• 旋转椭球理论上是唯一 的数学球体
E
O
地球自转轴
地球自然表面
地心O
大地水准面
格林尼治天文台G
§ 1.1 地球的形状和大小
二、基本概念
3. 大地水准面
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
4. 大地体
由大地水准面包围的地球形体，是不规则球体。 长半径：a=6378140m 短半径：b=6356755m 扁率:（a-b）/a=1/298.257
x
测区
o
y
§ 1.5 地面点的高程
一、高程 地面点沿铅垂线方向到高程基准面的距离
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
hAB
HB
HA
H
' B
H
' A
二、我国的高程系统
§ 1.3 地面点位的确定
地物：地面上人造和天然 的固定物体
将地物特征点按比例缩小 在图纸上，并用一定的地 物符号绘制在地形图上。
§ 1.3 地面点位的确定
地貌：地面高低 起伏的形态
在地形图上通常 用等高线来表示 地貌
§ 1.3 地面点位的确定
地面点的空间位置由三维 坐标确定，包括
地理坐标（L，B，H）或（X， Y，Z）
方 向
2、水平线：与铅垂线正交 的直线。
3、水平面：与铅垂线垂直
地心O
线
称
为
铅
的平面
垂
4、 水准面：自由静止的水
线
面;是等位面, 有无数个
大地水准面
设想当海洋处于静止均衡状态时，将它 延伸到陆地内部所形成的封闭曲面。
静止海水 面
陆地
大地水准面
地球表面
大地水准面和铅垂线示意图
起始天文 子午面
G•
测量工作是在地球表面进行 的。地球表面虽然很不规则，有 高山、平原、丘陵、海洋等。但 这些起伏相对于地球本身十分微 小。
一、地球的形状
一、地球的形状
一、地球的形状
为什么需要 抽象出
两个‘椭球’
§ 1.1 地球的形状和大小
二、基本概念
重
离心力
力
1、铅垂线：重力方向线，
的
是测量工作的基准线
地心引力 重力G
五、高斯投影和高斯平面直角坐标系
3.高斯平面直角坐标系 x坐标：中央子午线向西平移
500km，向北为正。 y坐标：赤道，向东为正。 为区分点位所在的高斯投影带，
在Y坐标前必须加两位数的带 号。
如： xA 3516432.695m yA 20587634.230m
• 我国六度带带号 N=13~23，三度带 带号 n=25~45
精品
工程测量第一章绪论
第一章 工程测量基础知识 内容提要
➢ 地球的形状和大小
➢ 地面点的表示方法
➢ 用水平面代替水准面的限度
➢ 测量工作的基本原则
第1章 测量学的基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
第1章 工程测量基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
第1章 测量学的基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
第1章 测量学的基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
第1章 测量学的基础知识
§ 1.1 地球的形状和大小
一、地球形状和大小 1. 地球是一个表面起伏较大的椭球 地球表面最高峰： 8844.43m 海洋底部最深处: 11022.00m 地球表面最大高差近20km 2. 地球又是一个近似光滑的水球 大陆面积: 占29% 海洋面积: 占71 % 3. 地球平均半径: 6371km
• 旋转椭球参数，难以全 球统一确定；各国自己 测定并采用的旋转椭球 称为参考椭球
• 同时顾及地球几何参数 和物理参数的旋转椭球 称为地球椭球体，又称 为参考椭球体
• 参考椭球面是测量计算 和制图的基准面
§ 1.3 地面点位的确定
地球表面所有地 理空间信息总称 为地形。
地形包括 地物和地貌两大部 分
三、空间直角坐标系 三维坐标(X,Y,Z)
1980国家大地坐标系 大地原点 ——位于陕西省泾阳县永乐镇
§ 1.4 测量中常用的坐标系统
四、大地坐标和空间直角坐标的转换 五、高斯投影和高斯平面直角坐标系
1.高斯投影——横切椭圆柱正形投影。又称为高 斯—克吕格投影。同时满足等角和高斯投影条件。 目的：将球面坐标转换为平面坐标。
3. 测量高斯平面直角坐标系与 数学笛卡尔平面直角坐标系的区别
x
y
Ⅳ
αⅠ
y
Ⅱ
Ⅰα
x
Ⅲ
Ⅱ
高斯
平面直角坐标系
Ⅲ
Ⅳ
笛卡尔
平面直角坐标系
六、墨卡托投影——等角正圆柱投影 七、独立平面直角坐标系
在半径R<10km的范围内，可用水平面代替大地水准面作为基准面。 以磁子午线的方向作为X轴，向北为正；其垂直方向为Y轴，向东为
平面坐标 (x, y)和高程H，可 写为(x, y，H)
起始大B H）
H
•P
O
B
K
L
赤道
面
1、确定椭球的形状和大小 S 大地经度L 大地纬度B
2、椭球的定位和定向 大地高H
§ 1.4 测量中常用的坐标系统
地面点位的坐标与选用的地球椭球和坐标系 统有关，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
一、天文坐标系
球面坐标，称为地理坐标
基准面：大地水准面
基准线：铅垂线
地面点位用天文经度和天文纬 度来表示
§ 1.4 测量中常用的坐标系统
二、大地坐标系 基准面：参考椭球面 基准线：法线 地面点位用大地经度和大地纬度 来表示
1.1954年北京坐标系 2.1980国家大地坐标系 3.WGS-84世界大地坐标系
高斯投影的概念
N
M
中
央
子
O
午 线
赤道面
S
1.高斯投影
中央子午线和赤道投 影后成相互垂直的直 线。
中央子午线长度不变， 离中央子午线越远变 形越大。
为保证投影精度，必 须采用分带投影。
6度投影带：中央子午线经度为 L0 6 N 3
2.高斯投影分带
（1）6度投影带：中央子午线经度为 L0 6 N 3 （2）3度投影带：中央子午线经度为 L'0 3 n
§ 1.1 地球的形状和大小
二、基本概念
5. 旋转椭球 与大地体非常接近的 数学椭球 长半径为a，短半径为b
Z Y
扁率 a b
a
数学模型
x2 a2
y2 a2
z2 b2
1
X
地球平均半径 R=6371km
R 1 (a a b) 3
§ 1.2 地球椭球——参考椭球体
• 旋转椭球理论上是唯一 的数学球体
E
O
地球自转轴
地球自然表面
地心O
大地水准面
格林尼治天文台G
§ 1.1 地球的形状和大小
二、基本概念
3. 大地水准面
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
4. 大地体
由大地水准面包围的地球形体，是不规则球体。 长半径：a=6378140m 短半径：b=6356755m 扁率:（a-b）/a=1/298.257