水利工程測量1

《水利工程測量1》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第1章緒論本章學習目標通過本章的學習,了解測量學的基本內(nèi)容與任務、地球的形狀和大小、測量常用坐標系統(tǒng)、測量的基本工作和測量工作必須遵守的原則。1測量學的研究對象及水利工程測量學的任務1.1.1測量學的研究對象及學科分類測量學是研究地球及其表面的各種形態(tài)的學科，主要任務是測定地球表面的點位和幾何形狀，并繪制成圖，以及測定和研究地球的形狀和大小。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，測量學已發(fā)展為多個學科。按照研究對象和研究范圍的不同，測量學可劃分為以下幾個學科：(1)大地測量學(2)地形測量學(3)攝影測量學(4)工程測量

2、學(5)制圖學1.1.水利工程測量學的任務2水利工程測量任務1.1.2水利工程測量學的任務(1)為水利工程規(guī)劃設計提供所需的地形資料，規(guī)劃時需提供中、小比例尺地形圖及有關(guān)信息以及進行建筑物的具體設計時需提供大比例尺地形圖。(2)在工程施工階段，要將圖上設計好的建筑物按其位置，大小測設于地面，以便據(jù)此施工，稱為施工放樣。(3)在施工過程中及工程建成后的運行管理中，都需要對建筑物的穩(wěn)定性及變化情況進行監(jiān)測——變形觀測，確保工程安全1.2?測量學中確定地面點位置的方法由測量學的定義可知，研究地球表面各種形態(tài)及

3、服務于工程建設,首先要測定地球表面的點位，就需要對地球的形狀和大小有一概略了解，并建立適當?shù)拇_定地面點位的參照標準——坐標系。1.2.1球的形狀和大小1.2.1.1大地水準面和參考橢球假想有一個靜止的平均海水面，延伸至陸地下面形成一個封閉的曲面，這個曲面稱為大地水準面(任一靜止的液體表面稱作水準面)。大地水準面所包圍的形體稱為大地體，大地體就代表了地球的形狀和大小。我們把選定了形狀和大小并在地球上定位的旋轉(zhuǎn)橢球稱為參考橢球。參考橢球的表面是一個規(guī)則的數(shù)學曲面，它是測量計算和投影制圖所依據(jù)的面。我們把選定

4、了形狀和大小并在地球上定位的旋轉(zhuǎn)橢球稱為參考橢球。參考橢球的表面是一個規(guī)則的數(shù)學曲面，它是測量計算和投影制圖所依據(jù)的面。圖1—1大地水準面圖1—2參考橢球面1.2.1.2我國的大地坐標系所使用的橢球建國初期，鑒于當時的歷史條件，我國以前蘇聯(lián)選定的克拉索夫斯基橢球和普爾科夫天文臺為大地原點的橢球定位為依據(jù)，利用蘇聯(lián)境內(nèi)的三角鎖與我國境內(nèi)的綏芬河、呼瑪、吉拉林等處三角鎖聯(lián)測，并平差了我國東北部三角網(wǎng)，得出北京基線網(wǎng)點的坐標，作為全國坐標起算基礎，建立了我國的大地坐標系，稱為”1954年北京坐標系”。后來根據(jù)

5、新的測量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該坐標系所選的參考橢球面與我國范圍內(nèi)地表形態(tài)相差較大，1980年我國采用IUGG十六屆大會推薦的橢球，建立了我國自己的大地坐標系，稱為“1980年國家大地坐標系”1.2.2地面點位置的表示方法1.地心空間直角坐標系目前，衛(wèi)星大地測量的日益發(fā)展，常用地心空間直角坐標來表示空間一點的地心空間直角坐標系的原點設在地球橢球的中心O，用相互垂直的x、y、z三個軸表示，x軸通過起始子午面與赤道的交點，z軸與地球旋轉(zhuǎn)軸重合，形成右手坐標系。如圖如圖1—3所示圖1—3空間直角坐標系2.地面點的大地坐標

6、系用地面點的大地坐標系表示地面點的位置需要三個參數(shù)：大地經(jīng)度，大地緯度，大地高大地經(jīng)度L和大地緯度B表示地面點在參考橢球面上的二維投影位置，用大地高H表示地面點到參考橢球面的垂直距離，如圖1—4所示圖1—4大地坐標系1.2.3二維坐標系1.2．3．1平面直角坐標在小范圍進行測量工作時，可用水平面作為基準面，平面直角坐標系的原點以O表示(圖1—5)。通過O點的南北方向線為x軸(縱軸)，向北為正，向南為負；通過O點而垂直于X軸的東西方向線為Y軸(橫軸)，向東為正，向西為負。象限次序按順時針方向排列。為了避免

7、測區(qū)內(nèi)各點的坐標出現(xiàn)負值，通常將原點O選在測區(qū)西南角上，使地面各點都投影于第1象限內(nèi)。如圖1—5中，地面點A、B的位置分別用平面直角坐標(xA、yA)、(xB、yB)表示；該兩點的坐標之差稱為坐標增量，以⊿x、⊿y表示。坐標增量可以通過測量有關(guān)距離和角度進行計算求得。圖1—5平面直角坐標2．3．2高斯平面直角坐標在大范圍進行測量工作時，由于水平面和水準面存在較大的差異，所以不能用水平面代水準面。應將地面點投影到橢球面上，再按一定的條件投影到平面上，形成統(tǒng)一的平面直角坐標系。我國現(xiàn)采用的是高斯—克呂格投影

8、方法，該方法是按一定經(jīng)差將地球橢球面劃分成若干投影帶，如圖1-6所示圖1—6高斯平面直角坐標。再將每一帶投影到平面上，以中央子午線的投影為縱軸，赤道線的投影為橫軸，建立統(tǒng)一的平面直角坐標系統(tǒng)。如圖1-7所示圖1—7高斯平面直角坐標系統(tǒng)分帶時，既要考慮投影后長度變形不大，又要使帶數(shù)不至于過多以減小換帶計算工作，通常按經(jīng)差6o或3o分為六度帶或三度帶。六度帶自0o子午線起每隔經(jīng)差6o自西向東分帶，將整個地球分成60個投影帶。用第1、第2、第3、