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1、工程测量-第一章-(完整版)分解地球的形状地球的形状 通过通过天文大地测量天文大地测量、地球重力测量地球重力测量、卫星大地测量卫星大地测量等精密测量，发现：地球不是一个正球体，而是一等精密测量，发现：地球不是一个正球体，而是一个极半径略短、赤道半径略长，北极略突出、南极个极半径略短、赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近于略扁平，近于梨形梨形的的椭球体椭球体。地球体的数学表面地球体的数学表面地球椭球地球椭球面面 由于大地水准面的不规则性，不能用一个简单的数学由于大地水准面的不规则性，不能用一个简单的数学模型来表示，因此测量的成果也就不能在大地水准面上进模型来表示，因此测量的成果也就不能在大地
2、水准面上进行计算。行计算。所以必须寻找一个与大地体极其接近，又能用数学公所以必须寻找一个与大地体极其接近，又能用数学公式表示的规则形体来代替大地体式表示的规则形体来代替大地体地球椭球体地球椭球体。其表面。其表面称为称为地球椭球面地球椭球面，作为测量计算的，作为测量计算的基准面基准面。为了便于测绘成果的计算，我们选择一个大小和形状为了便于测绘成果的计算，我们选择一个大小和形状同它极为接近的旋转椭球面来代替，同它极为接近的旋转椭球面来代替，即以椭圆的短轴即以椭圆的短轴(地地轴轴)为轴旋转面成的椭球面，称之为地球椭球面为轴旋转面成的椭球面，称之为地球椭球面。它是一。它是一个纯数学表面，可以用简单的个
3、纯数学表面，可以用简单的数学公式数学公式表达，有了这样一表达，有了这样一个椭球面，我们即可将其当作投影面，建立与投影面之间个椭球面，我们即可将其当作投影面，建立与投影面之间一一对应的函数关系。一一对应的函数关系。地球椭球体的形状和大小常用下列符号表示：长半径a（赤道半径）、短半径b（极轴半径）、扁率，第一偏心率e和第二偏心率e，这些数据又称为椭球体元素。它们的数学表达式为：2.2.水准面、大地水准面、水平面的关系水准面、大地水准面、水平面的关系 水准面(level surface)：静止的水面。水准面是受地球重力影响而形成的，是一个处处与重力方向垂直的连续曲 面，并且是一个重力场的等位面。大地
4、水准面(geoid)：水面可高可低，因此符合上述特点的水准面有无数多个，其中与平均海水面吻合并向大陆、岛屿内延伸而形成的闭合曲面，称为大地水准面(geoid)。（与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面）水准面有无穷个，而大地水准面是唯一的。大地水准面是测量工作的基准面。水平面：与水准面相切的平面称为水平面。3.3.19801980、20002000年国家大地坐标系年国家大地坐标系 1980年国家大地坐标系（National Geodetic Coordinate System 1980）是中国于1978年4月经全国天文大地网会议决定、并经有关部门批准建立的坐标系。是采用1975年国际大地测量
5、与地球物理联合会（IUGG）推荐的地球椭球，以中国地极原点JYDl968.0系统为椭球定向基准，大地原点选在西安附近的泾阳县永乐镇；综合利用天文、大地与重力测量成果；以地球椭球体面在中国境内与大地水准面能达到最佳吻合为条件，利用多点定位方法而建立的国家大地坐标系统。2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点，Y轴与Z
6、轴、X轴构成右手正交坐标系。采用广义相对论意义下的尺度。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数的数值为：长半轴 a6378137m 扁率 f=1/298.257222101 地心引力常数 GM3.9860044181014m3s-2 自转角速度 7.292l1510-5rad s-1 经国务院批准，根据中华人民共和国测绘法，我国自2008年7月1日起启用2000国家大地坐标系。为此，国家测绘局6月18日发布公告。国家测绘局在公告中提供了新坐标系的技术参数。公告同时对新旧坐标系的转换和使用作出说明：2000国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接的过渡期为8至10年。现有各类测绘成果，在过
7、渡期内可沿用现行国家大地坐标系；2008年7月1日后新生产的各类测绘成果应采用2000国家大地坐标系。现有地理信息系统，在过渡期内应逐步转换到2000国家大地坐标系；2008年7月1日后新建设的地理信息系统应采用2000国家大地坐标系。4.4.绝对高程、相对高程、高差、海拔以绝对高程、相对高程、高差、海拔以及建筑标高的关系及建筑标高的关系 1.绝对高程：地面某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，称为绝对高程，通常称为海拔，也称作标高。2.相对高程：地面某点沿铅垂线方向到达某一水平面的距离，称为该点的相对高程。3.相对高程本质上就是标高。4.高差：指的是地面两点的高程之差。测量时先要有已知点的绝对
8、高程，最简单的方法是用水准仪和一套标尺测量求得。5.5.用水平面代替水准面，对高程的影响是很用水平面代替水准面，对高程的影响是很大的，是否需要修正测量所得高程数据？大的，是否需要修正测量所得高程数据？1.对水平距离的影响 如图所示，A、B为地面上两点，它们在大地水准面上的投影为a、b，弧长为D，所对的圆心角为。A、B两点在水平面上的投影为a、b，其距离为D，两者之差为D即为用水平面代替水准面所产生的误差。DDD因为 DRtan，DR则有 DRtanRR(tan)将tan按级数展开，并略去高次项，取前两项得：tan1/3则 D1/3R 以R/D代入，得：DD/3R 表示成相对误差为：D/DD/3
9、R 取R6371，并以不同的D值代入式和式，即可求得用水平面代替水准面的距离误差，如下表。距离距离 D/km 距离误差距离误差 D/cm 相对误差相对误差 D/D 距离距离 D/km 距离误差距离误差 D/cm 相对误差相对误差 D/D 10 25 0.8 12.81：12200001：200000 50 100 102.7 821.2 1：49000 1：12000 由以上计算可以看出，当距离为10km时，以水平面代替水准面所产生的距离相对误差为1:1220000，小于目前精密距离测量误差1:1000000。由此得出结论：在半径为10km的范围内，地球曲率对水平距离的影响可以忽略不计。对于精
10、度要求较低的测量，还可以扩大到以25km为半径的范围。2.对高差的影响如图，ab两点在同一水平面上，其高差h(ab)0。两点的高差h(ab)h，则h就是h(ab)与h(ab)的差，即h为水平面代替水准面所产生的高差误差。化简得：(Rh)RD hD/(2Rh)式中，可用D代替D，同时h与2R相比可略去不计，故上式可写为：hD/2R 以不同距离D代入式，即得相应的高差误差值，如下表：D/m 100 200 500 1000 h/mm 0.8 3.1 19.6 78.5 有表可知：当距离为100m时，高差误差接近1mm，这对高程测量来说影响很大，所以在进行高程测量时，必须考虑地球曲率对高程的影响。7.地面点在大地水准面上的投影坐标有几种？有什么不同？（一）位置：地理坐标，独立平面直角坐标，高斯平面直角坐标。（二）区别：1、地理坐标是在大区域内确定 地面点的位置，以球面坐标来表 示点的坐标。用经度和纬度表示 地面点在旋转椭球面上的位置。2、独立平面直角坐标 3、高斯平面直角坐标系是将地球按6或3经度划分 为若 干带，并以平面代替每一带的地表曲面建立的直角坐标。建筑工程测量中一般不采用地理坐标和高斯平面直角 坐标表示地面点的位置。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢