《建筑工程測(cè)量作業(yè)》PPT課件.ppt

建筑工程測(cè)量作業(yè),隊(duì)長(zhǎng)：趙海濤 隊(duì)名：測(cè)量突擊隊(duì)7隊(duì) 隊(duì)員：趙海濤 趙守前 潘春偉 立波 張賽 口號(hào)：流血流汗不流淚，掉皮掉肉不掉隊(duì)！ 12級(jí)建工三班,1、回顧一下人類對(duì)地球認(rèn)識(shí)的歷史，你描述一下我們居住的地球形狀，最后用數(shù)字公式表達(dá)。,地球自然表面大地水準(zhǔn)面地球橢球體 關(guān)于大地是球體的早期認(rèn)識(shí)，是由古希臘學(xué)者畢達(dá)格拉斯和亞里斯多德提出的，他們?cè)趦汕Ф嗄昵熬痛_信地球是圓的。后因宗教迷信和封建統(tǒng)治，壓制了對(duì)天體的自由研究。直到公元前200年，才由古希臘學(xué)者埃拉托色尼具體量算出地球的周長(zhǎng)，17世紀(jì)末，牛頓推斷地球不是圓球而是呈橢圓球，并為以后的經(jīng)緯度測(cè)量所證實(shí)。,地球近似一個(gè)球體，它的自然表面是一個(gè)極其復(fù)雜而又不規(guī)則的曲面。在大陸上，最高點(diǎn)珠穆朗瑪峰8844.43米，在海洋中，最深點(diǎn)為馬利亞納海溝-11034米，二點(diǎn)高差近兩萬(wàn)米。由于地球表面的不規(guī)則，必須尋找一個(gè)形狀和大小都很接近地球的球體或橢球體來(lái)代替它。,通過(guò)天文大地測(cè)量、地球重力測(cè)量、衛(wèi)星大地測(cè)量等精密測(cè)量，發(fā)現(xiàn)：地球不是一個(gè)正球體，而是一個(gè)極半徑略短、赤道半徑略長(zhǎng)，北極略突出、南極略扁平，近于梨形的橢球體。見(jiàn)圖33。,隨著現(xiàn)代對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)地球的形狀也不是完全對(duì)稱的，橢球子午面南北半徑相差42米，北半徑長(zhǎng)了10米，南半徑短了32米；橢球赤道面長(zhǎng)短半徑相差72米，長(zhǎng)軸指向西經(jīng)31。地球形狀更接近于一個(gè)三軸扁梨形橢球，且南脹北縮，東西略扁。但是，這與地球表面起伏和地球極半徑與赤道半徑之差都在20公里相比，是十分微小的。,二、地球體的物理表面大地水準(zhǔn)面 由于地球表面高低起伏，且形態(tài)極為復(fù)雜，顯然不能作為測(cè)量與制圖的基準(zhǔn)面，這就提出了用一個(gè)什么樣的曲面來(lái)代替地球表面的問(wèn)題？大地水準(zhǔn)面將一個(gè)與靜止海水面相重合的水準(zhǔn)面延伸至大陸，所形成的封閉曲面。,大地水準(zhǔn)面所包圍的球體稱為大地體。大地水準(zhǔn)面作為測(cè)量的基準(zhǔn)面，鉛垂線作為測(cè)量的基準(zhǔn)線。但是由于地球內(nèi)部物質(zhì)分布的不均勻性，因此，大地水準(zhǔn)面也是一個(gè)不規(guī)則的曲面，它也不能作為測(cè)量計(jì)算和制圖的基準(zhǔn)面。,三、地球體的數(shù)學(xué)表面地球橢球面 由于大地水準(zhǔn)面的不規(guī)則性，不能用一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型來(lái)表示，因此測(cè)量的成果也就不能在大地水準(zhǔn)面上進(jìn)行計(jì)算。所以必須尋找一個(gè)與大地體極其接近，又能用數(shù)學(xué)公式表示的規(guī)則形體來(lái)代替大地體地球橢球體。它的表面稱為地球橢球面，作為測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面。,為了便于測(cè)繪成果的計(jì)算，我們選擇一個(gè)大小和形狀同它極為接近的旋轉(zhuǎn)橢球面來(lái)代替，即以橢圓的短軸(地軸)為軸旋轉(zhuǎn)面成的橢球面，稱之為地球橢球面。它是一個(gè)純數(shù)學(xué)表面，可以用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式表達(dá)，有了這樣一個(gè)橢球面，我們即可將其當(dāng)作投影面，建立與投影面之間一一對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。,地球橢球體的形狀和大小常用下列符號(hào)表示(圖36)：長(zhǎng)半徑a(赤道半徑)、短半徑b，(極軸半徑)、扁率，笫一偏心率e和第二偏心率e，這些數(shù)據(jù)又稱為橢球體元素。它們的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：,扁率 (31) 笫一偏心率 (32) 第二偏心率 (33),四、地球的三級(jí)逼近 1地球形體的一級(jí)逼近： 大地體即大地水準(zhǔn)面對(duì)地球自然表面的逼近。大地體對(duì)地球形狀的很好近似，其面上高出與面下缺少的相當(dāng)。,2地球形體的二級(jí)逼近 在測(cè)量和制圖中就用旋轉(zhuǎn)橢球體來(lái)代替大地球體，這個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球體通常稱為 地球橢球體，簡(jiǎn)稱橢球體。它是一個(gè)規(guī)則的數(shù)學(xué)表面，所以人們視其為地球體的數(shù)學(xué)表面，也是對(duì)地球形體的二級(jí)逼近，用于測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面。,3地球的三級(jí)逼近 對(duì)地球形狀 測(cè)定后，還必須確定大地水準(zhǔn)面與橢球體面的相對(duì)關(guān)系。即確定與局部地區(qū)大地水準(zhǔn)面符合最好的一個(gè)地球橢球體參考橢球體，這項(xiàng)工作就是參考橢球體定位。,通過(guò)數(shù)學(xué)方法將地球橢球體擺到與大地水準(zhǔn)面最貼近的位置上，并求出兩者各點(diǎn)間的偏差，從數(shù)學(xué)上給出對(duì)地球形狀的三級(jí)逼近。,第二節(jié)地理坐標(biāo)系 確定地面點(diǎn)或空間目標(biāo)的位置所采用的參考系稱為坐標(biāo)系，坐標(biāo)系的種類有很多，與地圖測(cè)繪密切相關(guān)的有地理坐標(biāo)系和平面坐標(biāo)系。 地理坐標(biāo)系就是用經(jīng)緯度表示地面點(diǎn)位的球面坐標(biāo)系，在大地測(cè)量中，又分為天文坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)系和地心坐標(biāo)系。,一、天文坐標(biāo)系 以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面，鉛垂線為基準(zhǔn)線，以天文經(jīng)緯度表示點(diǎn)位坐標(biāo)的系統(tǒng)。 天文經(jīng)緯度：表示地面點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上的位置，用天文經(jīng)度和天文緯度表示。,天文經(jīng)度：觀測(cè)點(diǎn)天頂子午面與格林尼治天頂子午面間的兩面角。在地球上定義為本初子午面與觀測(cè)點(diǎn)之間的兩面角。 天文緯度：在地球上定義為鉛垂線與赤道平面間的夾角。 天文經(jīng)緯度見(jiàn)圖39。,二、大地坐標(biāo)系 以參考橢球面為基準(zhǔn)面，以法線為基準(zhǔn)線，用表示地面或空間點(diǎn)位坐標(biāo)的系統(tǒng)。見(jiàn)圖310。 大地經(jīng)度：指參考橢球面上某點(diǎn)的大地子午面與本初子午面間的兩面角。東經(jīng)為正，西經(jīng)為負(fù) 大地緯度 ：指參考橢球面上某點(diǎn)的垂直線（法線）與赤道平面的夾角。北緯為正，南緯為負(fù)。,三、地心坐標(biāo)系 以參考橢球面為基準(zhǔn)面，以觀測(cè)點(diǎn)與地心的連線為基準(zhǔn)線，用表示地面或空間點(diǎn)位坐標(biāo)的系統(tǒng)。見(jiàn)圖311。 即以地球橢球體質(zhì)量中心為基點(diǎn)，地心經(jīng)度同大地經(jīng)度 ，地心緯度是指參考橢球面上某點(diǎn)和橢球中心連線與赤道面之間的夾角 。,在大地測(cè)量學(xué)中，常以天文經(jīng)緯度定義地理坐標(biāo)。 在地圖學(xué)中，以大地經(jīng)緯度定義地理坐標(biāo)。 地理學(xué)研究及地圖學(xué)的小比例尺制圖中，通常將橢球體當(dāng)成正球體看，采用地心經(jīng)緯度。三種經(jīng)緯關(guān)系見(jiàn)圖312,第三節(jié) 子午圈曲率半徑、卯酉圈曲率半徑、平均曲率半徑和緯圈半徑,圖314中，設(shè)過(guò)橢球表面上任一點(diǎn)A作法線AL，通過(guò)法線的平面所截成的截面，叫做法截面。通過(guò)A點(diǎn)的法線AL可以作出無(wú)窮多個(gè)法截面，法截面與橢球體面的交線稱為法截弧。為說(shuō)明橢球體面上某點(diǎn)的曲率起見(jiàn)，通常研究?jī)蓚€(gè)相互垂直的法截弧的曲率，這種相互垂直的法截弧稱為主法截弧。,對(duì)橢球體來(lái)說(shuō)，要研究下列的兩個(gè)主法截弧，一個(gè)曲率半徑具有最大值，而另一個(gè)曲率半徑具有最小值。,1經(jīng)線圈曲率半徑M 包含子午圈的截面，稱為子午圈截面，從圖314中看出，就是過(guò)A點(diǎn)的法線AL同時(shí)又通過(guò)橢球體旋轉(zhuǎn)軸PP的法截面(即AEPEP)。子午圈曲率半徑通常用字母M表示，它是A點(diǎn)上所有截面的曲率半徑中的最小值： (35),2卯酉圈曲率半徑N 垂直于子午圈的法截弧稱為卯酉圈，從圖l3中看出，即通過(guò)A點(diǎn)的法線AL并垂直于子午圈截面的法截弧WAE。它具有A點(diǎn)上所有法截弧的曲率半徑中的最大值。 (36) 式中符號(hào)與(35)式相同，可見(jiàn)N亦隨緯度而變化。,3平均曲率半徑R等于主法截面曲率半徑的幾何中數(shù) (37) 4緯圈的半徑r (38),第四節(jié) 子午線弧長(zhǎng)和緯線弧長(zhǎng),子午線弧長(zhǎng)微分弧長(zhǎng)的表達(dá)式為： (39) 欲求A、B兩點(diǎn)之間子午線弧長(zhǎng)s時(shí)，須求以 和 為區(qū)間和積分，得,緯線(平行圈)的弧長(zhǎng)：因?yàn)榫暰€為圓弧，故可應(yīng)用求圓周弧長(zhǎng)的公式：設(shè)A、B兩點(diǎn)的經(jīng)差為，則由圖316可得 (312),第五節(jié) 地球橢球體表面上的梯形面積,計(jì)算地球橢球體表面上的梯形面積，就是求定以二條子午線和兩條平行圈為界的橢球體表面面積。 如圖317所示，在橢球體表面上設(shè)有兩條無(wú)窮接近的子午圈PBAP1和PCDP1，其經(jīng)度各為 ；另外有兩條無(wú)窮接近的平行圈TBCS和QADR，其緯度各 。它們構(gòu)成一個(gè)無(wú)窮小的梯形ABCD。,從圖317中看出，此梯形的邊長(zhǎng)就是子午圈和平行圈的弧長(zhǎng)，故 由此，這個(gè)微分梯形面積ABCD可以寫成 (313),第六節(jié) 決定新極Q的地理坐標(biāo),為在球面上確定點(diǎn)位可視需要而采用不同的坐標(biāo)系。制圖實(shí)踐中常使用的有地理坐標(biāo)系( )，球面極坐標(biāo)系( )和球面直角坐標(biāo)系( )。如圖318所表示的，其中K為球面上某一點(diǎn)，P是地理坐標(biāo)系極點(diǎn)，Q是球面極坐標(biāo)系極點(diǎn)。各坐標(biāo)系之間可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的相互換算。,地理坐標(biāo)與球面極坐標(biāo)之間的關(guān)系：利用球面三角公式，在球面三角形PKQ中有,2、請(qǐng)你談?wù)勊疁?zhǔn)面、大地水準(zhǔn)面、水平面的關(guān)系。,Sub title,水準(zhǔn)面是與大地水準(zhǔn)面平行的不規(guī)則橢球面，水平面與水準(zhǔn)面相切。只有當(dāng)測(cè)區(qū)范圍很小時(shí)地球曲率影響未超過(guò)測(cè)量或測(cè)圖的容件誤差，且可忽略不計(jì)時(shí)，才可以把水平面看成水準(zhǔn)面。,2、請(qǐng)你談?wù)勊疁?zhǔn)面、大地水準(zhǔn)面、水平面的關(guān)系。,2、請(qǐng)你談?wù)勊疁?zhǔn)面、大地水準(zhǔn)面、水平面的關(guān)系。,3、“1980年國(guó)家大坐標(biāo)系”和“2000年國(guó)家大地坐標(biāo)系”有什地么不同,1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系到 2000年國(guó)家大地坐標(biāo)系出了 應(yīng)用CSOX40P計(jì)算器由平面 直角坐標(biāo)反解地理坐標(biāo)的 計(jì)算程序?qū)崿F(xiàn)了從1980年 國(guó)家大地坐標(biāo)系到2000 年國(guó)家大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。,根據(jù)計(jì)算結(jié)果及其在1：2.5萬(wàn) 地形圖上的圖解精度，1:2 .5 1:50萬(wàn)地形圖上同名點(diǎn)的坐標(biāo) 差異很小，都在圖解精度0.2 mm以內(nèi)，所以地圖改版時(shí)只 需改變坐標(biāo)系的名稱即可。,大地坐標(biāo)系,4、絕對(duì)高程，相對(duì)高程，高差，海拔以及建筑標(biāo)高的關(guān)系,1.地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離是絕對(duì)高程，簡(jiǎn)稱高程或稱海拔。 2.相對(duì)高程主要用于采用絕對(duì)高程有困難的個(gè)別地區(qū)，此時(shí)可采用 假定高程系統(tǒng)，即從某一假定的水準(zhǔn)面作為起算高程的基準(zhǔn)面。 3.相對(duì)高程本質(zhì)上就是標(biāo)高。 4.地