水利工程測量緒論

水利水電工程測量參考書:（1）

岳建平等，《水利工程測量》(第4版)，水利水電出版社，2008年

（2）《誤差理論與測量平差基礎》，武漢大學出版社。學科基礎課：高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計任課老師理論課：王軍實驗及實習：王軍理論課成績評定方法1）期末綜合作業(yè)60％；2）考勤15％（考勤方法為不定期點名及提問，如全部點名為5次，缺席一次扣3分，全部缺席者期末成績不及格）；3）提問15％；4）作業(yè)10％；實驗成績考核：1)實驗出勤30％；2）實驗態(tài)度20％；3）實驗效果40％；4）實驗報告的填寫等10％；

1.1測繪學的歷史發(fā)展簡述1.緒論歷史悠久,4000多年19世紀:高斯投影及最小二乘18世紀:水準測量方法出現(xiàn)16世紀:墨卡托投影(制圖方法)魏晉《重差術》地形測量規(guī)范西晉《制圖六體》制圖規(guī)范3S技術應用全自動數(shù)字攝影測量一戰(zhàn)時期：航空攝影測量1.2測繪學的定義測量學將地表物體分為地物和地貌。⑴

地物(feature)：地面上天然或人工形成的物體，它包括平原、湖泊、河流、海洋、房屋、道路、橋梁等；⑵

地貌(geomorphy)：地表高低起伏的形態(tài)，它包括山地、丘陵和平原等。地物和地貌總稱為地形(landform)。測量學是研究地球的形狀和大小，確定地球表面各種物體的形狀、大小和空間位置的科學。其主要任務是測定和測設。⑴

測定(location)：使用測量儀器和工具，通過測量和計算將地物和地貌的位置按一定比例尺、規(guī)定的符號縮小繪制成地形圖，供科學研究和工程建設規(guī)劃設計使用。⑵

測設(setting-out)：將在地形圖上設計出的建筑物和構筑物的位置在實地標定出來，作為施工的依據(jù)。1.3測繪學的分類

地圖制圖學

地理信息系統(tǒng)

遙感工程測量學攝影測量學地形測量學

大地測量學測量學①、大地測量學測定和描繪地球表面的科學在廣大的區(qū)域建立國家控制網(wǎng)、測定地球形狀和大小、重力場及其變化的技術方法的學科。②、地勝形測折量學研究臂小區(qū)尊域內(nèi)臭地表扮各類氣物體采的形紡狀和收大小礦，將楚小區(qū)至域內(nèi)禽的地姐物和仰地面抖起伏怨按一繁定比胳例縮余小后著，繪棟制成叮平面欣圖或胞地形找圖的爽學科柱。根據(jù)供不同涌的應濕用又貼可分賀為：地籍員測量疫學:軋Ca濁da星st販ra沸l(wèi)毫Su掌rv梢ey帽in托g礦山惠測量嗚學:扒Mi貼ne倚S償ur帶ve宜yi泡ng海洋列測繪姐：Hy棗dr宴og牢ra表ph儉ic興S鵝ur蔑ve濾yi堪ng領a肅nd惑C猴ha胳rt你in章g水利晃工程戀測量橫：工業(yè)宗測量隨著戚地理遷信息臣科學蜻、空釋間認娘知、晝?nèi)斯ね乐悄芗娴壤頌⒄摰哪溉招逻t月異驕，遙鋼感(R罪S)、衛(wèi)賴星全嗎球定善位系醫(yī)統(tǒng)(G低PS烤)和地捕理信編息系妙統(tǒng)(G忘IS評)等新崖技術龍的不邊斷發(fā)餡展，栽新的連測量楊分支禾學科雙正不優(yōu)斷涌價現(xiàn)。三維胸激光也掃描裙測量被認賠為是纏繼全鳴站儀寒、GP愿S后測風量的留第三稱次革兄命。在醫(yī)服學、上工業(yè)咬制造株、古趕文物智修復栗等方蘇面有革著廣起泛的厭應用宏，隨顆著測泄距長雙度的茶擴大企，在澇土木旬工程識、領狀域的曬應用鞭越來鐮越廣師泛。CM汪S洞穴楊監(jiān)測護系統(tǒng)Op榮te蘭ch公司還的CM雨S測量避系統(tǒng)智通過到在地榴表鑿燭一狹瞎窄約25辜cm的洞瞧以探同測地任表下的巖洞城及空省洞情享況.機載篩激光且雷達鴉系統(tǒng)接測量機載息激光及雷達遷系統(tǒng)碑（Li免gh錦t避De丸te歸ct憑io潤n殲An丘d撥Ra皂ng街in殊g，簡輝稱Li償DA惕R）是殊一種集新型欠的綜看合應游用激戀光測耗距儀索、IM努U、GP款S的快轎速測今量系壇統(tǒng)，躺可以穿直接旺聯(lián)測翁地面異物體球各個載點的副三維欲坐標隸。系念統(tǒng)還伸集成沉高分歐辨率程數(shù)碼贊相機教，用從于同年時獲口取目承標影駐像。測量證在水辣利水阿電工想程中蜻的應啟用：1)設計有階段證：測恭繪各陣種比般例尺跳的地駁形圖雕，供單結構卻物的抖平面灑及豎短向設做計使槍用；2)施工演階段吉：將氧設計凍結構協(xié)物的房誠平面呼位置霉和高涂程在涉實地好標定它出來招，作腿為施餡工的暈依據(jù)尊；3)工程米完工仗后：戀測繪醬竣工高圖，呼供日飲后擴約建、心改建案、維償修和鞏城市葡管理膚應用起，對瞞某些悲重要陣的建掌筑物橫或構因筑物股在建忙設中幻玉和建景成以罩后都屑需要制進行謹變形聽觀測忘，以俘保證上建筑銳物的暫安全1.豬6基本否知識（1）詳?shù)厍驊蜃匀慌f表面是最窗自然曬的面錯，包廢括海暴洋底抄部、恥高山害高原巖在內(nèi)倚的固扒體地問球表葬面，象難以案用一照個簡反潔的巨數(shù)學旬表達傅式描寄述出勾來，訴所以算不適裹合于劍科學次計算增、數(shù)希學分器析?；托枰z建立粥地球確的抽梁象數(shù)司學模芹型。陸地扮：29鏈.2角%海洋處：70棟.8付%最高扎：88正46山.2肆7m，最慚低：-1體10痛22錯m地球姓半徑而：平巷均63硬71皮km地球獻模型地球氏表面水準面大地伐水準杠面鉛垂線地球橢球體1.聚6基本慰知識（2）地模球形永狀：大致材為橢段球體而，自次轉軸略方向喜上半騎徑（扎短軸招）短近，垂學直轉娃軸方緣瑞向中銅間半飄徑（劑長軸民）大墻。（3）水認準面敘：重力辮位相驚同時矛，受界重力判作用貼的海涼水分度子呈屠靜止螺狀態(tài)野而形象成的野重力惡等位昨面。誓處處拜與重斤力方愈向垂唐直。峽水準聰面有察無窮旅個。（4）大區(qū)地水華準面鞏：通過賀平均糾海水木面的仁水準執(zhí)面面愈大地杯水準貞面，是測魔量工眨作的拘基準繩面。（5）地油球橢彩球體侵：測量似學選用抽一個帶和大館地水稿準面總仗的形泰狀非咐常接板近的數(shù)沿學形六體來知代表污地球形槳體。鉛垂壤線：重力嘉的作委用線幸，是旁測量矩工作屑的基冬準線溫。大地裳體：靜止哈海水瞧面向英陸地戒延伸幟形成遙的封胸閉曲迎面所勁包圍迅的地侵球實矩體。鏟代表惜了地醋球的呆形狀進和大炸小。（6）子午翻線:通過京地球盾自轉頓軸的紐奉平面洞與地英球表陷面的葬交線（7）膝首子侄午線糞：通過姑格林直威治莫天文達臺的伍子午陳線（8）子懇午面?。鹤游缈ň€與湊地球窯自轉咬軸構花成的男面（9）首覽子午屯面：通過顆格林賀威治龍?zhí)煳挠遗_的允子午裳面1.憑7地面嫩點位蔽的確橡定1.旋轉閱橢球墊體（貿(mào)雙軸承橢球挽體）：地球瞇是一挽個表姨面很喝復雜次的球坊體，丘人們謠以假想鵝的平蘭均靜菊止的豬海水島面形壺成的?！按竽w地體擾”為恨參照玩，推嘆求出扇近似你的地節(jié)球橢愈球體唱。理論濟和實暖踐證者明，鏟該橢哨球體犁表面鉛近似菠一個燦以地藏球短乘軸c為軸當?shù)臋E簽圓繞驢該短削軸旋醒轉而騰成的愛橢球滅面，廈這個胸橢球運面可籠用數(shù)碑學公丹式表陽達，坑假定急赤道衰面為還圓形識，即置用a代替b，方程柿為：（注燭：為稈方便融起見纏，在巧測量混中，示上述火方程竄的長攜半軸a仍用窩字母a表達刷，短哥半軸c用字蔑母b表達縮慧。）將自婆然表袍面上演的點酸歸化蒸（映粥射）較到這哀個橢永球面滅上，務就可弊以計斃算了家。即風，旋繪轉橢熟球體尿表面坊是測哲量計嶺算和早制圖拌基準批面。2.地球艱橢球——橢球乒的大零小旋轉映橢球污體與必地球蓮形體勒非常眾接近,旋轉蠅橢球頌面是柔一個頃形狀濁規(guī)則債的數(shù)廉學表界面，鋤在其飛上可鋤以做鉆嚴密河的計骨算，而且座所推何算的廁元素(如長濱度與韻角度)同大劫地水棟準面謹上的群相應略元素貌非常唇接近，這種煮用來扛代表縱地球粥形狀閑的橢歇球稱抵為地構球橢除球。注：墓我國架目前載主要夸采用辱的是19偉75年“陸國際養(yǎng)大地閣測量訴與地奧球物狠理聯(lián)級合會浮”推沸薦的煎橢球解參數(shù)戚，稱耳為“19沒80年國跑家大村地坐嚇標系肝”（吩簡稱80系）空間褲點位哲用點塑的球面殊位置(二維)及高程(一維)來表茅示3.點的途球面略位置煤的地惹理坐禾標表起示（1）經(jīng)粗度:地面撿上某們一點嫌子午礎面與伶首子刃午面滴的夾撈角東經(jīng):首子暴午面熟以東0~億18歷0度西經(jīng):首子淺午面這以西0~界18典0度（2）緯日度：地面振上某賣點的切鉛垂巾線與印赤道梅面的蛛夾角北緯訊：赤道揚以北0~齒90度南緯達：赤道冰以南0~完90度4.點的駐球面鄭位置膠的直煎角坐陰標表平示（1）X軸：會向北串為正貢，向昂南為聯(lián)負（2）Y軸：管向東步為正放，向宇西為怎負（3）象限鍵：四和個象耳限5.點的谷高程嘉位置異的表逼示方船法（1）高慶程：地面多上任杰一點康到水揭準面妖的鉛垂氏距離。（2）絕皇對高味程：地面監(jiān)點到歡大地飽水準袖面的鉛垂夢距離，又得稱為軟海拔倡。（3）相對瞇高程嗚：以某桑個水乏準面攜作為辯高程潛起算挎面，裙地面她上任穗一點撇到該融水準歷面的沃鉛垂驗距離疤稱為父該點喝的相傍對高應程，蕩兩點喝的高浩程之梢差稱身為高京程差欄。鉛垂猴線：地面培上某殃一點改的重力秤方向譽線。6.我國辛高程塘系統(tǒng)（1）大地俊水平按面確袍定（既青島忠驗潮違站）（2）19幅56年黃頃海高病程系僚（19灶50抽~1申95科6）青縱島大膠港驗腐潮站笑一號喪軍用繼碼頭（3）19掉85國家鼻高程以基準蝴（19賤53詳~1政97戀7）青島大港1號碼頭驗潮站標牌水準原點1985國家高程基準，72.2604米黃海海面1952-1979年平均海水面為0米1.廁7測量所學常靈用的皮幾種涂坐標捧系統(tǒng)1.天文衣地理變坐標霉系：用天冬文經(jīng)思度和梢天文關緯度睡來表啞示點病在大地狂水準遵面上投舞影的保球面膽位置偵，它衰把整賤個地題球置黨于一炭個坐技標系田中，齡所以比又稱誕為絕賴對位擴置。天文典點（λ,挑φ）高程H：空間P’點沿帳鉛垂男線到兼大地冊水準面的滴距離吹。天文懸緯度λ：地面柏點在雖大地遞水準腸面上筐投影臂點所偽在的堡子午攀面與浴起始副子午掉面間行的平正角，如從首批子午足線起紡算，匯向東納為東相經(jīng)(0璃°～18魂0°敏)，向范西為賭西經(jīng)(0商°～18證0°編)天文莫經(jīng)度φ：過P點的死鉛垂圾線與老赤道竄面的狡夾角趣，由伶赤道森面起俱算，診向北林為北摘緯(0饒°～90捏°)，向砍南為泥南緯(0吵°～90質°)2.大地遣地理造坐標訴系（至大地姥坐標幼）：用大地默經(jīng)度和大地美緯度表示歉地面包點投趕影到地球愉橢球航面的位適置。大地脖經(jīng)、裳緯度愿是根屠據(jù)起銀始大沾地點冷（又現(xiàn)稱為大地舅原點，該箱點的耐大地策經(jīng)緯蹲度與附天文摘經(jīng)緯綠度一榴致）睜的大豬地坐尸標，齒按大幣地測抖量所武得的橫數(shù)據(jù)哭推算芒而得態(tài)。我勸國的牽大地痛原點疤位于紙陜西攏涇陽育縣永日樂鎮(zhèn)慨境內(nèi)莊，由竄此建革立了披“19紅80西安緞坐標礙系”煉（簡代稱西耳安80坐標驚系）糾。點的色大地灶坐標(L,燭B,牛H）:大地荷經(jīng)度L、大菜地緯冶度B、大浩地高H大地斜點（L,妥B）大地第高H：空間P’點沿拴法線津到橢腿球面優(yōu)的距打離。大地肚經(jīng)度L：地面瘡點在到橢球機面上掘投影兵點所手在的潤子午咬面與莖起始商子午采面間匹的平憶角，陵從首清子午賴線起夕算，謙向東爬為東采經(jīng)(0?！恪?8毯0°靈)，向喊西為題西經(jīng)(0柱°～18談0°納)大地連原點（Ge蒜od熊et伯ic餐O帝ri披gi卻n）：大地鏟原點紙，亦病稱大主地基全準點憂，或呼大地事起算春點，購即國出家水鉆平控接制網(wǎng)規(guī)中推辨算大偷地坐迎標的拆起標衫點。繞原點筆并不槳是指疏國家童的幾考何中尚心。墳大地商原點疲是人籍為界迫定的斤一個誼點，車大地淋原點泊上的璃大地侄經(jīng)度傷和緯遣度分怕別等供于該嘴點上粉的天上文經(jīng)濁、緯腐度；瞧由大缺地原概點至筆某一蜂點的誰大地襯方位絮角等葉于該砍點上銳同一辨邊的筐天文術方位倦角；盛大地毒原點繁至橢甘球面歉的高涌度恰埋好等捆于其銳至大濫地水仰準面惱的高吃度。（注到：建麥國初濱期，鬧我國慕使用比的大訴地測悠量坐務標系凈統(tǒng)是告從前鄉(xiāng)豐蘇聯(lián)鄭測過遠來的念，其崇坐標革原點雪是前溪蘇聯(lián)宵玻爾趟可夫夏天文食臺，想這種隨狀況戶與我闊國的病建設迫和發(fā)競展極央不相礦稱?？v為此授，國佳家有砍關方跨面決謝定建甘立我扁國獨蕉立的箭大地習坐標唉系統(tǒng)副。從櫻１９煌７５渾年開閃始組枯織人最力，壇搜集塑分析粥了大歪量資彈料，聾并根片據(jù)“站原點幕”的觀要求悟，對碼鄭州棟、武責漢、撇西安唱、蘭籠州等滋地的磁地形渴、地唉質、餓大地昂構造唯、天戴文、捉重力溪和大行地測鏈量等乓因素證實地濃考察需、綜粥合分鄙析，指最后砌將我把國的租大地綿原點游，確纖定在戒涇陽奔縣永災樂鎮(zhèn)候石際絞寺村宋境內(nèi)惠。）具體密座標東在：34盼°3趣2′吉27弦.0型0″雀N1巷08迅°5駝5′垮25付.0耀0″宅E；海記拔高酸度41勢7.算20米。3.高斯婚直角莊坐標屆系采用憂高斯褲圓柱漆投影食的方饞法建古立的糠平面塑直角江坐標壇系稱交為高仇斯直層角坐敲標系逢，是鏈一種核球面怪坐標銅與平知面坐眨標相凍關聯(lián)員的坐囑標系綢統(tǒng)。地圖潑投影——將球慕面上集的坐制標轉張換到蠻平面三種準投影富變形——長度撞變形杏、角含度變殲形和澤面積森變形冊。對于漿一般企測繪遠來說黃，要肚求投鉆影后霸的角層度保偽持不著變形瞧，同獅時長冊度變作化也破要盡貓可能榆小，晉只有談采用戰(zhàn)正形揚投影斤，才逮能滿孤足上儀述要余求。高斯綱投影常原理——橫軸倒切平未面圓戶柱投剪影高斯秋投影舒的規(guī)晨律是撲：1）分五帶投饒影；2)各分萌帶中復央子偶午線襖的投踏影為絡一條竿直線駐，且湯投影難之后祖的長達度無怨變形際；其所余子擠午線遇的投論影均執(zhí)為凹舍向中卵央子掙午線條的曲私線，箭且以眠中央漏子午堵線為思對稱尾軸，冰離對怒稱軸參越遠躁，其扇長度誤變形取也就咽越大賀；3)赤道煎的投防影為續(xù)直線邊，其睬余緯屬線的喊投影幣為凸胸向赤壘道的賺曲線解，并籠以赤答道為朝對稱合軸；4)經(jīng)緯貌線投些影后凝仍保響持相千互正鍛交的愁關系舊，即艙投影寨后無制角度姿變形針；5)中央范子午終線和愛赤道雖的投厲影相柏互垂生直。（1）分膊帶方欣法：以經(jīng)算度線霉為基逝準將跳地球桑分為爪若干共帶，誓從首定子午亞線開撈始，妻每隔向經(jīng)差6度（翻或3度）迷為一散帶。（2）坐飽標表渠示方手法：1）各帶押獨立巴坐標2）以各事帶的扎中央采子午結線為X軸（春縱坐科標）刑，赤畏道以拾北為籠正；勇以赤戒道方阻向為Y軸（仰橫坐爐標）嗓，交沫點（貴原點衫）以太東為饒正3）橫坐說標：宵帶號+5靈00行00困0m要+本帶善內(nèi)的咳坐標碼值（簽以區(qū)化別不奴同帶商內(nèi)的駐不同化點的版相同悲坐標幼）例如獲：自然藥值：YA=苦+3菌62砍10營.1嗽40殖m,哲YB=梢-4察16抽13辣.0滿70仔m通用今值：YA=3潛8挖53鴨62踩10武.1新40殖m,俯YB=3飾8堂45氣83嘉86市.9費30號m自然導值和惰通用非值之劈燕間：X不加50后0，只遍加帶龍?zhí)枺?）帶駛號與躁中央工子午壇線之陣間的魄關系1）6度分圓帶：L0=6N－3已知亦任意不點經(jīng)糊度，肥球其傘所屬邁的帶艱號N=In恨t(紡(L+3美)雀÷6仙+0艱.5庭)2）3度分輝帶：L0=3N已知位任意功點經(jīng)徒度，滾球其捏所屬憂的帶岔號N=In醉t(L÷6弦+0莊.5甚)我國無大陸差部分恩在6度分帶下含的帶疼號范初圍為13翅~2紹3，在3度分公