定位系統(tǒng)的建立-坐標(biāo)系建立的原則和方法（工程測(cè)量）

項(xiàng)目一定位系統(tǒng)的建立

課程的性質(zhì)與任務(wù)1、工程測(cè)量是高等學(xué)校土建類專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，其研究對(duì)象主要是地球的形狀、大小和地表面上各種物體的幾何形狀及空間位置，它的內(nèi)容包括測(cè)定和測(cè)設(shè)兩部分。2、工程測(cè)量在規(guī)劃設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、能源開發(fā)、國防建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施和科學(xué)研究中廣泛應(yīng)用課程導(dǎo)入3、測(cè)量工作主要分為兩個(gè)方面：1）測(cè)定：將各種現(xiàn)有地面物體的位置和形狀，以及地面的起伏形態(tài)等，用圖形或數(shù)據(jù)表示出來，為規(guī)劃設(shè)計(jì)和管理等工作。（地→圖）2）測(cè)設(shè)：將規(guī)劃設(shè)計(jì)和管理等工作形成的圖紙上的建筑物、構(gòu)筑物或其他圖形的位置在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定出來，作為施工的依據(jù)。（圖→地）4、測(cè)量在土木工程建設(shè)中的地位：

1）測(cè)量是土木工程規(guī)劃建設(shè)的重要依據(jù)2）測(cè)量是土木工程勘察設(shè)計(jì)現(xiàn)代化的重要技術(shù)3）測(cè)量是土木工程順利施工的重要保證4）測(cè)量是房地產(chǎn)管理、工程綜合質(zhì)量檢驗(yàn)、重要土木工程設(shè)施安全監(jiān)視的重要手段土木工程技術(shù)人員明確測(cè)量科學(xué)在工程建設(shè)中的重要地位，熟練掌握測(cè)量基本理論和技術(shù)原理，熟練掌握和應(yīng)用工程測(cè)量基本理論和方法，是進(jìn)行土木工程技術(shù)工作的基本條件課程導(dǎo)入5、土木工程測(cè)量的任務(wù)與內(nèi)容：1）土木工程測(cè)量是測(cè)量學(xué)的一個(gè)重要組成部分。它是研究土木工程在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段、施工階段和竣工驗(yàn)收階段所進(jìn)行的各種測(cè)量工作的理論、技術(shù)和方法的學(xué)科2）它的主要任務(wù)是：地形圖測(cè)繪及應(yīng)用建筑物的施工、竣工測(cè)量建筑物的變形、沉降觀測(cè)課程導(dǎo)入6、測(cè)量工作的基本程序1）測(cè)量工作必須按照一定的程序進(jìn)行：

在布局上“由整體到局部”；

在工作步驟上“先控制后碎部”，即先進(jìn)行控制測(cè)量，然后進(jìn)行碎部測(cè)量；在精度上“由高級(jí)到低級(jí)”課程導(dǎo)入課程導(dǎo)入一、地面點(diǎn)位置的確定：1、地球的形狀與大小1）地球是南北極稍扁，赤道稍長，平均半徑約為6371km的橢球2）地球的自然表面有高山、丘陵、平原、盆地、湖泊、河流和海洋等，呈現(xiàn)高低起伏的形態(tài)，并不平坦3）其中海洋面積約占71%，陸地面積約占29%任務(wù)一坐標(biāo)系建立的原則和方法

2、地球的物理特性1）重力與鉛垂線①重力——地球上質(zhì)點(diǎn)所受萬有引力與離心力的合力②鉛垂線方向——重力方向

（鉛垂線是測(cè)量工作的基準(zhǔn)線）

2）水準(zhǔn)面

①假想靜止不動(dòng)的水面延伸穿過陸地，包圍整個(gè)地球，形成的封閉曲面稱水準(zhǔn)面。②特征:靜止的水面形成、處處與鉛垂線垂直的連續(xù)封閉曲面、有無窮多個(gè)3）大地水準(zhǔn)面

①與平均海水面相吻合的水準(zhǔn)面稱大地水準(zhǔn)面②由靜止海水面并向大陸延伸所形成的不規(guī)則的封閉曲面③特征：惟一性、代表地球形狀大小、微起伏

（大地水準(zhǔn)面作為測(cè)量的基準(zhǔn)面）3、參考橢球面

1）大地水準(zhǔn)面——微小起伏、不規(guī)則、很難用數(shù)學(xué)方程表示

2）將地表地形投影到大地水準(zhǔn)面上計(jì)算非常困難

3）通常選擇一個(gè)與大地水準(zhǔn)面非常接近、能用數(shù)學(xué)方程表示的橢球面作為投影基準(zhǔn)面，它由橢圓NESW繞其短軸NS旋轉(zhuǎn)而成的旋轉(zhuǎn)橢球，稱參考橢球，其表面稱參考橢球面。4）我國1980年國家大地坐標(biāo)系采用了1975年國際橢球，該橢球的基本元素是。a=6378140m

b=6356755m,

f=1/298.257

由于參考橢球體的扁率很小，當(dāng)測(cè)區(qū)面積不大時(shí)，在普通測(cè)量中可把地球近似地看作圓球體，其半徑為：R=6371km5）2000國家大地坐標(biāo)系，是我國當(dāng)前最新的國家大地坐標(biāo)系，英文名稱為ChinaGeodeticCoordinateSystem2000，英文縮寫為CGCS2000

2008年3月，由國土資源部正式上報(bào)國務(wù)院《關(guān)于中國采用2000國家大地坐標(biāo)系的請(qǐng)示》，并于2008年4月獲得國務(wù)院批準(zhǔn)。自2008年7月1日起，中國將全面啟用2000國家大地坐標(biāo)系，國家測(cè)繪局受權(quán)組織實(shí)施

4、確定地面點(diǎn)位的方法測(cè)量工作的實(shí)質(zhì)是確定地面點(diǎn)的位置，而地面點(diǎn)的空間位置須由三個(gè)參數(shù)來確定，即該點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上的投影位置（兩個(gè)參數(shù)：λ、φ或x、y，稱為坐標(biāo)）和該點(diǎn)的高程H（一個(gè)參數(shù)）

1）地面點(diǎn)在投影面上的坐標(biāo)①大地坐標(biāo)又稱地理坐標(biāo)，用經(jīng)度和緯度來表示地面點(diǎn)的球面坐標(biāo)經(jīng)度通過該點(diǎn)的子午面與通過英國格林尼治天文臺(tái)的首子午面所夾的二面角由首子午面向東量稱為東經(jīng)；由首子午面向西量稱為西經(jīng)；其取值范圍為0°～180°

緯度通過該點(diǎn)的鉛垂線與赤道面之間的夾角，取值范圍為0°～90°由赤道面向北量稱為北緯；由赤道面向南量稱為南緯

開封界于：東經(jīng)113°51′51″—115°15′42″，北緯34°11′43″—35°11′43″。

②大地原點(diǎn)起始大地點(diǎn)又稱大地原點(diǎn)，該點(diǎn)的大地經(jīng)緯度與天文經(jīng)緯度一致

我國以陜西省-涇陽縣-永樂鎮(zhèn)-石際寺村大地原點(diǎn)建立的大地坐標(biāo)系，稱為“1980西安坐標(biāo)系”地理坐標(biāo)為東經(jīng)108°55′，北緯34°32′，海拔417.2m。通過與前蘇聯(lián)1942年普爾科沃坐標(biāo)系聯(lián)測(cè)，經(jīng)我國東北傳算過來的坐標(biāo)系稱“1954北京坐標(biāo)系”，其大地原點(diǎn)位于前蘇聯(lián)列寧格勒天文臺(tái)中央

1）地面點(diǎn)在投影面上的坐標(biāo)②高斯平面直角坐標(biāo)

②高斯平面直角坐標(biāo)

統(tǒng)一6°帶高斯投影

投影帶從首子午線起，每隔經(jīng)度6°劃分為一帶(稱統(tǒng)一6°帶)，自西向東將整個(gè)地球劃分為60個(gè)帶帶號(hào)N從首子午線開始，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示位于各帶中央的子午線稱本帶中央子午線第一個(gè)6°帶中央子午線的經(jīng)度為3°任意一帶的中央子午線：L=6N-3°N為帶號(hào)

②高斯平面直角坐標(biāo)

統(tǒng)一3°帶高斯投影

第一個(gè)3°帶中央子午線的經(jīng)度為3°帶號(hào)N與中央子午線經(jīng)度L的關(guān)系為L=3N°N為帶號(hào)②高斯平面直角坐標(biāo)已知經(jīng)度計(jì)算帶號(hào)公式：

6°帶