园林测量

第一章测量的基本知识教学目的1理解并掌握测量学的概念明确测量学的任务2学会地面点位的确定方法3掌握平面图地形图比例尺的概念4理解并掌握测量工作的基本原则教学重点1地面点位的确定2比例尺3测量工作的基本原则教学难点1高斯平面直角坐标系2测量工作的基本原则教学资料测量学教材教学课件教学方法讲授法讲解法演示法讲授新课人类生存在地球表面上我们非常有必要了解地球的形状和大小怎样才能将地球表面的局部形状和大小测绘成图以供国民经济建设使用是测量学所要研究和解决的问题第一章测量的基本知识第一节测量学的任务及其在工程建设中的作用1测量学是研究地球的形状大小以及确定地面点位的科学2测量学的基本任务是测绘地形图和为工程建设服务而进行的施工测量1测定指使用测绘仪器按照一定的方法测定地面点的位置将测区的地形缩绘成地形图供国民经济建设使用2测设主要针对施工放样而言即按照设计图纸上工程建筑物的平面位置和高程用一定的测量仪器和方法测设到实地上去的测量工作3测量学的分科测量学包括大地测量学地形测量学摄影测量学工程测量学随着科学技术的发展测量学已发展为多个学科还包括海道测量学和制图学等学科1大地测量学研究地球表面上一个较大区域甚至整个地球表面的形状和大小必须考虑地球曲率的影响2地形测量学研究地球自然表面小区域内测绘工作的学科3摄影测量学利用摄影像片来研究地球形状和大小的测绘科学4工程测量学研究工程建设在勘察设计施工和管理阶段所进行的各种测量工作的学科4测量学在工程建设中的作用和地位测量工作在工程勘测规划设计施工管理等方面贯穿始终是前期性先行性基础性的工作第二节地面点位的确定一地球的形状及大小一相关的概念1地形地物和地貌统称为地形1地物人工或自然所形成的物体如河流房屋铁路公路等2地貌地球表面的各种起伏形态称为地貌如山地平原丘陵等3地物特征点地物轮廓的转折点称为地物的特征点2水准面人们设想有一个静止的海水面向陆地内部无限延伸而形成一个封闭的曲面这个静止的海水面称为水准面水准面有无数个3大地水准面与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面4大地体大地水准面所包围的形体称为大地体二地球的形状和大小1地球的形状地球的形状首先是大地体近似成参考椭球体再进一步近似成圆球体2地球的大小地球的形状是参考椭球体时地球的大小可用长半径a和扁率表示其中a6378140m1298257当地球的形状是圆球体时地球的大小可用半径R表示R6371km二大地坐标系和高程在测量工作中为了确定地面的空间位置分别用点的坐标和高程来表示在大范围内需用地理坐标系或高斯克吕格坐标系来表示点的平面位置NS为椭圆的旋转轴N表示北极S表示南极一1子午面2起始子午面3子午线4赤道面赤道5天文纬度6天文经度拿一个地球仪讲解二地面点位置的表示方法确定地面上一点的空间位置可由坐标和高程表示1地面点的坐标包括地理坐标平面直角坐标高斯平面直角坐标1地理坐标用经度纬度表示地面点的绝对位置纬度用经度用表示2平面直角坐标当测区范围较小时可采用平面直角坐标以X轴为纵轴一般用它表示南北方向以Y轴为横轴表示东西方向数学上的平面直角坐标系与测量上平面直角坐标系的异同点如下图xxoyoy测量学中的平面直角坐标系数学中的平面直角坐标系3高斯平面直角坐标1高斯平面直角坐标建立在大区域测图时不能将地球的球面当作平面看待测图可采用高斯平面直角坐标系它是以中央子午线和赤道投影为互相垂直的直线中央子午线的投影是X轴赤道的投影是Y轴其交点是坐标原点2高斯平面直角坐标系的性质中央子午线的投影为一条直线且投影后长度无变形其余经线的投影为凹向中央子午线的对称曲线赤道的投影也为一直线其余纬线的投影为凸向赤道的对称曲线中央子午线和赤道投影后为互相垂直的直线成为其他经纬线投影的对称轴而其他经纬线投影后仍保持互相垂直关系即投影前后角度无变形故称为正形投影36带的划分从格林威治子午线首子午线起依次每隔经度6分为一带整个地球分为60带用数字160顺序编号可按下式计算6N3其中为投影带中央子午线的经度N为投影带带号4点在高斯平面直角坐标系中的坐标值理论上中央子午线的投影是X轴赤道的投影是Y轴其交点是坐标原点点的X坐标是点至赤道的距离点的Y坐标是点至中央子午线的距离设为yy有正有负为了避免Y坐标出现负值把原点向西平移500公里为了区分不同投影带中的点在点的Y坐标值上加带号N所以点的横坐标通用值为yN1000000500000y2地面点的高程有绝对高程和相对高程之分1绝对高程地面点沿垂线方向至大地水准面的距离称为绝对高程如下图地面点A和B的绝对高程分别为HA和HB2相对高程地面点到任意水准面的铅直距离称为相对高程如下图地面点A和B的绝对高程分别为HA和HB3高差地面两点高程之差称为高差高差有正负之分如下图地面点A和B的高差hABHAHBHAHB4高程零点目前我国大多采用1985年国家高程基准所定的平均海水面为高程零点称为1985国家高程基准根据新的高程基准面得出青岛水准原点的高程为72260m高程测量的任务是求出点的高程即求出该点到某一基准面的垂直距离为了建立一个全国统一的高程系统必须确定一个统一的高程基准面通常采用大地水准面即平均海水面作为高程基准面解放后我国采用青岛验潮站19501956年观测结果求得的黄海平均海水面作为高程基准面根据这个基准面得出的高程称为1956黄海高程系为了确定高程基准面的位置在青岛建立了一个与验潮站相联系的水准原点并测得其高程为72289m水准原点作为全国高程测量的基准点从1989年起国家规定采用青岛验潮站19521979年的观测资料计算得出的平均海水面作为新的高程基准面三以水平面代替水准面的限度1对水平距离的影响当精度要求较高时测区半径R10km的范围内时可不考虑地球曲率的影响即可把水准面当作水平面看待在精度要求较低时其半径可扩大到25km2对水平角度的影响在面积P100km2范围内进行水平角测量时可不考虑地球曲率的影响以上两项分析说明在面积为100km2范围内不论是水平距离或水平角度测量都可以不顾及曲率的影响在要求精度较低的情况下这个范围还可以相应扩大3对高程的影响在进行高程测量时即使在很短的距离内也必须考虑地球曲率的影响第三节平面图地形图地图断面图1平面图在小区测绘时可将地球表面当成平面看待而不考虑地球曲率的影响将地物按正射投影投影到水平面上只表示地物的平面位置不表示地貌按比例尺缩小绘在平面图纸上成为测区地物的相似图形这种图称为平面图2地形图凡是图上既表示出房屋道路河流等一系列地物的平面位置又表示出地面各种高低起伏的地貌形态并经过综合取舍按比例缩小后用规定的符号和一定的表示方法描绘在图纸上的正射投影图称为地形图3地图考虑地球曲率的影响应用地图投影的方法将整个地球或地面一个大区域的图形依比例缩绘在平面上的图称为地图4断面图过地面某一方向线的铅垂面与地表面的交线称为该方向线的断面图第四节比例尺一比例尺的定义图上某线段的长度与实地相应线段水平距离之比称为图的比例尺二比例尺的种类包括数字比例尺图示比例尺数字比例尺是用分子为1分母为整数的分数表示如1100015000等说明比例尺分母越大比例尺越小反之分母越小比例尺越大反映地面越详细图示比例尺图示比例尺可以减少图纸伸缩的影响常见的图示比例尺为直线比例尺直线比例尺的绘制方法如下图为1500的直线比例尺由间距为2mm的两条平等直线构成以2cm为单位分成若干大格左边第一大格十等分大小格分界处注以0右边其他大格分界处标记按绘图比例尺换算的实际长度直线比例尺的使用方法使用时先用分规在图上量取某线段的长度然后用分规的右针尖对准右边的某个整分划使分规的左针尖落在最左边的基本单位内读取整分划的读数再加上左边110分划对应的读数即为该直线的水平距离如上图所示二比例尺精度概念图上01mm的长度相当于实际的水平距离为比例尺精度用公式表示为01MM为比例尺的分母作用确定测图比例尺确定测图的准确程度测图用的比例尺愈大表示地面情况越详细相应工作量加大因此测图比例尺关系到实际需要成图时间与测量费用的问题一般以工作需要为主要因素即根据在图上需要表示出的最小地物有多大点的平面位置或两点间距离要精确到什么程度为准3几种常见的比例尺精度例尺1500012000110001500比例尺精度m050020010005第五节测量工作的基本原则及基本测量工作一测量工作的基本原则测量工作必须按照一定的原则进行这就是在布局上由整体到局部在工作步骤上先控制后碎部即先进行控制测量然后进行碎部测量在精度上由高精度到低精度其中控制测量包括平面控制测量和高程控制测量如下图所示先在测区内部设ABCDEF等控制点连成控制网图中为闭合多边形用较精密的方法测定这些点的平面位置和高程以控制整个测区并依一定的比例尺将它们缩绘到图纸上然后以控制点为依据进行碎部测量二基本测量工作1测量水平距离如下图中的DAB2测量水平角如下图中的3测量高程如下图ABC点的高程不同第六节测量误差的基本知识一测量误差的分类根据误差产生的原因和误差性质的不同测量误差可分为系统误差和偶然误差两类1系统误差在相同的观测条件下同样的仪器工具同样的技术与操作方法同样的外界条件对某量作一系列观测其误差保持同一数值同一符号或遵循一定的变化规律这种误差称为系统误差2偶然误差在相同的观测条件下对某量作一系列的观测其观测误差的大小和符号均不一致从表面上看没有任何规律这种误差称为偶然误差3偶然误差的特性1在一定的观测条件下偶然误差的绝对值不会超过一定的限值而超过一定限值的偶然误差出现的频率为零2绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的频率大3绝对值相等的正误差与负误差出现的机率相同4对同一量的等精度观测其偶然误差的算术平均值随着观测次数的无限增加而趋近于零二衡量精度的标准1平均误差2中误差测量工作中常采用中误差作为衡量精度的标准3允许误差4相对误差本章总结巩固练习质疑作业