第1章园林测量学绪论(XXXX)

测量学经济管理---土地管理学院王红课程简介测绘学（GeodesyandcartographyorSurveyingandmapping）研究地理信息的获取、处理、描述和应用的科学。其内容包括测定、描述地球的形状、大小、重力场、地表形态以及它们的各种变化，确定自然和人造物体、人工设施的空间位置及属性，制成各种地图和建立有关信息系统。（中华人民共和国国家标准：工程测量基本术语标准GB/T50228-96）普通测量学的核心内容：确定空间点的位置（X，Y，Z）及相互关系（地形图）通常使用的地图：电子地图、导航地图、卫星影像图、三维地图电子地图卫星影像图三维地图数字地形图珠峰测量测量学的应用范围航空、航天、航海、军事、灾害预报及各项工程建设和科学研究珠穆朗玛峰最新高度2005年10月9日上午10时在国务院新闻办公室举办的新闻发布会上国家测绘局局长陈邦柱宣布：珠穆朗玛峰峰顶岩石面海拔高程8844.43m比我国1975年公布的高程8848.13m低3.7m珠穆朗玛峰峰顶岩石面高程测量精度±0.21m峰顶冰雪深度3.50m我国于1975年公布的珠峰高程数据8848.13m停止使用大型加速器长达几十千米，磁铁的安装定位精度高达0.1~0.15mm。世界上最大的整体反射面天线，口径100110米由2004片铝板组成，安装表面精度达0.23mm。精密工程船舶的外型尺寸大，新的分段建造和总段安装工艺对测量提出了很高的要求，尤其是潜艇对外型、舱容都有极高的三维坐标测量精度要求。测量在造船业的应用飞机工业：民航客机安装测量我国上飞、西飞、沈飞、成飞等飞机公司已有上百台套经纬仪、全站仪、激光跟踪仪等测量系统，用于各个车间的测量。普通测量学的任务测定是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算，测定点的坐标，或把地球表面的地形按比例缩绘成地形图。测设是指把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物等的位置在地面上标定出来，作为施工的依据。用图地形分析和规划设计测量学贯穿于工程建设的规划设计—施工—运营的各个阶段工程建设三阶段测量的任务1、规划勘测设计测绘地形图2、施工建设施工放样，变形观测，竣工测量3、运营管理安全监测地形图测绘施工放样园路小径：园路系统的最末端，是供游人休憩、散步、游览的通幽曲径。曲线形园林建筑物的测设假山施工曲线形园林建筑物的测设变形观测运营中的变形监测施工中的变形监测工程事故警示预期目标：1、掌握地形图测量的技术、方法2、能够应用地形图提供的信息为专业服务3、能够应用测量技术为工程建设服务学习方法、教学安排成绩评定平时成绩（作业）实验期末考试20%30%50%严谨求实、遵守程序、团结协作第一章绪论§1-1测量学的任务与作用§1-2地面点位置的确定（重点）§1-5测量工作的基本内容和程序§1-3地球曲率对测量工作的影响§1-4地形图成图原理§1—1测量学的任务与作用一、测绘科学在人类文明发展史中的作用1、测绘的起源和发展兴修水利——划分土地——封疆定域——军事、战争——星象定位——航海2、测绘成就设备：机械—光学仪器—电子、数字仪器—卫星测绘技术：常规测绘——3S技术(RS,GIS,GPS)——数字地球美国全球定位系统GPS(GLOBALPOSITIONINGSYSTEM)GPS定位系统的组成（1）GPS卫星星座（空间部分）（2）地面监控系统（地面控制部分）（3）GPS信号接收机（用户设备部分）。GPS简介55HawaiiAscencionDiegoGarciakwajaleinColoradosprings一个主控站：科罗拉多•斯必灵司三个注入站：阿松森(Ascencion)迭哥•伽西亚(DiegoGarcia)卡瓦加兰(kwajalein)五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷(Hawaii)在军事领域中的应用GPS在民用领域中的应用其它卫星导航定位系统中国：北斗卫星导航系统欧洲：伽俐略（Galileo）1999年2月10日，欧盟执行机构欧洲委员会(EC)公布了欧洲导航卫星系统“伽利略”计划，该系统是与美国全球导航定位系统(GPS)和俄罗斯的GLONASS系统兼容的民用全球定位卫星系统。俄罗斯：GLONASS系统1982年10月12日第一课升空。共发射了80余颗。2006年国防部宣布Glonass系统将在2010年完成部署日本；QuaziZenith卫星系统未来5年太空中将是123颗导航卫星在不停地工作。3颗椭圆形轨道卫星2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。分支学科研究对象研究范围任务大地测量学地球形状、大小、重力场，固体潮大区域甚至整个地球考虑地球曲率的影响布设大地控制网，重力网精确测定地面点位，重力摄影测量与遥感各种图像记录大、小区域测绘地形图，资源勘察，地球板块运动，环境污染，灾害预报地图制图学测量资料编绘地图，研究地图制作理论工艺技术，应用海洋水体和海底工程测量学在各项工程建设中的测量理论方法小区域不考虑地球曲率的影响测绘地形图，施工放样，检验验收，竣工测量，安全监测等等分支学科海洋测量大、小区域测定海底地形、航道，海底沉积物、障碍物，及海洋重力；编制海图航空摄影测量航片卫星像片§1-2地面点位置的确定一.地球的形状和大小1．地球自然形体：是一个不规则的几何体，海洋面积约占地球表面的71%。高山陆地丘陵海洋大地体：大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形体。大地水准面：设想处于完全静止的平均海水面向陆地和岛屿延伸所形成的闭合曲面。自然表面大地水准面2、大地水准面的特点：a不规则的闭合曲线b处处垂直于铅垂线，是重力等位面c作用：测量的基准面d计算：由于本身不规则无法用公式表示2．参考椭球体及参考椭球面参考椭球体一个非常接近大地体，并可用数学式表示几何形体，作为地球的参考形状和大小。它是一个椭圆绕其短轴旋转而形成的形体，故又称旋转椭球体。参考椭球面参考椭球面参考椭球体外表面，是球面坐标系的基准面。旋转椭球体由长半轴a（或短半轴b）和扁率α决定。我国目前采用的参考椭球体的参数为：长半轴a=6378140m短半轴b=6356755.3m扁率α==测量精度要求不高时，可把地球看作圆球，其平均半径R=6371kmaba257.2981测量工作的基准线和基准面测量工作的基准线—铅垂线。测量工作的基准面—大地水准面。测量内业计算的基准线—法线。测量内业计算的基准面—参考椭球面。OG大地水准面铅垂线返回1.2.2.1、地面点的坐标地面点的坐标常用地理坐标、平面直角坐标或空间直角坐标表示。（一）地理坐标以参考椭球面为基准面，以椭球面法线为基准线建立的坐标系。地球表面任意一点的经度和纬度，称为该点的地理坐标，可表示为A(L,B)。如：北京东经116º28′北纬39º54′大地经度：过P点的子午面NPS与首子午面NMS所构成的二面角叫做P点的大地经度，用L表示。大地纬度：过P点的法线Pn与赤道面的夹角叫做P点的大地纬度，用B表示。赤道平面OPM大地经度L大地纬度BnLB起始子午面（首子午面）SNL取值范围：东经0~180˚西经0~180˚B取值范围：北纬0~90˚南纬0~90˚我国目前常用大地坐标系有：1）1954年北京坐标系：选用克拉索夫斯基椭球建立的坐标系，大地原点在苏联。2）1980年国家大地坐标系：选用IUGG—75地球椭球，以陕西永乐镇为大地原点，建立的新的统一坐标系。3）WGS—84坐标系：是世界大地坐标系统，以地心为坐标原点，采用WGS—84椭球。1.2.2.2平面直角坐标由于地理坐标是球面坐标，在工程建设规划、设计、施工中，测量和计算十分不便。投影：将球面坐标按一定的数学法则归算到平面上。即X=F1（L，B）Y=F2（L，B）我国采用高斯平面直角坐标，小地区范围内也可采用独立平面直角坐标。独立平面直角坐标当测区范围较小时，可将大地水准面看作平面，并在平面上建立独立平面直角坐标系；地面点的位置可用平面直角坐标确定；坐标系原点一般选在测区西南角（测区内X、Y均为正值）；原点坐标值可以假定，也可以采用高斯平面直角坐标；规定：X轴向北为正，Y轴向东为正。OXY测区北（三）空间直角坐标如图所示：原点O—地球质心Z轴—指向地球北极X轴—指向首子午面与赤道的交点Y轴—过O点与XOZ面垂直如：A（XA，YA，ZA）XZYO1.2.2.3、地面点的高程地面点的高程：地面点沿铅垂方向到大地水准面的距离。注：地面点在大地水准面以上，H为正；地面点在大地水准面以下，H为负。如图：HA=166.780mHB=-136.680mA大地水准面HABHB绝对高程（海拔）：某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离。如：HA、HC。相对高程：某点沿铅垂线方向到任意水准面的距离。如：HA′、HC′。高差：地面上两点高程之差。如：hAC=HC–HAhAC=HC′–HA′当hAC为正时，C点高于A点；当hAC为负时，C点低于A点；我国的高程系统：水准原点全国高程的起算点。1985年国家高程基准（72.260m）1956年黄海高程系（72.289m）目前我国统一采用1985年国家高程基准。水准原点H0验潮站大地水准面1.2.3用水平面代替水准面的限度1、对距离的影响水准面上弧长为S，其所对圆心角为θ，地球的半径为R。水平面上直线长为t，其差值为ΔS。StABACS223)(3131RSSSRSS相对差值：上式中取R=6371km，则结论：在半径为10km的圆面积内进行长度的测量时，可以不必考虑地球曲率的影响，即可把水准面当作水平面看待。S/kmΔS/mmΔS/S511/48700001081/122000020661/3040005010271/487002、对高程的影响用水平面代替大地水准面时，对高程的影响：RSOBOCh22结论:地球曲率的影响对高差而言，即使在很短的距离也必须加以考虑。ΔhS/km0.050.100.20110Δh/mm0.20.83.178.578501.3测量工作的基本内容测量工作的主要目的是确定点的坐标和高程。待定点的坐标和高程一般不是直接测定的。ABabcD1D2γβαhAChBC如图：A、B为已知点C为待定点投影平面CxYxY测量的三项基本工作高程测量（h）角度测量（β、α）距离测量（S、D）（X0Y0H0）（XYH）（X0Y0H0）与（XYH）几何关系外业工作：测定和测设。内业工作：观测数据处理和绘图。1.2.3地形图的比例尺地形图上一段直线长度与地面上相应线段的实际水平长度之比，称为地形图的比例尺。比例尺=图距/实距2．图示比例尺最常见的图示比例尺为直线比例尺优点：便于直接量取长度，并可减小因图纸伸缩变形而引起的误差。（一）比例尺的表示方法1．数字比例尺l:500，l:1000，l:2O00MdDDd1/11:600万（二）地形图按比例尺分类大比例尺图l:500、l:1000、l:2000、l:5000、l:1万中比例尺图1:2.5万、1:5万、1:10万小比例尺图l:20万、1:50万、l:l00万人用肉眼能分辨的最小距离一般为0.1mm所以把图上0.1mm所表示的实地水平距离称为比例尺精度，即0.1mm×MM—为比例尺分母(三)比例尺精度注：比例尺越大，其比例尺精度越高。比例尺精度的概念，对测图和用图都有重要意义1.3测量工作的基本原则1、从整体到局部2、先控制后碎部3、复测复算、步步检核优点：①减少误差积累②避免错误发生③提高工作效率