公路工程施工測量技術(shù)項(xiàng)目三地面點(diǎn)定位地面點(diǎn)定位體系角度測量原理光學(xué)經(jīng)緯儀的認(rèn)識(shí)及其技術(shù)操作經(jīng)緯儀測角角度測量精度評(píng)定距離測量和直線定向距離測量精度評(píng)定地面點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算全站儀技術(shù)操作平面控制測量工作任務(wù)1地面點(diǎn)定位體系測量工作是在地球表面進(jìn)行的，地球的形狀和大小與測量工作有直接關(guān)系。如圖3-1a）所示，地球表面有高山、丘陵、平原、盆地和海洋等自然起伏形態(tài)，為極不規(guī)則的曲面。工作任務(wù)1地面點(diǎn)定位體系一、測量的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線(1)、水準(zhǔn)面和大地水準(zhǔn)面1)

水準(zhǔn)面：設(shè)想用一個(gè)自由靜止的海水面，向陸地延伸形成一個(gè)封閉的曲面，這個(gè)曲面稱為水準(zhǔn)面。2)

大地水準(zhǔn)面：通過平均海水面的水準(zhǔn)面稱為大地水準(zhǔn)面，如圖3-1b）。(2)、鉛垂線測量工作中鉛垂線確定的方法是，利用細(xì)繩懸掛一個(gè)垂球，當(dāng)垂球靜止時(shí)細(xì)繩的方向即為懸掛點(diǎn)的重力方向，我們稱之為鉛垂線方向。(3)、參考橢球面1)參考橢球面：選擇一個(gè)非常接近大地體又能用數(shù)學(xué)式表達(dá)的規(guī)則幾何形體來代表地球的形狀。這個(gè)幾何形體稱為旋轉(zhuǎn)橢球體，如圖3-1c），其表面稱為參考橢球面。工作任務(wù)1地面點(diǎn)定位體系

其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

測量外業(yè)工作的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線是大地水準(zhǔn)面和鉛垂線，測量內(nèi)業(yè)計(jì)算的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線是參考橢球面和橢球面的法線。二、表示地面點(diǎn)位的坐標(biāo)系統(tǒng)測量工作的根本任務(wù)是確定地面點(diǎn)的空間位置，即求出地面點(diǎn)在某坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的三維坐標(biāo)或二維坐標(biāo)。測量上常采用坐標(biāo)系統(tǒng)有大地坐標(biāo)系、高斯—克呂格平面直角坐標(biāo)系、獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系等。(1)、大地坐標(biāo)系橢球面上某點(diǎn)的位置，通常用大地經(jīng)度L和大地緯度B來表示，某點(diǎn)的大地經(jīng)緯度稱為該點(diǎn)的大地坐標(biāo)。工作任務(wù)1地面點(diǎn)定位體系包括旋轉(zhuǎn)軸NS的平面稱為子午面，子午面與橢球面的交線稱為子午線，也稱為經(jīng)線。垂直于旋轉(zhuǎn)軸NS的平面與橢球面的交線稱為緯線。對(duì)于圖中橢球面上任一點(diǎn)而言，其大地坐標(biāo)為，如圖3-2：大地經(jīng)度L－－－過P點(diǎn)的子午面與起始子午面間的夾角。由格林威治子午線起算，向東為正，向西為負(fù)。大地緯度B－－－在P點(diǎn)的子午面上，P點(diǎn)的法線PK與赤道面的夾角。由赤道起算，向北為正，向南為負(fù)。工作任務(wù)1地面點(diǎn)定位體系(2)、高斯平面直角坐標(biāo)系1)

高斯投影——設(shè)想用一個(gè)橢圓柱面套在橢球體外面，如圖3-3a)，使橢圓柱面軸線通過地球橢球體中心，并且使橢圓柱面與地球橢球體表面上的某一中央子午線相切，而后將中央子午線附近一定經(jīng)差范圍內(nèi)的橢球圖形投影到橢圓柱面上（如M投影點(diǎn)為m），再沿過極點(diǎn)的母線將橢圓柱面剪開，展成平面圖3-3b)，高斯投影后，中央子午線長度不變與赤道投影正交。工作任務(wù)1地面點(diǎn)定位體系2)

高斯投影分帶方法為了控制由曲面等角投影(正形投影)到平面時(shí)引起的變形在測量容許值范圍內(nèi)，將地球按一定的經(jīng)度差分成若干帶，各帶分別獨(dú)立進(jìn)行投影。從首子午線自西向東每隔6°劃為一帶，稱為6°帶。每帶均統(tǒng)一編排帶號(hào)，用N表示。自西向東依次編為1～60。位于各帶邊界上的子午線稱為分帶子午線，位于各帶中央的子午線稱為中央子午線或軸子午線。各帶中央子午線的經(jīng)度按下式計(jì)算：亦可從經(jīng)度1.5°自西向東按3°經(jīng)差分帶，稱為3°帶，其帶號(hào)用n表示，依次編號(hào)1～120，各帶的中央子午線經(jīng)度按下式計(jì)算：3°帶和6°帶分帶如圖3-4：工作任務(wù)1地面點(diǎn)定位體系3)

高斯平面直角坐標(biāo)系以各帶中央子午線為縱軸(x軸)，北方向?yàn)檎?；赤道為橫軸(y軸)，東方向?yàn)檎?；其交點(diǎn)為原點(diǎn)，即建立起各投影帶的高斯—克呂格平面直角坐標(biāo)系，如圖3-5a)；我國領(lǐng)土位于北半球,在高斯—克呂格平面直角坐標(biāo)系中，x值均為正值。而地面點(diǎn)位于中央子午線以東y為正值,以西y為負(fù)值。這種以中央子午線為縱軸的坐標(biāo)值稱為自工作任務(wù)1地面點(diǎn)定位體系然值。為了避免y值出現(xiàn)負(fù)值,規(guī)定每帶縱軸向西平移500km，如圖3-5b)，來計(jì)算橫坐標(biāo)。而每帶赤道長約667.2km，這樣在新的坐標(biāo)系下,橫坐標(biāo)純?yōu)檎?。為了區(qū)分地面點(diǎn)所在的帶，在橫坐標(biāo)值y前冠以投影帶號(hào)。(3)、獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系當(dāng)測區(qū)范圍較小(半徑≤10km)時(shí)，可將地球表面視作平面，直接將地面點(diǎn)沿鉛垂線方向投影到水平面上，用平面直角坐標(biāo)系表示該點(diǎn)的投影位置。將坐標(biāo)原點(diǎn)選在測區(qū)的西南角，以測區(qū)中心的子午線方向?yàn)榭v軸(x軸)，北方向?yàn)檎粰M軸(y軸)與x軸垂直，東方向?yàn)檎?。這樣就建立了獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系，如圖3-6)。實(shí)際測量中，為了避免出現(xiàn)負(fù)值，一般將坐標(biāo)原點(diǎn)選在測區(qū)的西南角，故又稱假定平面直角坐標(biāo)系。兩種平面直角坐標(biāo)系，與數(shù)學(xué)坐標(biāo)系相比較，區(qū)別在于縱、橫軸互換，且象限按順時(shí)針方向Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ排列，目的是便于將數(shù)學(xué)中的三角和幾何公式不作任何改變直接應(yīng)用于測量學(xué)中。(4)、WGS—84坐標(biāo)系WGS—84坐標(biāo)系的幾何定義是：原點(diǎn)在地球質(zhì)心，z軸指向國際時(shí)間局BIH1984.0(BureauInte-nationaldel’Heure)定義的協(xié)議地球極CTP(Con-ventionalTerrestrialPole)方向,x軸指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道面的交點(diǎn)，y軸與z、x軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系，如圖3-7所示。工作任務(wù)1