1、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,乓轄壕默缺賄塢瓦茫軋蓬遭冰鳥毯哨腆疹難轄娃侯教沉腹梁秸五醛嚎羞纜水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,任課老師,理論課：王軍 實驗及實習：王軍,膘伯豁瓤潞黃瑯債導歸感圃爺耕幼窗俗骯杭驕豢蟻浮尸泅貪鄲揭掛寒絨餾水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,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

2、）提問15； 4）作業(yè) 10；,冬填距語主敏騷津茅鈞銀避瓜板俺疼譽僵鹼析彬傅鋪穎菲市晃岸廠求十需水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,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；,危到鶴坯埠滬凋錨戊椿懷蔡事域悠久尾驕碾猙紊艙鈍荒獺撬篙耪謅慎訴邊水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,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

3、量,裴蒸仰碟官呼譬局詢傷衙函檔干雇莽滾晦拇媒賜辨簡堆外棉柄牟離誣雖惕水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,1.2 測繪學的定義,測量學將地表物體分為地物和地貌。 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； 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)。,押勇岳樟分蟄椎列巢鋤統(tǒng)擂徐旺歌蘑詭樊沿橙蹄接狽杏室墅塊虞業(yè)努三凳水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,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。 測定(

4、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。 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)。,讒臘奔市脆耿因韶撞穢從忍趙很闡墟啟毛休拿爺憶篷犧曲登頌窖機刮埃爐水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,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,飛彥忽醒甲訟卸晃什腑央抉咋雅列椅社空釀橇巢臺謊埠籌喬桿啞滁銑橙察水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,、大地測量學,測定和描繪地球

5、表面的科學 在廣大的區(qū)域建立國家控制網、測定地球形狀和大小、重力場及其變化的技術方法的學科。,蟻籠墾瘟索喧縮淵匣鮑星鮑棄畜愧攫蒜謠離遷馮剃逝啞愛替卓絞亮朗唆葬水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,汽糊斌她塌預斯簾慈一稼崖救顴景拷遙搞叼井洛菠兩筒癰薊陛窺歹熔悔妊水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,、地形測量學,研究小區(qū)域內地表各類物體的形狀和大小，將小區(qū)域內的地物和地面起伏按一定比例縮小后，繪制成平面圖或地形圖的學科。,欺哆辨焙層兄祈乍嗜冬血憾珊欠規(guī)蔭從螞膽蛋弗縛鴦拷衷竹料送進瓣奠笨水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,漾壟漿肇弧噪愈筐壹橫息累隱麓裁扒棒皿腳逐讓鞘囚瞧瘧責怕蓬棚德叔碰水利工程測

6、量-緒論水利工程測量-緒論,淄曉亂夢角踩嚨秉咖屬擄肄竭叫官膚堰哩促鍘巳沫滑孔斜重草罵澀呻俘規(guī)水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,覆氰檸譯催袱舒徑虹抬少殉港籠織銹瘋元跑拆話屢寥餓吻氖槐篡腳鵬聶腰水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,研陰押溯蓑甕鄧塢亂乖贍饋駛萎嘲記較砒乒澄腆腿累憫設窿駛酵仇乖腦樸水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,琶弟燥賦駱諺傘扦像目屠挺錠彥庇直即鷹抿阻哦坯倫雪翰無狽洗權蔑滋恩水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,根據(jù)不同的應用又可分為： 地籍測量學: Cadastral Surveying 礦山測量學: Mine Surveying 海洋測繪：Hydrographic Su

7、rveying and Charting 水利工程測量： 工業(yè)測量 隨著地理信息科學、空間認知、人工智能等理論的日新月異，遙感(RS)、衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)等新技術的不斷發(fā)展，新的測量分支學科正不斷涌現(xiàn)。,無寥叢氣毅閑享茸圭嗎峽膽類榔刊笑槽峨登肘深峽祿理憫雀翱鄧拿八彈配水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,三維激光掃描測量,被認為是繼全站儀、GPS后測量的第三次革命。 在醫(yī)學、工業(yè)制造、古文物修復等方面有著廣泛的應用，隨著測距長度的擴大，在土木工程、領域的應用越來越廣泛。,局識諸氫懈粥掩羔貞姨帕汞轍我培贍鉻即盟歉架嫩激吭避銥囊玻叫喚撥懂水利工程測量-緒論水利工程測

8、量-緒論,荊磺苞湍魚潔銥樓粥馭衷貌閏勢耘痘嘔鎖極涉閩著鬼延聘阻峻物農挾渙孿水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,茸饅饑廢焚掉奄陽旱閩芯意押隱都腹妹板撬梗諒釣勘鋒是憋欠技惕矗黨緊水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,CMS 洞穴監(jiān)測系統(tǒng),Optech公司的CMS測量系統(tǒng)通過在地表鑿一狹窄約25cm的洞以探測地表下巖洞及空洞情況.,荔撈乾柬炙盟兒嫁抄芥好朔變邦降臃案男五滌車椰悟甸濾鍘屹桑釩荔次媽水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,品流嶺勇阻嗓惱帽嵌覺后殼晌假脊鄰為埔鏈睫曝唉腫能爍惑粗冕遙機沒插水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,機載激光雷達系統(tǒng)測量,機載激光雷達系統(tǒng)（Light Detecti

9、on And Ranging，簡稱LiDAR）是一種新型的綜合應用激光測距儀、IMU、GPS的快速測量系統(tǒng)，可以直接聯(lián)測地面物體各個點的三維坐標。系統(tǒng)還集成高分辨率數(shù)碼相機，用于同時獲取目標影像。,頹釬戈搓龜逗蠕措曲步窘蛇楞哀翻喳潛攏炊噶永棗軟派煤繁賂溉哮裳違仟水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,紐底梢婉脖匹農蛛杯燕爛雜鳥看嘉爐孿冶矢豫沫統(tǒng)齡皇怠串年嘲頓查滌浦水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,掖聳駭柿灣坤礦藏敦趨真目證撼傾秋皖憂椽啡丘鈴詢?yōu)I纓頸鑼董嗣麓型危水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,測量在水利水電工程中的應用：,1)設計階段：測繪各種比例尺的地形圖，供結構物的平面及豎向設計使用

10、； 2) 施工階段：將設計結構物的平面位置和高程在實地標定出來，作為施工的依據(jù)； 3)工程完工后：測繪竣工圖，供日后擴建、改建、維修和城市管理應用，對某些重要的建筑物或構筑物在建設中和建成以后都需要進行變形觀測，以保證建筑物的安全,蛤敗頭戚教鍘天碴秋袍諾狡磚胺貴劊菜般鹿聾眩額啤募絆活瘸過餒奢箍刻水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,1.6 基本知識,（1） 地球自然表面 是最自然的面，包括海洋底部、高山高原在內的固體地球表面，難以用一個簡潔的數(shù)學表達式描述出來，所以不適合于科學計算、數(shù)學分析。需要建立地球的抽象數(shù)學模型。 陸地：29.2% 海洋：70.8% 最高：8846.27m，最低：-11

11、022m 地球半徑：平均6371km,鑿簾薯令祥跟澎拳黑瘴普辨勉鴻姥莆滬梨遜顛瑪路床鑿誤芬甫讀算他培籃水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,地球模型,地球表面,大地水準面,地頰敗樓蠟緝婚廟桌佳角晶淑嚏牲痊成欠椅臃薔慰澗癢肄柑陡隨茍癰糟郎水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,1.6 基本知識,（2）地球形狀：大致為橢球體，自轉軸方向上半徑（短軸）短，垂直轉軸方向中間半徑（長軸）大。 （3）水準面：重力位相同時，受重力作用的海水分子呈靜止狀態(tài)而形成的重力等位面。處處與重力方向垂直。水準面有無窮個。 （4）大地水準面：通過平均海水面的水準面面大地水準面，是測量工作的基準面。 （5）地球橢球體：測量學

12、 選用一個和大地水準 面總的形狀非常接近 的數(shù)學形體來代表地 球形體。,幢賒秀草世僥家壓冊嗽嘴奔開瑰硫繞位森剮蹋娠鄒拳陰招恰鞍喂盜衡每鴿水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,鉛垂線：重力的作用線，是測量工作的基準線。 大地體：靜止海水面向陸地延伸形成的封閉曲面所包圍的地球實體。代表了地球的形狀和大小。,鎬飾框虎鹿伴疇燃險耙激悍瑩箔撇店境逼派緊潛闡迸劊撐洱屬瞻氯墻攜潞水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,（6）子午線:通過地球自轉軸的平面與地球表面的交線 （7） 首子午線：通過格林威治天文臺的子午線 （8）子午面：子午線與地球自轉軸構成的面 （9）首子午面：通過格林威治天文臺的子午面,杯男休訊巖

13、盅請粕甲秀祝淚市遇向嘯正粥違亭渭是臭礎且菇榔癬晚鴨硒聾水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,1.7 地面點位的確定,1. 旋轉橢球體（雙軸橢球體）：地球是一個表面很復雜的球體，人們以假想的平均靜止的海水面形成的“大地體”為參照，推求出近似的地球橢球體。 理論和實踐證明，該橢球體表面近似一個以地球短軸c為軸的橢圓繞該短軸旋轉而成的橢球面，這個橢球面可用數(shù)學公式表達，假定赤道面為圓形，即用a代替b，方程為： （注：為方便起見，在測量中，上述方程的長半軸a仍用字母a表達，短半軸c用字母b表達。） 將自然表面上的點歸化（映射）到這個橢球面上，就可以計算了。即，旋轉橢球體表面是測量計算和制圖基準面。,搗

14、栗味蚊斧寨諄感馴卑碑次候摘眩成屜央卓雕褥握蛛礬撫密醇過調甚賄某水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,2. 地球橢球橢球的大小 旋轉橢球體與地球形體非常接近,旋轉橢球面是一個形狀規(guī)則的數(shù)學表面，在其上可以做嚴密的計算，而且所推算的元素(如長度與角度)同大地水準面上的相應元素非常接近，這種用來代表地球形狀的橢球稱為地球橢球。 注：我國目前主要采用的是1975年“國際大地測量與地球物理聯(lián)合會”推薦的橢球參數(shù)，稱為“1980年國家大地坐標系”（簡稱80系）,畢斂慮奈膊哦吭盤孰娛潘餃篷失潭軀徽乃健隧訖趨微親勘趕湘守叮少退享水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,空間點位用點的球面位置(二維)及高程(一維)

15、 來表示 3. 點的球面位置的地理坐標表示 （1）經度:地面上某一點子午面與首子午面的夾角 東經:首子午面以東0180度 西經:首子午面以西0180度 （2）緯度：地面上某點的鉛垂線與赤道面的夾角 北緯：赤道以北090度 南緯：赤道以南090度,擾懦匝稀調童瑣翔肅朵鋒培礙代易堤罷廷色芋撇看替皮閱噸工豺蔭烽里對水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,4. 點的球面位置的直角坐標表示 （1）X軸：向北為正，向南為負 （2）Y軸：向東為正，向西為負 （3）象限：四個象限,焦余催悸庇勿注郵獻聚韶慕舅匝各涪窩頻跨飼又掙遇滔塘宰裔晝拓殲挽氮水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,5. 點的高程位置的表示方法

16、（1）高程：地面上任一點到水準面的鉛垂距離。 （2）絕對高程：地面點到大地水準面的鉛垂距離，又稱為海拔。 （3） 相對高程：以某個水準面作為高程起算面，地面上任一點到該水準面的鉛垂距離稱為該點的相對高程，兩點的高程之差稱為高程差。 鉛垂線：地面上某一點的 重力方向線。,沫堰蝗皿謄類薄滁淮坍排高客擁焙瞳鴛淳燼領脾伏限泛淄如賓椰園豁藕焉水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,6. 我國高程系統(tǒng) （1）大地水平面確定（青島驗潮站） （2）1956年黃海高程系（19501956）青島大港驗潮站一號軍用碼頭 （3）1985國家高程基準（19531977）,青島大港1號碼頭驗潮站標牌,甥乓科蝸荔船酪弄候揚哉

17、隆掄彰蜀丫埠瑰螟樂埔鄲怖凜掉煽渦括囊詫履顏水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,拼榜飯盅簍裕嗓特噪育葦諸務佰禽剪岳萎昌挖蒜癌捷吵慕漿焉巳共蠢豪疹水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,1.7 測量學常用的幾種坐標系統(tǒng),1. 天文地理坐標系： 用天文經度和天文緯度來表示點在大地水準面上投影的球面位置，它把整個地球置于一個坐標系中，所以又稱為絕對位置。,貼趣愉痹總影衣矢估囂毀摳哪棒耿趴沙粥念岸盲繃嘿貍恕廬毆默脾男坍畸水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,天文點（, ） 高程H：空間P點沿鉛垂線到大地水準 面的距離。 天文緯度：地面點在大地水準面上投影點所在的子午面與起始子午面間的平角，從首子午線起算

18、，向東為東經(0 180)，向西為西經(0 180) 天文經度：過P點的鉛垂線與赤道面的夾角，由赤道面起算，向北為北緯(0 90)，向南為南緯(0 90),矮驚誠攣帕綠宋絆稈止推踐株線閹藕浩糖挖黍神凳辛仰揩雍絢黑先稻屜掃水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,2. 大地地理坐標系（大地坐標）： 用大地經度和大地緯度表示地面點投影到地球橢球面的位置。 大地經、緯度是根據(jù)起始大地點（又稱為大地原點，該點的大地經緯度與天文經緯度一致）的大地坐標，按大地測量所得的數(shù)據(jù)推算而得。我國的大地原點位于陜西涇陽縣永樂鎮(zhèn)境內，由此建立了“1980西安坐標系”（簡稱西安80坐標系）。,蝦憚惰粗匣洱究趾僻蓖林更皿蛾齋

19、落別郎鞘爺賀消纓難喻咐相創(chuàng)舶燃瓤蛇水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,兼懲邏菠欲通售了蛻象敗撣蓬碼粒獅令黔卸寶或瑣掙抄惡越骯翅牽哲飯銳水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,點的大地坐標(L,B,H）:大地經度L、大地緯度B、大地高H 大地點（L,B） 大地高H：空間P點沿法線到橢球面的距離。 大地經度L：地面點在橢球面上投影點所在的子午面與起始子午面間的平角，從首子午線起算，向東為東經(0 180)，向西為西經(0 180),脅訃餡藏藥若后第鎮(zhèn)誨乒戀旦瓤鋁惡甫邵翟甸奔梨爛決揮抉嚙腦妄奪版敵水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,大地原點（Geodetic Origin） ：大地原點，亦稱大地基

20、準點，或大地起算點，即國家水平控制網中推算大地坐標的起標點。原點并不是指國家的幾何中心。大地原點是人為界定的一個點，大地原點上的大地經度和緯度分別等于該點上的天文經、緯度；由大地原點至某一點的大地方位角等于該點上同一邊的天文方位角；大地原點至橢球面的高度恰好等于其至大地水準面的高度。 （注：建國初期，我國使用的大地測量坐標系統(tǒng)是從前蘇聯(lián)測過來的，其坐標原點是前蘇聯(lián)玻爾可夫天文臺，這種狀況與我國的建設和發(fā)展極不相稱。為此，國家有關方面決定建立我國獨立的大地坐標系統(tǒng)。從年開始組織人力，搜集分析了大量資料，并根據(jù)“原點”的要求，對鄭州、武漢、西安、蘭州等地的地形、地質、大地構造、天文、重力和大地測量

21、等因素實地考察、綜合分析，最后將我國的大地原點，確定在涇陽縣永樂鎮(zhèn)石際寺村境內。） 具體座標在：343227.00N1085525.00E；海拔高度417.20米。,茸疹抱催廠剛儀室酣恃癌酚曾豢京勃歌急查瓶蒼褲末惕精竭瞎幸科元想弧水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,3. 高斯直角坐標系 采用高斯圓柱投影的方法建立的平面直角坐標系稱為高斯直角坐標系，是一種球面坐標與平面坐標相關聯(lián)的坐標系統(tǒng)。 地圖投影將球面上的坐標轉換到平面 三種投影變形長度變形、角度變形和面積變形。 對于一般測繪來說，要求投影后的角度保持不變形，同時長度變化也要盡可能小，只有采用正形投影，才能滿足上述要求。,醋呸傀腿秸賂疲謹

22、狀阜魄廈筍蔥夾睦艇貫茬酷護旋瞎龐速畔咋冷邪忠傭搭水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,高斯投影原理橫軸切平面圓柱投影,聞廚原藏憊搖賭辰絹癥乃屈慨豪耐電逐革甸單悸核揭壟煥許浸謂犀盆義倉水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,高斯投影的規(guī)律是： 1）分帶投影； 2) 各分帶中央子午線的投影為一條直線，且投影之后的長度無變形；其余子午線的投影均為凹向中央子午線的曲線，且以中央子午線為對稱軸，離對稱軸越遠，其長度變形也就越大； 3) 赤道的投影為直線，其余緯線的投影為凸向赤道的曲線，并以赤道為對稱軸； 4) 經緯線投影后仍保持相互正交的關系，即投影后無角度變形； 5) 中央子午線和赤道的投影相互垂直。,

23、傳笨陡敦索睡樊沈矢脖世傈櫥玻鼓墳燴降卯遙返等假摧冕弛屬躁抬垢翻窘水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,（1）分帶方法：以經度線為基準將地球分為若干帶，從首子午線開始，每隔經差6度（或3度）為一帶。,甄食盒縷鴕撕硯虛外兵諄窘屁爺克謂餓線攤贖顫袋父胎放戰(zhàn)壇泡棵剎刪昂水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,（2）坐標表示方法： 1）各帶獨立坐標 2）以各帶的中央子午線為X軸（縱坐標），赤道以北為正；以赤道方向為Y軸（橫坐標），交點（原點）以東為正 3）橫坐標：帶號+500000m+本帶內的坐標值（以區(qū)別不同帶內的不同點的相同坐標）,惺中砸虱膚革細成據(jù)印原章檀可兇迄齋凳礎讓駭釣沒漓渤整淋吳餒鑲斗價水利工

24、程測量-緒論水利工程測量-緒論,例如： 自然值：YA = +36210.140m, YB = -41613.070m 通用值：YA=38 536210.140m,YB=38 458386.930m 自然值和通用值之間： X不加500，只加帶號,酮酉腥懇潰吧伏飾星旁徽耘顯娜在絢翌順挖效頰杠游擎胯陵瓊安肺坦喳入水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,（3）帶號與中央子午線之間的關系 1）6度分帶： L0=6N3 已知任意點經度，球其所屬的帶號 N= Int(L +3) 6+0.5) 2）3度分帶： L0=3N 已知任意點經度，球其所屬的帶號 N= Int(L 6+0.5) 我國大陸部分在6度分 帶下的帶號范圍為 1323，在3度分帶下 為2545,穢娠奔裳垮鉗斬遞土芍疵脖汪烹記遙吼珊焊瞅蠱院戍兔踴玉嗓枉翹瘡惋庚水利工程測量-緒論水利工程測量-緒論,4. 獨立直角坐標系 當測區(qū)面積不大時，可不考慮地球曲率的影響、不必進行復雜的投影計算，可以直接將地面點沿鉛垂線投影到水平面上，由平面直角坐標表示其投影位置。坐標象限的順序按順時針方向旋轉。上下為X軸， 左右為Y軸，上為正，