TPS700 Performance Series - Product Training,Version 1.0,11.10.1999
《建筑工程测量》
朱林 —— 欢迎同学
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绪 论
( 一)测绘学与测量学
测量学与制图学统称为测绘学。
测绘学研究的对象是地球整体及其表面和外层空间中的各种自然物体和人造物体的有关信息。
它研究的内容是对这些与地理空间有关的信息进行采集、处理、管理、更新和利用。
传统的测量学研究的对象是地球及其表面,但随着现代科学技术的发展,它已扩展到地球的外层空间
,并且已由静态对象发展到观测和研究动态对象;
同时,所获得的量既有宏量,也有微量。
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测绘学摄影测量学地图制图学大地测量学地形测量学工程测量学海洋测量学测绘学分类
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测绘学的分科
1.大地测量,研究和测定地球的形状、大小和地球重力场,以及测定特定地面上点的空间位臵。
2.工程测量学,研究工程建设和资源开发中
,在规划、设计、施工和运营管理各个阶段进行的控制测量、地形测绘和施工放样、变形监测的理论、技术和方法的学科。
3.地图制图学,研究地图的编制和应用的学科。
4.海洋测绘学,是研究以海洋水体和海底为对象所进行的测量和海图编制理论、方法的学科。
5.地形测量学,研究对地球表面局部地区进行测绘工作的基本理论、工作方法、技术和应用的学科。
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测绘学的发展现状
科学的产生和发展是由生产决定的。早在公元前 21世纪夏禹治水时,已使用了,准、绳
、规、矩,四种测量工具。
在湖南长沙马王堆发现公无前 168年的长沙地图和驻军图,地物、地形和军事要素已有表示。
我国西晋的裴秀总结了前人的制图经验,拟定了小比例尺地图的编制法规,称《制图六体》,是世界上最早的制图规范之一。
望远镜的应用,为测绘科学的发展开拓了光明前景,使测量方法、测量仪器有了重大的改变,三角测量方法的创立,大地测量的广泛开展,对进一步研究地球的形状和大小,以及测绘地形图都起到重要作用;同时,在测量理论方面也有不少创新,如高斯的最小二乘法理论和横圆柱投影理论,说是其中的重要例证,一直使用至今。
1903年飞机的发明,使航空摄影测量成为可能,不但成图工作提高了速度,减轻了劳动强度,而且改变了测绘地形图的工作现状,为由手工业生产方式向自动化方式转化开创了光明的前景 。
测绘学的发展简史
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现代测绘学的发展现状
20世纪中叶,新的科学技术得到了快速发展,特别是电子学、信息学、电子计算机科学和空间科学等,在其自身发展的同时,给测绘科学的发展开拓了广阔的道路,创造了发展的条件,,推动着测绘技术和仪器的变革和进步。测绘科学的发展很大部分是从测绘仪器发展开始的,然后使测绘技术发生重大的变革。
1947年,光波测距仪问世
氦氖激光光源的应用使测程达到 60公里以上,精度达到±( 5mm+5× 10- 6D)。
固体激光器的应用使测程大大加大,因此测月、测卫工作得以实现。 ME5000测距仪达到±( 0.2+0.1× 10-
6D) 的标称精度。与此同时,砷化钾发光管和激光光源的使用,使测距仪的体积大大减小,重量减轻,向着小型化大大迈进了一步。
20世纪 40年代,自动安平水准仪的问世,
最近又推出了智能经纬仪,连瞄准目标也可自动化。
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一览
紧凑且轻巧,带可卸手柄
保持徕卡仪器的标准高度
大显示屏,显示数据量丰富
-5oC以下显示屏能自动加温
数字字符键附带方向键
可通过键入数字快速选择
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双轴补偿
径向角度编码,精度更高
绝对编码度盘
水平和垂直的无限位螺旋
侧面电源开关键
便捷的热键
激光对中一览
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供电,
- 摄象机电池
(1.8Ah and 3.6Ah,6V NiMH)
- 碱性电池
(6*LR6/AA/AM3,1.5V)
可选电子导向光 (EGL3)
防尘标准 IP5,防水标准 IPX4
一览
EGL
摄象机电池或碱性电池
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快速红外测距
<1.5s-fine,<0.5s-rapid,<0.3s-tracking
红外测距 3000m –一个 GPR1棱镜
带激光瞄准器的无反射棱镜快速测距
- - visible beam,very convenient for indoors
short 3s+1s/10m,1s+0.3s/10m -tracking
无反射棱镜测距 80m
对 GPR1棱镜测距距离 5000m
一览
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5s技术
全球卫星定位系统( GPS)
20世纪 80年代,全球定位系统 ( GPS) 问世,采用卫星直接进行空间点的三维定位,引起了测绘工作重大变革 。 由于卫星卫星定位具有全球,全天候,快速,高精度和无需建立高标等优点,被广泛用在大地测量,工程测量,地形测量及军事的导航,定位上 。 它体积更小,功能全,重量轻 。
地理信息系统 (GIS)
遥感系统( RS)
数字摄影测量系统( DPS)
专家系统( ES)
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地球空间信息学 (geomatics)
随着科学技术的发展,高新技术不断涌现,如计算机科学、信息科学、空间技术、
卫星技术、微电子技术、传感器技术等,在近代都得到了高速发展和应用;在此基础上,测绘学科也不例外,发展十分迅速。同时,测绘学的相邻学科如地球物理学、地球动力学、海洋学、地质学、天体力学的交叉发展,5S技术的出现,使传统的测绘学从地面到空间,从静态到动态,从宏量到微量,从手工业生产方式到自动化、信息化
,有了一个根本性的变革。
Geomatics的含义是比,测绘,更广泛、更深远、更现代化的一个学科名词,如果说它与测绘紧密相连,只能说测绘是其内容的一个组成部分。
定义:,对所研究的物体,包括地球的整体及其表面和外层空间的各种自然和人造实体,利用接触与非接触式测量仪器、传感器及其组合系统,对这些实体进行信息的采集、量测、存储、管理、更新、分析、显示、分发和利用的一门科学和技术,。
由上述可见,现代测绘学的任务是研究人类对赖以生存的地球环境信息的采集、量测
、描述和利用的科学。其内容包括:空间定位、地球形状和重力场;获取地球及其外层空间宇宙星体的自然形态、人为设施以及与其属性有关的信息;制成各种地形图、
专题图和建立地理信息系统,为研究地球上的自然和有关的社会现象,为社会可持续发展提供基础信息。
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本课程是土木建筑类专业的技术基础课。
要求掌握现代普通测量学的基本知识和基本理论;具有使用常规测量仪器的操作技能,了解先进测绘仪器的原理,使用方法;基本掌握大比例尺地形图测图的原理,方法;对数字测图的过程有所了解;在工程规划,设计和施工中能正确地使用地形图和测量信息;掌握处理测量数据的理论和评定精度的方法 。 在施工过程中,能正确使用测量仪器进行一般工程的施工放样工作 。
测量学是一门实践性很强的课程,在教学过程中,除了课堂讲授之外,还有实验课和教学实习 。 教学实习是一个系统的实践环节,要自始至终完成各项作业的实习,才能对测量学的系统知识和实践过程有一个完整的,系统的认识 。
要养成认真细致的工作习惯,尽可能减少粗差;坚持处处时时按照,规范,作业的原则,以保持测量工作和成果的严肃性;树立和加强检核工作的高度责任感,以保证数据的正确性;测量工作大多是集体作业,有的是外业工作,环境条件差,因而要有团结,战斗的集体主义精神和吃苦耐劳的工作作风,以保证测量工作的顺利进行和成果的高质量 。
学习测量学的目的和要求
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地球的形状和大小
基准线:铅垂线是测量工作的 。
大地水准面:无潮汐和风浪等干扰的平均海水面 。 在实际测量中,常以大地水准面作为测量的基准面 。
水准面:地面上,处处与重力方向垂直的连续曲面 。 水准面是重力等位面,水准面之间因重力不同,不会相交 。
水平面:与水准面相切的平面称为 。
地球重力场是不均匀的,所以大地水准面是一个起伏变化的不规则曲面 。 这样的曲面无法在其上面进行测量数据的处理,见图 1— 2。
为了便于正确地计算测量成果,准确表示地面点的位置,测量上选用一个和形状接近大地体的旋转椭球体作为地球的参考形状和大小 。 这个旋转椭球体称为参考椭球体,它是一个规则的曲面体 。
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测量常用的坐标系统
大地坐标系:是以参考椭球体面为基准面 。 常用大地经度L,大地纬度B,大地高H表示地面点的空间位臵 。 地面点 P沿法线到椭球体面的距离称为 P点的大地高H P 。
高斯平面直角坐标系:
平面直角坐标系:当测区的范围较小时,可以把测区球面当作平面处理,直接将地面点沿铅垂线投影到水平面上,用平面直角坐标来表示
。 平面直角坐标原点一般选在测区西南方,以该测区子午线方向 ( 真子午线或磁子午线 ) 为 x轴,北方向为正 。 Y轴与 x轴垂直,东方向为正 。
Y
X
北东
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地面点的高程是指地面点到某一高程基准面的垂直距离。由于高程基准面选择的不同,有不同的高程系统。测量上常用的高程基准面有参考椭球体面和大地水准面。其相应的高程为大地高和海拔 。
大地高:是以参考椭球体面为高程基准面。大地高是地面点沿法线到椭球体面的距离,用 H大 表示。
海拔高:是以大地水准面为高程基准面,即地面点沿垂线到大地水准面的距离,也称为绝对高程,用 H海 表示。
在局部地区特殊条件下,不需要和国家高程系联系,也可以采用一个假设水准面为高程起算面。这样所得到的地面高程称为假设高程或相对高程。
地面上两点间的高程差称为高差,用 h表示,A,B两点高差为:
hab =Hb — Ha
高程系统
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地面点位的确定
地球表面上的物体千差万别,但可将其分为地物和地貌两类 。
地物 —— 包括地面上人造或天然固定物体,如房屋,道路,河流,湖泊等

地貌 —— 是指地球表面高低起伏的形态,如山峰,河谷,台地,悬崖等 。
测量中将地物和地貌统称为地形 。 测定地物和地貌的三维坐标,并用平面图形表示,称为地形图 。
距离测量,角度测量和高差测量是确定地面点位的基本测量工作 。
当测区范围大时,仪器要经过多次迁移才能完成测量任务 。 为了使测量成果坐标一致,减少累积误差,应先在测区内选择若干有控制意义的点,用卫星定位技术或几何测量方法确定这些点的坐标 (称为控制测量,所确定的点为控制点 )。 再以控制点坐标为依据,在控制点上安臵仪器进行地物,地貌测量 ( 称为碎部测量 ) 。 控制点测量精度高,又经过统一的严密数据处理,在测量中起着控制误差累积的作用 。 有了控制点,就可以将大范围的测区工作进行分幅,分组测量 。 所以测量工作遵循的原则是,先整体后局部,,,先控制后碎部,,即先做控制测量,再在控制点上进行碎部测量
。 另外,测量中要严格进行检核工作,即对测量的每项成果必须检核,保证前一项工作无误,方可进行下一步工作,以保证成果的正确性 。
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用水平面代替水准面的限度
为了简化投影计算,常将椭球体面视为球面,甚至将球面视为平面 。 直接将地面点沿垂线投影到平面上,进行几何计算或绘图 。 本节将要讨论水平面代替椭球体面对距离,角度和高程的影响 。
对角度,距离影响很小,可以不考虑地球曲率的影响 。
对高程影响很大 。 所以在高程测量中一定要考虑地球曲率的影响 。
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作业
1,测绘学研究的内容是什么?
2,geomatics的含义是什么?
3,现代测绘学的任务是什么?
4,我国近代测绘事业有哪些成就?
5,测量学在土木工程建设中有哪些作用?
6,学习测量学应达到哪些要求?
7,测量工作在国民经济建设中起哪些作用? 在土木工程专业中有什么作用?
8,何谓大地水准面? 它有什么特点? 在测量中起什么作用?
9,什么是测量工作的基准面和基准线?
10.测量上常用的坐标系统有几种? 各有什么特点?
11.测量上的平面直角坐标各数学中的笛卡尔坐标有什么区别? 为什么这样规定?
12.水准面和水平面有什么区别? 用水平面代替水准面对于测量基本工作有什么影响?
13.确定地面点位置常用的方法有几种? 测量基本工作是什么?
14.测量工作应遵循的原则是什么? 为何要遵循这一原则?
15.何谓高程,绝对高程,相对高程,大地高,高差?
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结束语谢 谢 光 临下次课再见朱 林