“工程测量”课程教学课
件
,十五, 国家级规划教材
,交通土木工程测量, (修订版 )
电子教案
广东工业大学建设学院
课程设计 张坤宜 魏德宏
王国辉 马 莉
网页设计 梁靖波
学习“工程测量”
测量科学技术在国民 经济建设和社会可
持续发展以及国防建设中的重要地位不断
提高，应用不断扩大。 ----宁津生
课程的性质
工程测量，土木工程测量。 专业基础
课；土木工程等专业的 基本技术 ；工程建
设的 主要导向技术。
学习
理论教学、实验教学、实习教学 。根据
理论教学需要开展实验教学，完成必要的
作业；实习教学将作为独立课程在理论教
学之后进行。通过 理论教学, 实验教学,
实习教学 达到掌握工程测量技术的目的。
希望
努力学习，刻苦训练，真正掌握土木
工程测量技术，为工程建设服务。
教材：, 十五, 国家级规划教材
,交通土木工程测量, (修订版 )
? 上世纪九十年代，经广东省教育厅、广东工业大学立项，我们开展
“面向新世纪，建设土木测量新课程” 的教学改革研究。这项 改革 研究 在
全国测绘学科教学指导委员会和 中国工程院宁津生院士等领导和全国测绘
专家的全程指导和培育下,在教育思想、教学体系、教学内容、教学方法、
教材建设、实践教学环节等比较系统全面地进行改革,取得显著进步,有
效提高土木类工程专业, 工程测量, 教学质量和学生的现代测绘能力 。
?, 交通土木工程测量, 第一版 (张坤宜编著，王侬主审，普通高等教育
测绘类“九五”规划教材 )是上述 教改研究的成果,经多年努力，在相关
专业教学应用研究，教学效果显著。 1999.10,交通土木工程测量, 获全
国优秀测绘教材二等奖 (省部级 )。 2001.9“面向新世纪，建设土木测量新
课程”教学改革研究项目 获广东省高校优秀教学成果二等奖 (省级 )。
?, 交通土木工程测量, (修订版 ) 是 经 教育部立项的, 十五, 国家级规
划教材，是整个 教学改革研究的发展,中国工程院院士,全国测绘学科教
学指导委员会主任、武汉大学 宁津生 教授 最终审定，并为该书序言。
中国工程院院士、武汉大学教授宁津生
特为, 交通土木工程测量, (修订版 )序言
? 宁津生院士序言指出
三大 特点
1,结合土木类专业，应用的特色非常
明显，教学内容针对性强；
2,教材结构体系新，教材内容脉络清
晰，便于理解掌握；
3,引进测绘新技术，更具时代特色。
中国工程院院士、武汉大学教授宁津生
特为, 交通土木工程测量, (修订版 )序言
?, 交通土木工程测量, 是一本
紧密联系交通土木工程专业实际
的工程测量学教材。这本教材的
第一版是上世纪九十年代在广东
省教育厅立项的“面向新世纪，
建设土木测量新课程”教学改革
研究项目的研究成果之一。通过
教学实践，显示出较好的教学效
果，因此于 1999年获得全国优秀
测绘教材二等奖的殊荣。
中国工程院院士、武汉大学教授宁津生
特为, 交通土木工程测量, (修订版 )序言
这本教材的第一版是经过全国高等学校测绘学科教学指
导委员会审定通过的“九五”规划教材，现在经过较大的修改
的修订版又被教育部批准为“十五”国家级规划教材。这从一
个重要的方面说明这本教材的质量和水平。
总的来说，首先，这本教材的工程专业应用的特色非常
明显，紧紧扣住交通土木工程专业对测量工作的需求组织教材
内容，针对性较强。
其次，是教材的结构体系有别于已有的工程测量学教材，
作了较大的改变，有一定新意。在讲清基本测量定位技术和数
据处理方法的基础上，阐述测量控制到地形测图的全过程，最
后落脚到交通土木工程测量上。采取这种结构体系，教材内容
脉络清晰，便于学生理解和掌握。
中国工程院院士、武汉大学教授宁津生
特为, 交通土木工程测量, (修订版 )序言
第三，教材中实时引进了测绘新技术，如全站测量、
GPS定位技术以及数字化测图等，使教材具有时代感。
尤其是这本教材的修订版，更具有这一特色。
普通高等教育测绘类, 九五, 规划教材, 十五, 国家级规划教材普通高等教育测绘类, 九五, 规划教材, 十五, 国家级规划教材 获全国优秀测绘教材二等奖
由于这本教材从第一版的审定到评奖，我都参与过，现
在教材主编张坤宜教授又将修订版的出版前书稿让我先睹
为快，受益匪浅，因此写下此序，作为我的读书心得，并
将此教材介绍给读者。 衷心希望这本教材能在相关课程的
教学中发挥积极作用，并得到读者青睐。
中国工程院院士,全国测绘学科教学指导委员会主任
中国工程院院士、武汉大学教授宁津生
特为, 交通土木工程测量, (修订版 )序言
全国测绘专家学者对“面向新世纪，建设
土木测量新课程” 教学改革研究的指导
1．宁津生，中国工程院院士，武汉大学教授，博士生导
师，全国高校测绘学科教学指导委员会主任：
本教改成果在教育思想、教学方法、教材体系、
实践教学环节等方面比较系统全面地进行了改革。改
革方向正确，符合教学规律，改革有所创新和突破，
经过多年教学实践，也获得较明显的教学效果，是一
个好的教学研究成果，可在同类专业中推广。
2．曾卓乔，中南大学教授，博士生导师：
本项教学改革试验对土木测量学进行了全面改革，
均作出了有创新意义的贡献，本教学改革成果有良好
的理论和实践价值，有较大的创新和突破，具有国内
先进水平 。
3．陶本藻，武汉大学教授，博士生导师：
本改革以定位为核心特征，常规与现代测量学新
技术结合，密切结合工程施工放样，改革教学内容是
创新。所著教材是国内同行业率先成果，具有推广示
范价值。
,交通土木工程测量,
多媒体教学研究的试验成果
? 在全国测绘学科教学指导委员会和全国测绘
学会测绘教育委员会的指导下，土木测绘学课程
的多媒体技术教学研究热烈，各方面的探索方兴
未艾，值得借鉴。根据全国测绘学科教学指导委
员会和全国测绘学会测绘教育委员会推荐的有关
经验，结合实际情况，开展, 交通土木工程测量,
电子版的研制和, 工程测量, 课程多媒体教学研
究，本课件是一个有益的试验成果。
第一章 绪论
? 学习目标,
? 理解测量科学技术在土木工程的意义。
? 掌握坐标系统、高程系统的概念和应用。
? 理解测量定位概念与技术过程。
? 把握绪论对于学习工程测量技术的基本导向。
第一节 测量学与土木工程
? 一、测量学概念
? 二、测绘学的分支
学科
? 三、测绘科学在土
木工程建设中的地
位
一、测量学概念
? 1.基本概念 。
? 测量学是一门 研究测定 地面点位置,研究确定并展示 地球表面形态与大
小的科学 。
? 2.与人类生存息息相关的 测量科学 。
? 人类在地球上的生存、发展离不开点位置的确定，离不开边界点、边界
线的确定，离不开这些场所的面积以及土木工程的位置测定。 测量科学正是
适应 人类生存、发展的需要和土木工程建设的 定位技术需求而发展起来。
? 3.现代科技条件下的 测量科学 。
? 主要贡献有激光红外测距、卫星全天候定位、摄影与遥感、数字化测量
技术及现代平差等 。 现代科技条件下的测绘学，是对 地球 整体及其表面和 外
层空间 的物体与地理分布有关信息的 采集, 并赋予处理、管理、更新等过程
的科学技术 。测绘学获得的 数据或图象 成为可以储备、传播、应用的 地球空
间信息 。 地球空间信息工程学
? 测绘学科的应用范围和服务对象正在不断地扩大到国家经济建设和社会可持
续发展以及国防建设中与地球空间信息有关的各个领域，
二、测绘学的分支学科
? 大地测量学、摄影测量与遥感学、地图
学、海洋测绘、工程测量学。
? 工程测量学 。研究工程建设与自然资源
开发中在 规划, 勘测设计, 施工与管理
各个阶段进行的测量理论与技术的学科。
工程测量学 是 测绘科学技术 在国民经济
和国防建设中的直接应用。
三、测绘科学在土木工程建设中的地位
? 1.测量是土木工程规划建设的 重要依据 。
? 2.测量是土木工程勘察设计现代化的 重要技术 。
? 3.测量是土木工程顺利施工的 重要保证 。
? 4.测量是房地产管理、工程综合质量检验、重要土木工程设施安
全监视的 重要手段 。
? 土木工程技术人员明确测量科学在工程建设中的重要地位，
熟练掌握测量基本理论和技术原理，熟练掌握和应用工程测量基
本理论和方法，是进行交通土木工程技术工作的基本条件。
第二节 地球体的有关概念
? 测量在地球上进行，必须了解有关
地球体的概念
? 一、地球体的有关概念
? 二、参考椭球体的参数
一、地球体的有关概念
? 1,垂线,重力的作用线称为铅垂线，简称
垂线。 (万有引力与离心力 )
? 2,水准面,某一时刻处于没有风浪的海洋
水面，称为水准面。理想化的静止曲面。
性质,有 3。
? 3,大地水准面,没有风浪没有潮汐的平均
海水面就称为大地水准面。
3,大地水准面,没有风浪没有潮汐的平均海水面就称
为大地水准面。
? 4,大地体,大地水准面包围的曲面形体称为大地体。
? 水准面、大地水准面 不规则。 大地体 不规则。
5,参考椭球体,
)11(12
2
2
2
2
2
????
b
z
a
y
a
x
)21( ??? a ba?
二、参考椭球体的参数
? 1,1980年以后 IAG-75参数,
? R=6378140米, α=1/298.257，
? 推算值 b=6356755.288米 。
? 2,1954年北京坐标系参数,
? 前苏联克拉索夫斯基参数，
? R=6378245米,α=1/298.3，
? 推算值 b=6356863.019米。
? 3．平均参数, R=6371000米。
第三节 坐标系统的概念
? 一、大地坐标系统
? 二、高斯平面直角坐标系统
? 三、独立平面直角坐标系
一、大地坐标系统
? 大地坐标系统是以参考椭
球体面为基准面的 球面坐
标系,
? 通常以 大地经度 和 大地纬
度 表示，
? 简称经度 (L)，纬度 (B)。 L、
B或称为大地坐标。
? B,29° 33′45.″8036
? L,119° 51′28.″7441
二、高斯平面直角坐标系统
? 大地坐标表示地面点的球面坐标，工程设计上需要点
位平面位置。工程建设在地球曲面上完成，工程设计
均在平面上进行。“平面”与“曲面”必然有矛盾。
高斯平面直角坐标系是一种应用广泛的坐标系统，可
以解决这类问题。
? 1.高斯投影的 几何意义：
? 1)沿 N,S两极在参考椭球面均匀标出子午线 (经线 )和分带。
? 2)假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上。
? 3)地球表面投影到横 椭圆柱面上 。
? 4) 展开成高斯平面 。
沿 N,S两极在参考椭球面均匀标出子午线
(经线 )和分带。
? 按经差 ?L分带
? 边缘子午线
? 中央子午线
假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上
地球表面投影到横 椭圆柱面上
? 地球的投影
? 红线是投影线
?
取出地球的投
影 ---剪开 ---压
平后
2.高斯平面的 特点
? 1)投影后的中央子午线 NBS是直线,
长度不变 。
? 2)投影后的赤道 ABC是直线, 保持
ABC⊥NBS 。
? 3)离开中央子午线的子午线投影是
以二极为终点的弧线, 离中央子午
线越远, 弧线的曲率越大, 说明 离
中央子午线越远投影变形越大 。
3.高斯平面直角坐标系的建立
? 建立规则,
? ① X轴是中央子午线 NBS的投影,
北方为正方向；
? ② Y轴是赤道 ABC的投影, 东方为
正方向；
? ③ 原点, 即中央子午线与赤 道交
点用 O表示；
? ④ 四象限按顺时针顺序 Ⅰ, Ⅱ,
Ⅲ, Ⅳ 排列
高斯平面直角坐标表示地面点位置
? 如 x=2433586.693m,y=38514366.157m。
? 表示的意义,
? (1)表示点在高斯平面上至赤道的距离 ;
? 2433586.693m
? (2)包括有投影带的带号、附加值 500km
? 和实际坐标 Y三个参数，即
? y=带号 N(或 n)+500km+Yp
? 38 +500 + 14366.157m
全球高斯投影带
高斯投影根据 Δ 逐带连续进行，全球连续
逐带高斯投影展开成如下图的高斯平面。
?L=6?六度带 中央子午线经度 Lo=6N-3 (1-3)
?L=3?三度带 中央子午线经度 Lo=3n (1-4)
L
投影带的 中央子午线与编号
? ?L=6?六度带 中央子午线经度 Lo=6N-3 (1-3)
? ?L=3?三度带 中央子午线经度 Lo=3n (1-4)
? 我国在大地坐标系中的经度位置 74° ～ 135°
? 六度带 编号 N在 我国,在 13～ 23之间。
? 三度带 编号 n在 我国,在 25～ 45之间。
三、独立平面直角坐标系
? 独立平面直角坐标系建立没有高斯平面直角
坐标系那样严格的规则, 主要表现在,
? 1.坐标系 X轴所在的中央子午线的经度不一定
满足式 (1-3),式 (1-4),可按不同要求采用其
他的经度, 具有一定的 随意性 ；
? 2.坐标轴 X轴的正方向不一定指向北极, 可根
据工作需要自行确定, 具有某种 实用性 ；
? 3.坐标系原点不一定设在赤道上, 一般设在有
利于工作的范围内, 具有相应的 区域性 。
测量平面坐标系与数学坐标系
? 数学上的三角公式适用于测量平面坐标系
? x=s× cosα (1-6)
? y=s× sinα (1-7)
第四节 高程系统的概念
? 一、高程系统的一般概念
? 二、实际应用中的地面点高程的概念
一、高程系统的一般概念
? 地面点高程：地面点到某一 高程基准面 的垂直距离。
? 大地高系统,以 参考椭球体面 为基准面的高程系统。 大地高,表示地面点到参考
椭球体面的垂直距离。
? 正高系统,以 大地水准面 为基准面的高程系统。 正高,表示地面点到大地水准面
的垂直距离。
? 正常高系统,以 似大地水准面 为基准面的高程系统。 正常高,表示地面点到似大
地水准面的垂直距离。
? 大地高、正高、正常高三者关系由 差距 h’m,hm参数联系起来。在要求不高时，
往往忽略 h’m,hm参数，不再有大地高、正高、正常高的区别。
二、实际应用中的地面点高程的概念
? 绝对高程,地面点沿其垂线到似大地水准面的垂直距离。
? 相对高程,地面点沿其垂线到假定的似大地水准面的垂直
距离。
? 高差,二个地面点的高程之差，用 h表示。
)81( ??????? ABABAB HHHHh
第五节 地面点定位的概念
? 一、地面点定位的 技术过程
? 二、地面点 定位元素
? 三、地面点定位的 工作原则
一、技术过程
? 地面点定位，亦即以某种 技术过程 确定地面点的位置。
? 1.测绘 。 以 测量技术手段 测定 地面点位置并用 图象或图形
和数据 等形式表示出来，这种技术过程称为 测绘 。
? 2.测设 。 利用 测量技术手段 把设计上拟定的地面点 测
定 到 实地 上，这种技术过程称为 测设,或称为工程放
样，简称 放样 。
二、地面点定位元素
? 角度测量, 距离测量, 高差测量 是地
面点定位的测量基本技术工作。
? 测量得到的 角度 (β),距离 (D),高
差 (h)是地面点定位的基本元素，称为
定位元素。这些定位元素具有独立性
(即某一元素与其它同类元素之间不存
在函数关系 )和直接可量性 (即可利用
测量仪器直接测量其大小 )，故称之
为直接观测量，或称为 直接定位元素 。
? 地面点的定位参数 x,y,H不能直接测量得到，但可
以利用地面点的直接定位元素按某种规定的法则推算
得到，故又称地面点的定位参数 x,y,H为间接观测
量，或称为 间接定位元素 。
三、地面点定位的工作原则,
? ⒈ 等级原则。 等级规定是工程建设中测量技术工作成果质量的
标准，是严格科学态度与实际测量技术水平的象征；离开甚至违
背技术等级要求的不合格测量工作是 不能容许的 。
? ⒉ 整体原则。 整体，指的是测量对象是一个个互相联系的个体
所构成的完整测量基地；指的是测定位置参数 不是孤立的，而是
从属于工程建设整体对象的参数。
? 1)从工程建设的 全局 出发实施定位的技术过程；
? 2)定位技术过程得到的点位置必须在数学或物理的 关系 上符合工
程建设的整体要求 。
? ⒊ 控制原则。 控制, 实际上是等级原则下为工程建设自身提供
定位的 基准 。 以控制测量技术建立的基准设施是工程建设的基础，
是工程建设中地面点定位的测量保证。
? ⒋ 检核原则 。 测量成果准确可靠是测量工作以及所涉及的土木
工程优质的基础, 没有经过检核证明正确的测量成果是不可取的 。
件
,十五, 国家级规划教材
,交通土木工程测量, (修订版 )
电子教案
广东工业大学建设学院
课程设计 张坤宜 魏德宏
王国辉 马 莉
网页设计 梁靖波
学习“工程测量”
测量科学技术在国民 经济建设和社会可
持续发展以及国防建设中的重要地位不断
提高，应用不断扩大。 ----宁津生
课程的性质
工程测量，土木工程测量。 专业基础
课；土木工程等专业的 基本技术 ；工程建
设的 主要导向技术。
学习
理论教学、实验教学、实习教学 。根据
理论教学需要开展实验教学，完成必要的
作业；实习教学将作为独立课程在理论教
学之后进行。通过 理论教学, 实验教学,
实习教学 达到掌握工程测量技术的目的。
希望
努力学习，刻苦训练，真正掌握土木
工程测量技术，为工程建设服务。
教材：, 十五, 国家级规划教材
,交通土木工程测量, (修订版 )
? 上世纪九十年代，经广东省教育厅、广东工业大学立项，我们开展
“面向新世纪，建设土木测量新课程” 的教学改革研究。这项 改革 研究 在
全国测绘学科教学指导委员会和 中国工程院宁津生院士等领导和全国测绘
专家的全程指导和培育下,在教育思想、教学体系、教学内容、教学方法、
教材建设、实践教学环节等比较系统全面地进行改革,取得显著进步,有
效提高土木类工程专业, 工程测量, 教学质量和学生的现代测绘能力 。
?, 交通土木工程测量, 第一版 (张坤宜编著，王侬主审，普通高等教育
测绘类“九五”规划教材 )是上述 教改研究的成果,经多年努力，在相关
专业教学应用研究，教学效果显著。 1999.10,交通土木工程测量, 获全
国优秀测绘教材二等奖 (省部级 )。 2001.9“面向新世纪，建设土木测量新
课程”教学改革研究项目 获广东省高校优秀教学成果二等奖 (省级 )。
?, 交通土木工程测量, (修订版 ) 是 经 教育部立项的, 十五, 国家级规
划教材，是整个 教学改革研究的发展,中国工程院院士,全国测绘学科教
学指导委员会主任、武汉大学 宁津生 教授 最终审定，并为该书序言。
中国工程院院士、武汉大学教授宁津生
特为, 交通土木工程测量, (修订版 )序言
? 宁津生院士序言指出
三大 特点
1,结合土木类专业，应用的特色非常
明显，教学内容针对性强；
2,教材结构体系新，教材内容脉络清
晰，便于理解掌握；
3,引进测绘新技术，更具时代特色。
中国工程院院士、武汉大学教授宁津生
特为, 交通土木工程测量, (修订版 )序言
?, 交通土木工程测量, 是一本
紧密联系交通土木工程专业实际
的工程测量学教材。这本教材的
第一版是上世纪九十年代在广东
省教育厅立项的“面向新世纪，
建设土木测量新课程”教学改革
研究项目的研究成果之一。通过
教学实践，显示出较好的教学效
果，因此于 1999年获得全国优秀
测绘教材二等奖的殊荣。
中国工程院院士、武汉大学教授宁津生
特为, 交通土木工程测量, (修订版 )序言
这本教材的第一版是经过全国高等学校测绘学科教学指
导委员会审定通过的“九五”规划教材，现在经过较大的修改
的修订版又被教育部批准为“十五”国家级规划教材。这从一
个重要的方面说明这本教材的质量和水平。
总的来说，首先，这本教材的工程专业应用的特色非常
明显，紧紧扣住交通土木工程专业对测量工作的需求组织教材
内容，针对性较强。
其次，是教材的结构体系有别于已有的工程测量学教材，
作了较大的改变，有一定新意。在讲清基本测量定位技术和数
据处理方法的基础上，阐述测量控制到地形测图的全过程，最
后落脚到交通土木工程测量上。采取这种结构体系，教材内容
脉络清晰，便于学生理解和掌握。
中国工程院院士、武汉大学教授宁津生
特为, 交通土木工程测量, (修订版 )序言
第三，教材中实时引进了测绘新技术，如全站测量、
GPS定位技术以及数字化测图等，使教材具有时代感。
尤其是这本教材的修订版，更具有这一特色。
普通高等教育测绘类, 九五, 规划教材, 十五, 国家级规划教材普通高等教育测绘类, 九五, 规划教材, 十五, 国家级规划教材 获全国优秀测绘教材二等奖
由于这本教材从第一版的审定到评奖，我都参与过，现
在教材主编张坤宜教授又将修订版的出版前书稿让我先睹
为快，受益匪浅，因此写下此序，作为我的读书心得，并
将此教材介绍给读者。 衷心希望这本教材能在相关课程的
教学中发挥积极作用，并得到读者青睐。
中国工程院院士,全国测绘学科教学指导委员会主任
中国工程院院士、武汉大学教授宁津生
特为, 交通土木工程测量, (修订版 )序言
全国测绘专家学者对“面向新世纪，建设
土木测量新课程” 教学改革研究的指导
1．宁津生，中国工程院院士，武汉大学教授，博士生导
师，全国高校测绘学科教学指导委员会主任：
本教改成果在教育思想、教学方法、教材体系、
实践教学环节等方面比较系统全面地进行了改革。改
革方向正确，符合教学规律，改革有所创新和突破，
经过多年教学实践，也获得较明显的教学效果，是一
个好的教学研究成果，可在同类专业中推广。
2．曾卓乔，中南大学教授，博士生导师：
本项教学改革试验对土木测量学进行了全面改革，
均作出了有创新意义的贡献，本教学改革成果有良好
的理论和实践价值，有较大的创新和突破，具有国内
先进水平 。
3．陶本藻，武汉大学教授，博士生导师：
本改革以定位为核心特征，常规与现代测量学新
技术结合，密切结合工程施工放样，改革教学内容是
创新。所著教材是国内同行业率先成果，具有推广示
范价值。
,交通土木工程测量,
多媒体教学研究的试验成果
? 在全国测绘学科教学指导委员会和全国测绘
学会测绘教育委员会的指导下，土木测绘学课程
的多媒体技术教学研究热烈，各方面的探索方兴
未艾，值得借鉴。根据全国测绘学科教学指导委
员会和全国测绘学会测绘教育委员会推荐的有关
经验，结合实际情况，开展, 交通土木工程测量,
电子版的研制和, 工程测量, 课程多媒体教学研
究，本课件是一个有益的试验成果。
第一章 绪论
? 学习目标,
? 理解测量科学技术在土木工程的意义。
? 掌握坐标系统、高程系统的概念和应用。
? 理解测量定位概念与技术过程。
? 把握绪论对于学习工程测量技术的基本导向。
第一节 测量学与土木工程
? 一、测量学概念
? 二、测绘学的分支
学科
? 三、测绘科学在土
木工程建设中的地
位
一、测量学概念
? 1.基本概念 。
? 测量学是一门 研究测定 地面点位置,研究确定并展示 地球表面形态与大
小的科学 。
? 2.与人类生存息息相关的 测量科学 。
? 人类在地球上的生存、发展离不开点位置的确定，离不开边界点、边界
线的确定，离不开这些场所的面积以及土木工程的位置测定。 测量科学正是
适应 人类生存、发展的需要和土木工程建设的 定位技术需求而发展起来。
? 3.现代科技条件下的 测量科学 。
? 主要贡献有激光红外测距、卫星全天候定位、摄影与遥感、数字化测量
技术及现代平差等 。 现代科技条件下的测绘学，是对 地球 整体及其表面和 外
层空间 的物体与地理分布有关信息的 采集, 并赋予处理、管理、更新等过程
的科学技术 。测绘学获得的 数据或图象 成为可以储备、传播、应用的 地球空
间信息 。 地球空间信息工程学
? 测绘学科的应用范围和服务对象正在不断地扩大到国家经济建设和社会可持
续发展以及国防建设中与地球空间信息有关的各个领域，
二、测绘学的分支学科
? 大地测量学、摄影测量与遥感学、地图
学、海洋测绘、工程测量学。
? 工程测量学 。研究工程建设与自然资源
开发中在 规划, 勘测设计, 施工与管理
各个阶段进行的测量理论与技术的学科。
工程测量学 是 测绘科学技术 在国民经济
和国防建设中的直接应用。
三、测绘科学在土木工程建设中的地位
? 1.测量是土木工程规划建设的 重要依据 。
? 2.测量是土木工程勘察设计现代化的 重要技术 。
? 3.测量是土木工程顺利施工的 重要保证 。
? 4.测量是房地产管理、工程综合质量检验、重要土木工程设施安
全监视的 重要手段 。
? 土木工程技术人员明确测量科学在工程建设中的重要地位，
熟练掌握测量基本理论和技术原理，熟练掌握和应用工程测量基
本理论和方法，是进行交通土木工程技术工作的基本条件。
第二节 地球体的有关概念
? 测量在地球上进行，必须了解有关
地球体的概念
? 一、地球体的有关概念
? 二、参考椭球体的参数
一、地球体的有关概念
? 1,垂线,重力的作用线称为铅垂线，简称
垂线。 (万有引力与离心力 )
? 2,水准面,某一时刻处于没有风浪的海洋
水面，称为水准面。理想化的静止曲面。
性质,有 3。
? 3,大地水准面,没有风浪没有潮汐的平均
海水面就称为大地水准面。
3,大地水准面,没有风浪没有潮汐的平均海水面就称
为大地水准面。
? 4,大地体,大地水准面包围的曲面形体称为大地体。
? 水准面、大地水准面 不规则。 大地体 不规则。
5,参考椭球体,
)11(12
2
2
2
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x
)21( ??? a ba?
二、参考椭球体的参数
? 1,1980年以后 IAG-75参数,
? R=6378140米, α=1/298.257，
? 推算值 b=6356755.288米 。
? 2,1954年北京坐标系参数,
? 前苏联克拉索夫斯基参数，
? R=6378245米,α=1/298.3，
? 推算值 b=6356863.019米。
? 3．平均参数, R=6371000米。
第三节 坐标系统的概念
? 一、大地坐标系统
? 二、高斯平面直角坐标系统
? 三、独立平面直角坐标系
一、大地坐标系统
? 大地坐标系统是以参考椭
球体面为基准面的 球面坐
标系,
? 通常以 大地经度 和 大地纬
度 表示，
? 简称经度 (L)，纬度 (B)。 L、
B或称为大地坐标。
? B,29° 33′45.″8036
? L,119° 51′28.″7441
二、高斯平面直角坐标系统
? 大地坐标表示地面点的球面坐标，工程设计上需要点
位平面位置。工程建设在地球曲面上完成，工程设计
均在平面上进行。“平面”与“曲面”必然有矛盾。
高斯平面直角坐标系是一种应用广泛的坐标系统，可
以解决这类问题。
? 1.高斯投影的 几何意义：
? 1)沿 N,S两极在参考椭球面均匀标出子午线 (经线 )和分带。
? 2)假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上。
? 3)地球表面投影到横 椭圆柱面上 。
? 4) 展开成高斯平面 。
沿 N,S两极在参考椭球面均匀标出子午线
(经线 )和分带。
? 按经差 ?L分带
? 边缘子午线
? 中央子午线
假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上
地球表面投影到横 椭圆柱面上
? 地球的投影
? 红线是投影线
?
取出地球的投
影 ---剪开 ---压
平后
2.高斯平面的 特点
? 1)投影后的中央子午线 NBS是直线,
长度不变 。
? 2)投影后的赤道 ABC是直线, 保持
ABC⊥NBS 。
? 3)离开中央子午线的子午线投影是
以二极为终点的弧线, 离中央子午
线越远, 弧线的曲率越大, 说明 离
中央子午线越远投影变形越大 。
3.高斯平面直角坐标系的建立
? 建立规则,
? ① X轴是中央子午线 NBS的投影,
北方为正方向；
? ② Y轴是赤道 ABC的投影, 东方为
正方向；
? ③ 原点, 即中央子午线与赤 道交
点用 O表示；
? ④ 四象限按顺时针顺序 Ⅰ, Ⅱ,
Ⅲ, Ⅳ 排列
高斯平面直角坐标表示地面点位置
? 如 x=2433586.693m,y=38514366.157m。
? 表示的意义,
? (1)表示点在高斯平面上至赤道的距离 ;
? 2433586.693m
? (2)包括有投影带的带号、附加值 500km
? 和实际坐标 Y三个参数，即
? y=带号 N(或 n)+500km+Yp
? 38 +500 + 14366.157m
全球高斯投影带
高斯投影根据 Δ 逐带连续进行，全球连续
逐带高斯投影展开成如下图的高斯平面。
?L=6?六度带 中央子午线经度 Lo=6N-3 (1-3)
?L=3?三度带 中央子午线经度 Lo=3n (1-4)
L
投影带的 中央子午线与编号
? ?L=6?六度带 中央子午线经度 Lo=6N-3 (1-3)
? ?L=3?三度带 中央子午线经度 Lo=3n (1-4)
? 我国在大地坐标系中的经度位置 74° ～ 135°
? 六度带 编号 N在 我国,在 13～ 23之间。
? 三度带 编号 n在 我国,在 25～ 45之间。
三、独立平面直角坐标系
? 独立平面直角坐标系建立没有高斯平面直角
坐标系那样严格的规则, 主要表现在,
? 1.坐标系 X轴所在的中央子午线的经度不一定
满足式 (1-3),式 (1-4),可按不同要求采用其
他的经度, 具有一定的 随意性 ；
? 2.坐标轴 X轴的正方向不一定指向北极, 可根
据工作需要自行确定, 具有某种 实用性 ；
? 3.坐标系原点不一定设在赤道上, 一般设在有
利于工作的范围内, 具有相应的 区域性 。
测量平面坐标系与数学坐标系
? 数学上的三角公式适用于测量平面坐标系
? x=s× cosα (1-6)
? y=s× sinα (1-7)
第四节 高程系统的概念
? 一、高程系统的一般概念
? 二、实际应用中的地面点高程的概念
一、高程系统的一般概念
? 地面点高程：地面点到某一 高程基准面 的垂直距离。
? 大地高系统,以 参考椭球体面 为基准面的高程系统。 大地高,表示地面点到参考
椭球体面的垂直距离。
? 正高系统,以 大地水准面 为基准面的高程系统。 正高,表示地面点到大地水准面
的垂直距离。
? 正常高系统,以 似大地水准面 为基准面的高程系统。 正常高,表示地面点到似大
地水准面的垂直距离。
? 大地高、正高、正常高三者关系由 差距 h’m,hm参数联系起来。在要求不高时，
往往忽略 h’m,hm参数，不再有大地高、正高、正常高的区别。
二、实际应用中的地面点高程的概念
? 绝对高程,地面点沿其垂线到似大地水准面的垂直距离。
? 相对高程,地面点沿其垂线到假定的似大地水准面的垂直
距离。
? 高差,二个地面点的高程之差，用 h表示。
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第五节 地面点定位的概念
? 一、地面点定位的 技术过程
? 二、地面点 定位元素
? 三、地面点定位的 工作原则
一、技术过程
? 地面点定位，亦即以某种 技术过程 确定地面点的位置。
? 1.测绘 。 以 测量技术手段 测定 地面点位置并用 图象或图形
和数据 等形式表示出来，这种技术过程称为 测绘 。
? 2.测设 。 利用 测量技术手段 把设计上拟定的地面点 测
定 到 实地 上，这种技术过程称为 测设,或称为工程放
样，简称 放样 。
二、地面点定位元素
? 角度测量, 距离测量, 高差测量 是地
面点定位的测量基本技术工作。
? 测量得到的 角度 (β),距离 (D),高
差 (h)是地面点定位的基本元素，称为
定位元素。这些定位元素具有独立性
(即某一元素与其它同类元素之间不存
在函数关系 )和直接可量性 (即可利用
测量仪器直接测量其大小 )，故称之
为直接观测量，或称为 直接定位元素 。
? 地面点的定位参数 x,y,H不能直接测量得到，但可
以利用地面点的直接定位元素按某种规定的法则推算
得到，故又称地面点的定位参数 x,y,H为间接观测
量，或称为 间接定位元素 。
三、地面点定位的工作原则,
? ⒈ 等级原则。 等级规定是工程建设中测量技术工作成果质量的
标准，是严格科学态度与实际测量技术水平的象征；离开甚至违
背技术等级要求的不合格测量工作是 不能容许的 。
? ⒉ 整体原则。 整体，指的是测量对象是一个个互相联系的个体
所构成的完整测量基地；指的是测定位置参数 不是孤立的，而是
从属于工程建设整体对象的参数。
? 1)从工程建设的 全局 出发实施定位的技术过程；
? 2)定位技术过程得到的点位置必须在数学或物理的 关系 上符合工
程建设的整体要求 。
? ⒊ 控制原则。 控制, 实际上是等级原则下为工程建设自身提供
定位的 基准 。 以控制测量技术建立的基准设施是工程建设的基础，
是工程建设中地面点定位的测量保证。
? ⒋ 检核原则 。 测量成果准确可靠是测量工作以及所涉及的土木
工程优质的基础, 没有经过检核证明正确的测量成果是不可取的 。
