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水利工程测量1(完整)

日期:2020-11-16 02:40

  水利工程衡量1(完美)_修立/土木_工程科技_专业原料。水利工程衡量1(完美)

  第1章 绪论 本章练习标的 通过本章的练习,领略衡量学的基础实质与职责、地球的形 状和巨细、衡量常用坐标体例、衡量的基础做事和衡量做事必 须屈从的法则。 1. 1 衡量学的酌量对象及水利工程衡量学的职责 1.1.1衡量学的酌量对象及学科分类 衡量学是酌量地球及其皮相的各式样式的学科,苛重职责 是测定地球皮相的点位和几何形势,并绘制成图,以及测定和 酌量地球的形势和巨细。 跟着科学本事的进展,衡量学已进展为众个学科。遵循酌量 对象和酌量边界的分别,衡量学可划分为以下几个学科: ( 1 ) 大地衡量学 ( 2 )地形衡量学 ( 3 )拍照衡量学 ( 4 )工程衡量学 ( 5 )制图学 1.1.水利工程衡量学的职责 2水利工程衡量职责 1.1.2水利工程衡量学的职责 (1)为水利工程经营安排供应所需的地形原料,经营时需供应中、 小比例尺地形图及相闭新闻以及举办修立物的整个安排时需供应大 比例尺地形图。 (2)正在工程施工阶段,要将图上安排好的修立物按其位子,巨细测 设于地面,以便据此施工,称为施工放样。 (3)正在施工经过中及工程修成后的运转管制中,都须要对修立物的 平静性及改变境况举办监测——变形观测,确保工程太平 1.2 衡量学中确定地面点位子的法子 由衡量学的界说可知,酌量地球皮相各式样式及任事于工程摆设, 最初要测定地球皮相的点位,就须要对地球的形势和巨细有一概略 领略,并兴办合意实在定地面点位的参照程序——坐标系。 1.2.1 球的形势和巨细 1.2.1.1 大地水准面和参考椭球 假念有一个静止的均匀海水面,延迟至陆地下面变成 一个紧闭的曲面,这个曲面称为大地水准面 ( 任一静止的 液体皮相称作水准面)。 大地水准面所笼罩的形体称为大地体,大地体就代外 了地球的形势和巨细。 咱们把选定了形势和巨细并正在地球上定位的扭转椭球称为参考椭球。 参考椭球的皮相是一个轨则的数学曲面,它是衡量盘算和投影制图 所依照的面。 咱们把选定了形势和巨细并正在地球上定位的扭转椭球称为参考椭球。参考椭球的皮相是一个轨则的数学曲面,它是衡量盘算和投影制图所依照的面。 图1—1大地水准面 图1—2 参考椭球面 1.2.1.2 我邦的大地坐标系所行使的椭球 开邦初期,鉴于当时的史乘条目,我邦以前苏联选定的克拉索 夫斯基椭球和普尔科夫天文台为大地原点的椭球定位为依照,诈骗 苏联境内的三角锁与我邦境内的绥芬河、呼玛、吉拉林等处三角锁 联测,并平差了我邦东北部三角网,得出北京基线网点的坐标,作 为天下坐标起算根基,兴办了我邦的大地坐标系,称为”1954年北 京坐标系”。自后遵循新的衡量数据,发掘该坐标系所选的参考椭 球面与我邦边界内地外样式相差较大,1980年我邦采用IUGG十六届 大会保举的椭球,兴办了我邦己方的大地坐标系,称为“1980年邦 家大地坐标系” 1.2.2地面点位子的呈现法子 1.地心空间直角坐标系 目前,卫星大地衡量的日益进展,常用地心空间直角坐标来呈现空间一点的 地心空间直角坐标系的原点设正在地球椭球的中央O,用彼此笔直的x、y、z三个轴 呈现,x轴通过肇始子午面与赤道的交点,z轴与地球扭转轴重合,变成右手坐标 系。如图如图1—3所示 图1—3 空间直角坐标系 2. 地面点的大地坐标系 用地面点的大地坐标系呈现地面点的位子须要三个参 数:大地经度,大地纬度,大地高 大地经度L和大地纬度B呈现地面点正在参考椭球面上的二维投影位 置,用大地高H呈现地面点到参考椭球面的笔直间隔, 如图1—4所 示 图1—4大地坐标系 1.2.3二维坐标系 1.2.3.1平面直角坐标 正在小边界举办衡量做事时,可用秤谌面行动基准面,平面直角坐 标系的原点以O呈现 (图1—5)。通过O点的南北对象线为x轴(纵轴),向北为正,向南 为负;通过O点而笔直于X轴的东西对象线为Y轴 (横轴),向东为 正,向西为负。象限序次按顺时针对象罗列。为了避免测区内各点 的坐标崭露负值,平时将原点O选正在测区西南角上,使地面各点都 投影于第1象限内。如图1—5中 ,地面点A、B的位子辨别用 平面直角坐标(xA、yA)、 (xB、yB)呈现;该两点的 坐标之差称为坐标增量, 以⊿x、⊿y呈现。坐标增 量可能通过衡量相闭间隔 和角度举办盘算求得。 2.3.2高斯平面直角坐标 正在大边界举办衡量做事时,因为秤谌面和水准面存正在 较大的分别,于是不行用秤谌面代水准面。应将地面点投 影到椭球面上,再按必然的条目投影到平面上,变成联合 的平面直角坐标系。我邦现采用的是高斯—克吕格投影方 法,该法子是按必然经差将地球椭球面划分成若干投影带 ,如图1-6所示 图1—6高斯平面直角坐标 再将每一带投影到平面上,以中心子午线的投影为纵轴,赤道线 的投影为横轴,兴办联合的平面直角坐标体例。如图1-7所示 图1—7高斯平面直角坐标体例 分带时,既要商讨投影后长度变形不大,又要使带数不至于过 众以减小换带盘算做事,平时按经差6? 或3? 分为六度带或三度带。 六度带自0? 子午线? 自西向东分带,将全数地球分成60 个投影带。 用第1、第2、第3、…、第60呈现投影带的带号,如图1-8所示。 三度带是正在六度带的根基上分成的,它的中心子午线与六度带的中 央子午线和分带子午线? 子午线? 自 西向东分带,将全数地球分成120个投影带。用第1、第2、第3、…、 第120呈现投影带的带号。 图1----8 椭球面分带示妄图 六度带中肆意带的中心子午线? 投影带的带号。如图1-9所示三度带中肆意带的中心子 午线? 投影带的带号。如图1-9所示 高斯平面直角坐标以赤道为零起算,赤道以北为正,以南为负 图1—9 高斯平面分带示妄图 高斯平面直角坐标以赤道为零起算,赤道以北为正,以南为负. 1.2.4 高程系 1.绝对高程 地面点沿铅垂线对象至大地水准面的间隔称为绝对高程,亦称为 海拔。正在图1-10中,地面点A和B的绝对高程辨别为HA和HB。 图1—10 绝对高程 我邦规章以黄海均匀海水面行动我邦的大地水准面。 2.相对高程 地面点沿铅垂线对象至肆意水准面的间隔称为该点的相对高程, 亦称为独立高程。正在图1-10中,地面点A和B的相对高程辨别为H‘A 和H’B,两点高程之差称为高差,以符号“h”呈现。图1—10中,A ? ? H? 、 hAB ? H B ? H A ? H B A B两点的高差为: 。 正在衡量做事中,大凡采用绝对高程,惟有正在生僻地域,没有已知 绝对高程点或相对独立的地域时,才采用相对高程。 1.3 用秤谌面取代水准面的局部 正在平时衡量中,当测区面积不大时,又可把球面视为平面, 用秤谌面取代水准面,使盘算和画图做事大为简化,然则众大边界 内才愿意用秤谌面取代水准面。以下就商榷以秤谌面取代水准面临 秤谌间隔、高差及角度衡量的影响,从而显然用秤谌面可能取代水 准面的边界。 1.4 衡量做事概述 1.4.1 衡量的基础做事 正在衡量做事中,地面点的三维坐标(X,y,H)大凡是间接测出 的。设 A、B、C为地面上的三点 (如图1-13所示),投影到秤谌面上 的位子辨别为a、b、c.要是A点的位子已知,要确定B点的位子,需 要确定 B点到 A点正在秤谌面上的秤谌间隔 DAB 和 B点位于 A点的方位 ? 。图中ab的对象可用通过点的指北对象与ab的夹角(秤谌角) 呈现, ? 有了DAB和,B点正在图中的平面位子b就可能确定。因为A、B两点的 高程分别,除平面位子外,还要知晓它们的凹凸闭联,即 A、B 两 点的高程HA、HB或A、B两点间的高差HAB,云云B点的位子就全体 确定了。要是还要确定 C点正在图中的位子 c,则须要衡量 BC正在秤谌 面的秤谌间隔DBC及b点上相邻双方的秤谌夹角以 及Hc或hBC 。 1.对秤谌间隔的影响 如图1—11所示,A、B为地面上两点,它们正在大地水准面上的投 影为 a、b,弧长为 D。正在秤谌面上的投影为 aˊ、bˊ,其间隔为 Dˊ,两者之差D即为用秤谌面取代水准面所发生的偏差。 设地球的半径为R,AB所对的圆心角为 ,则 ?D ? D? ? D ? 由于 D? ? R tan? , D ? R? 则有 ?D ? R tan? ? R? ? R?tan? ? ? ? 1 3 tan ? ? ? ? ? 将tan按级数张开,并略去高次项,取前两项得: 3 1 则 △D= R? 3 3 (1.1) D3 ?D ? 3R 以代人式(1.1),得 (1.2) ?D D 2 ? 呈现成相对偏差为: D 3R 2 (1.3) 外1—1 间隔 D(km) 10 25 用秤谌面取代水准面临间隔的影响 间隔误 差 D(cm) 0. 8 12.8 相对误 差 △D /D 1:122000 1:200000 间隔 D(km) 50 100 间隔误 差 △ D(c m) 102.7 821.2 相对误 差 △D /D 1:49000 1:12000 2.对高差的影响 正在图 1 — 11 中, A、B 两点正在统一水 准面上,其高差应为零。 B 点投影正在 秤谌面上得b′点,则bb′即为秤谌面代 替水准面所发生的高差偏差,或称为 地球曲率的影响。 bb′=△h (R+△h) 2 ? R 2 ? D? 2 化简得: D? 2 ?h ? 2 R ? ?h 外 1 —2 (1.4) 图1—11秤谌面取代水准面临秤谌 间隔及高差的影响 用秤谌面取代水准面临高差的影响 D(m) △h(mm) 100 0.8 200 3.1 500 19.6 1000 78.5 第四节 衡量做事概述 1.衡量的基础做事 正在衡量做事中,地面点的三维坐标 (X,y,H) 大凡是间接测出的 。设A、B、C为地面上的三点 ( 如图 1-13所示 ) ,投影到秤谌面上的 位子辨别为a、b、c.要是A点的位子已知,要确定B点的位子,须要 确定 B 点到 A 点正在秤谌面上的秤谌间隔 DAB 和 B 点位于 A 点的方位。 图中ab的对象可用通过点的指北对象与ab的夹角(秤谌角) 呈现,有 了DAB和,B点正在图中的平面位子b就可能确定。因为A、B两点的高 程分别,除平面位子外,还要知晓它们的凹凸闭联,即A、B两点的 ? ?高程HA、HB 或A、B两点间的高差HAB,云云B点的位子就全体确定 了。要是还要确定C点正在图中的位子c,则 须要衡量BC正在秤谌面的秤谌间隔DBC及 b点上相邻双方的秤谌夹角 以 及Hc或hBC 。 由此可知,秤谌间隔、秤谌角及高程是确定地面点相 对位子的三个基础几何因素。衡量地面点的秤谌间隔、水 平角及高程是衡量的基础做事。 2.衡量的基础法则 无论是测绘地形图照旧施工放样衡量,要正在某一点上测绘该地域 通盘的地物和地貌或测设修立物的一共细部是不成以的。比如图 1—14所示,正在A点只可测绘左近的衡宇、道道等的平面位子和高程 ,对待山的另一壁或较远的地物就观测不到,所以,必需持续地逐 个设站观测。于是衡量做事必需遵循必然的法则举办,这便是正在布 局上“由全体到个别”,正在做事步伐上“先掌握后碎部”。即进步 行掌握衡量,然后举办碎部衡量。 图1--14 掌握衡量包罗平面掌握衡量和高程掌握衡量,如图1—14,先正在测区内部设 A、B、C、D、E,F等掌握点连成掌握网(图中为闭合众边形),用较稹密的法子 测定这些点的平面位子和高程,以掌握全数测区,并依必然比例尺将它们缩绘到 图纸上,然后以掌握点为依照举办碎部衡量,即正在各掌握点上衡量左近的屋角、 道道中央线和河岸线的挫折点,以及地貌的特性点(山脊线、山谷线的开始止境, 地貌对象及坡度改变点等),对比实地境况,按必然符号,形容成图。对待修立 物的施工放样,也必需听从“由全体到个别”、“先掌握后碎部”的法则。先正在 施工地域布举措工掌握网,掌握全数修立物的施工放样。然后正在安排图纸上算出 修立物(如图1—15中虚线所示的P′、Q′、R′)的细部点(轮廓点)到掌握点的水 平间隔、秤谌角及细部点高程(称为放样数据),再到实地将细部点的位子定出, 据此施工. 图1--14 从上可能看出,因为掌握点的位子较量精确, 由它量测的碎部点, 都是相互独立的,纵使有舛讹,只对个别有些影响 ( 可能正在现场经 过校核;发掘并改革 ) 不会影响全体。同时因为兴办了联合的掌握 网,可能划分几一面,由几个功课小组同时举办碎部衡量,加快测 量速率。 本章小结 本章苛重讲述了衡量学的基础观点和确定地面点所必 需的坐标系,苛重有下面少少基础实质: (1)衡量学的观点及衡量学科分类 ( 2 )衡量学中常用实在定地面点位子的两种三维坐标系,一种 是地心空间直角坐标系 , 一种是地面点的大地坐标。地面点的位子 呈现还可能用二维坐标和一维高程归纳呈现空间位子,先容了平面 坐标系和高程系,并对我邦的高程系做了评释。 (3)先容了基础衡量做事和衡量的基础法则.

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