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北方工业大学

课程教案

普通测量 课 程 名 称 专业必修 课 程 性 质 开 课 年 度 开 课 学 期 授 课 班 级 赵俊兰 20 06 年至2007 年 秋季 春季 土木06A-1234 主 讲 教 师 建筑工程学院 课程所属学院(部门) 土木工程系 课程所属系(教研室) 课程 第 四 讲 第 3 周 第 1 章 日期：2007年3月5 测量学基础 地点：二教 第 3 节 地面点位确定 （1）地面点的空间位置与一定的坐标系统相对应，引出表示地面点位的三个量，简述测量上坐标的种类。 （2）大地坐标系 （天文坐标、大地坐标） （3）高斯投影、高斯平面直角坐标系、高斯坐标系与数学坐标系的区别，通用的横坐标。 （4）平面直角坐标系。 （5）高程系统，绝对高程（海拔）、相对高程、大地高的含义，不同高程的起算基准面。复述高差的含义，让同学理解高差与高程起算基准面无关。引出水准原点概念，举例说明1956黄海高程与1985国家高程基准。 教学目标： １、地面点的空间位置与一定的坐标系统相对应，引出表示地面点位的三个量，了解测量上坐标的种类； ２、理解高斯投影、高斯平面直角坐标系的联系；熟练掌握高斯平面坐标系与数学笛卡儿坐标系的区别，通用的横坐标含义； ３、掌握高程、高差的概念 ； ４，掌握高斯分带投影、高斯平面直角坐标，投影带带号及中央子午线经度计算； 教学重点: 1） 大地坐标系 思考（1）测量坐标系与地面点位的确定 （2）高斯投影、分带投影、高斯平面直角坐标、6?投影带、3?投影带。高斯坐标系与数学坐标系的区别 （3）高程、高差 教学难点: 1）高斯投影、分带投影，高斯平面直角坐标、6?投影带、3?投影带。高斯坐标系与数学坐标系的区别。 复习已有的知识概念，为将要学习的新知识做准备。提问讨论回答，测量工作基准面？测量工作基准线？地球椭球面？旋转椭球体的数学公式？大地水准面的特性？ 引出表示地面点位的三个量，坐标和高程。强调坐标系的基准面的不同，坐标系统是不同的。讲述提问，地面点的空间位置与一定的坐标系统相对应，引出表示地面点位的三个量。简述测量上坐标的种类。加强同学的了解并增加学生对测量上常用坐标系的认识。复述大地坐标系的含义，重点介绍天文坐标和大地坐标的含义与基准面、基准线的区别。讲述分析，大地坐标系以参考椭球面为基准面。大地地理坐标的基准面地球椭球面、基准线法线，椭球体面上的大地高为零。我国版图处于东经74?—135?，北纬3?—54?。天文坐标与大地坐标的区别。复述高斯投影、高斯平面直角坐标系、高斯坐标系与数学坐标系的区别，通用的横坐标。讲述分析，高斯投影、分带投影、高斯投影的特点。高斯平面直角坐标、6?投影带、3?投影带。、6?投影带、3?投影带的带号及中央子午线的计算。高斯坐标系与数学坐标系的区别。复述平面直角坐标系，讲述分析，平面直角坐标系的投影面、平面直角坐标原点、X轴与Y轴的规定。 举例说明抽象概念，引出高程的概念。复述高程系统，绝对高程（海拔）、相对高程、大地高的含义。不同高程的起算基准面。复述高差的含义，让同学理解高差与高程起算基准面无关。引出水准原点概念，举例说明1956黄海高程与1985国家高程基准。讲述提问分析，高程系统，绝对高程（海拔）、相对高程、大地高，高差的含义。 理解不同高程的起算基准面。让同学理解高差与高程起算基准面无关。引出水准原点概念，举例说明1956黄海高程与1985国家高程基准。 讲授主要内容: 测量坐标系与地面点位的确定 空间是三维的，表示地面点在某个空间坐标系中的位置需要三个参数，确定地面点位的实质就是确定其在某个空间坐标系中的三维坐标。 ?测量学将空间坐标系分为参心坐标系和地心坐标系。 ?“参心”意指参考椭球的中心，由于参考椭球的中心一般不与地球质心重合，所以它属于非地心坐标系， ?“地心”意指地球的质心，GPS使用的WGS-84属于地心坐标系。工程测量通常使用参心坐标系 （一）地面点的地理坐标（确定点的球面位置的坐标系 ）测量上将空间坐标系分解成确定点的球面位置的坐标系(二维)和高程系(一维)。 确定点的球面位置的坐标系有地理坐标系和平面直角坐标系两类。 地理坐标系(geographical reference system) 地理坐标系又可分为天文地理坐标系和大地地理坐标系两种。 1 天文地理坐标系 天文地理坐标又称天文坐标，表示地面点在大地水准面上的位置，它的基准是铅垂线和大地水准面，它用天文经度(astronomical longitude)λ和天文纬度φ(astronomical latitude)两个参数来表示地面点在球面上的位置。 2 大地地理坐标系 大地地理坐标又称大地坐标，是表示地面点在参考椭球面上的位置，它的基准是法线和参考椭球面，它用大地经度(geodetic longitude)和大地纬度(geodetic latitude)表示。 P点大地经度：过P点的大地子午面(geodetic meridian plane)和首子午面所夹的两面角。 P点大地纬度：过P点的法线与赤道面的夹角。 大地经、纬度是根据起始大地点(又称大地原点，该点的大地经纬度与天文经纬度一致)的大地坐标，按大地测量所得的数据推算而得的。 我国以陕西省泾阳县永乐镇大地原点(geodetic origin)为起算点，由此建立的大地坐标系，称为“1980西安坐标系”(Xian geodetic coordinate system 1980)，简称80系或西安系。 通过与前苏联1942年普尔科沃坐标系联测，经我国东北传算过来的坐标系称“1954北京坐标系”(Beijing geodetic coordinate system 1954)，其大地原点位于前苏联列宁格勒天文台中央。 (二)平面直角坐标 1 高斯平面直角坐标系 2 假定平面直角坐标 3 城市平面直角坐标 （三）地面点的高程 1 绝对高程（海拔）：地面点到大地水准面的铅垂距离，称为绝对高程，又称海拔。以H表示。 2 相对高程：地面点到任意假定水准面的铅垂距离，称为相对高程。以H’表示。 3 高差： 地面两点高程之差，以h表示。hAB=HB-HA=H'B-Ha 高程系是一维坐标系，它的基准是大地水准面。由于海水面受潮汐、风浪等影响，它的高低时刻在变化。通常是在海边设立验潮站(tide gauge station)，进行长期观测，求得海水面的平均高度作为高程零点，以通过该点的大地水准面为高程基准面(height datum)。也即大地水准面上的高程恒为零。 80年代，我国又采用青岛验潮站1953年~1977年25年的潮汐记录资料推算出的大地水准面为基准引测出水准原点的高程为72.260m，以这个大地水准面为高程基准建立的高程系称为“1985国家高程基准”(Chinese height datum 1985)，简称“85高程基准”。 在水准原点，85高程基准使用的大地水准面比56黄海系使用的大地水准面高出0.029m。 (2) 城市高程系统的选择 《城市测量规范》规定，一个城市只应采用一个统一的高程系统。城市高程系统应采用1985国家高程基准或沿用1956年黄海高程系统，在远离国家水准点的新设城市或在改造旧有水准网因高程变动而影响使用时，经上级行政主管部门批准后，可暂时建立或用地方高程系统，但应争取条件归算到1985国家高程基准上来。 本次课主体教学方式、方法：多媒体教学 总结表示地面点位表示的三个量，坐标和高程。强调测量上常用的坐标系的基准面、基准线。通过提炼总结加强学生理解高斯投影，掌握高斯分带投影、高斯平面直角坐标，投影带带号及中央子午线经度计算，平面直角坐标系与数学坐标系的区别。明确高程、高差的概念。 ?设问：1、为什么有那么多的坐标系统？经纬度是怎样测定的？ ?2、地球上最重要的两条地理界线指的是什么线？中国疆土四至的地理坐标是什么？ 布置作业 ?3、什么是北京时间？ ?4、郑和下西洋靠什么导航？ 作业： 1.测量学研究的对象和任务是什么？ 2.简述测绘工作在国民经济建设中的作用。 3.铁路工程测量在铁路建设中的作用如何？ 4.什么是水准面？什么是大地水准面？ 5.什么是大地体？参考椭球体与大地体有什么区别？ 6.确定地球表面上一点的位置，常用哪两种坐标系？它们各自的定义是什么？ 7.什么叫绝对高程？什么叫假定高程？什么是高差？ 8.测量平面直角坐标系与数学平面直角坐标系的联系与区别是什么？