坐標(biāo)測(cè)量及測(cè)設(shè)

1、單元導(dǎo)入單元導(dǎo)入 各類建筑工程在施工各類建筑工程在施工的過(guò)程中要保證建筑的過(guò)程中要保證建筑物平面位置的正確，物平面位置的正確，保證建筑物豎向標(biāo)高、保證建筑物豎向標(biāo)高、垂直度和構(gòu)建安裝的垂直度和構(gòu)建安裝的精度。如何保證這些精度。如何保證這些精度達(dá)到所要建設(shè)工精度達(dá)到所要建設(shè)工程的施工要求，將是程的施工要求，將是施工的關(guān)鍵。施工的關(guān)鍵。 建筑工程測(cè)量課程就是建筑工程測(cè)量課程就是解決這些問(wèn)題的技術(shù)核解決這些問(wèn)題的技術(shù)核心課程，離開(kāi)測(cè)量將無(wú)心課程，離開(kāi)測(cè)量將無(wú)法按設(shè)計(jì)要求施工，測(cè)法按設(shè)計(jì)要求施工，測(cè)量工作貫穿于建筑工程量工作貫穿于建筑工程施工的整個(gè)過(guò)程，這就施工的整個(gè)過(guò)程，這就要求從事建筑施工的人要求

2、從事建筑施工的人員，必須掌握必要的測(cè)員，必須掌握必要的測(cè)量知識(shí)、技能和方法，量知識(shí)、技能和方法，為建筑施工服務(wù)。為建筑施工服務(wù)。 本單元將重點(diǎn)對(duì)工程測(cè)量的任務(wù)、地面點(diǎn)位的確定、測(cè)量誤差的來(lái)源與處理、本單元將重點(diǎn)對(duì)工程測(cè)量的任務(wù)、地面點(diǎn)位的確定、測(cè)量誤差的來(lái)源與處理、測(cè)量精度如何評(píng)定以及測(cè)量的基本工作進(jìn)行了系統(tǒng)闡述，是本書(shū)的基礎(chǔ)知識(shí)，測(cè)量精度如何評(píng)定以及測(cè)量的基本工作進(jìn)行了系統(tǒng)闡述，是本書(shū)的基礎(chǔ)知識(shí)，深刻領(lǐng)會(huì)本單元的內(nèi)容將是學(xué)好建筑工程測(cè)量的基礎(chǔ)和前提。深刻領(lǐng)會(huì)本單元的內(nèi)容將是學(xué)好建筑工程測(cè)量的基礎(chǔ)和前提。 a一、一、 建筑工程測(cè)量的任務(wù)建筑工程測(cè)量的任務(wù) 根據(jù)它的任務(wù)與作用，包括兩個(gè)方面：根據(jù)

3、它的任務(wù)與作用，包括兩個(gè)方面：測(cè)定（測(cè)繪）測(cè)定（測(cè)繪）(location)測(cè)設(shè)（放樣）測(cè)設(shè)（放樣）(seting-out)測(cè)設(shè)測(cè)設(shè): :圖紙圖紙 地面地面測(cè)定測(cè)定: :地面地面 圖紙圖紙二、建筑工程測(cè)量的作用二、建筑工程測(cè)量的作用 土木工程（包括建筑、公路等）的每一個(gè)階段土木工程（包括建筑、公路等）的每一個(gè)階段 均要進(jìn)行測(cè)量工作均要進(jìn)行測(cè)量工作 工程勘測(cè)階段工程勘測(cè)階段 控制測(cè)量、測(cè)繪各種比例尺地形圖； 工程施工階段工程施工階段 施工放樣、竣工測(cè)量； 工程管理階段工程管理階段 安全監(jiān)測(cè)、變形觀測(cè)。制圖、識(shí)圖、用圖是工程技術(shù)人員的基本素質(zhì)，制圖、識(shí)圖、用圖是工程技術(shù)人員的基本素質(zhì)，“測(cè)量員測(cè)量員

4、” 是作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)八大員之一，從高職專業(yè)是作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)八大員之一，從高職專業(yè)的特點(diǎn)看，必須要學(xué)好工程測(cè)量。的特點(diǎn)看，必須要學(xué)好工程測(cè)量。經(jīng)驗(yàn)提示經(jīng)驗(yàn)提示 建筑工程測(cè)量是保證建筑物平面定位正確，保證建筑物豎向標(biāo)高和垂直度、構(gòu)件建筑工程測(cè)量是保證建筑物平面定位正確，保證建筑物豎向標(biāo)高和垂直度、構(gòu)件安裝等工作精度的必要技術(shù)措施。如何保證測(cè)量精度達(dá)到建設(shè)工程的施工要求，將是安裝等工作精度的必要技術(shù)措施。如何保證測(cè)量精度達(dá)到建設(shè)工程的施工要求，將是施工的關(guān)鍵。施工的關(guān)鍵。三、三、建筑工程測(cè)量工作及學(xué)習(xí)該門(mén)課程的要求建筑工程測(cè)量工作及學(xué)習(xí)該門(mén)課程的要求1.1.建筑工程測(cè)量工作的要求建筑工程測(cè)量工作的要求2.2.學(xué)

5、習(xí)該門(mén)課程的要求學(xué)習(xí)該門(mén)課程的要求 一知四會(huì)一知四會(huì) ：知原理：知原理 、會(huì)用儀器、會(huì)用儀器 、會(huì)識(shí)圖用圖、會(huì)施工測(cè)量。、會(huì)識(shí)圖用圖、會(huì)施工測(cè)量。3.3.如何學(xué)好工程測(cè)量課程如何學(xué)好工程測(cè)量課程認(rèn)真聽(tīng)課；做好筆記；獨(dú)立完成作業(yè)；實(shí)踐課認(rèn)真對(duì)待。認(rèn)真聽(tīng)課；做好筆記；獨(dú)立完成作業(yè)；實(shí)踐課認(rèn)真對(duì)待。重視實(shí)踐：重視實(shí)踐： 我們將充分創(chuàng)造條件，給大家動(dòng)手實(shí)操機(jī)會(huì)，同學(xué)們一定要我們將充分創(chuàng)造條件，給大家動(dòng)手實(shí)操機(jī)會(huì)，同學(xué)們一定要 珍惜，充分利用每堂課堂實(shí)習(xí)。珍惜，充分利用每堂課堂實(shí)習(xí)。愛(ài)護(hù)儀器：測(cè)量?jī)x器比較貴重且易受損，要求大家養(yǎng)成愛(ài)護(hù)儀器的好習(xí)慣。愛(ài)護(hù)儀器：測(cè)量?jī)x器比較貴重且易受損，要求大家養(yǎng)成愛(ài)護(hù)儀器

6、的好習(xí)慣。一、一、 地面點(diǎn)平面位置的確定地面點(diǎn)平面位置的確定平面直角坐標(biāo)平面直角坐標(biāo)大地坐標(biāo)大地坐標(biāo)確定地面點(diǎn)的空間位置需用三個(gè)量，在測(cè)量工作中一般用確定地面點(diǎn)的空間位置需用三個(gè)量，在測(cè)量工作中一般用:某點(diǎn)在基準(zhǔn)面上投影位置（某點(diǎn)在基準(zhǔn)面上投影位置（x,yx,y）該點(diǎn)離基準(zhǔn)面高度（該點(diǎn)離基準(zhǔn)面高度（H H）1.平面直角坐標(biāo)平面直角坐標(biāo) 適用于：研究范圍較小。適用于：研究范圍較小。測(cè)量平面直角坐標(biāo)系測(cè)量平面直角坐標(biāo)系數(shù)學(xué)平面直角坐標(biāo)系數(shù)學(xué)平面直角坐標(biāo)系 u不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： a a測(cè)量上北方向?yàn)闇y(cè)量上北方向?yàn)閄 X軸正向，東方向?yàn)檩S正向，東方向?yàn)閅 Y軸正向。軸正向。 b b角度方向順時(shí)針度量；象

7、限順時(shí)針編號(hào)。角度方向順時(shí)針度量；象限順時(shí)針編號(hào)。u相同點(diǎn)相同點(diǎn): 數(shù)學(xué)中的三角公式在測(cè)量中可直接應(yīng)用。數(shù)學(xué)中的三角公式在測(cè)量中可直接應(yīng)用。坐標(biāo)系的異同：坐標(biāo)系的異同： 經(jīng)驗(yàn)提示經(jīng)驗(yàn)提示a.a.為避免坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值以簡(jiǎn)化計(jì)算，坐標(biāo)原點(diǎn)一般選在測(cè)區(qū)的西南角。為避免坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值以簡(jiǎn)化計(jì)算，坐標(biāo)原點(diǎn)一般選在測(cè)區(qū)的西南角。b.b.測(cè)量用坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)用坐標(biāo)系在縱橫軸及象限劃分均不一樣，一定要加測(cè)量用坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)用坐標(biāo)系在縱橫軸及象限劃分均不一樣，一定要加以區(qū)別。以區(qū)別。2.大地坐標(biāo)（屬于球面坐標(biāo)系統(tǒng)）大地坐標(biāo)（屬于球面坐標(biāo)系統(tǒng)）適用于：在地球橢球面上確定點(diǎn)位。適用于：在地球橢球面上確定點(diǎn)位。大地坐標(biāo)大地坐

8、標(biāo)( (大地經(jīng)度大地經(jīng)度L L ，大地緯度，大地緯度B B ) )知識(shí)鏈接：知識(shí)鏈接：我國(guó)以我國(guó)以陜西省陜西省-涇陽(yáng)縣涇陽(yáng)縣-永樂(lè)鎮(zhèn)永樂(lè)鎮(zhèn)-石際寺村石際寺村大地大地原點(diǎn)，建立的大地坐標(biāo)系原點(diǎn)，建立的大地坐標(biāo)系1980西安坐標(biāo)系西安坐標(biāo)系。大地原點(diǎn)的地理坐標(biāo)約為：東經(jīng)10855，北緯3432，海拔417.2m。1測(cè)量工作基準(zhǔn)面測(cè)量工作基準(zhǔn)面水準(zhǔn)面、大地水準(zhǔn)面。水準(zhǔn)面、大地水準(zhǔn)面。水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面靜止海水面所形成的封閉曲面。靜止海水面所形成的封閉曲面。大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面其中通過(guò)平均海水面的那個(gè)水準(zhǔn)面。測(cè)量工作的基準(zhǔn)面。其中通過(guò)平均海水面的那個(gè)水準(zhǔn)面。測(cè)量工作的基準(zhǔn)面。水準(zhǔn)面的特性水準(zhǔn)面的特性處處與鉛

9、垂線正交、封閉的重力等位曲面。處處與鉛垂線正交、封閉的重力等位曲面。鉛垂線鉛垂線測(cè)量工作的基準(zhǔn)線。測(cè)量工作的基準(zhǔn)線。二、地面點(diǎn)高程位置的確定二、地面點(diǎn)高程位置的確定 驗(yàn)潮站驗(yàn)潮站2測(cè)量計(jì)算基準(zhǔn)面測(cè)量計(jì)算基準(zhǔn)面旋轉(zhuǎn)橢球旋轉(zhuǎn)橢球 由橢圓（長(zhǎng)半軸由橢圓（長(zhǎng)半軸a a，短半軸，短半軸b b）繞）繞b b軸旋轉(zhuǎn)而成的橢球體?？捎脭?shù)軸旋轉(zhuǎn)而成的橢球體。可用數(shù)學(xué)式表示的光滑曲面。學(xué)式表示的光滑曲面。3.地面點(diǎn)的高程地面點(diǎn)的高程a.a.絕對(duì)高程絕對(duì)高程H H到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離。到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離。b.b.相對(duì)高程相對(duì)高程H H到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。c.c.高高 差差hAB=H

10、B-HA=HhAB=HB-HA=HB-HB-HA A我國(guó)的高程系統(tǒng)我國(guó)的高程系統(tǒng)主要有：主要有：（1 1）19851985國(guó)家高程系統(tǒng)國(guó)家高程系統(tǒng)（2 2）19561956黃海高程系統(tǒng)黃海高程系統(tǒng)（3 3）地方高程系統(tǒng)。如：珠江高程系統(tǒng)。）地方高程系統(tǒng)。如：珠江高程系統(tǒng)。注：水準(zhǔn)原點(diǎn)：青島市觀象山注：水準(zhǔn)原點(diǎn)：青島市觀象山 H H0 0 = 72.260m = 72.260m（8585黃海系）黃海系） = 72.289m = 72.289m（5656黃海系）黃海系）現(xiàn)均采用現(xiàn)均采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。國(guó)家高程基準(zhǔn)。經(jīng)驗(yàn)提示經(jīng)驗(yàn)提示 在建筑工程中，除了建筑總平在建筑工程中，除了建筑總平面圖首層

11、室內(nèi)外地坪面用絕對(duì)高程面圖首層室內(nèi)外地坪面用絕對(duì)高程以外，其余各部位均用相對(duì)高程標(biāo)以外，其余各部位均用相對(duì)高程標(biāo)注。注。85黃海系黃海系56黃海系黃海系三、用水平面代替水準(zhǔn)面的限度三、用水平面代替水準(zhǔn)面的限度 1 1對(duì)水平角、距離的影響對(duì)水平角、距離的影響在以在以10km10km為半徑的范圍內(nèi)，面積約為半徑的范圍內(nèi)，面積約320km320km2 2內(nèi)，可內(nèi)，可忽略不計(jì)。忽略不計(jì)。2 2對(duì)高程的影響對(duì)高程的影響即使距離很短也要即使距離很短也要顧及地球曲率的影響。顧及地球曲率的影響。四、確定地面點(diǎn)位的三個(gè)基本要素四、確定地面點(diǎn)位的三個(gè)基本要素 測(cè)角、量邊、測(cè)高差測(cè)角、量邊、測(cè)高差五、直線定向的概念

12、及方向的表達(dá)方法五、直線定向的概念及方向的表達(dá)方法 直線定向（直線定向（line orientation）：確定地面直線與標(biāo)準(zhǔn)方向間的水平夾角。）：確定地面直線與標(biāo)準(zhǔn)方向間的水平夾角。1.標(biāo)準(zhǔn)方向（基本方向）分類標(biāo)準(zhǔn)方向（基本方向）分類真子午線方向（真子午線方向（ture meridian direction） 地面上任一點(diǎn)在地面上任一點(diǎn)在其真子午線處的切線方向。其真子午線處的切線方向。磁子午線方向（磁子午線方向（magnetic meridian direction ）地面上任一地面上任一點(diǎn)在其磁子午線處的切線方向。點(diǎn)在其磁子午線處的切線方向。坐標(biāo)縱軸方向坐標(biāo)縱軸方向(ordinates a

13、xis direction ) 地面上任一點(diǎn)與其地面上任一點(diǎn)與其高斯平面直角坐標(biāo)系或假定坐標(biāo)系的坐標(biāo)縱軸平行的方向。高斯平面直角坐標(biāo)系或假定坐標(biāo)系的坐標(biāo)縱軸平行的方向。磁偏角磁偏角(magnetic declination)地面上同一點(diǎn)的真、磁子午線地面上同一點(diǎn)的真、磁子午線方向不重合，其夾角稱為磁偏角。磁子午線方向在真子午線方方向不重合，其夾角稱為磁偏角。磁子午線方向在真子午線方向東側(cè)，稱為東偏，向東側(cè)，稱為東偏，為正。反之稱為西偏，為正。反之稱為西偏，為負(fù)。為負(fù)。子午線收斂角子午線收斂角(mapping angle)當(dāng)軸子午線方向在真子午線當(dāng)軸子午線方向在真子午線方向以東，稱為東偏，方向以

14、東，稱為東偏，為正。反之稱為西偏，為正。反之稱為西偏，為負(fù)。可見(jiàn)在為負(fù)?？梢?jiàn)在中央子午線上，真子午線與軸子午線重合，其他地區(qū)不重合，中央子午線上，真子午線與軸子午線重合，其他地區(qū)不重合，兩者的夾角即為兩者的夾角即為。2.方位角方位角(azimuth)定義：定義：由子午線北端順時(shí)針?lè)较蛄康綔y(cè)線上的夾角，稱為該由子午線北端順時(shí)針?lè)较蛄康綔y(cè)線上的夾角，稱為該直線的方位角。其范圍為直線的方位角。其范圍為0360。 簡(jiǎn)稱：方向角簡(jiǎn)稱：方向角 標(biāo)準(zhǔn)方向標(biāo)準(zhǔn)方向 方位角名稱方位角名稱 測(cè)定方法測(cè)定方法 真北方向真北方向(真子午線方向真子午線方向) 真方位角真方位角A 天文或陀螺儀測(cè)定天文或陀螺儀測(cè)定 磁北方

15、向磁北方向(磁子午線方向磁子午線方向) 磁方位角磁方位角Am 羅盤(pán)儀測(cè)定羅盤(pán)儀測(cè)定坐標(biāo)縱軸坐標(biāo)縱軸(軸子午線方向軸子午線方向) 坐標(biāo)方位角坐標(biāo)方位角 坐標(biāo)反算而得坐標(biāo)反算而得標(biāo)準(zhǔn)方向O OP PP PO O真真北北A A磁磁北北Am坐坐標(biāo)標(biāo)縱縱軸軸0180反正例例1 1已知已知 CDCD= 78= 7820202424， JKJK=326=32612123030， 求求 DC DC ， KJKJ：解：解： DCDC=258=25820202424 KJKJ=146XYAABBBAAB布局上：由整體到局部布局上：由整體到局部 精度上：由高級(jí)到低級(jí)精度上：由高級(jí)到低級(jí)次序

16、上：先控制后細(xì)部次序上：先控制后細(xì)部測(cè)量工作的具體操作原則:測(cè)量工作的基本原則:優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 減少誤差積累；減少誤差積累； 避免錯(cuò)誤發(fā)生；避免錯(cuò)誤發(fā)生； 提高工作效率。提高工作效率。水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀測(cè)距儀測(cè)距儀全站儀全站儀激光掃平儀激光掃平儀激光垂準(zhǔn)儀激光垂準(zhǔn)儀 羅盤(pán)儀羅盤(pán)儀GPS 鋼尺鋼尺一、測(cè)量誤差概述一、測(cè)量誤差概述誤差產(chǎn)生的原因誤差產(chǎn)生的原因2. 測(cè)量誤差的分類測(cè)量誤差的分類3. 多余觀測(cè)多余觀測(cè):例如：鋼尺尺長(zhǎng)誤差、鋼尺溫度誤差、水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸誤差、經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸誤差。例如：鋼尺尺長(zhǎng)誤差、鋼尺溫度誤差、水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸誤差、經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸誤差。0limnn本課題舉例簡(jiǎn)單介紹本課題舉例簡(jiǎn)

17、單介紹二、評(píng)定精度的標(biāo)準(zhǔn)二、評(píng)定精度的標(biāo)準(zhǔn) 本單元介紹了測(cè)量學(xué)的基本知識(shí)，學(xué)習(xí)本單元應(yīng)掌握以下知識(shí)點(diǎn)。1.建筑工程測(cè)量的三項(xiàng)任務(wù)，包括地形圖測(cè)繪、施工放樣和變形監(jiān)測(cè)。地形圖的測(cè)繪和施工放樣在測(cè)量程序上是兩個(gè)相反的過(guò)程。地形圖測(cè)繪是使用測(cè)量?jī)x器將地面上的地物和地貌縮繪在圖紙上，而施工放樣是將圖紙上設(shè)計(jì)好的建筑物的位置在地面上標(biāo)定出來(lái)。2.在學(xué)習(xí)地球的形狀和大小的基礎(chǔ)之上，掌握測(cè)量工作的基準(zhǔn)線是鉛垂線，測(cè)量工作的基準(zhǔn)面是大地水準(zhǔn)面。3.地面點(diǎn)位的確定。地面點(diǎn)的空間位置用坐標(biāo)和高程表示。地面點(diǎn)的坐標(biāo)有三種表示方法，即地理坐標(biāo)、獨(dú)立平面直角坐標(biāo)和高斯平面直角坐標(biāo)。地理坐標(biāo)是表示點(diǎn)在橢球面的位置，用經(jīng)度

18、和緯度表示；獨(dú)立平面直角坐標(biāo)是在小區(qū)域進(jìn)行測(cè)量時(shí)把球面的投影面看成是平面，獨(dú)立平面直角坐標(biāo)與解析幾何中介紹的平面直角坐標(biāo)基本相同，只是測(cè)量中縱軸為x軸，橫軸為y軸，象限按順時(shí)針編號(hào)。地面點(diǎn)的高程是確定地面點(diǎn)位置的基本要素之一，高程又有絕對(duì)高程和相對(duì)高程之分。我國(guó)目前采用“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”。4.用水平面代替水準(zhǔn)面的限度。為了使計(jì)算和繪圖簡(jiǎn)化，在半徑為10km的范圍內(nèi)，地球曲率對(duì)水平距離的影響可以忽略不計(jì)；但在進(jìn)行高程測(cè)量時(shí)，必須考慮地球曲率對(duì)高程的影響。5.測(cè)量的基本工作及測(cè)量工作的基本原則。地面點(diǎn)的坐標(biāo)和高程不是直接測(cè)定的，通常通過(guò)水平距離測(cè)量、水平角測(cè)量和高程測(cè)量(或高差測(cè)量)來(lái)確定。因此，水平距離測(cè)量、水平角測(cè)量和高程測(cè)量（或高差測(cè)量）是