建筑工程測量緒論

1、化學(xué)工業(yè)出版社普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材郭玉珍 制作周建鄭 審核教育部高職高專規(guī)劃教材化學(xué)工業(yè)出版社第一節(jié) 測量學(xué)的任務(wù)及其在建筑工程中的作用 第二節(jié) 地面點位的確定 第三節(jié)用水平面代替水準(zhǔn)面的限度 第四節(jié) 測量工作的基本原則 第一章 緒論化學(xué)工業(yè)出版社一、測量學(xué)概述 測量學(xué)是研究如何測定地面點的點位,將地球表面的各種地物、地貌及其他信息測繪成圖以及確定地球形狀和大小的一門科學(xué)。第一節(jié)第一節(jié) 測量學(xué)的任務(wù)及其在建筑工程中的作用測量學(xué)的任務(wù)及其在建筑工程中的作用 化學(xué)工業(yè)出版社測量學(xué)測量學(xué)（一） 大地測量學(xué)（二）普通測量學(xué)（三）攝影測量學(xué)（四）工程測量學(xué)化學(xué)工業(yè)出版社( (一一) )

2、大地測量學(xué)大地測量學(xué)大地測量學(xué)定義：研究測定地球的形狀、大小和研究地球重力場的理論，是在地球表面廣大區(qū)域內(nèi)建立國家大地控制網(wǎng)等方面的測量理論、技術(shù)和方法的學(xué)科。作用： 為測量學(xué)的其它分支學(xué)科提供最基礎(chǔ)的測量數(shù)據(jù)和資料。化學(xué)工業(yè)出版社研究領(lǐng)域：地球表面較小區(qū)域（不顧及地球曲率）。定義：主要是指用地面作業(yè)方法，將地球表面局部地區(qū)的地物和地貌等測繪成地形圖。把小區(qū)域內(nèi)的投影面直接作為平面對待?；瘜W(xué)工業(yè)出版社 攝影測量學(xué)研究如何利用攝影相片來測定物體的形狀、大小、位置并獲取其他信息的學(xué)科，是中國測繪國家基本地形圖的主要方法，目前在測繪城市基本地形圖方面也有應(yīng)用?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版

3、社 工程測量學(xué)是研究各種工程建設(shè)中測量方法和理論的一門學(xué)科。主要研究在工程、工業(yè)和城市建設(shè)以及資源開發(fā)各個階段進行地形和有關(guān)信息的采集、處理、施工放樣、變形監(jiān)測、分析與預(yù)報的理論和技術(shù)，以及與研究對象有關(guān)的信息管理和使用，為工工程建設(shè)提供測繪保障?；瘜W(xué)工業(yè)出版社對武漢長江大橋進行測繪化學(xué)工業(yè)出版社二、建筑工程測量的任務(wù)與內(nèi)容二、建筑工程測量的任務(wù)與內(nèi)容v建筑工程在規(guī)劃設(shè)計、施工建筑和運營管理階段進行的各種測量工作鐵路、公路建設(shè)中的測量工作內(nèi)容與步驟v測繪路線附近的地形圖-路線設(shè)計-地面標(biāo)定v路線跨越河流v路線穿過山嶺進開挖隧道化學(xué)工業(yè)出版社二、建筑工程測量的任務(wù)與內(nèi)容二、建筑工程測量的任務(wù)與內(nèi)

4、容城市規(guī)劃、給水排水、煤氣管道、工業(yè)廠房和高層建筑建設(shè)中的工作內(nèi)容與步驟v規(guī)劃設(shè)計階段v施工建筑階段v運營管理階段化學(xué)工業(yè)出版社現(xiàn)狀：常規(guī)測量儀器有光學(xué)經(jīng)緯儀、光學(xué)水準(zhǔn)儀和鋼尺；現(xiàn)代化儀器有電子經(jīng)緯儀、電子水準(zhǔn)儀、電了全站儀、激光鉛直儀激光掃平儀、激光經(jīng)緯儀和GPS接收機。發(fā)展方向：從手工化向電子化、數(shù)字化、自動化和智能化?；瘜W(xué)工業(yè)出版社高山陸地 丘陵 海洋第第二二節(jié)節(jié) 地面點位的確定地面點位的確定 一一. . 地球的形狀和大小地球的形狀和大小 1 1地球自然形體：是一個地球自然形體：是一個不規(guī)則的不規(guī)則的幾何體幾何體， 長短半軸之差約為長短半軸之差約為21.3KM21.3KM， 地球北極高出

5、橢球面地球北極高出橢球面19m19m左右，左右， 地球南極凹下橢球面約地球南極凹下橢球面約26m26m。 化學(xué)工業(yè)出版社 測量工作的基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)面 測量工作的基準(zhǔn)線鉛垂線（重力方向） 。 測量內(nèi)業(yè)計算的基準(zhǔn)線法線。 測量工作的基準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面。 測量內(nèi)業(yè)計算的基準(zhǔn)面參考橢球面。O OG G 鉛垂線鉛垂線大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面化學(xué)工業(yè)出版社大地體：大地水準(zhǔn)面所包圍的代表地球形狀和大小 的形體。大地水準(zhǔn)面：設(shè)想處于完全靜止的平均海水面向 陸地和島嶼延伸所形成的閉合曲面。 地球自然表面大地水準(zhǔn)面ba化學(xué)工業(yè)出版社 由于大地水準(zhǔn)面是一個不規(guī)則的曲面，不能用數(shù)學(xué)公式表述，因而需要尋找一個理想的幾何體代表地

6、球的形狀和大小。 該幾何體必須滿足兩個條件： 形狀接近地球自然形體； 可以用簡單的數(shù)學(xué)公式表示?；瘜W(xué)工業(yè)出版社2參考橢球體及參考橢球面參考橢球體是一個非常接近大地體，并可用數(shù)學(xué)式表示幾何形體，作為地球的參考形狀和大小。它是一個橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而形成的形體，故又稱旋轉(zhuǎn)橢球體。參考橢球面 參考橢球體外表面， 是球面坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面。地球自然表面參考橢球面ba化學(xué)工業(yè)出版社旋轉(zhuǎn)橢球體由長半軸a（或短半軸b）和扁率決定。我國目前采用的參考橢球體的參數(shù)為：長半軸 a 短半軸b扁 率 = 把地球看作圓球，其平均半徑R =aba)(63713kmba化學(xué)工業(yè)出版社坐標(biāo)系名稱a/m1954北京坐標(biāo)系637824

7、51：298.31980西安坐標(biāo)系63781401：298.257WGS-84坐標(biāo)系63781371:298.257223563化學(xué)工業(yè)出版社二、確定地面點位的方法 地面點的空間位置都與一定的坐標(biāo)系統(tǒng)相對應(yīng)。在高低起伏的地球自然表面上，地面點的位置通常以坐標(biāo)和高程來表示，在測量上常用的坐標(biāo)系有大地坐標(biāo)系、高斯平面直角坐標(biāo)系和平面直角坐標(biāo)系等。CYABabcX化學(xué)工業(yè)出版社1.1.大地坐標(biāo)大地坐標(biāo)大大地經(jīng)度：地經(jīng)度：過P點的子午面NPS與首子午面NMS所構(gòu)成 的二面角叫做P點的大地經(jīng)度，用L表示。大地緯度大地緯度：過P點的法線 Pn與赤道面的夾角叫做P點 的大地緯度，用B表示。赤道赤道平面平面O

8、PM大地經(jīng)度L大地緯度BnLB起始子午面起始子午面（首子午面）（首子午面） SNL取值范圍：東經(jīng)0-180西經(jīng)0-180B取值范圍：北緯0-90南緯0-90（一）地面點的坐標(biāo) 化學(xué)工業(yè)出版社S緯線NO地地 軸軸：地球的自轉(zhuǎn)軸地球的自轉(zhuǎn)軸(NS)(NS)，N N為北極，為北極，S S為南極。為南極。子午面子午面：過地球某點與地軸所組成的平面。過地球某點與地軸所組成的平面。子午線子午線：子午面與地球面的交線，子午面與地球面的交線， 又叫經(jīng)線。又叫經(jīng)線。起始子午面起始子午面：通過英國格林尼治天文臺通過英國格林尼治天文臺 的子午面的子午面NGSNGS 。赤道平面赤道平面：垂直于地軸并通過垂直于地軸并通

9、過 地球中心的平面地球中心的平面WMEWME。赤赤 道道：赤道赤道平面與地球面的交線。平面與地球面的交線。WE赤道赤道赤道平面赤道平面起始子午面起始子午線G橢球上的基本概念橢球上的基本概念化學(xué)工業(yè)出版社（1）高斯投影的概念 高斯投影是一種等角投影。它是由德國數(shù)學(xué)家高斯(Gauss，1777-1855)提出，后經(jīng)德國大地測量學(xué)家克呂格(Kruger，18571923)加以補充完善，故又稱“高斯克呂格投影”，簡稱“高斯投影”。 化學(xué)工業(yè)出版社NSc赤道赤道高斯投影平面高斯投影平面赤道赤道中央子午線中央子午線 高斯投影采用分帶投影。將橢球面按一定經(jīng)差分帶，分別進行投影?；瘜W(xué)工業(yè)出版社我國規(guī)定按經(jīng)差6

10、和3進行投影分帶。6帶自首子午線開始，按6的經(jīng)差自西向東分成60個帶。3帶自1.5 開始，按3的經(jīng)差自西向東分成120個帶?；瘜W(xué)工業(yè)出版社 6帶與3帶中央子午線之間的關(guān)系如圖: 3帶的中央子午線與6帶中央子午線及分帶子午線重合，減少了換帶計算。 工程測量采用3 帶，特殊工程可采用1.5 帶或任意帶。 化學(xué)工業(yè)出版社 按照6帶劃分的規(guī)定，第1帶中央子午線的經(jīng)度為3，其余各帶中央子午線經(jīng)度與帶號的關(guān)系是： L。=6N3 （N為6帶的帶號）例：20帶中央子午線的經(jīng)度為 L。6 203117 按照3帶劃分的規(guī)定，第1帶中央子午線的經(jīng)度為3，其余各帶中央子午線經(jīng)度與帶號的關(guān)系是： L。=3n （n為3帶

11、的帶號） 例：120帶中央子午線的經(jīng)度為 L。3 120360 化學(xué)工業(yè)出版社 若已知某點的經(jīng)度為L，則該點的6帶的帶號N由下式計算： N （取整）+1 若已知某點的經(jīng)度為L，則該點所在3帶的帶號按下式計算： n （四舍五入）6L3L化學(xué)工業(yè)出版社坐標(biāo)系的建立：x軸 中央子午線的投影y軸 赤道的投影原點O 兩軸的交點OxyS（X，Y）高斯自高斯自然坐標(biāo)然坐標(biāo)注：x軸向北為正， y軸向東為正。赤道赤道中央子午線化學(xué)工業(yè)出版社 由于我國的位于北半球，東西橫跨12個6帶，各帶又獨自構(gòu)成直角坐標(biāo)系。故：X值均為正，而Y值則有正有負。世界地圖世界地圖赤赤 道道化學(xué)工業(yè)出版社xyoAB500kmAyy 5

12、00000國家統(tǒng)一坐標(biāo)：國家統(tǒng)一坐標(biāo)：Axx xA=3267851myA=87366mm帶號587366)(化學(xué)工業(yè)出版社（5 5）高斯投影的特性高斯投影的特性（1）中央子午線投影后為直線，且長度不變。（2） 除中央子午線外，其余子午線的投影均為凹向中央子午線的曲線，并以中央子午線為對稱軸。投影后有長度變形。（3） 赤道線投影后為直線，但有長度變形。赤道赤道中央子午線中央子午線平行圈平行圈子午線子午線O Ox xy y化學(xué)工業(yè)出版社（4） 除赤道外的其余緯線，投影后為凸向赤道的曲線，并以赤道為對稱軸。（5）經(jīng)線與緯線投影后仍然保持正交。 （6） 所有長度變形的線段，其長度變形比均大于l。（7）

13、離中央子午線愈遠，長度變形愈大。赤道赤道中央子午線中央子午線平行圈平行圈子午線子午線O Ox xy y化學(xué)工業(yè)出版社3平面直角坐標(biāo)由于地理坐標(biāo)是球面坐標(biāo)，在工程建設(shè)規(guī)劃、設(shè)計 、施工中，測量和計算十分不便。平面直角坐標(biāo)也叫假定平面直角坐標(biāo)系 規(guī)定：南北方向為縱軸x，東西方向為橫軸y；X 軸向北為正， Y軸向東為正；坐標(biāo)系原點一般選在測區(qū)西南角（測區(qū)內(nèi)X、Y均為正值）。 化學(xué)工業(yè)出版社不同點：1、 x，y軸互異。2、 坐標(biāo)象限不同。3、表示直線方向的方位角 定義不同。相同點： 數(shù)學(xué)計算公式相同。 平面直角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)上的笛卡爾平面直角坐標(biāo)系的異同點 ：平面直角坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)系笛卡爾坐標(biāo)系笛卡

14、爾坐標(biāo)系ooyyxxppx=Dcosy=Dsiny=Dsinx=Dcosy=Dsiny=DsinDD化學(xué)工業(yè)出版社1 絕對高程（海拔） ：某點沿鉛垂線方向到 大地水準(zhǔn)面的距離。如：Ho我國的高程系統(tǒng)：水準(zhǔn)原點 全國高程的起算點。 1985年國家高程基準(zhǔn) （72.260m ）（二二）地面點的高程地面點的高程水準(zhǔn)原點H0驗潮站大地水準(zhǔn)面化學(xué)工業(yè)出版社青島觀象山水準(zhǔn)原點化學(xué)工業(yè)出版社某點沿鉛垂線方向到任意水準(zhǔn)面的距離。 如：HA、HB ?；瘜W(xué)工業(yè)出版社基本內(nèi)容： 角度測量（、） 距離測量（S、D） 高差測量（h） （X0 Y0 H0）（X Y H） （X0 Y0 H0）與（X Y H） 幾何關(guān)系化學(xué)

15、工業(yè)出版社第三節(jié)用水平面代替水準(zhǔn)面的限度一、對距離的影響水準(zhǔn)面上弧長為S，其所對圓心角為，地球的半徑為R。水平面上直線長為t，其差值為S。)(tantanRRRDDD223)(3131RDDDRDD相對差值：DABDDRbhHBHBa化學(xué)工業(yè)出版社上式中取R=6371km，則結(jié)論：在半徑為10km的圓面積內(nèi)進行長度的測量 時，可以不必考慮地球曲率的影響，即可把水準(zhǔn)面當(dāng)作水平面看待。 D/km D/m D/D 100.001 1/1220000 250.1281/200000 501.0271/49000 1008.212 1/12000化學(xué)工業(yè)出版社二、對水平角的影響 球面上三角形內(nèi)角之和比平面上相應(yīng)的三角形內(nèi)角之和多出一個球面角超，其值可根據(jù)多邊形面積求得，2RP結(jié)論: 當(dāng)測區(qū)范圍在100km2時，水平面代替水準(zhǔn)面對角度的影響僅為0.51”,在普通測量工作中可以忽略不計。球面面積/km2/(“)球面面積/km2/(“)100.051000.51500.255002.54化學(xué)工業(yè)出版社三、對高程的影響