《建筑工程測量》緒論(工程本2014年)

1、建筑工程測量緒論(工程本2014年)第一頁，共68頁。課程性質建筑工程測量是工程管理專業(yè)的一門職業(yè)技術必修課。本課程以測繪工程專業(yè)的測量學教學大綱為依據(jù)，根據(jù)測繪學科發(fā)展趨勢的要求，緊密結合工程管理專業(yè)的特點，在教學內容安排上，貫徹少而精、內容新、最大限度地拓寬學生知識面的原則。第二頁，共68頁。理論教學和實驗內容及學時序號教學內容課時分配小計理論課實驗課1第一部分 緒論442第二部分 水準測量4483第三部分 角度測量4484第四部分 距離測量與直線定向4265第五部分 小地區(qū)控制測量446第六部分 復習227總計221032第三頁，共68頁。教學目標（1）知識目標：掌握工程測量基本術語和常

2、規(guī)測量計算知識； 熟悉常規(guī)測量儀器部件功能及操作要求，了解儀器檢驗與校正方法；熟悉施工測量項目的測量技術。（2）能力目標：能熟練操作基本測量儀器，進行常規(guī)工程測量工作；具備正確選擇測量儀器工具完成工程測設項目和施工過程測量工作；力爭具備排除測量儀器簡單故障和進行檢校能力。第四頁，共68頁。教學目標（3）素質目標：培養(yǎng)學生自覺遵守職業(yè)道德和行業(yè)規(guī)范。使學生具有嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L、愛崗敬業(yè)的工作態(tài)度、自覺學習的良好習慣。培養(yǎng)學生團隊意識、創(chuàng)新意識、動手能力、分析解決問題能力、收集處理信息能力。培養(yǎng)學生熱愛勞動、團結協(xié)作、愛護儀器、吃苦耐勞的精神。第五頁，共68頁。教學手段多媒體教學及板書形式學習理論知

3、識，采用教師演示法和學生自主操作法學習測量儀器的操作和檢修。第六頁，共68頁。課程考核方式【考核類型】 考查【考核方式】 閉卷【成績評定】 理論：70% 實驗 考勤 作業(yè)30%第七頁，共68頁。工程測量學是一門歷史悠久的學科。公元前二十七世紀：埃及大金字塔。公元前十四世紀，在幼發(fā)拉底河與尼羅河流域進行過土地邊界劃分測量。公元前十五世紀意大利都靈保存的金礦巷道圖緒 論第八頁，共68頁。我國早在三千多年前的夏禹治水的故事，當時是這樣描述的：“陸行乘車，水行乘船，泥行乘撬，山行乘攆（j），左準繩，右規(guī)矩、載四時，以開九州，通九道，陂九澤，度九山?！边@里所記錄的就是當時的工程勘測情景，準繩和規(guī)矩就是當

4、時所用的測量工具，準是可揆（kui）平的水準器，繩是丈量距離的工具，規(guī)是畫圓的器具，矩則是一種可定平，可測長度、高度、深度和畫圓、畫矩形的通用測量儀器。第九頁，共68頁。司南 規(guī)矩 第十頁，共68頁。秦代李冰父子領導修建的都江堰水利樞紐工程。北宋時沈括為了治理汴渠，測得“京師之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分”，是水準測量的結果。長沙馬王堆漢墓出土的地圖包括地形圖、駐軍圖和城邑圖三種，是目前世界上發(fā)現(xiàn)的最早的地圖。殷周時期的土地測量，秦、漢的私田制。隋唐實行均田制，建立戶籍冊。宋朝按鄉(xiāng)登記和清丈土地，出現(xiàn)地塊圖。到了明朝洪武年間的土地大清丈，編制魚鱗圖冊（世界最早的地籍圖冊）。四大發(fā)明之一的指南

5、針，從司南、指南魚算起，有二千多年的歷史。對礦山測量和其它工程勘測有很大的貢獻。第十一頁，共68頁?，F(xiàn)代測量工具上圖：光學經緯儀中上圖：自動安平水準儀上圖：全站儀中下圖：激光測距儀第十二頁，共68頁。測量學（亦稱測繪學）是研究地球的形狀、大小和地表（包括地面上各種物體）的幾何形狀及其空間位置的科學。測量學的內容包括測定和測設兩部分。測定是指使用測量儀器和工具，通過測量和計算得到一系列的數(shù)據(jù)，再把地球表面的地物和地貌縮繪成地形圖，供規(guī)劃設計、經濟建設、國防建設和科學研究使用。 （由“地”到“圖”）測設是指將圖上規(guī)劃設計好的建筑物、構筑物位置在地面上標定出來，作為施工的依據(jù)。 （由“圖”到“地”)

6、第十三頁，共68頁。地球表面上的物體千差萬別，但可將其分為地物和地貌兩類。地物包括地面上人造或天然固定物體，如房屋、道路、河流、湖泊等。地貌是指地球表面高低起伏的形態(tài)，如山峰、河谷、臺地、懸崖等。測量中將地物和地貌統(tǒng)稱為地形。測定地物和地貌的三維坐標，并用平面圖形表示，稱為地形圖。第十四頁，共68頁。思考： 通過丈量得到A、B 兩點得出距離為50M, 這個過程稱為？ 已知A、B 兩點間距離為50M，若A 點在地面上的位置已知，從A點沿地面直線方向丈量50M,得到地面上B點的距離，這個過程稱為？第十五頁，共68頁。1.1 建筑工程測量的任務第十六頁，共68頁。測量學攝影測量學地圖制圖學大地測量學

7、工程測量學海洋測量學1.1.1 測量學科的分類第十七頁，共68頁。1.大地測量學： 研究地球的形狀和大小，解決大范圍地區(qū)的控制測量和地球重力場問題。2.攝影測量學： 研究利用攝影或遙感技術獲取被測物體的信息，確定物體的形狀、大小和空間位置的理論和方法。3.海洋測量學：以海洋和陸地水域為研究對象，研究港口、碼頭、航道及水下地形測量的理論和方法。4.工程測量學： 研究各種工程在規(guī)劃設計、施工放樣、竣工驗收和營運中測量的理論和方法。5.地圖制圖學： 研究各種地圖的制作理論、原理、工藝技術和應用的一門學科。1.1.1 測量學科的分類第十八頁，共68頁。1.1.2 建筑工程測量的任務建筑工程測量是測量學

8、的一個組成部分。包括建筑工程在勘測設計、施工建設和運營管理階段所進行的各種測量工作。測繪大比例尺地形圖主要任務施工放樣和竣工測量建筑物變形觀測第十九頁，共68頁。1.2 地面點位的確定第二十頁，共68頁。地球的形狀和大小第二十一頁，共68頁。 1）鉛垂線重力的作用線稱為鉛垂線。鉛垂線是測量工作的基準線。第二十二頁，共68頁。處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面稱為水準面。鉛垂線鉛垂線鉛垂線水準面2）水準面第二十三頁，共68頁。與水準面相切的平面，稱為水平面。3）水平面第二十四頁，共68頁。NSWE地球橢球體大地水準面4）大地水準面與平均海水面相重合并延伸向大陸且包圍整個地球的水準面稱為大地水準面。是測

9、量的基準面。第二十五頁，共68頁?；鶞示€：鉛垂線是測量工作的基準線。水準面：處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面。水平面：與水準面相切的平面稱為水平面。大地水準面：與平均海水面相重合并延伸向大陸且包圍整個地球的水準面稱為大地水準面。在實際測量工作中，常以大地水準面作為測量的基準面。小結：第二十六頁，共68頁。地球重力場是不均勻的，所以大地水準面是一個起伏變化的不規(guī)則曲面。這樣的曲面無法在其上面進行測量數(shù)據(jù)的處理。長期測量實踐表明，大地體與一個以橢圓的短軸為旋轉軸的旋轉橢球的形狀十分相似，所以測繪工作便取大小與大地體很接近的旋轉橢球作為地球的參考形狀和大小。第二十七頁，共68頁。NSEWOaba旋轉橢球

10、體 橢圓NWSE繞其短軸NS旋轉而成的旋轉橢球體，又稱地球橢球體。 決定地球橢球體形狀和大小的參數(shù)為橢圓的長半徑a，短半徑b及扁率。第二十八頁，共68頁。長半徑a，短半徑b及扁率，其關系式為：我國目前采用的地球橢球體的參數(shù)值為： 由于地球橢球體的扁率很小，當測量的區(qū)域不大時，可將地球看作半徑為6371km的圓球。第二十九頁，共68頁。1.2.2 地面點位的確定測繪工作的主要任務之一是確定地面點的空間位置，由于地表高低起伏不平，所以一般是用地面某點到基準面的鉛垂距離（簡稱高程）和該點投影到參考曲面上的位置（坐標）來表示該點在地球上的位置。第三十頁，共68頁。確定地面點位的方法 地面點的空間位置須

11、由三個參數(shù)來確定，即該點在大地水準面上的投影位置（兩個參數(shù)）和該點的高程。AA第三十一頁，共68頁。地面點的高程（1）絕對高程 地面點到大地水準面的鉛垂距離，稱為該點的絕對高程，簡稱高程，用H表示。地面點A、B的高程分別為HA、HB。ABhABHAHBHAHB大地水準面黃海平均海水面鉛垂線鉛垂線假定高程起算面第三十二頁，共68頁。 （2）相對高程ABhABHAHBHAHB大地水準面黃海平均海水面鉛垂線鉛垂線假定水準面 地面點到假定水準面的鉛垂距離，稱為該點的相對高程或假定高程。A、B兩點的相對高程為HA、HB。第三十三頁，共68頁。（3）高差ABhABHAHBHAHB大地水準面黃海平均海水面鉛

12、垂線鉛垂線假定高程起算面 地面兩點間的高程之差，稱為高差，用h表示。高差有方向和正負。 A、B兩點的高差為： B、A兩點的高差為： A、B兩點的高差與B、A兩點的高差，絕對值相等，符號相反，即：第三十四頁，共68頁。標高：絕對標高：是以一個國家或地區(qū)統(tǒng)一規(guī)定的基準面作為零點的標高 。相對標高：以建筑物室內首層主要地面高度為零作為標高的起點 。建筑標高 ：在相對標高中，包括裝飾層厚度的標高 。結構標高 ：在相對標高中，不包括裝飾層厚度的標高 。 簡單來說，建筑標高 =結構標高 +裝飾層標高 知識鏈接第三十五頁，共68頁。標高符號：第三十六頁，共68頁。1.2.2.2 地面點的坐標在測繪工作中，常

13、用的坐標系有地理坐標系和平面直角坐標系兩種。1、地理坐標系地面點在球面上的位置常采用經度和緯度來表示，稱為地理坐標。（1）天文地理坐標系（2）大地地理坐標系第三十七頁，共68頁。（1）天文地理坐標系 當研究整個地球的形狀或進行大區(qū)域范圍的測量工作時，常采用地理坐標來確定點的位置，點的坐標可用經度和緯度表示。經度和緯度稱為點的地理坐標。地理坐標是用天文測量方法測定的。例如，北京某點P的地理坐標為東經11628，北緯3954。第三十八頁，共68頁。（2）大地地理坐標系 大地地理坐標又稱大地坐標，用于表示地面點在參考橢球面上的位置，其基準是參考橢球面及其法線，用大地經度L和大地緯度B表示地面點的位置

14、。大地經度L：過P點的大地子午面和首子午面所夾的兩面角。大地緯度B：過P點的法線與赤道面的夾角。第三十九頁，共68頁。第四十頁，共68頁。建國初期，我國使用的大地測量坐標系統(tǒng)是從前蘇聯(lián)測過來的，其坐標原點是前蘇聯(lián)玻爾可夫天文臺，這種狀況與我國的建設和發(fā)展極不相稱。為此，國家有關方面決定建立我國獨立的大地坐標系統(tǒng)。從1975年開始組織人力，搜集分析了大量資料，并根據(jù)“原點”的要求，對鄭州、武漢、西安、蘭州等地的地形、地質、大地構造、天文、重力和大地測量等因素實地考察、綜合分析，最后將我國的大地原點，確定在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)石際寺村境內，具體位置在：北緯343227.00東經1085525.00。

15、知識鏈接第四十一頁，共68頁。為什么將大地原點設在此地？中華人民共和國大地原點選點報告中作了這樣的解釋：“為了使大地測量成果數(shù)據(jù)向各方面均勻推算，原點最好在我國大陸的中部?！倍兾鳑荜柨h永樂鎮(zhèn)石際寺村的確處在祖國大陸的中部。這里距我國邊界正北為880公里，距東北2500公里，距正東1000公里，距正南1750公里，距西南2250公里，距正西2930公里，距西北2500公里。同時，這里的地質條件比較理想。第四十二頁，共68頁。第四十三頁，共68頁。第四十四頁，共68頁。第四十五頁，共68頁。第四十六頁，共68頁。第四十七頁，共68頁。第四十八頁，共68頁。第四十九頁，共68頁。2.平面直角坐標系

16、地理坐標是球面坐標，不便于直接進行各種計算。在工程建設的規(guī)劃、設計與施工中，宜在平面上進行各項計算，為此，需將球面上的圖形用平面表現(xiàn)出來，這就必須采用適當?shù)耐队胺椒?。由于投影方法的不同，所建立的坐標系又分為高斯平面直角坐標系和獨立平面直角坐標系。?）高斯平面直角坐標系（2）獨立平面直角坐標系1.2.2.2 地面點的坐標第五十頁，共68頁。（2）高斯平面直角坐標 利用高斯投影法建立的平面直角坐標系，稱為高斯平面直角坐標系。 在廣大區(qū)域內確定點的平面位置，一般采用高斯平面直角坐標。第五十一頁，共68頁。高斯平面直角坐標的建立方法 首子午線第1帶0126央子中午線赤道 NS 任意號6帶中央子午線的

17、經度0的計算公式： 式中 N6帶的帶號第五十二頁，共68頁。NSO中央子午線KKLL母線母線第五十三頁，共68頁。y(E)赤道OABxAyAxByBx(N)中央子午線投影500kmyAyB規(guī)定：中央子午線的投影為該坐標系的縱軸x，向北為正。赤道的投影為橫軸y，向東為正。兩軸的交點為坐標原點O。第五十四頁，共68頁。39061171111051201141081029993878196908478201918171615141帶2帶393735333129273211304306帶3帶Nn第五十五頁，共68頁。規(guī)定：南北方向為縱坐標軸，記作x軸，向北為正；以東西方向為橫坐標軸，記作y軸，向東為正

18、；坐標原點O一般選在測區(qū)的西南角，使測區(qū)內各點的x、y坐標均為正值；坐標象限按順時針方向編號。（2）獨立平面直角坐標 當測區(qū)范圍較小時，可以用測區(qū)中心點a的水平面來代替大地水準面。在這個平面上建立的測區(qū)平面直角坐標系，稱為獨立平面直角坐標系。 xyAAOxAyA第五十六頁，共68頁。1.2.3 用水平面代替水準面的限度水準面是一個曲面，曲面上的圖形投影平面上，總會產生一定的變形，當變形不超過測量誤差的容許范圍時，可以用水平面代替水準面。但在多大面積范圍內才容許這種代替，下面加以討論。第五十七頁，共68頁。1.2.3.1 對水平距離的影響當D10km時，以水平面代替大地水準面所產生的距離相對誤差

19、為1：1220000，這樣小的誤差，對于精密量距來說也是允許的。因此，在半徑為10km的面積范圍內進行距離測量時，可以不考慮地球曲率，把水準面當作水平面看待。D=D3/3R2第五十八頁，共68頁。1.2.3.2 對高程的影響當D0.1km時，h=0.0008m當D1km時，h=0.078m當D10km時，h=7.850m上述計算表明，進行高程測量時，應考慮地球曲率對高程的影響。h=D2/2R第五十九頁，共68頁。1.3 測量工作概述第六十頁，共68頁。1.3 測量工作概述 1平面直角坐標的測定BAPDAP 測定地面點平面直角坐標的主要測量工作是：測量水平角和水平距離 。第六十一頁，共68頁。 2高程的測定APHAHPhAP大地水準面 測定地面點高程的主要測量工作是：測量高差。第六十二頁，共68頁。1.3.1測量工作的基本內容高差測量基本內容水平角測量水平距離測量第六十三頁，共68頁。1