建筑工程測量技術 課件 模塊一 建筑工程測量認知

建筑工程測量技術模塊一建筑工程測量認知

認知1

建筑工程測量概述

認知3

測量工作基本原則主要內容認知2

地面點位的表示方法認知1

建筑工程測量概述一、建筑工程測量研究的對象、任務和作用建筑工程測量是研究工業(yè)與民用建筑、市政建設等工程在勘測設計、施工放樣、竣工驗收和運營管理等各階段所需的測量工作，主要包括：測繪滿足工程規(guī)劃和設計需要的大比例尺地形圖；將圖紙上設計的建筑物標定到地面上；對在施工過程中及施工后所產生的變形進行監(jiān)測。測量工作貫穿于規(guī)劃、設計、施工和管理各個階段。工程建設的測量分為“測定”和“測設”。測定，是指使用測量儀器和計算，得到一系列特征點的測量數(shù)據、或將地球表面的地物和地貌縮繪成地形圖，滿足工程建設的需求。測設(又叫施工放樣)，是指用一定的測量方法將設計圖紙上規(guī)劃設計好的建筑物位置，在實地上標定出來，作為施工的依據。測定與測設是測量工作的兩個相反過程。二、測量科學的發(fā)展歷史與趨勢測量科學是長期以來人類在認識自然、改造自然的生產實踐中，總結、創(chuàng)造和發(fā)展起來的科學技術之一。公元前21世紀，夏禹治水時就使用過“準繩規(guī)矩”等測量工具。公元前4世紀戰(zhàn)國時，我國勞動人民就利用磁石制成了世界上最早的指南工具“司南”。公元前3世紀，我國西晉裴秀在生產實踐中積累了豐富的經驗，擬定了世界上最早的制圖法則，稱為“制圖六體”。公元2世紀，我國長沙馬王堆漢墓中已有繪制在帛上的具有方位和比例尺的地圖。公元724年，唐朝太史監(jiān)南宮說曾在河南開封一帶直接丈量了長達300km的子午弧長，并用日晷測太陽的陰影以定緯度，這是我國第一次應用弧度測量的方法測定地球的形狀和大小，也是世界上最早的一次子午線弧長測量。十八世紀清代康熙時測繪的《皇輿全圖》，又是一次大規(guī)模的天文測量。此外，在工程建設中，例如萬里長城的建造，四川都江堰水利工程的興修，南北大運河的開鑿，西安、北京等地古都的建筑，都創(chuàng)造和積累了極其豐富的測量經驗。總之，我國歷代勞動人民隨著生產的需要和發(fā)展，對測量科學作出了卓越的貢獻。中華人民共和國成立后，我國的測繪科學進入了一個蓬勃發(fā)展的嶄新階段。七十多年來，在全國范圍內完成了大地控制網的測量，統(tǒng)一了全國的平面坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)。進行了大規(guī)模的航空攝影測量工作，完成了大量的國家基本圖的測繪和土地資源調查任務。在儀器制造方面也有很大的發(fā)展，國產電子測量儀器，如：數(shù)字水準儀、全站儀、GNSSRTK接收機等測量儀器已經廣泛使用，改變了過去完全依賴進口儀器的被動局面。我國在航空、航天技術、遙感技術、激光技術和電子計算機的應用計算也得到飛速發(fā)展，特別是近幾年來，我國自主研制的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)已實現(xiàn)全球組網，擺脫了對GPS的依賴，并開始提供全球服務，北斗系統(tǒng)相關產品已輸出到100多個國家，為用戶提供了多元化的選擇方案，基于北斗土地確權、精準農業(yè)、數(shù)字施工、車輛船舶監(jiān)管、智慧港口等在東盟，南亞、東歐、西亞、非洲等得到成功應用。當前，國外測繪業(yè)正處于高速發(fā)展階段。測繪技術的發(fā)展日新月異，尤其是大數(shù)據、互聯(lián)網、智能化等技術的應用，已經深刻影響了測繪行業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)和產業(yè)鏈。目前國外測繪業(yè)的發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面：

1.數(shù)字化測繪技術的興起

數(shù)字化測繪技術是當前測繪業(yè)的發(fā)展重點之一。這種技術可以快速、準確地獲取地圖、地形圖、航空攝影、衛(wèi)星遙感等數(shù)據，并通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等技術將這些數(shù)據進行集成、分析和處理，從而大幅提升測繪數(shù)據的質量和效率。

與此同時，數(shù)字化測繪技術也可以為環(huán)境保護、氣象預警、災害監(jiān)測等領域提供強大的技術支持，為各個行業(yè)的生產、管理、決策等提供更加科學有效的數(shù)據支持。2.測繪專業(yè)化、精細化趨勢明顯

在國外，測繪行業(yè)已經逐步從過去的粗放式發(fā)展轉向專業(yè)化、精細化的發(fā)展階段。越來越多的測繪公司將自己的業(yè)務范圍鎖定在專業(yè)領域中，比如電力測量、礦產資源測量、海洋測量等。3.測繪產業(yè)與眾多行業(yè)深度融合

在國外，測繪產業(yè)與眾多行業(yè)深度融合，比如：互聯(lián)網、金融、房地產、城鄉(xiāng)規(guī)劃等。測繪數(shù)據可以為這些行業(yè)提供有效支持，比如通過測繪數(shù)據來分析市場底層需求、細化商業(yè)模式、研究人口分布等。這一切都迫切要求測繪工作者發(fā)揚“北斗”精神，努力開展測繪新技術的研究和推廣工作，盡快超越世界先進水平，把我國建設成為偉大的社會主義強國，為實現(xiàn)中華民族偉大復興努力奮斗。

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地面點位的表示方法

地面點位的確定，一般需要三個量。在測量工作中，我們一般用某點在基準面上的投影位置（x,y）和該點離基準面的高度（H）來確定。一、測量基準面

1、測量工作基準面——水準面、大地水準面。

測量工作是在地球表面進行的，而海洋占整個地球表面的71%，故最能代表地球表面的是海水面，人們將海水面所包圍的地球形體看作地球的形狀。測量工作基準面自然選擇海水面。水準面——靜止海水面所形成的封閉的曲面。大地水準面——其中通過平均海水面的那個水準面。水準面的特性——處處與鉛垂線正交、封閉的重力等位曲面。鉛垂線——測量工作的基準線。水準面和大地水準面2、測量計算基準面——旋轉橢球

由于地球內部質量分布不均勻，引起鉛垂線的方向產生不規(guī)則的變化，致使大地水準面成為一個復雜的曲面，無法在這個曲面上進行測量數(shù)據的處理。為了計算方便，通常用一個非常接近于大地水準面，并可用數(shù)學式來表示的幾何體來代替地球的形狀，這就產生了“旋轉橢球”的概念。旋轉橢球：由一橢圓（長半軸a，短半軸b）繞其短半軸b旋轉而成的橢球體。旋轉橢球體

二、地面點的坐標

坐標分為地理坐標、高斯平面直角坐標和平面直角坐標。1、地理坐標（屬于球面坐標系統(tǒng)）——用經度和緯度來表示。

適用于：在地球橢球面上確定點位。圖1-3地球橢球面

其與數(shù)學中平面直角坐標系相比，不同點：（1）測量上取南北方向為縱軸（X軸），東西方向為橫軸（Y軸）（2）角度方向順時針度量，象限順時針編號。相同點：數(shù)學中的三角公式在測量計算中可直接應用。

圖1-4

左圖數(shù)學上的平面直角坐標右圖數(shù)學上的平面直角坐標2、平面直角坐標——用坐標（x，y）來表示。

適用于：測區(qū)范圍較小，可將測區(qū)曲面當作平面看待。確定地面點平面坐標的方法OABXY1.選擇O點為坐標原點，建立平面坐標系。約定：水平線為Y軸，向右為正方向；豎直線為X軸，向上為正方向。1132234452.A點在平面坐標系XOY中的坐標為XA=+5，YA=+4。-2-1-1-23.B點在平面坐標系XOY中的坐標為XB=-2，YA=-2。

3、高斯平面直角坐標

適用于：測區(qū)范圍較大，不能將測區(qū)曲面當作平面看待。

當測區(qū)范圍較大，若將曲面當作平面來看待，則把地球橢球面上的圖形展繪到平面上來，必然產生變形，為減小變形，必須采用適當?shù)姆椒▉斫鉀Q。測量上常采用的方法是高斯投影方法。高斯投影方法是將地球劃分成若干帶，然后將每帶投影到平面上。（1）6°帶的劃分1）為限制高斯投影離中央子午線愈遠，長度變形愈大的缺點，從經度0°開始，將整個地球分成60個帶，6°為一帶。

6°帶中央子午線及帶號2）公式：——中央子午線經度；N——投影帶的帶號。（2）3°帶的劃分從東經開始，將整個地球分成120個帶，3°為一帶。

3°帶中央子午線及帶號有：

——中央子午線經度；N——投影帶的帶號。4、我國高斯平面直角坐標的表示。

方法：（1）先將自然值的橫坐標Y加上500000米；（2）再在新的橫坐標Y之前標以2位數(shù)的帶號。[例題]：國家高斯平面點P（3032586.48，20648680.54），請指出其所在的帶號及自然坐標為多少？（1）點P至赤道的距離：X=3032586.48m（2）其投影帶的帶號為20、P點離20帶的縱軸X軸的實際距離：Y=648680.54-500000=148680.54m三、地面點的高程

1、絕對高程H（海拔）——地面點到大地水準面的鉛垂距離。2、相對高程H'——地面點到假定水準面的鉛垂距離。3、高差——

水準面地面點的高程和高差

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，用大寫字母H表示。如圖所示：地面點A、B的高程分別為HA和HB。HA

HB

2.相對高程

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。用H′表示。如圖所示：A.、B兩點的相對高程為HA′和HB′。HA′HB′3、高差地面兩點間的高程之差,稱為高差，用小寫字母h表示。高差有方向和正負。

A、B兩點的高差為:hAB=HB-HA

B、A兩點的高差為:hBA=HA-HB

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：hBA=

-hAB下面我們學習高差。hAB四、我國的高程系統(tǒng)

主要有：（1）1985國家高程系統(tǒng)（2）1956黃海高程系統(tǒng)（3）地方高程系統(tǒng)。如：珠江高程系統(tǒng)。其中，我國的水準原點建在青島市觀象山，在1985年國家高程系統(tǒng)中，其高程為72.260米；在1956年黃海高程系統(tǒng)中的高程為72.289米。

高程基準，是推算國家統(tǒng)一高程控制網中所有水準高程的起算依據，它包括一個水準基面和一個永久性水準原點。水準基面，通常理論上采用大地水準面，它是一個延伸到全球的靜止海水面，也是一個地球重力等位面，實際上確定水準基面則是取驗潮站長期觀測結果計算出來的平均海面。青島地處黃海，而我國把黃海海平面定為海拔基準面，而這個海拔基準面就是根據驗潮站提供的數(shù)據來確定的。驗潮站的主要作用：監(jiān)測、記錄潮汐變化數(shù)據，為海港研究開發(fā)、經濟建設、國防建設、風潮等自然災害研究提供了有關資料和預測、預防等服務。中國以青島港驗潮站的長期觀測資料推算出的黃海平均海面作為中國的水準基面，即零高程面。青島驗潮站1900年開始驗潮，1904年開始正式建立。

小資料中國水準原點

中國永久性水準原點位于青島觀象山山頂處，由中國人民解放軍總參測繪局于1954年建成，作為中國的海拔起點，全國各地的海拔高度皆由此點起算。該水準原點因其在中國獨一無二的特性，從某種意義上，可以稱為中國高程測量的“格林威治”。在觀象山上，有一個神秘的小石屋，外面有兩層高柵欄，石屋子內還有三道鐵將軍把門。在石屋子里面，有一個價值不菲的拳頭大小、渾圓的黃瑪瑙，瑪瑙上一個紅色小點，上面標出“此處海拔高度72.260米”，這就是我國的“水準原點”。球形的水袋瑪瑙標志，其上有銅制和石制護蓋兩層，用精密水準測量方法與驗潮站上所求出的平均海水面進行聯(lián)測，測出它的高程為全國高程起始點，國家測繪局將它確定為“中華人民共和國水準原點”。當時國家規(guī)定，采用由此青島驗潮站求得的1956年黃海平均海水面作為全國統(tǒng)一高程基準面，其絕對高程為零，凡由此基準面起算的高程，統(tǒng)稱為“1956年黃海高程系統(tǒng)”。中國水準原點建成后，由此構成原點網。用精密水準測量測定水準原點相對于黃海平均海面的高差，即水準原點的高程，定為全國高程控制網的起算高程。-----國家第二期一等水準網高程起算點為水準原點。高程系統(tǒng)為“1985國家高程系統(tǒng)”，共有292條線路、19931個水準點，總長度為93341公里，形成了覆蓋全國的高程基礎控制網。(1985年高程基準和青島原水準點高程為72.289m，已由國家測發(fā)【1987】198號文件通告廢止)。建筑工程測量技術四川水利水電技師學院認知3測量工作基本原則

一、測量的三項基本工作工作

無論是控制測量、碎部測量還是施工放樣，其實質都是確定地面點的位置，也就是測定三個元素，即水平角β、水平距離l和高差h。所以說，高程測量、距離測量和水平角測量是測量的基本工作，觀測、計算和繪圖是測量工作的基本技能。

確定地面點的位置，需要測定三個元素，即水平角β、水平距離D和高差h。所以說角度測量、距離測量