坐標測量及測設

1、單元導入單元導入 各類建筑工程在施工各類建筑工程在施工的過程中要保證建筑的過程中要保證建筑物平面位置的正確，物平面位置的正確，保證建筑物豎向標高、保證建筑物豎向標高、垂直度和構建安裝的垂直度和構建安裝的精度。如何保證這些精度。如何保證這些精度達到所要建設工精度達到所要建設工程的施工要求，將是程的施工要求，將是施工的關鍵。施工的關鍵。 建筑工程測量課程就是建筑工程測量課程就是解決這些問題的技術核解決這些問題的技術核心課程，離開測量將無心課程，離開測量將無法按設計要求施工，測法按設計要求施工，測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過程，這就施工的整個過程，這就要求從事建筑施工的人要求

2、從事建筑施工的人員，必須掌握必要的測員，必須掌握必要的測量知識、技能和方法，量知識、技能和方法，為建筑施工服務。為建筑施工服務。 本單元將重點對工程測量的任務、地面點位的確定、測量誤差的來源與處理、本單元將重點對工程測量的任務、地面點位的確定、測量誤差的來源與處理、測量精度如何評定以及測量的基本工作進行了系統(tǒng)闡述，是本書的基礎知識，測量精度如何評定以及測量的基本工作進行了系統(tǒng)闡述，是本書的基礎知識，深刻領會本單元的內容將是學好建筑工程測量的基礎和前提。深刻領會本單元的內容將是學好建筑工程測量的基礎和前提。 a一、一、 建筑工程測量的任務建筑工程測量的任務 根據它的任務與作用，包括兩個方面：根據

3、它的任務與作用，包括兩個方面：測定（測繪）測定（測繪）(location)測設（放樣）測設（放樣）(seting-out)測設測設: :圖紙圖紙 地面地面測定測定: :地面地面 圖紙圖紙二、建筑工程測量的作用二、建筑工程測量的作用 土木工程（包括建筑、公路等）的每一個階段土木工程（包括建筑、公路等）的每一個階段 均要進行測量工作均要進行測量工作 工程勘測階段工程勘測階段 控制測量、測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、竣工測量； 工程管理階段工程管理階段 安全監(jiān)測、變形觀測。制圖、識圖、用圖是工程技術人員的基本素質，制圖、識圖、用圖是工程技術人員的基本素質，“測量員測量員

4、” 是作業(yè)現場八大員之一，從高職專業(yè)是作業(yè)現場八大員之一，從高職專業(yè)的特點看，必須要學好工程測量。的特點看，必須要學好工程測量。經驗提示經驗提示 建筑工程測量是保證建筑物平面定位正確，保證建筑物豎向標高和垂直度、構件建筑工程測量是保證建筑物平面定位正確，保證建筑物豎向標高和垂直度、構件安裝等工作精度的必要技術措施。如何保證測量精度達到建設工程的施工要求，將是安裝等工作精度的必要技術措施。如何保證測量精度達到建設工程的施工要求，將是施工的關鍵。施工的關鍵。三、三、建筑工程測量工作及學習該門課程的要求建筑工程測量工作及學習該門課程的要求1.1.建筑工程測量工作的要求建筑工程測量工作的要求2.2.學

5、習該門課程的要求學習該門課程的要求 一知四會一知四會 ：知原理：知原理 、會用儀器、會用儀器 、會識圖用圖、會施工測量。、會識圖用圖、會施工測量。3.3.如何學好工程測量課程如何學好工程測量課程認真聽課；做好筆記；獨立完成作業(yè)；實踐課認真對待。認真聽課；做好筆記；獨立完成作業(yè)；實踐課認真對待。重視實踐：重視實踐： 我們將充分創(chuàng)造條件，給大家動手實操機會，同學們一定要我們將充分創(chuàng)造條件，給大家動手實操機會，同學們一定要 珍惜，充分利用每堂課堂實習。珍惜，充分利用每堂課堂實習。愛護儀器：測量儀器比較貴重且易受損，要求大家養(yǎng)成愛護儀器的好習慣。愛護儀器：測量儀器比較貴重且易受損，要求大家養(yǎng)成愛護儀器

6、的好習慣。一、一、 地面點平面位置的確定地面點平面位置的確定平面直角坐標平面直角坐標大地坐標大地坐標確定地面點的空間位置需用三個量，在測量工作中一般用確定地面點的空間位置需用三個量，在測量工作中一般用:某點在基準面上投影位置（某點在基準面上投影位置（x,yx,y）該點離基準面高度（該點離基準面高度（H H）1.平面直角坐標平面直角坐標 適用于：研究范圍較小。適用于：研究范圍較小。測量平面直角坐標系測量平面直角坐標系數學平面直角坐標系數學平面直角坐標系 u不同點：不同點： a a測量上北方向為測量上北方向為X X軸正向，東方向為軸正向，東方向為Y Y軸正向。軸正向。 b b角度方向順時針度量；象

7、限順時針編號。角度方向順時針度量；象限順時針編號。u相同點相同點: 數學中的三角公式在測量中可直接應用。數學中的三角公式在測量中可直接應用。坐標系的異同：坐標系的異同： 經驗提示經驗提示a.a.為避免坐標出現負值以簡化計算，坐標原點一般選在測區(qū)的西南角。為避免坐標出現負值以簡化計算，坐標原點一般選在測區(qū)的西南角。b.b.測量用坐標系與數學用坐標系在縱橫軸及象限劃分均不一樣，一定要加測量用坐標系與數學用坐標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（屬于球面坐標系統(tǒng)）大地坐標（屬于球面坐標系統(tǒng)）適用于：在地球橢球面上確定點位。適用于：在地球橢球面上確定點位。大地坐標大地坐

8、標( (大地經度大地經度L L ，大地緯度，大地緯度B B ) )知識鏈接：知識鏈接：我國以我國以陜西省陜西省-涇陽縣涇陽縣-永樂鎮(zhèn)永樂鎮(zhèn)-石際寺村石際寺村大地大地原點，建立的大地坐標系原點，建立的大地坐標系1980西安坐標系西安坐標系。大地原點的地理坐標約為：東經10855，北緯3432，海拔417.2m。1測量工作基準面測量工作基準面水準面、大地水準面。水準面、大地水準面。水準面水準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。大地水準面大地水準面其中通過平均海水面的那個水準面。測量工作的基準面。其中通過平均海水面的那個水準面。測量工作的基準面。水準面的特性水準面的特性處處與鉛

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。鉛垂線鉛垂線測量工作的基準線。測量工作的基準線。二、地面點高程位置的確定二、地面點高程位置的確定 驗潮站驗潮站2測量計算基準面測量計算基準面旋轉橢球旋轉橢球 由橢圓（長半軸由橢圓（長半軸a a，短半軸，短半軸b b）繞）繞b b軸旋轉而成的橢球體?？捎脭递S旋轉而成的橢球體?？捎脭祵W式表示的光滑曲面。學式表示的光滑曲面。3.地面點的高程地面點的高程a.a.絕對高程絕對高程H H到大地水準面的鉛垂距離。到大地水準面的鉛垂距離。b.b.相對高程相對高程H H到假定水準面的鉛垂距離。到假定水準面的鉛垂距離。c.c.高高 差差hAB=H

10、B-HA=HhAB=HB-HA=HB-HB-HA A我國的高程系統(tǒng)我國的高程系統(tǒng)主要有：主要有：（1 1）19851985國家高程系統(tǒng)國家高程系統(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：水準原點：青島市觀象山注：水準原點：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）現均采用現均采用1985國家高程基準。國家高程基準。經驗提示經驗提示 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、室內外地坪面用絕對高程面圖首層室內外地坪面用絕對高程以外，其余各部位均用相對高程標以外，其余各部位均用相對高程標注。注。85黃海系黃海系56黃海系黃海系三、用水平面代替水準面的限度三、用水平面代替水準面的限度 1 1對水平角、距離的影響對水平角、距離的影響在以在以10km10km為半徑的范圍內，面積約為半徑的范圍內，面積約320km320km2 2內，可內，可忽略不計。忽略不計。2 2對高程的影響對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、確定地面點位的三個基本要素四、確定地面點位的三個基本要素 測角、量邊、測高差測角、量邊、測高差五、直線定向的概念

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

13、xis direction ) 地面上任一點與其地面上任一點與其高斯平面直角坐標系或假定坐標系的坐標縱軸平行的方向。高斯平面直角坐標系或假定坐標系的坐標縱軸平行的方向。磁偏角磁偏角(magnetic declination)地面上同一點的真、磁子午線地面上同一點的真、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，稱為東偏，向東側，稱為東偏，為正。反之稱為西偏，為正。反之稱為西偏，為負。為負。子午線收斂角子午線收斂角(mapping angle)當軸子午線方向在真子午線當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?？梢娫跒樨摗？梢娫谥醒胱游缇€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：由子午線北端順時針方向量到測線上的夾角，稱為該由子午線北端順時針方向量到測線上的夾角，稱為該直線的方位角。其范圍為直線的方位角。其范圍為0360。 簡稱：方向角簡稱：方向角 標準方向標準方向 方位角名稱方位角名稱 測定方法測定方法 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 天文或陀螺儀測定天文或陀螺儀測定 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 羅盤儀測定羅盤儀測定坐標縱軸坐標縱軸(軸子午線方向軸子午線方向) 坐標方位角坐標方位角 坐標反算而得坐標反算而得標準方向O OP PP PO O真真北北A A磁磁北北Am坐坐標標縱縱軸軸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：由高級到低級精度上：由高級到低級次序

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

17、單介紹二、評定精度的標準二、評定精度的標準 本單元介紹了測量學的基本知識，學習本單元應掌握以下知識點。1.建筑工程測量的三項任務，包括地形圖測繪、施工放樣和變形監(jiān)測。地形圖的測繪和施工放樣在測量程序上是兩個相反的過程。地形圖測繪是使用測量儀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計好的建筑物的位置在地面上標定出來。2.在學習地球的形狀和大小的基礎之上，掌握測量工作的基準線是鉛垂線，測量工作的基準面是大地水準面。3.地面點位的確定。地面點的空間位置用坐標和高程表示。地面點的坐標有三種表示方法，即地理坐標、獨立平面直角坐標和高斯平面直角坐標。地理坐標是表示點在橢球面的位置，用經度

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