建筑測量培訓課件(ppt-36張)

1、工程測量主講人：項霞 四川大學水利水電學院 二零零八年八月 緒論緒論第 一 講本 次 授 課目的和要求了解測量學的定義，任務和作用，測量工作的實質(zhì)，確定地面點位的方法測量常用的計量單位計算中數(shù)字的湊整原則。本次授課的重點與難點分析1測量的基準面2坐標系的選擇及其意義3. 高斯（-克呂格）平面直角坐標系1.1 測繪學與測量學一、測繪學 研究地球整體及其表面和外層空間中的各種自然物體和人造物體的與地理空間有關的信息，并對這些與地理空間有關的信息進行采集、處理、管理、更新和利用的理論和技術(shù)。 它既要研究測定地面點的幾何位置、地球形狀、地球重力場，以及地球表面自然形態(tài)和人工設施的幾何形態(tài)；又要結(jié)合社會

2、和自然信息的地理分布，研究繪制全球和局部地區(qū)各種比例尺的地形圖和專題地圖的理論和技術(shù)。 緒論1 緒論測繪學測定繪制二、測量學 測繪學中的第一部分內(nèi)容便是測量學研究的內(nèi)容。即測量學是一門研究地球表面的形狀和大小、地球重力場、確定地面點之間相對位置的科學。測量學：包括測定和測設兩部分工作。1.測定：就是用各種測量儀器和工具，通過實地測量和計算，將地表的地物地貌位置按定比例尺縮繪成地形圖作為規(guī)劃設計、經(jīng)濟建設、國防建設和科學研究應用的依據(jù)。2.測設：(放樣)：將設計圖上的建(構(gòu))筑物位置按設計要求在地面上標定出來作為施工的依據(jù)。緒論測設:圖紙 地面測定:地面 圖紙三、現(xiàn)代測繪學的主要任務及作用1、主

3、要任務 精確地測定地面點的位置及地球的形狀和大小 將地球表面的形態(tài)及其他相關信息測繪成圖 進行經(jīng)濟建設和國防建設所需要的測繪工作2、作用提供基礎數(shù)據(jù)提供地圖行政勘界與權(quán)屬定界提供各種工程需要的測量技術(shù)軍事測繪緒論四、工程測量的主要任務測繪大比例尺地形圖建筑物或構(gòu)筑物的施工放樣繪制竣工總平面圖對建筑物的安全性進行位移和變形監(jiān)測緒論五、測繪學的分類：大地測量學 (Geodesy ) 攝影測量學(Photogrammetry and remote sensing)海洋測量學（marine surveying ）地圖制圖學 (Cartography)工程測量學（engineering surveyin

4、g ） 研究工程建設與自然資源開發(fā)中在規(guī)劃、勘測設計、施工與管理各個階段進行的測量理論與技術(shù)的學科。工程測量學是測繪科學技術(shù)在國民經(jīng)濟和國防建設中的直接應用。按工程種類分為建筑工程測量、線路測量、橋梁測量、隧道測量、礦山測量、城市測量、水利工程測量等。緒論緒論1.2 地面點位置的確定1.2.1 測量的基準線和基準面1.鉛垂線:重力的作用線稱為鉛垂線，簡稱垂線。 (萬有引力與離心力)2水準面（level surface ）：假想靜止不動的海水面向整個陸地延伸形成的封閉的曲面3大地水準面（geoid）：假想靜止不動的平均海水面向整個陸地延伸形成的封閉的曲面4水平面：與大地水準面相切的平面緒論緒論高

5、程控制點稱水準點BM(Bench Mark)。標石水準點、墻腳水準點、簡易標志水準點 。緒論5大地體：大地水準面包圍的曲面形體稱為大地體。6參考橢球體：測量上選一個非常接近大地體，并可用 數(shù)學式表示的旋轉(zhuǎn)橢球體來表示地球的參考形狀和大小，這個形體稱為參考橢球體；其表面稱為參考橢球面；與參考橢球面相應的線為法線。7基準線與基準面 外業(yè)工作的基準面與基準線： 基準面：大地水準面 基準線：鉛垂線 內(nèi)業(yè)計算和制圖的基準面與基準線： 基準面：參考橢球面 基準線：法線緒論參考橢球體的參數(shù)11980年以后IAG-75參數(shù): R=6378140米，=1/298.257，推算值 b=6356755.288米。2

6、1954年北京坐標系參數(shù)（前蘇聯(lián)克拉索夫斯基參數(shù)）: R=6378245米， =1/298.3，推算值b=6356863.019米。3平均參數(shù): R=6371000米。緒論1.2.2確定地面點位置的方法 一、地面點的高程絕對高程：地面點到大地水準面的鉛垂距離，又稱標高和海撥，用H表示 如： A點高程用 HA 表示；B點高程用HB表示高差：地面上兩點的高程之差，用h表示 如：AB兩點高差用hAB表示 ：hAB =HB HA相對高程H：以假定水準面作為高程的起算面。建筑標高：0.000的絕對高程是施工放樣時測設0.000的依據(jù)。緒論1 大地坐標系統(tǒng)大地坐標系統(tǒng)是以參考橢球體面為基準面，以法線為基準

7、線的球面坐標系，通常以大地經(jīng)度、大地緯度和大地高表示，簡稱經(jīng)度(L)，緯度(B)和高程（H）。L、 B或H稱為大地坐標。二、地面點的坐標緒論2 高斯（-克呂格）平面直角坐標系統(tǒng) 大地坐標表示地面點的球面坐標，工程設計上需要點位平面位置。工程建設在地球曲面上完成，工程設計均在平面上進行?！捌矫妗迸c“曲面”必然有矛盾。高斯平面直角坐標系是一種應用廣泛的坐標系統(tǒng)，可以解決這類問題。高斯投影的原理： 1)沿N、S兩極在參考橢球面均勻標出子午線(經(jīng)線)和分帶。 2)假想一個橫橢圓柱面套在參考橢球面上。 3)地球表面投影到橫橢圓柱面上。 4)展開成高斯平面。緒論 高斯投影高斯投影將球面上的坐標轉(zhuǎn)換到平面上

8、投影必然會有變形，常分三種：對于地形圖的測繪來說，要求投影后的角度保持不變形，同時長度變化也要盡可能小，只有采用正形投影，并分帶進行才能滿足上述要求。緒論面積變形長度變形角度變形投影變形緒論 高斯投影的規(guī)律： (1) 中央子午線的投影為一條直線，且投影之后的長度無變形；其余子午線的投影均為凹向中央子午線的曲線，且以中央子午線為對稱軸，離對稱軸越遠，其長度變形也就越大；(2) 赤道的投影為直線，其余緯線的投影為凸向赤道的曲線，并以赤道為對稱軸；(3) 經(jīng)緯線投影后仍保持相互正交的關系，即投影后無角度變形；(4) 中央子午線和赤道的投影相互垂直。為了將投影變形限制在一定的范圍內(nèi)，采用分帶投影。緒論

9、 分帶投影：投影帶寬度：以相鄰子午面間的經(jīng)度差來劃分 6帶：自格林尼治子午面起，自西向東每6為一帶，全球共分60帶。帶號n與其中央子午線的經(jīng)度(L）有下列關系：L = n6-3 已知經(jīng)度L求帶號n： n = int(L/6) + 1我國境內(nèi)有11個6帶（13帶到23帶）緒論 3帶：自東經(jīng)130開始每隔經(jīng)差3劃分，全球共分120帶。帶號n與其中央子午線的經(jīng)度(L）有下列關系：L =n3已知經(jīng)度L求帶號n：n = int(L-1.5)/3) + 1我國境內(nèi)21個3帶（25帶到45帶）緒論6 帶和3帶投影緒論 高斯克呂格平面直角坐標系分帶投影后，各帶的中央子午線都和赤道垂直，以: 中央子午線為縱坐標

10、軸x 赤道為橫坐標軸y 其交點為坐標原點這樣，在每個投影帶內(nèi)，便構(gòu)成了一個既和地理坐標有直接關系、又有各自獨立的平面直角坐標系，稱為高斯-克呂格坐標系緒論為了使橫坐標y不出現(xiàn)負值，無論3或6帶，每帶的縱坐標軸要西移500km，即在每帶的橫坐標上加500km。為了指明該點屬于何帶，還規(guī)定在橫坐標y值之前，要寫上帶號。未加500km和帶號的橫坐標值稱為自然值，加上500 km和帶號的橫坐標值稱為通用值。例如：自然值：Y1 = +36210.140m, Y2 = -41613.070m通用值：Y1=38 536210.140m, Y2=38 458386.930m緒論3、獨立平面直角坐標系獨立平面直

11、角坐標系建立沒有高斯平面直角坐標系那樣嚴格的規(guī)則，主要表現(xiàn)在: 1.坐標系X軸所在的中央子午線的經(jīng)度不一定滿足式(Lo=6N3)或(Lo=3n) ，可按不同要求采用其他的經(jīng)度，具有一定的隨意性； 2.坐標軸X軸的正方向不一定指向北極，可根據(jù)工作需要自行確定，具有某種實用性； 3.坐標系原點不一定設在赤道上，一般設在有利于工作的范圍內(nèi)，具有相應的區(qū)域性。適用于測區(qū)面積較小；（原因：當測區(qū)面積小于100Km2時可用水平面代替大地水準面，此時不考慮地球曲率對測量的影響（指角度和距離）緒論4、測量平面坐標系與數(shù)學坐標系區(qū)別：坐標軸不同：測量坐標系橫軸為Y軸；縱軸為X軸；而數(shù)學坐標系相反；象限順序不同：

12、測量平面直角坐標系以順時針方向開始角度起始點不同：測量平面直角坐標系以縱軸北端為0；而數(shù)學坐標系橫軸東端為0角度方向不同數(shù)學上的三角公式適用于測量平面坐標系 x=scos y=ssin緒論三、地面點定位元素地面點的定位參數(shù)x、y、H基本工作有：角度測量、距離測量、高差測量。測量得到的數(shù)據(jù)為：角度() 、距離(D) 、高差(h) 地面點的空間位置是以投影平面上的坐標（x，y）和高程H決定的，而點的坐標一般是通過水平角測量和水平距離測量來確定的，點的高程是通過測定高差來確定的。所以，測角、量距和測高差是測量的三項基本工作。 緒論四、地面點定位的工作原則:“先控制后碎部、從整體到局部，從高級到低級”

13、 這是對總體工作而言。任何測繪工作都應先總體布置，然后再分階段、分區(qū)、分期實施。“步步有檢核” 這是對具體工作而言。對測繪工作的每一個過程、每一項成果都必須檢核。緒論在小區(qū)域測量中為簡化復雜的投影計算，可將橢球面視作平面，不考慮地球曲率的影響，即用平面代替大地水準面，直接把地面點沿鉛垂線投影到平面上，以確定其位置。但這個取代有一定限度。對于距離，在半徑為10km測區(qū)內(nèi)，可以用平面代替大地水準面，其產(chǎn)生的距離投影誤差可以忽略不計。對于角度，當測區(qū)面積為100平方km時，用平面代替大地水準面，對角度影響最大僅為051”，所以在這樣的測區(qū)進行工程測量可以忽略不計。對于高程，即使在較短的范圍內(nèi)也應該考

14、慮地球曲率的影響。 1.3 用水平面代替水準面的限度緒論1.4 測量常用的計量單位在測量中，常見有長度、面積和角度三種計量單位。1.4.1 長度單位 國際通用長度單位為m（米），我國規(guī)定采用米制。1m=100cm(厘米)=1000mm（毫米）1000m(米)=1km(公里)1.4.2 面積單位面積單位為m2 (平方米)，大面積用km2(平方公里)。緒論1.4.3 角度單位 測量上常用到的角度單位有三種：60進位制的度，100進位制的新度和弧度。 （1）.60進位制的度： 1圓周角=360(度)1(度)60(分)1(分)60(秒) （2）.弧度 角度按弧度計算等于弧長與半徑之比。與半徑相等的一段

15、弧長所對的圓心角作為度量角度的單位，稱為一弧度，用表示。按度分秒表示的弧度為：1圓周角2(弧度)360(度) =360/2=57.3(度) =(180/)/=3438(分) =(180/)6060=206265(秒) 緒論1.5 有效數(shù)字的湊整原則四舍五入原則奇進偶不進原則具體為：大于5者進，小于5者舍，正好是5者，則看前面為奇數(shù)或偶數(shù)而定，為奇數(shù)時進，為偶數(shù)時舍。例如：將下列數(shù)字湊整成小數(shù)后三位。 原有數(shù)字 湊整后數(shù)字 3.14159 3.142 2.71729 2.717 4.51750 4.518 3.21650 3.216 5.6235 5.624緒論小 結(jié)1定 義 測量學是一門研究地

16、球表面的形狀和大小、確定地面點之間相對位置的科學。 2工程測量的主要任務 階段任務內(nèi)容勘測測圖地形圖設計 用圖地形圖的綜合應用施工放樣定位、放線、變形觀測緒論3基準面 名稱定義性質(zhì)用途水準面自由平靜的水面處處與重力方向線正交作假定高程的起算面大地水準面自由平靜的平均海水面同上能代表地球形狀和大小,作高程基準面高程基準面地面點高程的起算面隨選擇的面不同而異作高程計算的零點參考橢球面以橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)的球面處處與法線正交充當?shù)厍虻臄?shù)學模型,作測量數(shù)據(jù)處理的基準面緒論4坐標軸系名稱定義方式用途地理坐標用經(jīng)緯度表示地面點位的球面坐標首子午面向東、向西0180為東經(jīng)、西經(jīng)；由赤道面向北向南090為北緯、

17、南緯適用于全球性的球面坐標系；確定點的絕對位置平面直角坐標用平面上的長度值表示地面點位的直角坐標以南北方向縱軸為X軸,自坐標原點向北為正，向南為負。以東西方向橫軸為Y軸,自坐標原點向東為正,向西為負。象限按順時針編號 適用于小范圍的平面直角坐標系；確定點的相對位置 緒論5高程 絕對高程: 地面上任意一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。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。建筑標高: 建筑物各部位的高度以0.00作為高程起算面的相對高程，稱為建筑標高。高 差: 兩個地面點之間的高程之差稱為高差 緒論練習地球上某點的經(jīng)度為東經(jīng)11221，試問該點所在6帶

18、和3帶的中央子午線經(jīng)度和帶號是多少？激勵學生學習的名言格言220、每一個成功者都有一個開始。勇于開始，才能找到成功的路。221、世界會向那些有目標和遠見的人讓路（馮兩努香港著名推銷商）222、絆腳石乃是進身之階。223、銷售世界上第一號的產(chǎn)品不是汽車，而是自己。在你成功地把自己推銷給別人之前，你必須百分之百的把自己推銷給自己。224、即使爬到最高的山上，一次也只能腳踏實地地邁一步。225、積極思考造成積極人生，消極思考造成消極人生。226、人之所以有一張嘴，而有兩只耳朵，原因是聽的要比說的多一倍。227、別想一下造出大海，必須先由小河川開始。228、有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦關終歸楚；苦心人，天不負；臥薪嘗膽，三千越甲可吞吳。229、以誠感人者，