測量基本知識

1、 土木工程測量延永東江蘇大學(xué)土力學(xué)用教材：土木工程測量，武漢理工大學(xué)出版社，2011年測量學(xué)實驗，同濟大學(xué)出版社，2003年 第一章 測量基本知識測繪學(xué)概述地球的形狀和大小測量坐標(biāo)系與地面點位的確定測量的基本工作與原則地球曲率對測量觀測量的影響 第一節(jié) 測繪學(xué)概述測量：測量是按照某種規(guī)律，用數(shù)據(jù)來描述觀察到的現(xiàn)象，即對事物作出量化描述，是對非量化實物的量化過程。 測量學(xué)：研究三維空間中各種物體的形狀、大小、位置、方向和其分布的學(xué)科內(nèi)容： 測定：指使用測量儀器和工具，通過測量和計算，得到一系列測量數(shù)據(jù)，或把地球表面的地形縮繪成地形圖。 測設(shè)：指把圖紙上規(guī)劃設(shè)計好的建筑物

2、、構(gòu)筑物的位置在地面上標(biāo)定出來，作為施工的依據(jù)。測量的概念測繪的概念測繪：測量與地圖制圖的總稱測繪學(xué)：研究地理信息的獲取、處理、描述和應(yīng)用的學(xué)科測繪學(xué)的研究對象：地球表面（地下、空間）測繪學(xué)的研究內(nèi)容：地球的形狀和大小、 地面點間的相互關(guān)系 第一節(jié) 測繪學(xué)概述測繪測量Surveying制圖Maping測定：地紙(location)測設(shè)：紙地(set-out) 第一節(jié) 測繪學(xué)概述 第一節(jié) 測繪學(xué)概述一、測量工作的作用在科學(xué)研究方面在國防建設(shè)方面在經(jīng)濟建設(shè)方面在工程建設(shè)方面在日常生活方面在其他方面科學(xué)研究方面界碑測量 界河測量國防建設(shè)方面經(jīng)濟建設(shè)方面土地測量 礦山測量工程建設(shè)方面工程建設(shè)方面測繪貫

3、穿三峽工程選址、施工、放樣、機電安裝、竣工以及大壩變形觀測的全過程，并為庫區(qū)生態(tài)保護(hù)、文物搶救、移民安置等提供了基本用圖和測繪數(shù)據(jù)。工程建設(shè)方面三峽壩區(qū)不同時期航空影像對比日常生活方面二、測量學(xué)的發(fā)展概況1、中國古代測繪技術(shù)公元前21世紀(jì)，夏禹治水時“陸行乘車，水行乘舟，泥行乘撬 ，山行乘攆 ，左準(zhǔn)繩，右規(guī)矩，載四時，以開九州，通九道，陂九澤，度九山” 。 西漢長沙國的地形圖、駐軍圖、城邑圖，是迄今發(fā)現(xiàn)的最古老最詳實的地圖（公元前167年）。西晉的裴秀總結(jié)和提出了分率（比例尺）、準(zhǔn)望（方位）、道里（距離）、高下、方斜、迂直的“制圖六體”唐代高僧一行主持進(jìn)行了世界上最早的子午線測量。 西漢長沙國

4、馬王堆地形圖 西漢長沙國馬王堆駐軍圖北宋沈括用分級筑堰靜水水位方法測量汴渠四百多公里沿河段的高差，用水平望尺、干尺和羅盤測量 地形，并在世界上最早發(fā)現(xiàn)了磁針偏角。元朝郭守敬創(chuàng)制了多種天文儀器，主持進(jìn)行了大規(guī)模的天文測量。明代鄭和七使西洋首次繪制了航海圖。清康熙年間，開展了大規(guī)模的經(jīng)緯度測量和地形測量，歷時10年，測繪范圍超過1000萬平方公里，于1718年編成著名的皇輿全覽圖二、測量學(xué)的發(fā)展概況鄭和航海圖皇輿全覽圖共41幅 2、新中國測繪技術(shù)建立和統(tǒng)一了全國坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng) 1954北京坐標(biāo)系； 1980西安坐標(biāo)系； 1956年黃海高程系統(tǒng)； 1985國家高程基準(zhǔn)； 2000國家大地坐標(biāo)系(

5、2008年全面啟用)。建立了遍及全國的國家水平控制網(wǎng)、國家水準(zhǔn)網(wǎng)、GPS網(wǎng)等2、新中國測繪技術(shù)完成了國家基本圖的測制工作，并不斷更新。在資源勘察和區(qū)域規(guī)劃中進(jìn)行了大量測繪工作。在工廠建設(shè)、礦山建設(shè)、鐵路建設(shè)、公路建設(shè)、水利建設(shè)、城市建設(shè)、災(zāi)害治理等方面的測量工作。科學(xué)考察中的測量。南極、北極考察，世界第一高峰珠穆朗瑪峰的高程精確測定。2、新中國測繪技術(shù)2005年測量珠穆朗瑪峰的高程為： 8844.430.21米 3、測繪新技術(shù)3S技術(shù) GPS全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System ） GIS地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System ）

6、RS遙感（Remote Sensing ）數(shù)字地球GPS衛(wèi)星北斗導(dǎo)航衛(wèi)星 3、測繪新技術(shù)Google Earth ， 中國衛(wèi)星地圖3、測繪新技術(shù)E都市全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）連續(xù)運行參考站（CORS站 ）激光測距觀測站3、測繪新技術(shù)地圖投影制圖綜合航空攝影航空影像1:5萬大地測量學(xué)攝影測量與遙感學(xué)海洋測量學(xué)工程測量學(xué)地圖制圖學(xué)三、測繪學(xué)的分支學(xué)科 四、測量學(xué)的任務(wù)地形圖的測繪地形圖的應(yīng)用施工測量建筑物的變形觀測1、地形圖的測繪 測圖：使用測量儀器，按一定的程序和方法，根據(jù)地形圖圖式規(guī)定的符號，將地球表面測繪在圖紙上，供規(guī)劃設(shè)計等使用。 地物：地面上人造或天然形成的固定性物體 地貌：地球表面高

7、低起伏的自然形態(tài) 地形：地物與地貌的總稱自動安平水準(zhǔn)儀DSZ2 DZS3-1AL328天寶 ZEISS DiNi系列電子水準(zhǔn)儀 電子水準(zhǔn)儀DT-02電子經(jīng)緯儀DT200系列電子經(jīng)緯儀 水平角垂直角TPS1000/2000高精度全站儀；TC標(biāo)準(zhǔn)型全站儀；TCA全自動全站儀/測量機器人全站儀水平角垂直角距離（斜距、平距）高差 根據(jù)地形圖進(jìn)行土地平整、土方計算、路邊選線。2、地形圖的應(yīng)用3、施工測量 各種工程建設(shè)在施工階段的測量工作。 建筑物的放樣：把圖紙上設(shè)計好的各種建(構(gòu))筑物的平面位置和高程標(biāo)定在實地上，也叫測設(shè)。核電站建設(shè)道路測量4、建筑物的變形觀測 測定建筑物及其地基在建筑物荷重和外力作用

8、下隨時間而發(fā)生的變形，目的是監(jiān)測建筑物的安全性。隔河巖大壩自動分洪監(jiān)測第二節(jié) 地球的形狀和大小第二節(jié) 地球的形狀和大小基本概念：鉛垂線：重力的方向線，是測量工作的基準(zhǔn)線。水準(zhǔn)面：處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面；也即水在靜止時 的表面。水平面：與水準(zhǔn)面相切的平面。大地水準(zhǔn)面：與假想的無擾動的處于流體平衡狀態(tài)的海洋面 相重合的重力等位面。 作用:作為高程基準(zhǔn)面。大地體：由大地水準(zhǔn)面所包圍的形體。參考橢球體：一個國家或地區(qū)為處理測量成果而采用的一種與地球大小、形狀最接近并具有一定參數(shù)的地球橢球。參考橢球面：參考橢球體的表面。第二節(jié) 地球的形狀和大小 1954年北京坐標(biāo)系，所用的橢球參數(shù)： 長半徑 a=

9、6378245米 扁率f=（a-b）/a=1/298.31980年國家大地坐標(biāo)系（1980西安坐標(biāo)系），所用的橢球參數(shù)： 長半徑 a=6378140米； 短半徑 b=6356755.2882米 扁率f=（a-b）/a=1/298.2572000國家大地坐標(biāo)系，所用的橢球參數(shù)： 長半徑 a=6378137米 扁率f=（a-b）/a=1/298.257222101地球的平均半徑：R=6371千米第二節(jié) 地球的形狀和大小第三節(jié) 測量坐標(biāo)系與地面點位的確定一、測量坐標(biāo)系 空間直角坐標(biāo)系，大地坐標(biāo)系，高斯投影平面直角坐標(biāo)系，獨立平面直角坐標(biāo)系。1.空間直角坐標(biāo)系 坐標(biāo)原點：參考橢球的中心； Z軸：指向北

10、極； X軸：指向起始子午面與赤道的交點； Y軸：位于赤道面上按右手系與X軸呈90度夾角。起始子午線赤道第三節(jié) 測量坐標(biāo)系與地面點位的確定2.大地坐標(biāo)系 東西向：經(jīng)度L（0180）； 南北向：緯度B（090）； 高度：沿法線到參考橢球體面（基準(zhǔn)面）的距離H。P4 圖1-3EwSP0N 我國：東經(jīng)74135，北緯354 鎮(zhèn)江： L=119.27 E B=32.12 N，經(jīng)度緯度第三節(jié) 測量坐標(biāo)系與地面點位的確定2.大地坐標(biāo)系 1954北京坐標(biāo)系； 1980國家大地坐標(biāo)系； WGS-84坐標(biāo)系（世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)）。國家大地原點：陜西省咸陽市涇陽縣永樂鎮(zhèn)北洪流村 中央子午線與圓柱體相切，投影時其長度不

11、變，展開后為X軸； 赤道與中央子午線正交，展開后為Y軸。3.高斯平面直角坐標(biāo)NSWE 3.高斯平面直角坐標(biāo)6度帶起始：0度3度帶起始：1.5讀3.高斯平面直角坐標(biāo) 第四節(jié) 地面點位的確定x (北) y (東) y o o x 測量高斯平面直角坐標(biāo)系數(shù)學(xué)平面直角坐標(biāo)系 2、高斯平面直角坐標(biāo)系 原點：赤道和中央子午線的交點 x軸：南北方向，自原點向北為正，向南為負(fù)； y軸：東西方向，自原點向東為正，向西為負(fù)； 象限：按順時針方向編號。我國：y軸向西移動500km， y坐標(biāo)前冠以帶號。 2、高斯平面直角坐標(biāo)系 測區(qū)范圍小，局部球面當(dāng)作水平面； 坐標(biāo)軸和原點和任意選擇。2、獨立平面直角坐標(biāo)系三、高程系

12、統(tǒng)高程：地面點至高程基準(zhǔn)面的垂直距離高程基準(zhǔn)面： 參考橢球面大地高 大地水準(zhǔn)面海拔高我國：85國家高程基準(zhǔn)國家水準(zhǔn)原點（山東青島） 絕對高程H ：地面點至高程基準(zhǔn)面的鉛垂距離， 也叫海拔，簡稱高程。相對高程H ：地面點至任意水準(zhǔn)面的鉛垂距離， 也叫假定高程。 高差h ：兩點間的高程之差三、高程系統(tǒng)高差有正負(fù)第四節(jié) 測量的基本工作與原則一、測量的基本工作 確定地面點的空間位置3個基本要素：水平距離，水平角，高程；3項基本工作：距離測量，角度測量，高程測量 第四節(jié) 測量的基本工作與原則一、測量的基本工作地面點的坐標(biāo)和高程通常不是直接測定的。x y o AB12DB1D12 1B布局上“從整體到局部”；工作步驟上”先控制后碎部”；精度上“從高級到低級” 作用：可以減少測量誤差的傳遞和積累 ; 可以分區(qū)平等作業(yè)，加快測量工作的進(jìn)展速度。 o 步步有檢核第四節(jié) 測量的基本工作與原則二、測量工作的基本原則BAEDCFPQRBAECDPFRQ第四節(jié) 測量的基本工作與原則 第五節(jié) 地球曲率對測量觀測量的影響一、地球曲率對水平距離的影響RDABO DBB 距離D（千米）距離誤差D（厘米）相對誤差D / D100.81:1217700206.61:30440050102.71:48700 對距離測量來說，在以10千米為半徑的范圍內(nèi)