建筑工程測(cè)量基礎(chǔ)地面點(diǎn)位的確定（工程測(cè)量）

任務(wù)2地面點(diǎn)位的確定一、地球的形狀與大小二、大地水準(zhǔn)面三、參考橢球面四、確定地面點(diǎn)位的方法五、高程系統(tǒng)地面點(diǎn)位的確定1.測(cè)量的本質(zhì)任務(wù)是地面點(diǎn)位的確定；2.地物和地貌的形狀可以認(rèn)為是由點(diǎn)、線、面構(gòu)成的；3.合理選擇點(diǎn)測(cè)量，可以準(zhǔn)確地表示地物和地貌的位置、形狀和大小。地面點(diǎn)位的確定是測(cè)量工作中最基本的問(wèn)題地球自然形體：是一個(gè)不規(guī)則的幾何體，海洋面積約占地球表面的71%。一、地球的形狀與大小丘陵陸地海洋高山珠穆朗瑪峰最高處8844.43馬里亞納海溝最深點(diǎn)11034米地球上任何一點(diǎn)都要受到地心吸引力的作用，同時(shí)地球又不停地作自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)點(diǎn)又受到離心力的作用，這兩個(gè)力的合力稱(chēng)為重力，重力的作用線又稱(chēng)為鉛垂線。一、地球的形狀與大小1.鉛垂線離心力鉛垂線引力一、地球的形狀與大小1.鉛垂線具有處處與水準(zhǔn)面垂直的特性，因此人們把鉛垂線作為測(cè)量工作的基準(zhǔn)線。在日常生活和工作中，人們常利用這個(gè)原理，用吊錘線檢查物體是否豎直，測(cè)量?jī)x器一般也備有吊錘，供需要時(shí)使用。OG鉛垂線一、地球的形狀與大小2.水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面作為測(cè)量工作的依據(jù)。若放在某物體表面上的水準(zhǔn)器的氣泡居中，則認(rèn)為該表面處于水平狀態(tài)。每臺(tái)測(cè)量?jī)x器上一般都安裝有水準(zhǔn)器，為有關(guān)的測(cè)量工作提供基準(zhǔn)面。一、地球的形狀與大小2.水準(zhǔn)面OG鉛垂線水準(zhǔn)面鉛垂線鉛垂線鉛垂線特點(diǎn)：水準(zhǔn)面上任意一點(diǎn)的鉛垂線都垂直于該點(diǎn)的曲面一、地球的形狀與大小與水準(zhǔn)面相切的平面，稱(chēng)為水平面。二、大地水準(zhǔn)面海水面高度經(jīng)常是不同的，假定其中有一個(gè)平均高度的靜止海水面，則它所包圍的形體稱(chēng)為大地體，代表了地球的形狀與大小。這個(gè)平均高度的靜止海水面稱(chēng)為大地水準(zhǔn)面。我國(guó)在青島設(shè)立驗(yàn)潮站，長(zhǎng)期觀測(cè)和記錄黃海海水面的高低變化，取其平均值作為大地水準(zhǔn)面的位置。水準(zhǔn)面有無(wú)數(shù)個(gè)，而大地水準(zhǔn)面只有一個(gè)。它是描述地球形狀的一個(gè)重要物理參考面，也是海拔高程系統(tǒng)的起算面。地球自然表面大地水準(zhǔn)面ba三、參考橢球面大地水準(zhǔn)面成為一個(gè)非常復(fù)雜的曲面，無(wú)法在這個(gè)曲面上進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)處理。為此，人們采用一個(gè)與大地水準(zhǔn)面非常接近的規(guī)則幾何曲面來(lái)表示地球的形狀與大小，這就是地球參考橢球面。它是測(cè)量計(jì)算工作的基準(zhǔn)面我國(guó)目前采用的橢球參數(shù)是1975年“國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)”通過(guò)并推薦的值a=6378140mb=6356755m地球自然表面參考橢球面ba四、確定地面點(diǎn)位的方法從數(shù)學(xué)中知道，一點(diǎn)的空間位置需要用三個(gè)獨(dú)立的量X、Y、Z（H）來(lái)確定。在測(cè)量工作中，這三個(gè)量通常用該點(diǎn)在參考橢球面上的鉛垂投影位置和該點(diǎn)沿投影方向到大地水準(zhǔn)面的距離來(lái)表示。其中前者由X、Y兩個(gè)量構(gòu)成，稱(chēng)為坐標(biāo)；后者由Z（H）一個(gè)量構(gòu)成，稱(chēng)為高程。也就是說(shuō)，我們用坐標(biāo)和高程來(lái)確定地面點(diǎn)位置。ACYABabcX四、確定地面點(diǎn)位的方法1.坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)是確定點(diǎn)的平面位置的參照系，測(cè)量上常用的坐標(biāo)系統(tǒng)有：大地坐標(biāo)系、高斯平面直角坐標(biāo)系和獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系，這三個(gè)坐標(biāo)系各有特點(diǎn)，適用于不同的場(chǎng)合。大地坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系四、確定地面點(diǎn)位的方法（1）大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系又稱(chēng)為大地地理坐標(biāo)系，它是建立在地球橢球面上的坐標(biāo)系，地球橢球面和法線是大地坐標(biāo)系的主要面和線，地面點(diǎn)的大地坐標(biāo)是它沿法線，在地球橢球面上投影點(diǎn)的經(jīng)度L和緯度B。通過(guò)格林尼治天文臺(tái)的首子午線四、確定地面點(diǎn)位的方法（2）高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系，是將地球參考橢球面按經(jīng)線劃分成若干條帶，把每條帶按數(shù)學(xué)家高斯提出的投影理論投影到平面上，然后在此平面上建立平面直角坐標(biāo)系，使測(cè)量計(jì)算與繪圖變得容易。6°分帶帶號(hào)和中央子午線直角坐標(biāo)四、確定地面點(diǎn)位的方法6度分帶是從地球的首子午線起，經(jīng)度每變化6°劃一帶，自西向東將整個(gè)地球劃分為60條帶。帶號(hào)從首子午線開(kāi)始自西向東編，用阿拉伯?dāng)?shù)字1、2、3…60表示。6°分帶（2）高斯平面直角坐標(biāo)系四、確定地面點(diǎn)位的方法帶號(hào)以東經(jīng)0°~6°為第一帶，6°~12°為第二帶，……位于各帶中央的子午線稱(chēng)為該帶的中央子午線，第一帶的中央子午線的經(jīng)度為3°，第二帶的中央子午線的經(jīng)度為9°。依此類(lèi)推，第N帶的中央子午線的經(jīng)度L0為：L0=6N—3°帶號(hào)和中央子午線（2）高斯平面直角坐標(biāo)系四、確定地面點(diǎn)位的方法3°帶的中央子午線與6°帶中央子午線及分帶子午線重合，減少了換帶計(jì)算。工程測(cè)量采用3°帶，特殊工程可采用1.5°帶或任意帶。6o帶與3o帶中央子午線之間的關(guān)系（2）高斯平面直角坐標(biāo)系四、確定地面點(diǎn)位的方法中國(guó)大陸統(tǒng)一6帶高斯投影（2）高斯平面直角坐標(biāo)系四、確定地面點(diǎn)位的方法平面直角坐標(biāo)系在由高斯投影而成的平面上，中央子午線和赤道保持為直線，兩者互相垂直。以中央子午線為坐標(biāo)系縱軸x，以赤道為橫軸y,其交點(diǎn)為o，便構(gòu)成此帶的高斯平面直角坐標(biāo)系，在這個(gè)投影面上的每一點(diǎn)位置，就可用直角坐標(biāo)x、y確定。此坐標(biāo)與地理坐標(biāo)的經(jīng)緯度L、B是對(duì)應(yīng)的，它們之間有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)關(guān)系，可以互相換算。（2）高斯平面直角坐標(biāo)系四、確定地面點(diǎn)位的方法平面直角坐標(biāo)系xyo500km國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)：xA=3267851myA=87366m由于我國(guó)的位于北半球，東西橫跨12個(gè)6°帶，各帶又獨(dú)自構(gòu)成直角坐標(biāo)系。x坐標(biāo)均為正值，而y坐標(biāo)則有正有負(fù)，為避免y坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，規(guī)定把x軸向西平移500km。X=XAy=500000+yA=（帶號(hào)）587366m（2）高斯平面直角坐標(biāo)系四、確定地面點(diǎn)位的方法為表明某點(diǎn)位于哪一個(gè)6°帶的高斯平面直角坐標(biāo)系，規(guī)定y坐標(biāo)值前加上帶號(hào)。表示該點(diǎn)位于第21個(gè)六度帶上，距赤道3267851m，距中央子午線87366m（去掉帶號(hào)后的y坐標(biāo)減500000m，結(jié)果為正表示該點(diǎn)在中央子午線東側(cè)，若結(jié)果為負(fù)表示該點(diǎn)在中央子午線西側(cè)。）例如某點(diǎn)坐標(biāo)為：x=3267851my=21587366m平面直角坐標(biāo)系（2）高斯平面直角坐標(biāo)系四、確定地面點(diǎn)位的方法（3）獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系當(dāng)測(cè)量區(qū)域較小時(shí)，球面近似于平面，可以直接用與測(cè)區(qū)中心點(diǎn)相切的平面來(lái)代替曲面，然后在此平面上建立一個(gè)平面直角坐標(biāo)系。由于它與大地坐標(biāo)系沒(méi)有聯(lián)系，故稱(chēng)為獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系，有時(shí)也叫作假定平面直角坐標(biāo)系。獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系規(guī)定南北方向?yàn)榭v軸x；東西方向?yàn)闄M軸y。x軸向北為正，向南為負(fù)；y軸向東為正，向西為負(fù)。五、高程系統(tǒng)高程系統(tǒng)是確定地面點(diǎn)高低的參照系，根據(jù)基準(zhǔn)面的不同分為絕對(duì)高程和相對(duì)高程。五、高程系統(tǒng)1.絕對(duì)高程大地水準(zhǔn)面鉛垂線鉛垂線黃海平均海水面地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱(chēng)為該點(diǎn)的絕對(duì)高程，簡(jiǎn)稱(chēng)高程，用H表示。五、高程系統(tǒng)2.相對(duì)高程地面點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱(chēng)為該點(diǎn)的相對(duì)高程或假定高程，用H′表示。黃海平均海水面大地水準(zhǔn)面鉛垂線鉛垂線假定高程起算面H'AH'B五、高程系統(tǒng)3.高差地面兩點(diǎn)間的高程之差，稱(chēng)為高差，用h表示。A、B兩點(diǎn)的高差為：hAB=HB-HA=H'B-H'A大地水準(zhǔn)面黃海平均海水面鉛垂線鉛垂線假定高程起算面H'AH'BhAB五、高程系統(tǒng)3.高差

B、A兩點(diǎn)的高差為：大地水準(zhǔn)面黃海平均海水面鉛垂線鉛垂線假定高程起算面H'AH'BhBAhBA=HA-HB=H'A-H'BA、B兩點(diǎn)的高差與B、A兩點(diǎn)的高差，絕對(duì)值相等，符號(hào)相反，即：hAB=-hBA高差有方向和正負(fù)。國(guó)家高程系統(tǒng)（我國(guó)有兩個(gè)國(guó)家高程系統(tǒng)）以青島大港驗(yàn)潮站歷年觀測(cè)的黃海平均海水面為基準(zhǔn)面。1956年我國(guó)采用青島大港驗(yàn)潮站1950年~1956年7年的潮汐記錄資料推算出的大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)引測(cè)出水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.289m80年代，我國(guó)又采用青島驗(yàn)潮站1953年~1977年25年的潮汐記錄資料推算出的大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)引測(cè)出水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.260m；以這個(gè)大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)建立的高程系稱(chēng)為“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”，簡(jiǎn)稱(chēng)“85高程基準(zhǔn)”。在水準(zhǔn)原點(diǎn)，85高程基準(zhǔn)使用的大地水準(zhǔn)面