第一章-土木工程測量緒論

四川攀枝花學(xué)院土木工程學(xué)院付建E-mail:fujian820218@163.comTel：3371016建筑工程測量實用文檔§1.1建筑工程測量的任務(wù)§1.2地面點位的確定§1.3測量工作概述第一章緒論實用文檔一、測量學(xué)的概念

測量學(xué)是研究地球的形狀、大小以及地表(包括地面上各種物體）的幾何形狀及其空間位置的科學(xué)。測量工作的基本任務(wù)：確定地面點在規(guī)定坐標系中的坐標值（X，Y，Z）。實用文檔二、建筑工程測量的任務(wù)

建筑工程測量是運用測量學(xué)的基本原理和方法為各類建筑工程服務(wù)。

工程建設(shè)三階段測量的任務(wù)

勘測設(shè)計

控制，測繪地形圖

施工建設(shè)

施工放樣，竣工測量

運營管理

安全監(jiān)測，變形觀測

實用文檔實用文檔三、測量工作分類測量工作包括測定和測設(shè)兩部分。測定是指使用測量儀器和工具，通過測量和計算，測定點的坐標，或把地球表面的地形按比例縮繪成地形圖。測設(shè)是指把圖紙上規(guī)劃設(shè)計好的建筑物、構(gòu)筑物等的位置在地面上標定出來，作為施工的依據(jù)。返回實用文檔一.地球的形狀和大小

1．地球自然形體：是一個不規(guī)則的幾何體，海洋面積約占地球表面的71%。

高山陸地丘陵

海洋實用文檔大地體：大地水準面所包圍的代表地球形狀和大小的形體。大地水準面：設(shè)想處于完全靜止的平均海水面向陸地和島嶼延伸所形成的閉合曲面。

實用文檔

由于大地水準面是一個不規(guī)則的曲面，不能用數(shù)學(xué)公式表述，因而需要尋找一個理想的幾何體代表地球的形狀和大小。

該幾何體必須滿足兩個條件：①形狀接近地球自然形體；②可以用簡單的數(shù)學(xué)公式表示。實用文檔2．參考橢球體及參考橢球面參考橢球體一個非常接近大地體，并可用數(shù)學(xué)式表示幾何形體，作為地球的參考形狀和大小。它是一個橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而形成的形體，故又稱旋轉(zhuǎn)橢球體。參考橢球面參考橢球面參考橢球體外表面，是球面坐標系的基準面。實用文檔旋轉(zhuǎn)橢球體由長半軸a（或短半軸b）和扁率α決定。我國目前采用的參考橢球體的參數(shù)為：

長半軸a=6378140m短半軸b=6356755.3m扁率α==

測量精度要求不高時，可把地球看作圓球，其平均半徑R=6371km實用文檔二、測量工作的基準線和基準面

測量工作的基準線—鉛垂線。測量工作的基準面—大地水準面。測量內(nèi)業(yè)計算的基準線—法線。測量內(nèi)業(yè)計算的基準面—參考橢球面。OG大地水準面鉛垂線返回實用文檔一、確定地面點位的方法地面點的空間位置可以用點在水準面或水平面上的位置（X，Y）及點到大地水準面的鉛垂距離（H）來確定。如地面點：A（X，Y，H）CYABabcX實用文檔二、地面點的高程地面點的高程：地面點沿鉛垂方向到大地水準面的距離。注：地面點在大地水準面以上，H為正；地面點在大地水準面以下，H為負。如圖：HA=166.780mHB=-136.680mA大地水準面HABHB實用文檔絕對高程（海拔）

：某點沿鉛垂線方向到大地水準面的距離。如：HA、HC。相對高程：某點沿鉛垂線方向到任意水準面的距離。如：HA′、HC′。高差：地面上兩點高程之差。如：hAC

=HC–HA

hAC

=HC′–HA′當hAC為正時，C點高于A點；當hAC為負時，C點低于A點；實用文檔我國的高程系統(tǒng)：水準原點

全國高程的起算點。1985年國家高程基準（72.260m）1956年黃海高程系（72.289m）目前我國統(tǒng)一采用1985年國家高程基準。水準原點H0驗潮站大地水準面實用文檔三、地面點的坐標

地面點的坐標常用地理坐標、平面直角坐標或空間直角坐標表示。（一）地理坐標以參考橢球面為基準面，以橢球面法線為基準線建立的坐標系。地球表面任意一點的經(jīng)度和緯度，稱為該點的地理坐標，可表示為A(L,B)。如：北京東經(jīng)116o28′北緯39o54′實用文檔S緯線NO地軸：地球的自轉(zhuǎn)軸(NS)，N為北極，S為南極。子午面：過地球某點與地軸所組成的平面。子午線：子午面與地球面的交線，又叫經(jīng)線。起始子午面：通過英國格林尼治天文臺的子午面NGS。緯線：垂直于地軸的平面與地球面的交線。赤道平面：垂直于地軸并通過地球中心的平面WME。赤道：赤道平面與地球面的交線。WE赤道赤道平面起始子午面起始子午線G橢球上的基本概念實用文檔大地經(jīng)度：過P點的子午面NPS與首子午面NMS所構(gòu)成的二面角叫做P點的大地經(jīng)度，用L表示。大地緯度：過P點的法線Pn與赤道面的夾角叫做P點的大地緯度，用B表示。赤道平面OPM大地經(jīng)度L大地緯度BnLB起始子午面（首子午面）

SNL取值范圍：東經(jīng)0~180?西經(jīng)0~180?B取值范圍：北緯0~90?南緯0~90?實用文檔我國大地原點位于陜省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。我國統(tǒng)一采用的坐標系為“1980年國家坐標系”。大地原點：全國統(tǒng)一坐標的起算點。實用文檔（二）平面直角坐標由于地理坐標是球面坐標，在工程建設(shè)規(guī)劃、設(shè)計、施工中，測量和計算十分不便。投影：將球面坐標按一定的數(shù)學(xué)法則歸算到平面上。即X=F1（L，B）

Y=F2（L，B）我國采用高斯平面直角坐標，小地區(qū)范圍內(nèi)也可采用獨立平面直角坐標。實用文檔

高斯平面直角坐標系1、高斯投影的概念

高斯投影是一種等角投影。它是由德國數(shù)學(xué)家高斯(Gauss，1777~1855)提出，后經(jīng)德國大地測量學(xué)家克呂格(Kruger，1857～1923)加以補充完善，故又稱“高斯—克呂格投影”，簡稱“高斯投影”。

實用文檔①測量中大量的角度觀測元素，在投影前后保持不變，這樣免除了大量投影計算工作；②保證在有限范圍內(nèi)使得地圖上圖形同橢球上原形保持相似，給識圖用圖帶來很大方便。③投影能方便的按分帶進行，并能用簡單的、統(tǒng)一的計算公式把各帶連成整體。測量對地圖投影的要求：實用文檔NSc中央子午線赤道高斯投影平面赤道中央子午線2、高斯投影的原理

高斯投影采用分帶投影。將橢球面按一定經(jīng)差分帶，分別進行投影。實用文檔高斯投影必須滿足：1．高斯投影為正形投影，即等角投影；2．中央子午線投影后為直線，且為投影的對稱軸；3．中央子午線投影后長度不變。高斯投影平面赤道中央子午線實用文檔3、高斯投影的特性（1）中央子午線投影后為直線，且長度不變。（2）除中央子午線外，其余子午線的投影均為凹向中央子午線的曲線，并以中央子午線為對稱軸。投影后有長度變形。（3）赤道線投影后為直線，但有長度變形。赤道中央子午線平行圈子午線Oxy實用文檔（4）除赤道外的其余緯線，投影后為凸向赤道的曲線，并以赤道為對稱軸。（5）經(jīng)線與緯線投影后仍然保持正交。（6）所有長度變形的線段，其長度變形比均大于l。（7）離中央子午線愈遠，長度變形愈大。赤道中央子午線平行圈子午線Oxy實用文檔4、投影帶的劃分我國規(guī)定按經(jīng)差6o和3o進行投影分帶。6o帶自首子午線開始，按6o的經(jīng)差自西向東分成60個帶。3o帶自1.5

o開始，按3o的經(jīng)差自西向東分成120個帶。高斯投影帶劃分實用文檔6o帶與3o帶中央子午線之間的關(guān)系如圖:3o帶的中央子午線與6o帶中央子午線及分帶子午線重合，減少了換帶計算。

工程測量采用3o帶，特殊工程可采用1.5o帶或任意帶。實用文檔

按照6o帶劃分的規(guī)定，第1帶中央子午線的經(jīng)度為3o，其余各帶中央子午線經(jīng)度與帶號的關(guān)系是：

L。=6oN－3o

（N為6o帶的帶號）例：20帶中央子午線的經(jīng)度為

L。＝6o×20－3o＝117o

按照3o帶劃分的規(guī)定，第1帶中央子午線的經(jīng)度為3o，其余各帶中央子午線經(jīng)度與帶號的關(guān)系是：

L。=3on

（n為3o帶的帶號）例：120帶中央子午線的經(jīng)度為

L。＝3o×120＝360o實用文檔

若已知某點的經(jīng)度為L，則該點的6o帶的帶號N由下式計算：

N＝（取整）+1

若已知某點的經(jīng)度為L，則該點所在3o帶的帶號按下式計算：

n＝（四舍五入）實用文檔5、高斯平面直角坐標系坐標系的建立：x軸

—中央子午線的投影y軸—赤道的投影原點O

—兩軸的交點OxyP（X，Y）高斯自然坐標注：X軸向北為正，

y軸向東為正。赤道中央子午線實用文檔

由于我國的位于北半球，東西橫跨12個6o帶，各帶又獨自構(gòu)成直角坐標系。故：X值均為正，而Y值則有正有負。世界地圖赤道實用文檔xyo500km=500000+=+636780.360m=

500000+=+227559.720m國家統(tǒng)一坐標：（帶號）（帶號）實用文檔例：有一國家控制點的坐標:x=3102467.280m,y=19367622．380m，（1）該點位于6?帶的第幾帶？（2）該帶中央子午線經(jīng)度是多少？（3）該點在中央子午線的哪一側(cè)？（4）該點距中央子午線和赤道的距離為多少？（第19帶）（L。=6o×19-3o=111?）（先去掉帶號，原來橫坐標y＝367622.380—500000＝-132377.620m，在西側(cè)）（距中央子午線132377.620m，距赤道3102467.280m）實用文檔不同點：1、x，y軸互異。2、坐標象限不同。3、表示直線方向的方位角定義不同。相同點：數(shù)學(xué)計算公式相同。

高斯平面直角坐標系與數(shù)學(xué)上的笛卡爾平面直角坐標系的異同點：高斯平面直角坐標系笛卡爾坐標系ααooyyxxⅠⅠⅢⅡⅡⅣⅣⅢppx=Dcosαy=Dsinαx=Dcosαy=DsinαDD實用文檔

獨立平面直角坐標當測區(qū)范圍較小時，可將大地水準面看作平面，并在平面上建立獨立平面直角坐標系；地面點的位置可用平面直角坐標確定；坐標系原點一般選在測區(qū)西南角（測區(qū)內(nèi)X、Y均為正值）；原點坐標值可以假定，也可以采用高斯平面直角坐標；規(guī)定：X軸向北為正，Y軸向東為正。OXY測區(qū)北實用文檔（三）空間直角坐標如圖所示：

原點O—地球質(zhì)心

Z軸—指向地球北極

X軸—指向首子午面與赤道的交點

Y軸—過O點與XOZ面垂直如：A（XA，YA，ZA）XZYO實用文檔四、用水平面代替水準面的限度1、對距離的影響水準面上弧長為S，其所對圓心角為θ，地球的半徑為R。水平面上直線長為t，其差值為ΔS。相對差值：實用文檔上式中取R=6371km，則

結(jié)論：在半徑為10km的圓面積內(nèi)進行長度的測量時，可以不必考慮地球曲率的影響，即可把水準面當作水平面看待。S/km

ΔS/mm

ΔS/S511/48700001081/122000020661/304000501027