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1、第一章绪论,教学目的：1.使学生了解本课程的任务；2.熟悉地面点位的确定方法，即平面位置、高程位置的确定方法；3.熟悉测量工作的原则和程序；4.重点掌握大地水准面、铅锤线的概念、测量的三项基本工作。,教学重点：1.地水准面、铅锤线的作用；2.地面点位的确定；3.绝对高程、相对高程、高差的概念。,教学难点：1.高斯平面直角坐标系；2测量工作的基本原则；3测量的三项工作基本。,教学资料：测量学教材、教学课件教学方法：讲授法、讲解法、演示法,第一章绪论,第一节建筑工程测量的任务,二、建筑工程测量的任务建筑工程测量是测量学的一个重要组成部分。它是研究建筑工程在勘测设计、施工和运营管理阶段所进行的各种测
2、量工作的理论、技术和方法的学科。,第一章绪论,一、测量学的概念测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位的科学。它的内容包括测定和测设两部分。,它的主要任务是：（1）测绘大比例尺地形图；（2）建筑物的施工测量；（3）建筑物的变形观测。,第二节地面点位的确定,2大地水准面,第一章绪论,水准面：处处与重力方向线垂直的连续曲面，如静止时的广阔水面(海洋或湖泊等)。与水准面相切的平面，称为水平面。,人们设想以一个静止不动的海水面延伸穿越陆地，形成一个闭合的曲面包围了整个地球称为大地水准面，即与平均海水面相吻合的水准面。它是测量工作的基准面，是绝对高程的起算面，大地水准面上的绝对高程均为零。由大地水准
3、面所包围的形体，称为大地体。,1水准面和水平面,由于地球内部质量分布不均匀，致使大地水准面成为一个有微小起伏的复杂曲面，如图1-2a所示。参考椭球面：接近大地水准面，可用数学式表示的椭球面来作为测量计算工作基准面。选用参考椭球面来代替地球总的形状。参考椭球面是由椭圆NWSE绕其短轴NS旋转而成的，又称旋转椭球体，如图1-2b所示。由于地球椭球体的扁率很小，当测量的区域不大时，可将地球看作半径为R=(2a+b)/3=6371km的圆球。由于地球半径较大，在小范围内（以10KM为半径区域内）进行平面位置测量工作时，可以用水平面代替大地水准面。,第二节地面点位的确定,第一章绪论,4地球椭球体,综上所
4、述，人们对地球的认识过程为：,第二节地面点位的确定,第一章绪论,自然球体大地体地球椭球体球体局部平面。,（1）地理坐标是用经度和纬度表示地面点在大地水准面上的投影位置。（2）高斯平面直角坐标利用高斯投影法建立的平面直角坐标系，称为高斯平面直角坐标系。在广大区域内确定点的平面位置，一般采用高斯平面直角坐标。高斯投影法是将地球划分成若干带，然后将每带投影到平面上。,第二节地面点位的确定,第一章绪论,二、确定地面点位的方法,测量工作的实质是确定地面点的位置，而地面点的空间位置须由三个参数来确定，即该点在大地水准面上的投影位置（两个参数：、或x、y）和该点的高程H（一个参数）。,1地面点在大地水准面上
5、的投影位置,地面点在大地水准面上的投影位置，可用地理坐标、高斯平面直角坐标和独立平面直角坐标表示。,重力的方向线称为铅垂线，它是测量工作的基准线，高程的大小必须沿铅垂线方向来衡量，高斯平面坐标的投影方向也必须是铅垂线方向。在测量工作中，取得铅垂线的方法如图1-1所示。,第二节地面点位的确定,第一章绪论,3铅垂线,如图1-3所示，投影带是从首子午线（通过英国格林威治天文台的子午线）起，每隔经度6划分一带，称为6带，将整个地球划分成60个带。带号从首子午线起自西向东编，06为第1号带，612为第2号带，。位于各带中央的子午线，称为中央子午线，第1号带中央子午线的经度为3，任意号带中央子午线的经度0
6、，可按式（1-2）计算。0=6N-3（1-2）式中N6带的带号。,第二节地面点位的确定,第一章绪论,高斯平面直角坐标系，如图1-5所示。地面点的平面位置，可用高斯平面直角坐标x、y来表示。由于我国位于北半球，x坐标均为正值，y坐标则有正有负，如图1-5a所示，yA136780m，yB272440m为了避免y坐标出现负值，将每带的坐标原点向西移500km，如图1-5b所示，纵轴西移后：规定在横坐标值前冠以投影带带号。如A、B两点均位于第20号带，则：yA20636780m，yB20227560m。,第二节地面点位的确定,第一章绪论,（3）独立平面直角坐标在局部区域内确定点的平面位置，可以采用独立
7、平面直角坐标。当测区范围较小时，可以用测区中心点a的水平面来代替大地水准面，如图1-7所示。在这个平面上建立的测区平面直角坐标系，称为独立平面直角坐标系。坐标原点O一般选在测区的西南角，使测区内各点的x、y坐标均为正值；坐标象限按顺时针方向编号，如图1-8所示。,第二节地面点位的确定,第一章绪论,2地面点的高程,第二节地面点位的确定,第一章绪论,（1）绝对高程地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程，简称高程，用H表示。如图1-9所示，地面点A、B的高程分别为HA、HB。目前，我国采用的是“1985年国家高程基准”，在青岛建立了国家水准原点，其高程为72.260m（1985前我国采用的
8、是“1956年黄海高程系”，测得水准原点高程为72.289m）。,（3）高差地面两点间的高程之差，称为高差，用h表示。在图1-9中，A、B两点的高差也可理解为过A、B两点各作同心圆后，其半径之差。高差有方向和正负。A、B两点的高差为：hAB=HB-HA=HB-HA（1-4）当hAB为正时，B点高于A点；当hAB为负时，B点低于A点，当hAB为零时，B点和A点一样高。由公式（1-4）看出高差的大小与高程起算面无关。B、A两点的高差为：hBA=HA-HB=HA-HB（1-5）A、B两点的高差与B、A两点的高差，绝对值相等，符号相反，即：hAB=-hBA（1-6）根据地面点的三个参数x、y、H，地面
9、点的空间位置就可以确定了。,第二节地面点位的确定,第一章绪论,（2）相对高程地面点到假定水准面的铅垂距离，称为该点的相对高程或假定高程。如图1-9中，A、B两点的相对高程为HA、HB。在建筑施工测量中，常选用底层室内地坪面为该工程任何点相对高程起算的基准面，记为0。建筑物某部位的标高，系指某部位的相对高程，即某部位距室内地坪的铅垂距离。,在半径为10km的范围内，进行距离测量时，可以用水平面代替水准面，而不必考虑地球曲率对距离的影响。,第三节用水平面代替水准面的限度,第一章绪论,二、对高程的影响,一、对距离的影响,用水平面代替水准面，对高程的影响是很大的，因此，在进行高程测量时，即使距离很短，
10、也应顾及地球曲率对高程的影响。,如图1-11所示，设A、B为已知坐标点，P为待定点。首先测出了水平角和水平距离DAP，再根据A、B的坐标，即可推算出P点的坐标。因此，测定地面点平面直角坐标的主要测量工作是测量水平角和水平距离。,图1-11平面直角坐标的测定,第四节测量工作概述,第一章绪论,一、测量的基本工作,1平面直角坐标的测定,如图1-12所示，设A为已知高程点，P为待定点。根据式（1-4）得：HP=HA+hAP（1-10）只要测出A、P之间的高差hAP，利用式（1-10），即可算出P点的高程。,第四节测量工作概述,第一章绪论,因此，测定地面点高程的主要测量工作是测量高差。,2高程的测定A,
11、综上所述，测量的基本工作是：高差测量、水平角测量、水平距离测量。,第四节测量工作概述,第一章绪论,三、测量的计量单位,第四节测量工作概述,第一章绪论,二、测量工作的基本原则,在实际测量工作中,应遵守的原则原则之一是“从整体到局部、先控制后碎部”。也就是在测区内选择一些有控制意义的点(称为控制点),把它们的平面位置和高程精准地测定出来,然后再这些控制点测定出附近部点位置。这种测量方法可以减少误差积累,而且可在几个控制点上进行测量,加快工作进度。此外,测量工作必须重视检核,防止发生错误,避免错误的结果对后续测量工作的影响.因此,“边工作边检查，前一步工作未作检核不进行下一步工作”,这是测量工作应遵
12、守的又一个原则。,测量上常用的角度单位有度分秒制和弧度制两种。,第一节水准测量原理,第二章水准测量,按所使用的仪器和施测方法的不同，高程测量可以分为：水准测量三角高程测量气压高程测量和GPS高程测量水准测量是精确测定地面点高程的一种主要方法，是高程测量中最精密、最常用的方法。,一、水准测量原理,水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。,测定地面点高程的工作，称为高程测量。,第一节水准测量原理,如上图所示，A、B两点间高差hAB为hAB=a-b（2-1）设水准测量是由A向B进行的，则A点为后视点，A
13、点尺上的读数a称为后视读数；B点为前视点，B点尺上的读数b称为前视读数。高差等于后视读数减去前视读数。在同一水平视线下，某点的读数越大则该点就越低，反之亦然。,水准测量原理,hAB,第一节水准测量原理,第二章水准测量,二、计算未知点高程,2视线高法（也称仪高法）如图2-1所示，B点高程也可以通过水准仪的视线高程Hi来计算，即,1高差法测得A、B两点间高差hAB后，如果已知A点的高程HA，则B点的高程HB为：HB=HA+hAB（2-2）这种直接利用高差计算未知点B高程的方法，称为高差法。,高差法与视线高法都是利用水准仪提供的水平视线测定地面点高程。施测过程中，水准仪安置的高度对测算地面点高程或高
14、差并无影响。,这种利用仪器视线高程Hi计算未知点B点高程的方法，称为视线高法。在施工测量中，有时安置一次仪器，需测定多个地面点的高程，采用视线高法就比较方便。,（2-3）,第一节水准测量原理,第二章水准测量,第二节水准测量的仪器和工具,水准测量所使用的仪器为水准仪，工具有水准尺和尺垫。,1物镜；2物镜对光螺旋；3水平微动螺旋；4水平制动螺旋；5微倾螺旋；6脚螺旋；7符合气泡观察镜；8水准管；9圆水准器；10圆水准器校正螺丝；11目镜调焦螺旋；12准星；13缺口；14轴座,国产水准仪按其精度分，有DS05，DS1，DS3及DS10等几种型号。工程测量一般使用DS3级水准仪。,DS3微倾式水准仪的
15、构造,第二节水准测量的仪器和工具,第二章水准测量,1望远镜望远镜是用来精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数的。它主要由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板组成。,（1）物镜使瞄准的物体成像。,望远镜的构造示意图,（2）物镜对光螺旋和对光凹透镜转动物镜对光螺旋可以使对光透镜沿视线方向前后移动，从而使不同距离的目标均能清晰地成像在十字丝分划板平面上,（3）目镜对光螺旋和目镜调节目镜对光螺旋可以使十字丝清晰并将成像在十字丝分划板的物像边同十十字丝一起放大成虚像。于是观测者在看清十字丝的同时又能清晰地照准目标。,一、DS3微倾式水准仪的构造,DS3主要由望远镜、水准器及基座三部分组成。,第二节水准测量的仪
16、器和工具,第二章水准测量,（4）十字丝分划板是用来准确照准目标和读数的。在中丝的上、下刻有两条对称的短丝，称为视距丝，用于测量仪器到目标的距离。,（5）视准轴十字丝交点与物镜光心的连线。视准轴的延长线就是我们通过望远镜瞄准远处目标的视线。因此，当视准轴水平时，通过十字丝交点看出去的视线就是水准测量原理中提到的水平视线。,第二节水准测量的仪器和工具,第二章水准测量,（1）管水准器,管水准器分划值,2水准器,它是一个密封的玻璃管，水准管上一般刻有间隔为2mm的分划线，分划线的中点O称为水准管零点，通过零点与圆弧相切的纵向切线LL称为水准管轴。水准管轴应平行于视准轴。水准管上2mm圆弧所对的圆心角，称为水准管的分划值，水准管分划愈小，水准管灵敏度愈高，用其整平仪器的精度也愈高。,用于精确整平仪器。,第二节水准测量的仪器和工具,第二章水准测量,它是一个密封的玻璃圆盒，里面有一圆形气泡。圆水准器顶面的玻璃内表面研磨成球面，球面的正中刻有圆圈，其圆心称为圆水准器的零点。过零点的球面法线LL，称为圆水准器轴。圆水准器轴LL平行于仪器竖轴VV。如图2-8所示。气泡中心偏
