建筑测量第1章绪论

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1、任课教师：孙献伦联系方式：13794307086第一章 绪 论 第一节 建筑工程测量的任务第二节 地球的表面特征第五节 测量工作概述本章小结返回第三节 地面点位的确定第四节 用水平面代替水准面的限度第一节 建筑工程测量的任务建筑工程测量是研究工程建设在勘测设计、施工过程和 管理阶段所进行的各种测量工作的学科。主要内容有：工程控制网的建立、地形测绘、施工放样 、设备安装测量、竣工测量、变形观测和维修养护测量 等。 一、测量学的定义、研究内容与作用测量学是研究地球形状、大小以及确定地面 点的空间位置的科学。二、测量学分类： 大地测量学：大范围整体控制、空间控制 摄影测量学：摄影与遥感、航空、航天

2、普通测量学：小范围地表形状、不考虑地球曲率 海洋测量学：海洋、河道、水下地形测量 工程测量学：研究各种工程的测量精度、保障安全 地图制图学：研究地图制作的理论和工艺流程广东工程职业技术学院三、建筑工程测量的任务建筑工程测量是运用测量学的基本原理和方 法为各类建筑工程服务。工程建设三阶段 测量的任务勘测设计 控制，测绘地形图施工建设 施工放样，竣工测量运营管理 安全监测，变形观测 广东工程职业技术学院建筑工程测量的主要任务有：1、测绘大比例尺地形图2、在地形图上进行规划设计3、建筑物施工放样和施工质量检验4、对大型建筑物进行位移和变形监测广东工程职业技术学院建筑工程测量在工程建设中占有非常重 要

3、的地位，在建筑工程建设中，从工程 建设的勘测、规划、设计、施工、管理 到竣工检测无不用到测绘技术。 一、地球的自然形状和大小 1地球自然形体：是一个不规则的几何体， 海洋面积约占地球表面的71%。 第二节 地球的表面特征丘陵陆地海洋高山广东工程职业技术学院2、测量工作的基准线和基准面测量工作的基准线铅垂线 。测量工作的基准面大地水准面。OG大地水 准面铅垂线广东工程职业技术学院3、大地水准面 ：完整的水准面是 被海水包围的封 闭曲面。这样的 水准面有无数个 ，其中最接近地 球形状和大小的 是通过平均海水 面的那个水准面 ，这个唯一而确 定的水准面叫大 地水准面，也就 是测量的基准面 ，如右图所

4、示。 广东工程职业技术学院4、参考旋转椭球体面由于地球内部质量分布不 均匀，导致地面上各点的 重力方向即铅垂线方向产 生不规则的变化，因而大 地水准面实际上是一个有 微小起伏的不规则曲面。 在测量上选用椭圆绕其短 轴旋转而成的参考旋转椭 球体面，作为测量计算的 基准面，如右图所示。 广东工程职业技术学院目前我国所采用的参考椭球体是“1980年国家 大地坐标系”，其参考椭球体元素为：长半轴 a=6378140m短半轴 b=6356755.3m扁率a = ( ab )/ a =1/298.257通常把地球椭球体当作圆球看待，取其半径 为6371km。 广东工程职业技术学院二、大地体的形状及表达式表

5、1.1旋转椭球体参数值坐标系名称椭球体名称长半轴a（m ）参考椭球体扁率推算年代和 国家1954北京坐标系克拉索夫斯基63782451：298.31940年前苏 联1980西安坐标系IUGG-7563781401：298.2571975年国际 大地测量与 地球物理联 合会2000国家大地坐 标系（GPS）CGCS200063781371：298.2572235632008年中国WGS-84坐标系（ GPS）WGS-8463781371：298.2572235631984年美国广东工程职业技术学院第三节 地面点位置的确定 一、测量工作的实质与基本问题 1、测量工作的实质 确定地面点在规定坐标系中

6、的坐标值 （X，Y，Z）。 2、测量工作的基本问题 研究任意一点位置的确定问题是测量 学的基本问题。广东工程职业技术学院 确定地面点位的基本方法： 是数学（几何）方法，是用空间三维坐标表示。“参心”坐标：以参考椭球体的球心表示的为“参心”坐标。“地心”坐标：以地球质心为坐标系中心的为“地心”坐标。大地高：地面点沿法线到参考椭球体面的距离称为大地高 。高程：地面点沿铅垂线到大地水准面的距离成为高程，或 绝对高程、海拔。二、确定地面点位的基本方法广东工程职业技术学院1、地理坐标系：天文地理坐标（）和大地地理坐标（L、B ）2、空间直角坐标系（ X、Y、Z ）：WGS-84坐标系、 CGCS 200

7、0国家大地坐标系3、高斯投影平面直角坐标系（ X、Y） ：4、独立平面直角坐标系（ X、Y） ：地面点的三维坐标在空间直角坐标系中用X、Y、Z表示，在地 理坐标系和高斯投影平面直角坐标系中，两个量为平面坐标， 它表示地面点沿着基准线投影到基准面上后在基准面上的位置 。基准线可以是铅垂线，也可以是法线。基准面是大地水准面、 平面或者是椭球体面。第三个量是高程，表示地面点沿基准线 到基准面的距离。因此，又称为球面坐标。测量上常用的坐标系有：广东工程职业技术学院CYABabcX地面点的空间位置可以用点在水准面或水平面上 的位置（X，Y）及点到大地水准面的铅垂距离（ H）来确定。 如地面点：A （XA

8、，YA，HA）OXAYAHA广东工程职业技术学院三、地面点的确定1、 高程系统：高程：地面点沿铅垂方向到大地水准面的距离。地面点在大地水面以上，H为正；地面点在大地水准面以下，H为负。如图：HP= 266.888m HQ= - 189.168mP大地水准面HPQHQ广东工程职业技术学院 (2) 国家高程系统 我国有两个国家高程系统。 1) 1956年黄海高程系 以青岛大港验潮站历年观测的黄海平均海水面为基准面。 于1954年在青岛市观象山建立了水准原点， 通过水准测量的方法将验潮站确定的高程零点引测到水准原点， 求出水准原点的高程。 1956年我国采用青岛大港验潮站1950年1956年7年的潮

9、汐记录资料推算出 的大地水准面为基准引测出水准原点的高程为72.289m； 以这个大地水准面为高程基准建立的高程系称为“1956年黄海高程系” ； 简称“56黄海系”。 2) “1985国家高程基准” 80年代，我国又采用青岛验潮站1953年1977年25年的潮汐记录资料推算出 的大地水准面为基准引测出水准原点的高程为72.260m； 以这个大地水准面为高程基准建立的高程系称为“1985国家高程基准” ； 简称“85高程基准”。 在水准原点，85高程基准使用的大地水准面比56黄海系使用的大地水准面 高出0.029m。 如2005年10月9日发布的珠穆朗玛峰峰顶岩石面海拔高程为8844.43m

10、， 是85高程基准。广东工程职业技术学院绝对高程（海拔） ：地面点沿铅垂线方向到大地水准 面的距离。如：HA、HB。相对高程： 地面点沿铅垂线方向到任意水准面的距离 。如：HA、HB 。高差： 地面上两点高程之差。如：hAB = HB HAhAB = HB HA当hAB为正时， B点高于A点；当hAB为负时， B点低于A点；广东工程职业技术学院水 准 原 点我国解放初期，采用 19501956年验潮资料, 求得平均海水面位置,进 而测得水准原点的高程 为72.289m，此高程系 统称为1956年黄海高程 系。由于验潮资料时间 周期短，不甚精确。为提高大地水准面的精度，国家又根据青岛验潮站195

11、2- 1979年的验潮资料组合成了10个周期为19年的验潮资料，经精 确计算，于1985年重新确定了黄海平均海水面的位置和高程原 点的高程（72.260m），并决定从1988年起，一律按此原点高 程推算全国控制点的高程，称为“1985年国家高程基准”。可见 ，我国的验潮资料也为近年来海平面上涨提供了依据。广东工程职业技术学院 地面点在球面上的位置用经度和纬度表示的，称 为地理坐标。 按照基准面和基准线及求算坐标方法的不同，地 理坐标又可分为天文地理坐标和大地地理坐标两 种。 2、坐标系统1）地理坐标：广东工程职业技术学院 天文地理坐标的基准线是：铅垂线，基准面是：大地水准面 ，它表示地面点A在

12、大地水准面上的位置，用天文经度和 天文纬度表示。 天文经、纬度是用天文测量的方法直接测定的。如图1-4（a ）所示。（1）天文地理坐标大地地理坐标的基准是法线和参考椭球面，是表示地面点 在地球椭球面上的位置，用大地经度L和大地纬度B表示。 大地经、纬度是根据大地测量所得数据推算得到的。（2）大地地理坐标广东工程职业技术学院 国际规定： 过格林尼治天文台的子午面为零子午面，经度为 0，以东为东经、以西为西经，其值域均为0 180； 纬度以赤道面为基准面，以北为北纬，以南为南 纬，其值均为090。 椭球体面上的大地高为零。 沿法线在椭球体面外为正，在椭球体面内为负。 我国处于东经74135，北纬3

13、54。 如北京位于北纬40、东经116， 用B40N，L116E表示。广东工程职业技术学院 地面点位也用空间直角坐标（ X，Y，Z）表示，如GPS中使 用的WGS-84系统，见图1-5。 WGS即World Geodetic System缩写，它是美国国防局 为进行GPS导航定位于1984年 建立的地心坐标系。 该坐标系统以地心O为坐标原 点，ON即旋转轴为Z轴方向 ；格林尼治子午线与赤道面交 点与O的连线为X轴方向；过 O点与XOZ面垂直，并与X、 Z构成右手坐标系者为Y轴方 向。 点P的空间直角坐标为（XP、 YP、ZP）。 它与大地坐标B、L、H之间可 用公式转换。2）空间直角坐标系ZP

14、广东工程职业技术学院高斯投影又称横轴椭圆柱等角投影，规定以经差6、 3、 1.5或更小的经差为准来限定高斯投影的范围，每一投影范 围叫一个投影带。6带是从0子午线算起，以经度每隔6为一 带，将整个地球划分成60个投影带，并用阿拉伯数字1， 260顺次编号，叫做高斯6投影带(简称6带)。 3带是从 1.5子午线算起，以经度每隔3为一带，将整个地球划分成120 个投影带，其中央子午线经度L与带号n的关系为L= 3 n。3） 高斯平面直角坐标系广东工程职业技术学院NSc中央中央子子午线午线赤道高斯投影平面赤道中央子午线（1 1）、高斯投影的原理、高斯投影的原理高斯投影采用分带投影。将椭球面按一定经差

15、分带，分别进行投影。广东工程职业技术学院解：据题意，其高斯投影6带的带号为：e=INT（11624 /6+1）=20(INT取整数）中央子午线经度为：L0=2063=117 高斯投影6带中央子午线经度L0与投影带号Ne之间的关系 式为：L0=Ne63,我国6带中央子午线的经度从 69至135，即从12带至23带。分带投影的目的是为了限制投影变形，如长度变形较为严 重。每个带单独投影，并组成本身的直角坐标系，然后用 简单的数学方法连接并组成统一的系统，在实践中用“邻带 换算”的方法来解决各相邻带互相联系的问题。从而建立起 椭球面大地坐标L、B与x、y的解析关系。例 ：某城市中心的经度为11624，求其所在高斯投影 6带的中央子午线经度L0和投影带号Ne。广东工程职业技术学院中央子午线的投影线为坐标纵轴X轴，向北为正；赤道投影线为坐标横轴Y轴，向东为正，这就是全国统一的高斯平面直角坐标系。在我国x坐标都是正的，y坐标的最大值（赤道上）约为330km，为了避免出现负的横坐标值，可在横坐标上加500 000m。此外还应在坐标前面冠以带号。例如有一点Y=20 123 456.789m，该点位于20带，其相对于中央子午线的横坐标：先去带号20，再减去500 000m，最后得y=-376 543.211m,该点在西侧。广东工程职业技术学院高斯投影必须满