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1、,土木工程测量,进入,多媒体教学课件,湖南城市学院,周青山,二零一三年二月,思 考,1、测量课程要学什么？ 2、测量课程怎么学、应具备哪些条件？ 3、学测量课程有何作用？,退出,第一章 绪论,第二章 水准测量,第三章 角度测量,第四章 距离测量与直线定向,第六章 测量误差的基本知识,第七章 控制测量,第九章 大比例尺地形图测绘,第十章 地形图的应用,第十一章 大比例尺数字测图及其在工程中的应用作,第十二章 建筑施工测量,退出,第十三章 建筑变形测量与竣工总图的编绘,第十五章 路线测量,第十六章 隧道与桥梁测量,第1章 绪论,一、 测量学概念 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。
2、,1.1 测量学的简介,研究和确定三维空间中各种物体的形状、大小、位置、方向和其分布等信息的科学。,1）测量学将地表物体分为地物和地貌 （1） 地物：地面上天然或人工形成的物体，它包括平原、湖泊、河流、海洋、房屋、道路、桥梁等； （2） 地貌：地表高低起伏的形态，它包括山地、丘陵和平原等。 地物和地貌总称为地形。,2）测量学的任务是测定和测设 （1） 测定：使用测量仪器和工具，通过测量和计算将地物和地貌的位置按一定比例尺、规定的符号缩小绘制成地形图，供科学研究和工程建设规划设计使用。 （2）测设：将地形图上设计出的建筑物、构筑物的位置在实地标定出来，作为施工的依据。,3）测量在国民经济建设中的
3、应用 （1） 城市规划、仪器设备安装、煤气管道、工业厂房和高层建筑建设的测量工作 设计阶段：测绘各种比例尺的地形图，供结构物的平面及竖向设计使用 施工阶段：将设计结构物的平面位置和高程在实地标定出来，作为施工的依据； 工程完工后：测绘竣工图，供日后扩建、改建、维修和城市管理应用，对某些重要的建筑物或构筑物在建设中和建成以后都需要进行变形观测，以保证建筑物的安全。,（2）铁路、公路建设的测量工作 为了确定一条最经济合理的路线，必须预先测绘路线附近的地形图，在地形图上进行路线设计，然后将设计路线的位置标定在地面上以指导施工； 当路线跨越河流时，必须建造桥梁。建桥之前，要测绘河流两岸的地形图，测定河
4、流的水位、流速、流量和河床地形图以及桥梁轴线长度等，为桥梁设计提供必要的资料，最后将设计桥台、桥墩的位置用测量的方法在实地标定； 当路线穿过山地需要开挖隧道时，开挖之前，必须在地形图上确定隧道的位置，根据测量数据计算隧道的长度和方向；隧道施工通常是从隧道两端相向开挖，这就需要根据测量成果指示开挖方向，保证其正确贯通。,（3）施工放样： 把图上设计好的建筑物或构筑物的位置标定在实地上，作为施工的依据； （4） 变形观测： 监测建筑物或构筑物的水平位移和垂直沉降，以便采取措施，保证建筑物的安全； （5） 竣工测量。 工程验收测量，一般由甲方请人测量，以核对工程是否按设计施工。,大地测量学,地形测量
5、学,摄影测量学与遥感,二 测量的分支,研究测定地球的形状和大小及地球表面较大地区的地位测定和计算的有关理论与方法的学科。,研究利用航天、航空、地面的摄影和遥感信息，进行测量的方法和理论的学科。,研究测量和制图的理论和技术在工程建设中的应用。,工程测量,建筑工程测量 道路工程测量 地下工程测量 桥梁工程测量 管道施工测量,制图学,:研究地图制图的理论和方法。,研究地图制图的理论和方法。,研究将地球表面局部地区的地貌、地物测绘成地形图和编制地形图的基本理论和方法。,工程测量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量工作的理论、 技术和方法的学科。,1）建筑工程测量的概念,三 工程
6、测量的任务,（1）测绘大比例尺地形图,（3）施工放样,（4）变形观测,2）工程测量的主要任务,返回,下一节,（2）地形图应用,1.2 地球的形状和大小,地球的形状,1）水准面,水准面上任意一点的铅垂线都垂直于该点的曲面。,水准面的特点：,与水准面相切的平面，称为水平面。,2）大地水准面,与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面。,由大地水准面所包围的形体称为大地体。,大地水准面是测量工作的基准面。,大地体代表了地球的自然形状和大小。,3）铅垂线,重力的方向线称为铅垂线。,铅垂线是测量工作的基准线。,N,S,E,W,O,a,b,a,4）地球椭球体,椭圆NWSE绕其短轴NS旋转而成的旋转椭球体，又
7、称地球椭球体。,决定地球椭球体形状和大小的参数为椭圆的长半径a，短半径b及扁率。,长半径a，短半径b及扁率，其关系式为：,我国目前采用的地球椭球体的参数值为：,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6371km的圆球。,确立基准面的方法,地球的自然表面,水准面,大地水准面,地球椭球体表面,基准面,大地体,地球椭球体,1.3 地面点位的确定,1.3.1、确定点的球面位置的坐标系,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）和该点的高程。,地面点在大地水准面上的投影位置,地面点在大地水准面上的投影位置，可用地理坐标和平面直角坐标表示。,空
8、间坐标系：参心坐标系 地心坐标系,（1）天文地理坐标系,（2）地理坐标,用大地经度L和大地纬度B表示地面点在大地水准面上的投影位置，它的基准：法线和参考椭球面；（80西安坐标系和54北京系）。,用天文经度和天文纬度表示地面点在大地水准面上的投影位置，基准：铅垂线地球自转轴NS,由于地理坐标是球面坐标，不便于直接进行各种计算。,1） 地理坐标系,2）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。,（1）高斯平面直角坐标系。,高斯平面直角坐标的建立方法,任意号6带中央子午线的经度0的计算公式：,式中 N6带的带号
9、,中央子午线,O,A,B,xA,yA,xB,yB,x(N),中央子午线投影,500km,yA,yB,规定： 中央子午线的投影为该坐标系的纵轴x，向北为正。 赤道的投影为横轴y，向东为正。 两轴的交点为坐标原点O。,规定： 南北方向为纵坐标轴，记作x轴，向北为正； 以东西方向为横坐标轴，记作y轴，向东为正； 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。,（2）独立平面直角坐标,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。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。,高程系,1.3.2 确定点的高程系,56黄海高
10、程系,85国家高程基准,（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。地面点A、B的高程分别为HA、HB。,（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。A、B两点的相对高程为HA、HB。,（3）高差,地面两点间的高程之差，称为高差，用h表示。高差有方向和正负。,A、B两点的高差为：,B、A两点的高差为：,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：,1.3.3 WGS-84坐标系,坐标系建立,原点：地球质心,Y轴：X,Y,Z右手法则确定,X轴：指向零度子午面和CTP 赤道的交点,Z轴：协议地球极（CT
11、P）方向,确定地面点的位置,基准面（大地水准面）,将地面点投影在大地水准面上,高程（H）,平面坐标（x、y）,返回,下一节,1.4 地球曲率对测量工 作的影响,1.4.1、对距离的影响,以水平长度D代替弧长D所产生的误差D为：,结论： 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。,1.4.2、对水平角的影响,从球面三角学可知，同一空间多边形在球面上投影的各内角和，比在平面上投影的各内角和大一个球面角超值。,式中 球面角超值（）； P球面多边形的面积（km2）； R地球半径（km）； 一弧度的秒值，=206265。,结论：,当面积P为100k
12、m2时，用水平面代替水准面所产生的角度误差仅为0.51，所以在一般的测量工作中，可以忽略不计。,1.4.3、对高程的影响,HB与HB的差值，即为水平面代替水准面产生的高程误差，用h表示，则,7 848,1 962,314,78,20,13,7,3,0.8,h/mm,10,5,2,1,0.5,0.4,0.3,0.2,0.1,距离D/km,结论： 在进行高程测量时，即使距离很短，也应顾及地球曲率对高程的影响。,下一节,返回,1.5 测量工作概述,一、测量的基本工作,1平面直角坐标的测定,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 。,2高程的测定,测定地面点高程的主要测量工作是：
13、测量高差。,3. 地面点位测定,已知地面地位的坐标（X.Y,Z），在地上标出所求点的位置（如书上图1-14所示）,测量的基本工作是： 高差测量、水平角测量、水平距离测量。,二、测量工作的基本原则,1从整体到局部、先控制后碎部。,2前一步工作未作检核不进行下一步工作。,三、测量工作的基本要求,1“质量第一”的观点。,2严肃认真的工作态度。,3保持测量成果的真实、客观和原始性。,4要爱护测量仪器与工具。,1.6 测量的计量单位,1长度单位 1km=1000m， 1m=10dm=100cm=1000mm,2面积单位 面积单位是m2，大面积则用公顷或km2表示，在农业上常用市亩作为面积单位。 1公顷=10 000m2=15市亩， 1km2=100公顷=1 500市亩， 1市亩=666.67m2,3体积单位 体积单位为m3，在工程上简称“立方”或“方”。,4角度单位 （1）度分秒制 1圆周角=360，1=60，1=60 （2）弧度制 弧长等于圆半径的圆弧所对的圆心角，称为一个弧度，用表示。 1圆周角=2 1弧度= =57. 3=3 438=206 265,返回,
