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1、四川攀枝花学院土木工程学院四川攀枝花学院土木工程学院付付 建建E-mail:E-mail:TelTel：33710163371016建筑工程测量建筑工程测量 1.1 建筑工程测量的任务 1.2 地面点位的确定 1.3 测量工作概述第一章 绪论一、测量学的概念 测量学是研究地球的形状、大小以及地表(包括地面上各种物体）的几何形状及其空间位置的科学。测量工作的基本任务： 确定地面点在规定坐标系中的 坐标值（X，Y，Z）。三、测量工作分类 测量工作包括测定和测设两部分。测定 是指使用测量仪器和工具，通过测量 和计算，测定点的坐标，或把地球表 面的地形按比例缩绘成地形图。测设 是指把图纸上规划设计好的
2、建筑物、 构筑物等的位置在地面上标定出来， 作为 施工的依据。返回一. 地球的形状和大小 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%。 高山陆地 丘陵 海洋大地体：大地水准面所包围的代表地球形状和大小 的形体。大地水准面：设想处于完全静止的平均海水面向 陆地和岛屿延伸所形成的闭合曲面。 由于大地水准面是一个不规则的曲面，不能用数学公式表述，因而需要寻找一个理想的几何体代表地球的形状和大小。 该几何体必须满足两个条件： 形状接近地球自然形体； 可以用简单的数学公式表示。2参考椭球体及参考椭球面参考椭球体 一个非常接近大地体，并可用数学式表示 几何形体，作为地球的参考形状
3、和大小。 它是一个椭圆绕其短轴旋转而形成的形体， 故又称旋转椭球体。参考椭球面参考椭球面 参考椭球体外表面， 是球面坐标系的基准面。 旋转椭球体由长半轴a（或短半轴b）和扁率决定。 我国目前采用的参考 椭球体的参数为： 长半轴 a= 6378140m 短半轴 b= 6356755.3m 扁 率 = = 测量精度要求不高时，可把地球看作 圆球，其平均半径 R =6371km二、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。 测量内业计算的基准线法线。 测量内业计算的基准面参考椭球面。OG 大地水 准面铅垂线返回一、确定地面点位的方法 地面点的空间位置可以用点在
4、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 （X，Y，H）CYABabcX二、地面点的高程 地面点的高程： 地面点沿铅垂方向到 大地水准面的距离。 注：地面点在大地水 准面以上，H为正； 地面点在大地水准 面以下，H为负。 如图：HA= 166.780m HB= - 136.680mA 大地水准面HABHB绝对高程（海拔） ：某点沿铅垂线方向到 大地水准面的距离。如：HA、HC。相对高程： 某点沿铅垂线方向到任意水准面的距离。 如：HA、HC 。高差： 地面上两点高程之差。 如：hAC = HC HA hAC = HC HA当hAC为正时， C点高于A
5、点；当hAC为负时， C点低于A点；我国的高程系统：水准原点 全国高程的起算点。1985年国家高程基准 （72.260m ）1956年黄海高程系 （72.289m）目前我国统一采用1985年国家高程基准 。水准原点H0验潮站大地水准面三、地面点的坐标 地面点的坐标常用地理坐标、平面直角坐标或 空间直角坐标表示。（一）地理坐标 以参考椭球面为基准面，以椭球面法线为 基准线建立的坐标系。 地球表面任意一点的经度和纬度，称为该 点的地理坐标，可表示为 A(L,B) 。 如：北京 东经11628北纬3954S纬线NO地 轴：地球的自转轴(NS)，N为北极，S为南极。子午面：过地球某点与地轴所组成的平面
6、。子午线：子午面与地球面的交线， 又叫经线。起始子午面：通过英国格林尼治天文台 的子午面NGS 。纬 线：垂直于地轴的平面与地 球面的交线。赤道平面：垂直于地轴并通过 地球中心的平面WME。赤 道：赤道平面与地球面 的交线。WE赤道赤道平面起始子午面起始子午线G 椭球上的基本概念大地经度：过P点的子午面NPS与首子午面NMS所构成 的二面角叫做P点的大地经度，用L表示。大地纬度：过P点的法线 Pn与赤道面的夹角叫做P点 的大地纬度，用B表示。赤道平面OPM大地经度L大地纬度BnLB起始子午面（首子午面） SNL取值范围：东经0180西经0180B取值范围：北纬090南纬090我国大地原点位于
7、陕省泾阳县永乐镇。我国统一采用的坐标系为“1980年国家坐标系”。大地原点：全国统一坐标的起算点。（二）平面直角坐标 由于地理坐标是球面坐标，在工程建设规 划、设计 、施工中，测量和计算十分不便。投影：将球面坐标按一定的数学法则归算到 平面上。 即 X= F 1（L，B） Y= F 2（L，B）我国采用高斯平面直角坐标，小地区范围内 也可采用独立平面直角坐标。 高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系1、高斯投影的概念 高斯投影是一种等角投影。它是由德国数学家高斯(Gauss，17771855)提出，后经德国大地测量学家克吕格(Kruger，18571923)加以补充完善，故又称“高斯克吕格投影”
8、，简称“高斯投影”。 测量中大量的角度观测元素，在投影前后保持不变，这样免除了大量投影计算工作；保证在有限范围内使得地图上图形同椭球上原形保持相似，给识图用图带来很大方便。投影能方便的按分带进行，并能用简单的、统一的计算公式把各带连成整体。 测量对地图投影的要求：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2 2、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分带，分别进行投影。高斯投影必须满足：1高斯投影为正形投影， 即等角投影； 2中央子午线投影后为直 线，且为投影的对称轴；3中央子午线投影后长度 不变。高斯投影平面赤道中央子午线3 3、高斯投影的特性
9、、高斯投影的特性（1）中央子午线投影后为直线，且长度不变。（2） 除中央子午线外，其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线，并以中央子午线为对称轴。投影后有长度变形。（3） 赤道线投影后为直线，但有长度变形。赤道中央子午线平行圈子午线Oxy（4） 除赤道外的其余纬线，投影后为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴。（5）经线与纬线投影后仍然保持正交。 （6） 所有长度变形的线段，其长度变形比均大于l。（7）离中央子午线愈远，长度变形愈大。赤道中央子午线平行圈子午线Oxy4 4、投影带的划分、投影带的划分 我国规定按经差6和3进行投影分带。 6带自首子午线开始，按6的经差自西向东分成60个带。 3带自
10、1.5 开始，按3的经差自西向东分成120个带。高斯投影带划分 6带与3带中央子午线之间的关系如图: 3带的中央子午线与6带中央子午线及分带 子午线重合，减少了换带计算。 工程测量采用3 带，特殊工程可采用1.5 带 或任意带。 按照6带划分的规定，第1带中央子午线的经度为3，其余各带中央子午线经度与带号的关系是： L。=6N3 （N为6带的带号） 例：20带中央子午线的经度为 L。6 203117 按照3带划分的规定，第1带中央子午线的经度为3，其余各带中央子午线经度与带号的关系是： L。=3n （n为3带的带号） 例：120带中央子午线的经度为 L。3 120360 若已知某点的经度为L，
11、则该点的6带的带号N由下式计算： N （取整）+1 若已知某点的经度为L，则该点所在3带的带号按下式计算： n （四舍五入）5 5、高斯平面直角坐标系、高斯平面直角坐标系坐标系的建立：x轴 中央子午线的投影y轴 赤道的投影原点O 两轴的交点OxyP（X，Y）高斯自然坐标注：X轴向北为正， y轴向东为正。赤道中央子午线 由于我国的位于北半球，东西横跨12个6带，各带又独自构成直角坐标系。 故：X值均为正， 而Y值则有正有负。世界地图赤 道xyo500km =500000+ =+ 636780.360m = 500000+ =+ 227559.720m国家统一坐标：（带号）（带号）例：有一国家控制
12、点的坐标:x=3102467.280m ,y=19367622380m，（1）该点位于6 带的第几带？（2）该带中央子午线经度是多少？（3）该点在中央子午线的哪一侧？ （4）该点距中央子午线和赤道的距离为多少？（第19带） （L。=619-3=111）（先去掉带号，原来横坐标y367622.380500000-132377.620m，在西侧）（距中央子午线132377.620m，距赤道3102467.280m）不同点：1、 x，y轴互异。2、 坐标象限不同。3、表示直线方向的方位角 定义不同。相同点： 数学计算公式相同。 高斯平面直角坐标系 与数学上的笛卡尔平面直角坐标系的异同点 ：高斯平面直
13、角坐标系笛卡尔坐标系ooyyxxppx=Dcosy=Dsinx=Dcosy=DsinDD 独立平面直角坐标 当测区范围较小时，可将大地水准面看作平面， 并在平面上建立独立平面直角坐标系； 地面点的位置可用平面直角坐标确定； 坐标系原点一般 选在测区西南角 （测区内X、Y均为正值）； 原点坐标值可以假定，也可 以采用高斯平面直角坐标； 规定：X 轴向北为正， Y轴向东为正。OXY 测区北（三）空间直角坐标如图所示： 原点O 地球质心 Z轴 指向地球北极 X轴 指向首子午面 与赤道的交点 Y轴 过O点与XOZ面垂直如：A（XA，YA，ZA）XZYO四、用水平面代替水准面的限度1、对距离的影响水准面
14、上弧长为S，其所对圆心角为，地球的半径为R。水平面上直线长为t，其差值为S。相对差值：上式中取R=6371km，则 结论： 在半径为10km的圆面积内进行长度的测量 时，可以不必考虑地球曲率的影响，即可把水准面当作水平面看待。 S/km S/mm S/S 5 1 1/4870000 10 8 1/1220000 20 66 1/304000 50 1027 1/487002、对高程的影响 用水平面代替大地水准面时，对 高程的影响：结论: 地球曲率的影响对高差而言，即使在很短的距离也必须加以考虑。 h S/km 0.05 0.10 0.20 1 10 h/mm 0.2 0.8 3.1 78.5 7850返回一、测量工作的基本内容 测量工作的主要目的是确定点的坐标和高程。 待定点的坐标和高程一般不是直接测定的。ABabcD1D2hAChBC如图：A、B为已知点C为待定点投影平面C基本内容： 高差测量（h） 角度测量（、） 距离测量（S、D）（X0 Y0 H0）（X Y H） （X0 Y0 H0）与（X Y H） 几何关系外业工作：测定和测设。内业工作：观测数据处理和绘图。 二、测量工作的基本原则 1、 从整体到局部； 2、先控制后碎部 ； 3、复测复算、步步检核。 优点： 减少误差积累； 避免错误发生； 提高工作效率。返回谢谢大家！
