第一章 土木工程测量绪论

四川攀枝花学院土木工程学院附带e-mail : Fujian 820218 tel:337316，建筑工程测量，1.1建筑工程测量任务1.2地点的确定1.3测量作业概要，第一章绪论，一、测量学的概念测量学研究地球的形状、大小及地表(包括地上的各种物体)的几何形状及其空间位置测量作业的基本任务：决定地面点在指定坐标系的坐标值(x，y，z )。二、建筑工程测量任务建筑工程测量采用测量学的基本原理和方法为各类建筑工程提供服务。 工程建设三阶段测量任务测量设计控制、测量地图工程建设放样、竣工测量运营管理安全监测、变形观测、三、测量工作分类测量工作包括测量和测量两部分。 测量是指使用测量设备或工具，通过测量或计算来测量点的坐标，或者将地球表面的地形按比例缩放为地形图。 测量是把图纸上设计的建筑物、构筑物等的位置标定在地面上，作为施工的依据。1.地球的形状和大小1 .地球的自然体：是不规则的几何，海洋面积约占地球表面的71%。，高山，陆地，丘陵，海洋，大地：代表大地层面包围的地球形状和大小的物体。 大地水准面：设想完全静止的平均海水向陆地和岛屿延伸形成的封闭曲面。 因为、大地水准的面是不规则的曲面，不能用数学式表现，所以需要寻找表示地球的形状和大小的理想的几何图形。 该几何图形必须满足以下两个条件：形状接近地球自然体可以用简单的数学公式表示。2、参照椭球体和参照椭球体是非常接近大地的物体，可以作为地球的参照形状和大小在数学上表现出来。 这是椭圆以其短轴为中心旋转而形成的，也称为旋转椭圆体。 另外，参照椭圆体面、参照椭圆体面参照椭圆体的外表面，是球面坐标系的基准面。旋转椭圆体由长半轴a (或短半轴b )和扁平率决定。 我国目前采用的参考椭球参数为：长半轴a=6378140m短半轴b=6356755.3m扁平率=，测量精度不高时，将地球视为球，其平均半径R=6371km，二，测量作业的基准线和基准面测量作业的基准线铅直线。 测量作业的基准面-大地水准面。 用于衡量行业内计算的基准线-法线。 测量的行业计算基准面-参照椭球面。 o，g， 注：地点在大地水平面以上，h为正的地点在大地水平面以下，h为负。 图： HA=166.780mHB=-136.680m，a，大地水准面，HA，b，HB，绝对标高(标高):某点沿着垂直线方向到大地水准面的距离。 例如HA、HC。 相对高程：一点沿铅直方向到任意水平面的距离。 比如haHC。 高低差：地面上两点的高程差。 例如，如果HAC=HChahac=HC ha 为正，c点高于a点HAC为负，则c点低于a点、我国海拔系统：水准原点全国海拔的起点。 1985年国家海拔标准(72.260m)1956年黄海海拔系(72.289m )现在，中国统一采用1985年国家海拔标准。 地理坐标是参照基准椭圆，水平原点，H0，地球表面上任何点的经度和纬度可被称为该点的地理坐标并且可表示为A(L，b )。 例如，北京东经11628 ，北纬3954 ，s，纬线，n，o，轴：地球的自转轴(NS )，n是北极，s是南极。 子午面：穿过由地球的某个点和轴构成的平面。 子午线：子午面与地球面的交线，也称为经线。 开始子午面：通过英国格林威治天文台子午面NGS。 纬线：垂直于轴的平面与地球面的交线。 赤道平面：垂直于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。 由w，e，赤道，赤道平面，开始子午面，g，椭球体上的基本概念，大地经度：超过p点的子午面NPS和头子午面NMS构成的二面角称为p点的大地经度，用l表示。 测地纬度：将超过p点的法线Pn与赤道面所成的角称为p点的测地纬度，用b表示。 赤道平面：，p，m，大地经度l，大地纬度b，n，l，b，开始子午面(头子午面)，s，n，l的值的范围：东经0180西经0180b的值的范围：北纬090南纬090，我国的大地原点在陕西省洼阳县永乐町。 我国统一采用的坐标系是“1980年国家坐标系”。 大地原点：全国统一坐标的起点。(二)平面直角坐标由于地理坐标为球面坐标，在工程建设的规划、设计、施工中，测量和计算十分不方便。 投影：用一定的数学法则在平面上归纳球面坐标。 即，X=F1(L，B)Y=F2(L，b )在中国采用高斯平面直角坐标，在区域范围内也可以采用独立平面直角坐标。高斯平面正交坐标系，1、高斯投影的概念高斯投影是等角的。 由德国数学家高斯(Gauss，17771855 )提出，由德国大地测量学家克里格尔(Kruger，18571923 )补充，因此也称为“高斯-克里格投影”，也称为“高斯投影”。测量中的多个角度观测要素在投影前后不变，因此可免除大量投影计算作业在有限的范围内保证地图上的图形与椭球体上的原形相似，有利于了解地图用的图形。 投影可以简单地按胶带进行，可以用简单统一的计算公式连接各胶带。 测量对地图投影的要求：n，s，c，中央，子午线，赤道，2，高斯投影的原理，高斯投影采用带状投影。 将椭圆体面用一定的差动带分别投影。 高斯投影必须得到满足：1.高斯投影为正方形投影，即等角的2 .中央子午线投影后为直线，投影的对称轴3 .中央子午线投影后的长度不变。 3、高斯投影的特性，(1)中央子午线投影后为直线，长度不变。 (2)除中央子午线外，其子午线的投影是向中央子午线凹陷的曲线，以中央子午线为对称轴。 投影后有很长的变形。 (3)赤道线投影后为直线，但长度变形。 赤道、中央子午线、平行轮、子午线、o、x、y、(4)除赤道以外的其馀纬线将凸曲线投影在赤道上，将赤道作为对称轴。 (5)经纱和纬纱投影后也是正交的。 (6)所有长度变化的线段，其长度的变化比较l。 (7)离中央子午线越远，长度畸变越大。 赤道、中央子午线、平行轮、子午线、o、x、y、4、投影带的区分，在中国，按照经差6和3划分投影带。 从6带自首子午线开始，以6的经差从西向东分成60带。 3带从1.5开始，以3之差从西向东分成120带。 高斯投影带的划分，6带和3带的中央子午线的关系是图3360，3，3带的中央子午线和6带的中央子午线和分带子午线重叠，减少了带变换计算。、工序测量可以采用3个带，特殊工序可以采用1.5个带或任意带。在6带的划分规定中，第1带的中央子午线的经度为3，其馀各带的中央子午线的经度和带号的关系为l。=6N-3(N为6个带的带号)例： 20个带中央子午线的经度为l。=620-3=117是由3个带划分的规定，第1带的中央子午线的经度为3，其馀的各带的中央子午线的经度与带编号的关系为l。=3n(n为3个波段的波段编号)例： 120个波段中央子午线的经度为l。=3120=360，假定某个点的经度为l，则该点的六个带的带号n由下式计算： N=(取整数)一个点的经度为l，则该点的三个带的带号由下式计算： N=(四舍五入)、5，高斯平面直角坐标系、 坐标系的创建： x轴-中央子午线的投影y轴-赤道的投影原点o-2轴的交点，o，x，y，p，(x，y )，高斯自然坐标，注：由于x轴方向北位于正，y赤道，中央子午线，中国位于北半球，所以东西跨越12个6带，各带独自构成直角坐标系。 因此，x值全部为正，y值为正和负。，x，y，o，500km，=500000=636780.360 m=500000=2275595.720 m，国家统一坐标：编号)，例如，某个国家控制点的坐标：x=3102467.280m y=19367622.380m，(1)这个点在6条带的第几条带？(2)这条带的中央子午线经度是多少？(3)这个点在中央子午线的哪一侧？(4)这个点与赤道的距离是多少？(第19条带)、(l )。=619-3=111 )，(先前去掉符号，原始横轴y=367622.380-500000=-132377.620m，西侧)，(中央子午线132377.620 m，赤道3102467.280m )，不同点： 1、x、y轴互不相同。 2、坐标象限不同。 3 .表示直线方向的方位角定义不同。 同点：数学公式是一样的。 高斯平面正交坐标系和数学正交平面正交坐标系的异同点： 独立平面正交坐标在测定区域的范围小的情况下，将测地面视为平面，在平面上能够建立独立平面正交坐标系的地面的点的位置可以由平面的直角坐标决定的坐标系原点一般被选定为测定区域的西南角(测定区域内的x、y全部为正值)，原点坐标值可以假定，也可以采用高斯平面的直角坐标，o，x，y，测野，北，(3)空间直角坐标如图所示，原点o -地球重心z轴-地球北极x轴-首都子午面与赤道的交点y轴-过o点垂直于XOZ面，例如，A(XA，YA，ZA )，x，z，y，o，4，水平面对水平面所取代的极限1，距离的影响水平面上的弧长设水平面上直线长度为t，其差为s。 相对差：上式中R=6371km，在半径10km的圆面积内进行长度测量时，可以不考虑地球曲率的影响，将水平面视为水平面。 2、对海拔的影响取代大地水平面时，对海拔的影响：结论：对地球曲率的影响对高低差，即使是短距离也要考虑。h、一、测量作业