建筑工程测量第一章-绪论

绪论,测绘学及其分类,一、测绘学定义测绘学是一门古老的地球科学，它来自于希腊文的“土地划分”。传统的测绘学是对地球进行测定和描绘的科学。而现代的测绘学已经发展为一门多方面的综合科学，通常叫做测绘科学或地球空间信息学“Geomatics”。,测定使用测量仪器和工具，通过测量计算，得到一系列测量数据，或把地球表面的地形缩绘成地形图，供国家建设和科学研究使用。测设把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置，通过野外测量的方法在地面上标定出来，作为施工的依据。,绪论,测绘学及其分类,一、测绘学定义,绪论,测绘学及其分类,二、测绘学分类,测绘科学已发展为包含着许多学科的现代科学，它们分别是：1地形测量学研究地球表面上较小区域的地表形态。是研究将地球表面的起伏状态和其它信息测绘成图的理论、技术和方法的学科。研究测绘小范围地形图，把地球表面看作平面而不考虑地球曲率影响。研究内容：图根控制网的建立和地形图的测绘表示形式：数字、文字、图,绪论,测绘学及其分类,二、测绘学分类,绪论,测绘学及其分类,二、测绘学分类,2大地测量学凡研究的对象是地表上一个较大的区域甚至整个地球时，就必须考虑地球的曲率。这种以研究广大地区为对象的测绘科学是大地测量学的范畴。这门学科的基本任务是建立国家大地控制网，测定地球的形状、大小和研究地球重力场的理论、技术和方法。,绪论,测绘学及其分类,二、测绘学分类,3摄影测量学摄影测量学是利用摄影像片来研究地表形状和大小的测绘科学。,绪论,测绘学及其分类,二、测绘学分类,4工程测量学城市建设、大型厂矿建筑、水利枢纽、农田水利及道路修建等在勘测设计、施工放样、竣工验收和工程监测保养等方面的测绘工作，统称工程测量学。主要任务有三方面，即：地面到图纸，图纸到地面，以及变形观测。,绪论,测绘学及其分类,二、测绘学分类,(1)测定:从地面到图纸供使用是人类认识自然的过程(2)测设:从图纸到地面作为施工依据是人类改造自然的过程（3）变形监测：定期对其位移、沉降、倾斜以及摆动进行观测,绪论,测绘学及其分类,二、测绘学分类,绪论,测绘学及其分类,二、测绘学分类,5海洋测绘学海洋测绘学是以海洋水体和海底为对象,研究海洋定位、测定海洋大地水准面和平均海面、海底和海面地形、海洋重力、海洋磁力、海洋环境等自然和社会信息的地理分布，及编制各种海图的理论和技术的学科。以海洋和陆地水域为对象进行的测量工作。,绪论,测绘学及其分类,二、测绘学分类,6矿山测量学研究如何保护矿产资源的合理开发、安全生产和矿区环境治理。,7地图制图学利用测量所得的资料，研究如何投影编绘成地图，以及地图制作的理论、工艺技术和应用等方面的测绘科学是制图学的范畴。,绪论,测绘学及其分类,二、测绘学分类,绪论,测绘学及其分类,二、测绘学分类,8测量仪器学研究测量仪器的制造、改进和创新的学科。,工程测量学是一门历史悠久的学科，是从人类生产实践中逐渐发展起来的。在古代。它与测量学并没有严格的界限。到近代，随着工程建设的大规模发展才逐渐形成了工程测量学。早在公元前27世纪的埃及大金字塔，其形状与方位都很准确，这说明当时就已有了放样的工具和方法。,工程测量学发展概况,绪论,胡夫大金字塔的4个斜面正对东、南、西、北四方，误差不超过圆弧的3分。,工程测量学发展概况,绪论,秦代李冰父子领导修建的都江堰水利枢纽工程，曾用一个石头人来标定水位。,工程测量学发展概况,绪论,现存发现最早的平面地图是在河北省平山县战国时期中山国都城遗址中发现的兆域图（宫堂图）。它是一幅墓地设计的平面地图，除绘有“宫”、“堂”、“门”等规则图形外，还有文字与距离数字，刻绘相当精细，充分说明那个时期我国已有较高的地图制作水平。,工程测量学发展概况,绪论,1973年从长沙马王堆汉墓出土的地图包括地形图、驻军图和城邑图三种，所表示的内容相当丰富。,工程测量学发展概况,绪论,从简单到复杂、从手工操作到测量自动化、从常规测量到精密测量。举世瞩目的长江三峡水利枢纽工程，溪洛渡、向家坝、小浪底和二滩等大型水利枢纽工程；长达30多公里的杭州湾大桥和东海大桥工程；山西省引黄工程南干线的7号隧洞(长426km)以及辽宁省大伙房引水工程隧道(长达853km)；上海磁悬浮铁路；北京国家大剧院等大型精密特种工程，都堪称世界之最。,工程测量学发展概况,绪论,“六化”：测量内外业作业的一体化；数据获取及处理的自动化；测量过程控制和系统行为的智能化；测量成果和产品的数字化；测量信息管理的可视化；信息共享和传播的网络化。“十六字”是：精确、可靠、快速、简便、实时、持续、动态、遥测。,工程测量学发展概况,绪论,工程测量学的发展，主要表现在从一维、二维到三维乃至四维，从点信息到面信息获取，从静态到动态，从后处理到实时处理，从人眼观测操作到机器人自动寻标观测，从大型特种工程到人体测量工程，从高空到地面、地下以及水下，从人工量测到无接触遥测，从周期观测到持续测量。测量精度从毫米级到微米级乃至纳米级。,工程测量学发展概况,绪论,工程测量学应用实例,绪论,GPS在大坝外观及滑坡监测中的应用,工程测量学应用实例,绪论,TCA2003测量塔柱动态变形,工程测量学应用实例,绪论,大坝监测,工程测量学应用实例,绪论,道路施工及露天煤矿挖掘监测,工程测量学应用实例,绪论,隧道开挖中的地质超前预报及断面测量,工程测量学应用实例,绪论,GIS数据采集,工程测量学应用实例,绪论,GIS建库,工程测量学应用实例,绪论,遥感图像处理,工程测量学应用实例,绪论,三维景观数据的快速测量,地球的自然表面：地球的自然表面高低起伏，其形状十分复杂。海洋的面积占71%,陆地的面积占29%。珠穆朗玛峰高达8848.13m马里亚纳海沟深达11022m,人类认识地球的过程经过了2-3千年的过程,地面点位的确定,绪论,一、地球的形状和大小,地面点位的确定,绪论,一、地球的形状和大小,水准面：液体受重力而形成的静止表面称为水准面。是一个处处与重力方向垂直的连续曲面。有无数个水准面。,P,离心力,地球引力,重力,垂球,铅垂线,同一水准面上的重力位处处相等；,同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正交。,地面点位的确定,绪论,一、地球的形状和大小,大地水准面：与平均海水面相吻合的水准面。大地水准面包围的形体称为大地体。由于地表起伏以及地球内质量分布不均匀，所以大地水准面是个复杂的曲面。大地水准面和铅垂线是野外观测的基准面和基准线。,地面点位的确定,绪论,一、地球的形状和大小,由于大地水准面是不规则曲面，无法准确描述和计算，也难以在其面上处理测量成果。因此，用一非常接近大地水准面的数学面-旋转椭球面代替大地水准面，用旋转椭球体描述地球，作为描述地球表面空间位置的基准，称其为地球椭球。,大地水准面,大地水准面差距N,配合最佳的参考椭球面,地面点位的确定,绪论,一、地球的形状和大小,参考椭球面：一个以椭圆的短轴为旋转轴的旋转椭球体的表面。椭球体的大小和大地体十分接近。参考椭球面可用数学模型表示，为大地计算的基准面。大地原点：确定大地水准面和参考椭球面的相互关系。我国大地原点在西安泾阳县永乐镇。,地面点位的确定,绪论,一、地球的形状和大小,地球自然表面,大地水准面,参考椭球面,水准面,地面点位的确定,绪论,一、地球的形状和大小,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。,地面点位的确定,绪论,二、确定地面点位的方法,测量工作的基本任务是确定点的空间位置。一个点的空间位置，需要三个量来确定。（经度、纬度和高程或X、Y、H）为了简化计算，要将（椭）球面上的元素归算（投影）到平面上。所谓投影就是建立起（椭）球面上的点与平面上的点一一对应的数学关系。,地面点位的确定,绪论,二、确定地面点位的方法,1、高斯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。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。,地面点位的确定,绪论,二、确定地面点位的方法,1、高斯平面直角坐标,X,Y,O,采用横轴椭圆柱等角投影方法。投影时设想把一个横椭圆柱，套在椭圆球的外面，使横椭圆柱的中心轴通过椭圆球的中心，与椭圆球的某一子午线相切，这条子午线称为中央子午线。中央子午线作为纵坐标轴X轴，把赤道的投影作为横坐标轴Y轴。交点为坐标原点，构成了高斯平面直角坐标系。,地面点位的确定,绪论,二、确定地面点位的方法,1、高斯平面直角坐标,由于我国位于北半球，为了避免Y坐标出现负值，把原点向西平移500公里。为了区分不同投影带中的点，在点的Y坐标值上加带号N。所以点的横坐标通用值为y=N*1000000+500000+y,地面点位的确定,绪论,二、确定地面点位的方法,1、高斯平面直角坐标,x,y,o,500km,=500000+=+636780.360m=500000+=+227559.720m,国家统一坐标：,（带号）,（带号）,地面点位的确定,绪论,二、确定地面点位的方法,2、独立平面直角坐标,当测区范围较小时（小于100km2），常把球面看作平面，这样地面点在投影面上的位置就可以用平面直角坐标系来确定。,地面点位的确定,绪论,二、确定地面点位的方法,2、独立平面直角坐标,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。,O,X,Y,测区,北,地面点位的确定,绪论,二、确定地面点位的方法,2、独立平面直角坐标,坐标原点有时是假设的，假设的原点位置应使测区内各点的X，Y值为正。,地面点位的确定,绪论,二、确定地面点位的方法,3、地面点的高程,图2-14,假定水准面,大地水准面,高差,高程（绝对高程、海拔）：地面点到大地水准面的铅垂距离。假定（相对）高程：地面点到假定水准面的铅垂距离。高差：两点间的高程之差。,地面点位的确定,绪论,二、确定地面点位的方法,3、地面点的高程,目前我国采用“1985年国家高程基准”，它是以青岛验潮站1952年至1979年验潮资料计算确定的黄海平均海水面作为高程系统的基准面，并推算青岛水准原点（高程系统的统一起算点）的高程为72.260m。,地面点位的确定,绪论,二、确定地面点位的方法,3、地面点的高程,B,HA,大地水准面,任意水准面,HB,过B点的水准面,A、B两点的绝对高程为HA、HB。在局部地区，如果无法知道绝对高程，可以任意一个水准面作为高程起算面，测出相对高程、。A、B两点的高差可见两点间的高差与起算面无关。,A,测量工作概述,绪论,一、测量的基本工作,1、基本观测量,测量作业就在于使用不同精度的测量仪器，测得“角度”“距离”和“高差”。,测量工作概述,绪论,一、测量的基本工作,2、测量工作的