土木工程测量：测量概述教学课件

土木工程测量项目一技能目标(1)熟悉高斯平面直角坐标系、地面上点位

的确定方法；(2)能够熟练运用测量工作原则；(3)熟悉测量工作程序；素质目标(1)培养在学习和工作过程中遵守相应行业

标准的习惯；(2)培养勤奋学习的态度，以及严谨求实、

团结协作的工作作风；知识目标(1)理解水准面、大地水准面的概念；(2)掌握地理坐标系(大地、天文)、独立平面直角坐标系、高斯平面直角坐标系、

绝对高程、相对高程和高差的概念；(3)了解用水平面代替水准面的限度；(4)熟悉测量工作的主要任务、测量工作

的组织原则和程序；I

项目目标目

录

CONTENTS任务一

认识测量●

PART01古代的都江堰到北京故宫，近代的埃菲尔铁塔到京张铁路，当代的“神舟”飞船到“中国天眼”,都离不开测量这门学科。让我们一起来领

略测量的魅力吧!I

一、任务引入1.教学设备与工具(1)多媒体设备；(2)写字板、计算器、笔。2.安全要求及注意事项不打闹、不抽烟，注意人身安全和仪器使用安全。3.参与人员组织及职位分工(见表1-1)表1-

1详见教材第2页I

二、资源准备I

三、相关知识1.测量工作的任务测量包括测定和测设。测定是指得到一系列测量数据，或将地球表面的地物和地貌缩绘成地形图；测设是指将设计图纸上规划设计好的建筑物位置，在实地标定出来，作为施工的依据。建筑工程测量工作的任务主要是：(1)大比例尺地形图的测绘；(2)建筑物的施工测量；(3)建筑物的变形观测。I

三、相关知识2.地面点位的确定1)测量工作的基准面和基准线(1)垂线。重力的作用线称为铅垂线，简称垂线。(2)水准面。某一时刻没有风浪的海洋水面，称为水准面，是理想化

的静止曲面。(3)大地水准面。没有风浪、没有潮汐的平均海水面称为大地水准面(见图1-1)。(4)大地体。大地水准面包围的曲面形体称为大地体。水准面、大地

水准面、大地体都是不规则的(见图1-1)。I

三、相关知识2.地面点位的确定1)测量工作的基准面和基准线大地水准面垂线图1-1

大地水准面示意图海洋垂线矿体(1)地理坐标。地理坐标是用经度λ和纬度φ

表示地面点在大地水准面上的投影位

置的球面坐标，不便于直接进行各种

计算(见图1-2)。I

三、相关知识2.地面点位的确定2)地面点的坐标图1-2

地理坐标示意图(2)独立平面直角坐标。当测区范围较小时，可用测区中心点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。在

局部区域内确定点的平面位置，可以采用独立平

面直角坐标。I

三、相关知识2.地面点位的确定2)地面点的坐标I

三、相关知识2.地面点位的确定2)地面点的坐标(3)高斯平面直角坐标。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高斯平面投影的设想。地理坐标建立在球面基础之上，不能直接用于测图、工程施工等，因此需要转化为平面直角坐标。高斯投影是设想将截面为椭圆的柱面套在椭球体外，

使柱面轴线通过椭球中心，并使椭球面上的中央子午线与柱面相切，而后将中

央子午线附近的椭球面上的点、线正投影到柱面上。再沿过极点

N的母线将柱

面剪开，形成高斯投影平面。为使由曲面正形投影到平面时引起的变形在测量

容许值范围内，将地球按一定的经度差分成若干带，各带分别独立进行投影。a.均匀分带。从经度1°30′自西向东按3°经差分带，称为3°带，带号用N

表

示，依次编号1～120,各带中央子午线经度(L3)和带号(N3)

计算公式见式(1-1)。从首子午线自西向东每隔6°划为一带，称为6°带。每带均统一编号，用

N表示，自西向东依次编号为1～60。各带中央子午线经度(L6)和带号(N6)

计算公式见式(1-2)。高斯投影根据△L逐带连续进行，如图1-3、图1-4。I

三、相关知识2.地面点位的确定2)地面点的坐标(3)高斯平面直角坐标。L³I

三、相关知识2.地面点位的确定2)地面点的坐标(3)高斯平面直角坐标。图1-4全球高斯投影带图1-3

均匀分带示意图163SI

三、相关知识2.地面点位的确定2)地面点的坐标(3)高斯平面直角坐标。投影带的中央子午线与编号计算公式：(1-1)(1-2)I

三、相关知识2.地面点位的确定2)地面点的坐标(3)高斯平面直角坐标。

b.假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上，如图1-5所示。图1-5

假想椭圆柱面套在参考椭球面I

三、相关知识2.地面点位的确定2)地面点的坐标(3)高斯平面直角坐标。

c.地球表面投影到横椭圆柱面上，如图1-6所示。其中，

NAS、NBS、NCS等是投影线。取出地球的投影，并剪开、压平后，展开即得高斯平面投影。(x)N中央子午线

P赤道ABy

C

(v)S图1-6

高斯投影过程SI

三、相关知识2.地面点位的确定2)地面点的坐标(3)高斯平面直角坐标。

②高斯平面的特点。a.投影后的中央子午线

NBS

是直线，长度不变。b.投影后的赤道

ABC

是直线，保持ABC⊥NBS。C.离开中央子午线的子午线投影是以二极为终点的弧线。离中央子午线越远，

弧线的曲率越大。说明离中央子午线越远，投影变形越大。I

三、相关知识2.地面点位的确定2)地面点的坐标(3)高斯平面直角坐标。③高斯平面直角坐标系(见图1-7)的建立。a.x

轴是中央子午线

NBS

的投影，北方为正方向。b.y轴是赤道ABC

的投影，东方为正方向。C.原点即中央子午线与赤道交点，用O表示。d.

四象限I

、Ⅱ

、Ⅲ

、IV按顺时针顺序排列。图1-7

高斯平面直角坐标系I

三、相关知识2.地面点位的确定3)地面点的高程土木工程测量(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，如

图1-8所示。图1-8

高程高差示意图I

三、相关知识2.地面点位的确定3)地面点的高程(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，用

H

'表示，如图1-8所示。(3)高差。地面两点之间的高程差为高差，用h

表示。如图1-8所示，

A、B

两点的高差为

hB=H-Hᴀ=HB-HB、A两点的高差为

hBA=H-Hg=H′-H

可

见

：hAB=-hBA。(1)1956年黄海高程系——“56黄海系”,水准原点的高程为72.289m,

采用青岛大港验潮站1950—1956年共7年的潮汐记录资料推算测出。(2)1985国家高程基准——“85高程基准”,水准原点的高程为72.260m,采用青岛验潮站1953—1977年共25年的潮汐记录资料推算测出。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。I

三、相关知识3.我国的高程系统(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测量高差。I

三、相关知识4.测量工作概述1)测量的基本工作(1)对距离的影响。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，

如图1-9所示。(2)对高程的影响。用水平面代替水准面，对高程的影响是很大的，因

此，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，如图1-9所示。I

三、相关知识4.

测

量

工

作

概

述2)测量工作中用水平面代替水准面的限度图1-9

水平面代替水准面示意图I

三、相关知识4.测量工作概述3)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，即等级原则、

整体原则、控制原则、步步检核原则。I四、实践操作实践操作1:投影带的中央子午线与编号

要求(1)我国在大地坐标系中的经度位置为74°~135°,求135°的六度分带带号

和三度分带带号。(2)设某地面点经度为130°25'30”,该点位于哪个六度带和三度带上?其中

央子午线的经度各为多少?(3)已知某点位于高斯投影六度带第20号带，若该点在该投影带高斯平面

直角坐标系中的横坐标y=-306579.210m,写出该点不包含负值且含有带号的

横坐标y

的通用值表达，及该带的中央子午线经度

L

。,

并说出其地理意义。

目的通过练习，熟悉高斯直角坐标系。I四、实践操作实践操作1:投影带的中央子午线与编号实施步骤步骤1:计算三度、六度带号。求算三度带号的公式为

,三度带号为_

_

o求算六度带号的公式为

,六度带号为_

__o计算结果：正确□不正确口计算情况：

。|

四、实践操作实践操作1:投影带的中央子午线与编号

实施步骤步骤2:计算中央子午线精度。求算三度带号的公式为

,三度带号为

其中央子午线经度计算公式为

,结果为

求算六度带号的公式为

,六度带号为

其中央子午线经度计算公式为

,结果为

计算结果：正确□不正确□计算情况：

◎四、实践操作实践操作1:投影带的中央子午线与编号

实施步骤步骤3:写出通用值表达。横坐标y

的通用值表达包括：

十

十

,

即

◎该带的中央子午线经度

L。的计算公式为

L。为

o横坐标

y

的地理意义是：该点在中央子午线侧，距离中央子午线

◎计算结果：正确□不正确□表述结果：准确□不准确□答题情况：

OI

四、实践操作实践操作2:高程高差的概念要求已知

HA=36.735m,HB=48.386m,求

hAB。目的通过练习，熟悉高程高差概念。I四、实践操作实践操作1:投影带的中央子午线与编号实施步骤步骤1:计算

hAB。HA

为

,

不

是

,hAB

是

到

的

计算公式为

,计算结果为

◎计