建筑工程测量

1、建筑工程测量建筑工程测量 第一章第一章 绪论绪论 1.1 建筑工程测量的任务及作用建筑工程测量的任务及作用 1.2 地球的形状及大小地球的形状及大小 1.3 地面点位的确定地面点位的确定 1.4 用水平面代替水准面的限度用水平面代替水准面的限度 1.5 测量工作概述测量工作概述 1.6 测量常用的计量单位与换算测量常用的计量单位与换算 第一章第一章 绪论绪论 1.1 建筑工程测量的任务及作用 测量学是研究地球的测量学是研究地球的 形状和大小以及确定地球形状和大小以及确定地球 表面（包括空中、地面和表面（包括空中、地面和 海底）点位关系的一门科海底）点位关系的一门科 学。学。 建筑工程测量是测量

2、建筑工程测量是测量 学的一个组成部分。它是学的一个组成部分。它是 研究建筑工程在勘测设计研究建筑工程在勘测设计 、施工和管理阶段各项测、施工和管理阶段各项测 量工作的理论技术和方法量工作的理论技术和方法 的学科。的学科。 第一章第一章 绪论绪论 建筑工程测量的主要任务：建筑工程测量的主要任务： （1 1）地形测图，亦称测定。）地形测图，亦称测定。 （2 2）施工放样，亦称测设。）施工放样，亦称测设。 （3 3）变形观测。）变形观测。 第一章第一章 绪论绪论 1.2 地球的形状及大小 地球的自然表面是一个不规则地球的自然表面是一个不规则 的曲面，有高山、丘陵、平原、湖的曲面，有高山、丘陵、平原、

3、湖 泊和海洋。泊和海洋。 第一章第一章 绪论绪论 1.2 地球的形状及大小 我国我国“19801980年国家大地坐标年国家大地坐标 系系”采用的是采用的是19751975年国际大地测年国际大地测 量协会与地球物理联合会推荐的量协会与地球物理联合会推荐的 IUGGIUGG7575地球椭球。其基本元素地球椭球。其基本元素 为长半径为长半径63781406378140，短半径，短半径 6356755.3m6356755.3m，扁率，扁率 =1/298.257=1/298.257。 第一章第一章 绪论绪论 1.2 地球的形状及大小 第一章第一章 绪论绪论 1.2 地球的形状及大小 第一章第一章 绪论绪

4、论 1.2 地球的形状及大小 由于参考旋转椭球体的由于参考旋转椭球体的 扁率很小，为了计算方扁率很小，为了计算方 便，常把地球近似地作便，常把地球近似地作 为圆球看待，其半径为为圆球看待，其半径为 63716371。当测区范围。当测区范围 较小时，又可把球面视较小时，又可把球面视 为平面。为平面。 第一章第一章 绪论绪论 1.3 地面点位的确定 确定地面上一点的空间位置，需确定地面上一点的空间位置，需 要用三个量来表示。在测量工作中，是要用三个量来表示。在测量工作中，是 用地面点在基准面（参考椭球面）上的用地面点在基准面（参考椭球面）上的 投影位置坐标和该点沿投影方向到基准投影位置坐标和该点沿

5、投影方向到基准 面（大地水准面）的距离来表示。面（大地水准面）的距离来表示。 第一章第一章 绪论绪论 1.3 地面点位的确定 1.3.1 1.3.1 坐标坐标 （1 1）地理坐标）地理坐标 地理坐标是指用地球的经度和地理坐标是指用地球的经度和 纬度来表示地面点位置的球面纬度来表示地面点位置的球面 坐标，如图坐标，如图1313所示。经度是所示。经度是 从首子午线（即指通过格林威从首子午线（即指通过格林威 治天文台的子午线）起算，向治天文台的子午线）起算，向 东从东从0 0180180称为东经，向称为东经，向 西从西从0 0180180称为西经。纬称为西经。纬 度是从赤道起算，赤道以北从度是从赤道

6、起算，赤道以北从 0 09090称为北纬，赤道以南称为北纬，赤道以南 从从0 09090称为南纬。称为南纬。 第一章第一章 绪论绪论 1.3 地面点位的确定 1.3.1 1.3.1 坐标坐标 （2 2）高斯平面直角坐标）高斯平面直角坐标 在实际测量工作中， 通常采用高斯横圆柱投影 的方法来建立平面直角坐 标系统。高斯提出的横圆 柱投影是一种正形投影。 其投影的方法是：设想把 一个平面卷成一个横圆柱 ，套在圆球外面，使横圆 柱的轴心通过圆球的中心 ，并使横圆柱与球面上的 一根中央子午线NoS相切（ 如图14）， 第一章第一章 绪论绪论 1.3 地面点位的确定 1.3.1 1.3.1 坐标坐标 （

7、2 2）高斯平面直）高斯平面直 角坐标角坐标 将球面上的 图形投影到横圆 柱面上，然后将 横圆柱面沿南北 极的 和 切开， 展成平面，即可 得投影到平面上 相应的图形(图1 5)。 第一章第一章 绪论绪论 1.3 地面点位的确定 1.3.1 1.3.1 坐标坐标 （2 2）高斯平面直角坐标）高斯平面直角坐标 为了能从坐标值上确定 某点所在的投影带，在该点 的横坐标值前加上其所在的 带号，例如某点的坐标 x=6048075m，y=19385530m ，则说明该点位于赤道以北 6048075m；第19投影带，中 央子午线以西114470m（ 385530m500000m 114470m）。 第一章

8、第一章 绪论绪论 1.3 地面点位的确定 1.3.1 1.3.1 坐标坐标 （3 3）平面直角坐标系）平面直角坐标系 当测区范围较 小时，可把该部分 球面视作平面，即 直接将地面点沿铅 垂线投影到水平面 上（图18），用 平面直角坐标表示 它的投影位置。 第一章第一章 绪论绪论 1.3 地面点位的确定 1.3.1 1.3.1 坐标坐标 （3 3）平面直角坐标系）平面直角坐标系 平面直角坐标系的 原点，选在测区西南方 向之外，以使测区内任 意点的坐标均为正值。 规定南北方向线为x轴， 向北为正；东西方向线 为y轴，向东为正。象限 、按顺时 针方向排列，如图19 所示。 第一章第一章 绪论绪论 1

9、.3 地面点位的确定 1.3.2 1.3.2 高程高程 (1)(1)绝对高程绝对高程 地面点沿铅垂线 方向至大地水准面的 距离称为该点的绝对 高程或海拔，以H表 示。图1-10分别表示 了地面点A和B的绝对 高程。 第一章第一章 绪论绪论 1.3 地面点位的确定 1.3.2 1.3.2 高程高程 （2 2）相对高程）相对高程 地面点沿铅地面点沿铅 垂线方向至任意垂线方向至任意 水准面的距离称水准面的距离称 为该点的相对高为该点的相对高 程，亦称假定高程，亦称假定高 程，以程，以 表示。表示。 H 第一章第一章 绪论绪论 1.3 地面点位的确定 1.3.2 1.3.2 高程高程 （3 3）高差）

10、高差 地面上两点的高程之差称为 高差，用h表示，高差有方向和正 负。A、B两点的高差为： ABABAB HHHHh 第一章第一章 绪论绪论 1.3 地面点位的确定 1.3.2 1.3.2 高程高程 当hAB为正时，B点高于A点；当 hAB为负时，B点低于A点。BA两点的 高差为： 由此可见，由此可见， ，并且与，并且与 高程的起算面无关。它既是地面上高程的起算面无关。它既是地面上 两点绝对高程之差，又是相对高程两点绝对高程之差，又是相对高程 之差。之差。 BABABA HHHHh ABBA hh 第一章第一章 绪论绪论 1.4 用水平面代替水准面的限度 在普通測量中，当測区范围较小 时，常以水

11、平面代替水准面，这样可 使绘图和计算工作大为简化。那么， 究竟在多大的范围内才容许用水平面 代替水准面呢？下面就其对距离和高 程的影响进行分析。 第一章第一章 绪论绪论 如图1-11所示，设 、 为地面点，它们在大地水准面 上的投影分别为A、B，在水平 面上的投影分别为A、C。设水 准面上AB圆弧的长度为d，水 平面上AC的长度为t，两者之 差d即是用水平面代替水准 面的距离误差，得 1.4.1 1.4.1 地球曲率对水平距离的影响地球曲率对水平距离的影响 1.4 用水平面代替水准面的限度 dtdRtgR A B 第一章第一章 绪论绪论 将 按级数展开，得 1.4.1 1.4.1 地球曲率对水

12、平距离的影响地球曲率对水平距离的影响 取前两项，代入上式，得： 1.4 用水平面代替水准面的限度 tg 因为 ，故 32 22 33 ddd d RdR 或 /d R 第一章第一章 绪论绪论 1.4 用水平面代替水准面的限度 1.4.1 1.4.1 地球曲率对水平距离的影响地球曲率对水平距离的影响 取R=6371km，将不同的d代入上 式中，得 当d=1km时， ； 当d=10km时， ； 当d=20km时， ； /1/12177d d万 /1/122d d万 /1/30d d万 第一章第一章 绪论绪论 1.4 用水平面代替水准面的限度 1.4.1 1.4.1 地球曲率对水平距离的影响地球曲率

13、对水平距离的影响 由以上计算可以看出，距离为 10km时，所产生的相对误差为 ，小 于目前最精密距离丈量时的容许相 对误差。由此得出结论：在半径为 10km的范围内，地球曲率对水平距 离的影响可以忽略不计，即可用水 平面代替水准面。 第一章第一章 绪论绪论 1.4.2 1.4.2 地球曲率对高程的影响地球曲率对高程的影响 由图-11中可以看出，地面点 的高程为铅垂 距离 ，如以平面代替球面， 的高程为铅垂距离 BC，两者之差即为高程误差 ，CAB ，因该 角很小，以弧度表示，则 由于 ，则 R d h 2 2 2 dh 1.4 用水平面代替水准面的限度 /2 /d R B B B B h 第一

14、章第一章 绪论绪论 当d=100m时， 值为 0.78mm 当d=1km时， 值为 78mm 以上计算表明：当距离为100m时，在高程 方面的误差就接近1mm，这对高程测量的影响是 很大的，所以地球曲率对高程的影响是必须予 以考虑的，即尽管距离很短，也不能以水平面 代替水准面。 1.4 用水平面代替水准面的限度 1.4.2 1.4.2 地球曲率对高程的影响地球曲率对高程的影响 h h 第一章第一章 绪论绪论 1.5 测量工作概述 在实际测量工作中，一 般不能直接测出地面点的坐 标和高程，通常是求得待定 点与已知点之间的几何关系 ，然后推算而得。 确定地面点位的三个基 本要素是：水平距离、水平 角和高差。而角度测量、距 离测量和高程测量则是测量 的三项基本工作。 h 1.5.1 1.5.1 测量的基本工作测量的基本工作 第一章第一章 绪论绪论 基本原则：“从整体到局部”、“先控制 后碎部” 目的：防止测量误差的积累，保证测图精 度；同时由于建立了统一的控制网，把碎部测 量划分成几部分进行，可以加快测图进度。 1.5 测量工作概述 1.5.2 1.5.2 测量的基本原则测量的基本原则 第一章第一章 绪论绪论 1.6 测量常用的计算单位与换算 1.6.1 1.6.1 测量常用的计量单位与换算测量常用的计量单位与换算 第一章第一章 绪论