建筑工程测量1绪论

1、建筑工程测量 姓名：蒋文慧 教研室：工程测量教研室 学校：南京工程高等职业学校 本章要点 1、测量工作的基准面和基准线、测量工作的基准面和基准线 2、高程系统、高程系统 3、数学直角坐标系和测量平面直角坐标系的区别、数学直角坐标系和测量平面直角坐标系的区别 4、点的平面位置的确定、点的平面位置的确定 5、测量工作的原则、测量工作的原则 6、高斯平面直角坐标系（书上没有，但属于考点）、高斯平面直角坐标系（书上没有，但属于考点） 7、误差（偶然误差和系统误差）、误差（偶然误差和系统误差） 1.1 1.1 建筑工程建筑工程测量的任务测量的任务 1.1.1 测量学的概念测量学的概念 测量学测量学: :

2、是指研究地球的形状、大小和地球表面几何是指研究地球的形状、大小和地球表面几何 形状及空间位置形状及空间位置, ,并对物体的空间位置信息进行处理、并对物体的空间位置信息进行处理、 储存、管理和应用的一门学科。储存、管理和应用的一门学科。 测量学包括的两大内容测量学包括的两大内容: :测定和测设。测定和测设。 测定：测定：指利用测量仪器、工具，通过测量和计算，指利用测量仪器、工具，通过测量和计算， 得出我们所需要的数据或把它绘制成图，为规划设得出我们所需要的数据或把它绘制成图，为规划设 计、经济建设、国防建设及科学研究提供服务。计、经济建设、国防建设及科学研究提供服务。 测设：测设：利用测量仪器、

3、技术把图上设计、规划好利用测量仪器、技术把图上设计、规划好 的建（构）筑物的位置在施工场地上标定出的建（构）筑物的位置在施工场地上标定出 来，作为施工的依据。来，作为施工的依据。 测定与测设测定与测设 测定测定 测设测设 工程测量学工程测量学 :：专门研究在各种工程规划、设计、专门研究在各种工程规划、设计、 施工及管理中的测量理论和方法。施工及管理中的测量理论和方法。 是专门为工程建设提供服务的。是专门为工程建设提供服务的。 工程测量又可以分为：工程测量又可以分为： 土木建筑工程测量土木建筑工程测量 航道工程测量航道工程测量 矿山工程测量矿山工程测量 等等等等 工程测量工程测量 1.1.21.

4、1.2工程测量的任务工程测量的任务 工程建设从立项到完工一般要经历：工程建设从立项到完工一般要经历： 立项审批立项审批勘测勘测设计设计施工施工竣工验收竣工验收 1.1.勘测阶段勘测阶段 测绘大比例尺地形图测绘大比例尺地形图 2.2.规划设计阶段规划设计阶段 用图用图 3.3.施工阶段施工阶段 场地平整、建立施工控制网、场地平整、建立施工控制网、 放样、变形监测放样、变形监测 4.4.竣工阶段竣工阶段竣工验收测量、编绘竣工总图竣工验收测量、编绘竣工总图 1.2 地面点位的确定地面点位的确定 无论是测定还是测设，无论是测定还是测设，测量学的基本问题都是测量学的基本问题都是 确定点位。确定点位。包括

5、点的平面位置和高程，包括点的平面位置和高程， 而点的位而点的位 置是相对而言的，必须用坐标来表示的。如平面位置是相对而言的，必须用坐标来表示的。如平面位 置可以用平面直角坐标（置可以用平面直角坐标（X X、Y Y）来表示，空间位置）来表示，空间位置 可以用空间坐标来表示。可以用空间坐标来表示。 关键是这个坐标系统怎样建立？这些坐标值怎关键是这个坐标系统怎样建立？这些坐标值怎 样确定？样确定？ 要建立坐标，就必须有参照面（线），以什要建立坐标，就必须有参照面（线），以什 么样的面（线）作为么样的面（线）作为基准面、基准线基准面、基准线最为合适？最为合适？ 这些都是测量学首先要解决的问题。这些都是

6、测量学首先要解决的问题。 形状：形状：椭球体，近似圆球。椭球体，近似圆球。 1.2.1 1.2.1 地球的形状、大小及表面地球的形状、大小及表面 长半轴长半轴 6378.140 km6378.140 km 短半轴短半轴 6356.755km6356.755km 表面：表面：高低不平，有山有水，高低不平，有山有水， 千变万化，形态各异千变万化，形态各异 最高珠峰最高珠峰 8844.43m8844.43m 最低马里亚纳海沟最低马里亚纳海沟 海洋占海洋占71% 71% 陆地占陆地占29% 2、水准面、大地水准面、水准面、大地水准面 72.260m72.260m 大地水准面大地水准面: :通过平均海水

7、面并延伸穿过陆地所通过平均海水面并延伸穿过陆地所 形成的水准面。形成的水准面。 （即静止的平均海水面向内陆延伸包围整个地球所（即静止的平均海水面向内陆延伸包围整个地球所 形成的闭合曲面称大地水准面）形成的闭合曲面称大地水准面） 水准面水准面: :自由静止的水面。自由静止的水面。 即重力等位面，即重力等位面， 处处与重力方向线垂直。处处与重力方向线垂直。 （有无数个）（有无数个） 水准面、大地水准面的定义水准面、大地水准面的定义 大地体大地体:大地水准面所包围的实体。最接近地球大地水准面所包围的实体。最接近地球 的形状、大小。的形状、大小。 测量的基准面、基准线测量的基准面、基准线 参考椭球面符

8、合两个基本条件，因而可以作为参考椭球面符合两个基本条件，因而可以作为 测量的基准面。测量的基准面。 大地测量的基准面是参考椭球面，基准线是椭大地测量的基准面是参考椭球面，基准线是椭 球面的法线。球面的法线。 由于在一定范围内大地水准面可看成是光滑曲由于在一定范围内大地水准面可看成是光滑曲 面，因此，面，因此，地形测量、工程测量通常是以铅垂地形测量、工程测量通常是以铅垂 线作为基准线，大地水准面、任意水准面或平线作为基准线，大地水准面、任意水准面或平 面为基准面。面为基准面。 1.2.2 确定地面点位的方法确定地面点位的方法 表示点的空间位置一般有两种方法：表示点的空间位置一般有两种方法： 表示

9、点在投影面上的位置即平面直角坐标，以表示点在投影面上的位置即平面直角坐标，以 及点到投影面的垂直距离即高程。及点到投影面的垂直距离即高程。 表示点的球面位置即经纬度，及点到投影面的表示点的球面位置即经纬度，及点到投影面的 垂直距离即高程。垂直距离即高程。 A A X X Y Y H HA A 投影面投影面 X XA A Y YA A P P 高程高程 绝对高程绝对高程（海拔高）：地面点沿铅垂线到大地水准面的距（海拔高）：地面点沿铅垂线到大地水准面的距 离，用离，用H H表示。表示。 相对高程：相对高程：地面点沿铅垂线到任意水准面的距离，用地面点沿铅垂线到任意水准面的距离，用H H 表示 表示

10、（也称假定高程）。（也称假定高程）。 1. 地面点的高程地面点的高程 高高 程：程：地面点到高程基准面的高度地面点到高程基准面的高度 ( (垂直距离垂直距离) )。 高高 差：差：两点高程之差。两点高程之差。h hAB AB=H =HB B-H-HA A = H = HB B - H - HA A （注意高差有方向性）（注意高差有方向性） h hAB AB= - h = - hBA BA 我国的高程系统我国的高程系统 5656年高程系统年高程系统 原点高程：原点高程：72.289 M72.289 M 8585年高程系统年高程系统 原点高程：原点高程：72.260 M72.260 M 如如:A:

11、A点的高程为点的高程为78.56m,B78.56m,B点的高程为点的高程为89.78m,89.78m,则则A A到到B B的高的高 差是差是+11.22m,B+11.22m,B到到A A的高程是的高程是-11.22m.-11.22m. 72.260m72.260m 2.平面直角坐标系统平面直角坐标系统 （1）独立平面直角坐标）独立平面直角坐标 （适用于小范围，不方便连测国家坐标时）（适用于小范围，不方便连测国家坐标时） 测量平面直角坐标与数测量平面直角坐标与数 学坐标的学坐标的区别区别： A.A.轴名互换，纵轴为轴名互换，纵轴为X X轴，轴， 横轴为横轴为Y Y轴。轴。 B.B.角度起算方向角

12、度起算方向X X轴的北方轴的北方 向顺时针转。向顺时针转。 C.C.象限与数学相反。象限与数学相反。 北 南 西 东 测量图纸的坐标测量图纸的坐标 1.3测量工作概述测量工作概述 1.3.1 1.3.1 测量工作的基本内容测量工作的基本内容 l测量的基本问题测量的基本问题就是确定点位。就是确定点位。 即确定点的即确定点的平面平面( (或球面或球面) )位置位置和高程。和高程。 （X X，Y Y，H H）或）或(L,B,H)(L,B,H) l点位确定三要素：点位确定三要素：水平距离、水平角、高程水平距离、水平角、高程 （水平距离、水平角确定点的平面位置（水平距离、水平角确定点的平面位置) ) 测

13、量的基本工作就是确定点位所必须进行的工作。测量的基本工作就是确定点位所必须进行的工作。 点的坐标通常不是直接测出点的坐标通常不是直接测出, ,而是通过测定待定点与而是通过测定待定点与 已知点之间的几何关系要素已知点之间的几何关系要素( (即距离、角度、高程即距离、角度、高程) ) 来推算出来的。来推算出来的。 所以测量的基本工作就是所以测量的基本工作就是: :距离测量、角度测量和高距离测量、角度测量和高 程测量三项。程测量三项。 A A H H 测量的基本工作测量的基本工作( (内容内容) ) h h B B C C 为了减少误差的累积，提高结果的精度，并且为了减少误差的累积，提高结果的精度，

14、并且 能够统一测区的坐标，分区作业，加快进度，能够统一测区的坐标，分区作业，加快进度， 因此，测量工作必须遵循一定的因此，测量工作必须遵循一定的工作原则。工作原则。 1. 从整体到局部，由高级到低级，先控制后碎从整体到局部，由高级到低级，先控制后碎 部的原则。部的原则。 2. 2. 上一步工作未经检查合格不得进行下一步工上一步工作未经检查合格不得进行下一步工 作的原则。作的原则。 1.3.2 测量工作的基本原则测量工作的基本原则 先控制后碎部先控制后碎部 先控制后碎部 （2）高斯平面直角坐标系统高斯平面直角坐标系统 v高斯平面直角坐标的提出高斯平面直角坐标的提出 用图纸来表示地球表面的形状和大

15、小，涉及投用图纸来表示地球表面的形状和大小，涉及投 影的问题。影的问题。 在在小范围小范围，如地形测量、工程测量，我们可以，如地形测量、工程测量，我们可以 将将投影面当作水平面投影面当作水平面看待，把地球表面上的物体垂看待，把地球表面上的物体垂 直投影到水平面上绘制成图。而当直投影到水平面上绘制成图。而当范围大范围大的时候，的时候， 如大地测量，它研究的是大范围的测量，如果我们如大地测量，它研究的是大范围的测量，如果我们 也把投影面也把投影面参考椭球面投影到一个平面上，这参考椭球面投影到一个平面上，这 样就会产生投影误差。样就会产生投影误差。范围越大，误差就越大范围越大，误差就越大。 大范围的

16、投影变形问题大范围的投影变形问题 v曲面展开成平面，就会产生变形，范围越大变形就曲面展开成平面，就会产生变形，范围越大变形就 越大。越大。怎样投影才能使误差最小？怎样投影才能使误差最小？ 必须采取一定的投影方法，来保证投影误必须采取一定的投影方法，来保证投影误 差远小于测量误差差远小于测量误差 ，这样才可以忽略不计。，这样才可以忽略不计。 测量上一般采用等角投影（又称保角投影，测量上一般采用等角投影（又称保角投影， 正形投影正形投影 ，正射投影）的方法进行投影，正射投影）的方法进行投影，即即 形状不变，长度或面积按比例缩小。形状不变，长度或面积按比例缩小。 目前世界上公认、通用的是高斯投影。目

17、前世界上公认、通用的是高斯投影。 离中央子午线越近变形越小，可以离中央子午线越近变形越小，可以 通过控制带幅，减小投影误差。目通过控制带幅，减小投影误差。目 前常用的分带有前常用的分带有60、30、1.50三种。三种。 L0=6N3 X（中央子午线） （赤道） X Y 60带带 30带带 坐标的建立坐标的建立 离中央子午线越近变形越小，可以离中央子午线越近变形越小，可以 通过控制带幅，减小投影误差。目通过控制带幅，减小投影误差。目 前常用的分带有前常用的分带有60、30、1.50三种。三种。 L0=6N3 经度与带号的换算经度与带号的换算 6 6度带：经差度带：经差6 6度为一带，把地球分成度

18、为一带，把地球分成6060个带。个带。 带号带号N = = L/6 +1L/6 +1（有余数时加（有余数时加1 1） 该带中央子午线经度该带中央子午线经度 : : L L0 0= 6= 6N-3N-3 L L某点的经度某点的经度 如如: :已知北京的经度为已知北京的经度为11711735,35,求该点位求该点位 于于6 6带的第几带带的第几带? ? 解解: :带号带号N=N= 11711735/35/6 = 20(带) ( (有余数有余数3 33535要要+1)+1) 3 带：经差带：经差3度为一带，把地球分成度为一带，把地球分成120个带。个带。 带号带号N= L/3 +1（余数（余数1.5

19、度时）度时） 该带中央子午线经度该带中央子午线经度 L0 = 3N L某点的经度某点的经度 如如: :已知某点的经度为已知某点的经度为11211215,15,求该点位求该点位 于于3 3带的第几带带的第几带? ?该带的中央子午线经度是该带的中央子午线经度是 多少？多少？ 解解:带号带号N= 11215/3 = 37(带) (余数为余数为1 15 1.5度，不要度，不要+1) 经度与带号的换算经度与带号的换算 横坐标自然值与通用值横坐标自然值与通用值 我国位于北半球，我国位于北半球，X X值全部值全部 为正，为正，Y Y值有正有负，为了值有正有负，为了 计算方便，不出现负的计算方便，不出现负的Y

20、 Y坐坐 标值，标值，将将X X轴向西移动轴向西移动500500 公里，公里，并在横坐标前加上并在横坐标前加上 所在带号，称通用值。所在带号，称通用值。 如如: :19 19358768.25m 358768.25m Y X X O O A.A.若第若第2020带某点的横坐标自然值为：带某点的横坐标自然值为：-34567.8m-34567.8m， 则通用值为：则通用值为：- 34567.8+500000 =465432.2m - 34567.8+500000 =465432.2m 写为：写为：20 20465432.2m 465432.2m B.B.若第若第1919带某点横坐标自然值为：带某点横坐标自然值为：+234567.5m+234567.5m，则，则 通用值为：通用值为：234567.5+500000=734567.5m 234567.5+500000=734567.5m 写为：写为： 1919734567.5m 734567.5m A B 自然值与通用值的换算：自然值与通用值的换算： C.假如知道通用值，求在中央子午线的哪一侧？假如知道通用值