坐标测量与测设

1、单元导入单元导入 各类建筑工程在施工各类建筑工程在施工的过程中要保证建筑的过程中要保证建筑物平面位置的正确，物平面位置的正确，保证建筑物竖向标高、保证建筑物竖向标高、垂直度和构建安装的垂直度和构建安装的精度。如何保证这些精度。如何保证这些精度达到所要建设工精度达到所要建设工程的施工要求，将是程的施工要求，将是施工的关键。施工的关键。 建筑工程测量课程就是建筑工程测量课程就是解决这些问题的技术核解决这些问题的技术核心课程，离开测量将无心课程，离开测量将无法按设计要求施工，测法按设计要求施工，测量工作贯穿于建筑工程量工作贯穿于建筑工程施工的整个过程，这就施工的整个过程，这就要求从事建筑施工的人要求

2、从事建筑施工的人员，必须掌握必要的测员，必须掌握必要的测量知识、技能和方法，量知识、技能和方法，为建筑施工服务。为建筑施工服务。 本单元将重点对工程测量的任务、地面点位的确定、测量误差的来源与处理、本单元将重点对工程测量的任务、地面点位的确定、测量误差的来源与处理、测量精度如何评定以及测量的基本工作进行了系统阐述，是本书的基础知识，测量精度如何评定以及测量的基本工作进行了系统阐述，是本书的基础知识，深刻领会本单元的内容将是学好建筑工程测量的基础和前提。深刻领会本单元的内容将是学好建筑工程测量的基础和前提。 a一、一、 建筑工程测量的任务建筑工程测量的任务 根据它的任务与作用，包括两个方面：根据

3、它的任务与作用，包括两个方面：测定（测绘）测定（测绘）(location)测设（放样）测设（放样）(seting-out)测设测设: :图纸图纸 地面地面测定测定: :地面地面 图纸图纸二、建筑工程测量的作用二、建筑工程测量的作用 土木工程（包括建筑、公路等）的每一个阶段土木工程（包括建筑、公路等）的每一个阶段 均要进行测量工作均要进行测量工作 工程勘测阶段工程勘测阶段 控制测量、测绘各种比例尺地形图； 工程施工阶段工程施工阶段 施工放样、竣工测量； 工程管理阶段工程管理阶段 安全监测、变形观测。制图、识图、用图是工程技术人员的基本素质，制图、识图、用图是工程技术人员的基本素质，“测量员测量员

4、” 是作业现场八大员之一，从高职专业是作业现场八大员之一，从高职专业的特点看，必须要学好工程测量。的特点看，必须要学好工程测量。经验提示经验提示 建筑工程测量是保证建筑物平面定位正确，保证建筑物竖向标高和垂直度、构件建筑工程测量是保证建筑物平面定位正确，保证建筑物竖向标高和垂直度、构件安装等工作精度的必要技术措施。如何保证测量精度达到建设工程的施工要求，将是安装等工作精度的必要技术措施。如何保证测量精度达到建设工程的施工要求，将是施工的关键。施工的关键。三、三、建筑工程测量工作及学习该门课程的要求建筑工程测量工作及学习该门课程的要求1.1.建筑工程测量工作的要求建筑工程测量工作的要求2.2.学

5、习该门课程的要求学习该门课程的要求 一知四会一知四会 ：知原理：知原理 、会用仪器、会用仪器 、会识图用图、会施工测量。、会识图用图、会施工测量。3.3.如何学好工程测量课程如何学好工程测量课程认真听课；做好笔记；独立完成作业；实践课认真对待。认真听课；做好笔记；独立完成作业；实践课认真对待。重视实践：重视实践： 我们将充分创造条件，给大家动手实操机会，同学们一定要我们将充分创造条件，给大家动手实操机会，同学们一定要 珍惜，充分利用每堂课堂实习。珍惜，充分利用每堂课堂实习。爱护仪器：测量仪器比较贵重且易受损，要求大家养成爱护仪器的好习惯。爱护仪器：测量仪器比较贵重且易受损，要求大家养成爱护仪器

6、的好习惯。一、一、 地面点平面位置的确定地面点平面位置的确定平面直角坐标平面直角坐标大地坐标大地坐标确定地面点的空间位置需用三个量，在测量工作中一般用确定地面点的空间位置需用三个量，在测量工作中一般用:某点在基准面上投影位置（某点在基准面上投影位置（x,yx,y）该点离基准面高度（该点离基准面高度（H H）1.平面直角坐标平面直角坐标 适用于：研究范围较小。适用于：研究范围较小。测量平面直角坐标系测量平面直角坐标系数学平面直角坐标系数学平面直角坐标系 u不同点：不同点： a a测量上北方向为测量上北方向为X X轴正向，东方向为轴正向，东方向为Y Y轴正向。轴正向。 b b角度方向顺时针度量；象

7、限顺时针编号。角度方向顺时针度量；象限顺时针编号。u相同点相同点: 数学中的三角公式在测量中可直接应用。数学中的三角公式在测量中可直接应用。坐标系的异同：坐标系的异同： 经验提示经验提示a.a.为避免坐标出现负值以简化计算，坐标原点一般选在测区的西南角。为避免坐标出现负值以简化计算，坐标原点一般选在测区的西南角。b.b.测量用坐标系与数学用坐标系在纵横轴及象限划分均不一样，一定要加测量用坐标系与数学用坐标系在纵横轴及象限划分均不一样，一定要加以区别。以区别。2.大地坐标（属于球面坐标系统）大地坐标（属于球面坐标系统）适用于：在地球椭球面上确定点位。适用于：在地球椭球面上确定点位。大地坐标大地坐

8、标( (大地经度大地经度L L ，大地纬度，大地纬度B B ) )知识链接：知识链接：我国以我国以陕西省陕西省-泾阳县泾阳县-永乐镇永乐镇-石际寺村石际寺村大地大地原点，建立的大地坐标系原点，建立的大地坐标系1980西安坐标系西安坐标系。大地原点的地理坐标约为：东经10855，北纬3432，海拔417.2m。1测量工作基准面测量工作基准面水准面、大地水准面。水准面、大地水准面。水准面水准面静止海水面所形成的封闭曲面。静止海水面所形成的封闭曲面。大地水准面大地水准面其中通过平均海水面的那个水准面。测量工作的基准面。其中通过平均海水面的那个水准面。测量工作的基准面。水准面的特性水准面的特性处处与铅

9、垂线正交、封闭的重力等位曲面。处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面。铅垂线铅垂线测量工作的基准线。测量工作的基准线。二、地面点高程位置的确定二、地面点高程位置的确定 验潮站验潮站2测量计算基准面测量计算基准面旋转椭球旋转椭球 由椭圆（长半轴由椭圆（长半轴a a，短半轴，短半轴b b）绕）绕b b轴旋转而成的椭球体。可用数轴旋转而成的椭球体。可用数学式表示的光滑曲面。学式表示的光滑曲面。3.地面点的高程地面点的高程a.a.绝对高程绝对高程H H到大地水准面的铅垂距离。到大地水准面的铅垂距离。b.b.相对高程相对高程H H到假定水准面的铅垂距离。到假定水准面的铅垂距离。c.c.高高 差差hAB=H

10、B-HA=HhAB=HB-HA=HB-HB-HA A我国的高程系统我国的高程系统主要有：主要有：（1 1）19851985国家高程系统国家高程系统（2 2）19561956黄海高程系统黄海高程系统（3 3）地方高程系统。如：珠江高程系统。）地方高程系统。如：珠江高程系统。注：水准原点：青岛市观象山注：水准原点：青岛市观象山 H H0 0 = 72.260m = 72.260m（8585黄海系）黄海系） = 72.289m = 72.289m（5656黄海系）黄海系）现均采用现均采用1985国家高程基准。国家高程基准。经验提示经验提示 在建筑工程中，除了建筑总平在建筑工程中，除了建筑总平面图首层

11、室内外地坪面用绝对高程面图首层室内外地坪面用绝对高程以外，其余各部位均用相对高程标以外，其余各部位均用相对高程标注。注。85黄海系黄海系56黄海系黄海系三、用水平面代替水准面的限度三、用水平面代替水准面的限度 1 1对水平角、距离的影响对水平角、距离的影响在以在以10km10km为半径的范围内，面积约为半径的范围内，面积约320km320km2 2内，可内，可忽略不计。忽略不计。2 2对高程的影响对高程的影响即使距离很短也要即使距离很短也要顾及地球曲率的影响。顾及地球曲率的影响。四、确定地面点位的三个基本要素四、确定地面点位的三个基本要素 测角、量边、测高差测角、量边、测高差五、直线定向的概念

12、及方向的表达方法五、直线定向的概念及方向的表达方法 直线定向（直线定向（line orientation）：确定地面直线与标准方向间的水平夹角。）：确定地面直线与标准方向间的水平夹角。1.标准方向（基本方向）分类标准方向（基本方向）分类真子午线方向（真子午线方向（ture meridian direction） 地面上任一点在地面上任一点在其真子午线处的切线方向。其真子午线处的切线方向。磁子午线方向（磁子午线方向（magnetic meridian direction ）地面上任一地面上任一点在其磁子午线处的切线方向。点在其磁子午线处的切线方向。坐标纵轴方向坐标纵轴方向(ordinates a

13、xis direction ) 地面上任一点与其地面上任一点与其高斯平面直角坐标系或假定坐标系的坐标纵轴平行的方向。高斯平面直角坐标系或假定坐标系的坐标纵轴平行的方向。磁偏角磁偏角(magnetic declination)地面上同一点的真、磁子午线地面上同一点的真、磁子午线方向不重合，其夹角称为磁偏角。磁子午线方向在真子午线方方向不重合，其夹角称为磁偏角。磁子午线方向在真子午线方向东侧，称为东偏，向东侧，称为东偏，为正。反之称为西偏，为正。反之称为西偏，为负。为负。子午线收敛角子午线收敛角(mapping angle)当轴子午线方向在真子午线当轴子午线方向在真子午线方向以东，称为东偏，方向以

14、东，称为东偏，为正。反之称为西偏，为正。反之称为西偏，为负。可见在为负。可见在中央子午线上，真子午线与轴子午线重合，其他地区不重合，中央子午线上，真子午线与轴子午线重合，其他地区不重合，两者的夹角即为两者的夹角即为。2.方位角方位角(azimuth)定义：定义：由子午线北端顺时针方向量到测线上的夹角，称为该由子午线北端顺时针方向量到测线上的夹角，称为该直线的方位角。其范围为直线的方位角。其范围为0360。 简称：方向角简称：方向角 标准方向标准方向 方位角名称方位角名称 测定方法测定方法 真北方向真北方向(真子午线方向真子午线方向) 真方位角真方位角A 天文或陀螺仪测定天文或陀螺仪测定 磁北方

15、向磁北方向(磁子午线方向磁子午线方向) 磁方位角磁方位角Am 罗盘仪测定罗盘仪测定坐标纵轴坐标纵轴(轴子午线方向轴子午线方向) 坐标方位角坐标方位角 坐标反算而得坐标反算而得标准方向O OP PP PO O真真北北A A磁磁北北Am坐坐标标纵纵轴轴0180反正例例1 1已知已知 CDCD= 78= 7820202424， JKJK=326=32612123030， 求求 DC DC ， KJKJ：解：解： DCDC=258=25820202424 KJKJ=146XYAABBBAAB布局上：由整体到局部布局上：由整体到局部 精度上：由高级到低级精度上：由高级到低级次序

16、上：先控制后细部次序上：先控制后细部测量工作的具体操作原则:测量工作的基本原则:优点：优点： 减少误差积累；减少误差积累； 避免错误发生；避免错误发生； 提高工作效率。提高工作效率。水准仪水准仪经纬仪经纬仪测距仪测距仪全站仪全站仪激光扫平仪激光扫平仪激光垂准仪激光垂准仪 罗盘仪罗盘仪GPS 钢尺钢尺一、测量误差概述一、测量误差概述误差产生的原因误差产生的原因2. 测量误差的分类测量误差的分类3. 多余观测多余观测:例如：钢尺尺长误差、钢尺温度误差、水准仪视准轴误差、经纬仪视准轴误差。例如：钢尺尺长误差、钢尺温度误差、水准仪视准轴误差、经纬仪视准轴误差。0limnn本课题举例简单介绍本课题举例简

17、单介绍二、评定精度的标准二、评定精度的标准 本单元介绍了测量学的基本知识，学习本单元应掌握以下知识点。1.建筑工程测量的三项任务，包括地形图测绘、施工放样和变形监测。地形图的测绘和施工放样在测量程序上是两个相反的过程。地形图测绘是使用测量仪器将地面上的地物和地貌缩绘在图纸上，而施工放样是将图纸上设计好的建筑物的位置在地面上标定出来。2.在学习地球的形状和大小的基础之上，掌握测量工作的基准线是铅垂线，测量工作的基准面是大地水准面。3.地面点位的确定。地面点的空间位置用坐标和高程表示。地面点的坐标有三种表示方法，即地理坐标、独立平面直角坐标和高斯平面直角坐标。地理坐标是表示点在椭球面的位置，用经度

18、和纬度表示；独立平面直角坐标是在小区域进行测量时把球面的投影面看成是平面，独立平面直角坐标与解析几何中介绍的平面直角坐标基本相同，只是测量中纵轴为x轴，横轴为y轴，象限按顺时针编号。地面点的高程是确定地面点位置的基本要素之一，高程又有绝对高程和相对高程之分。我国目前采用“1985国家高程基准”。4.用水平面代替水准面的限度。为了使计算和绘图简化，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；但在进行高程测量时，必须考虑地球曲率对高程的影响。5.测量的基本工作及测量工作的基本原则。地面点的坐标和高程不是直接测定的，通常通过水平距离测量、水平角测量和高程测量(或高差测量)来确定。因此，水平距离测量、水平角测量和高程测量（或高差测量）是