《建筑工程测量》绪论(工程本2014年)

1、建筑工程测量绪论(工程本2014年)第一页，共68页。课程性质建筑工程测量是工程管理专业的一门职业技术必修课。本课程以测绘工程专业的测量学教学大纲为依据，根据测绘学科发展趋势的要求，紧密结合工程管理专业的特点，在教学内容安排上，贯彻少而精、内容新、最大限度地拓宽学生知识面的原则。第二页，共68页。理论教学和实验内容及学时序号教学内容课时分配小计理论课实验课1第一部分 绪论442第二部分 水准测量4483第三部分 角度测量4484第四部分 距离测量与直线定向4265第五部分 小地区控制测量446第六部分 复习227总计221032第三页，共68页。教学目标（1）知识目标：掌握工程测量基本术语和常

2、规测量计算知识； 熟悉常规测量仪器部件功能及操作要求，了解仪器检验与校正方法；熟悉施工测量项目的测量技术。（2）能力目标：能熟练操作基本测量仪器，进行常规工程测量工作；具备正确选择测量仪器工具完成工程测设项目和施工过程测量工作；力争具备排除测量仪器简单故障和进行检校能力。第四页，共68页。教学目标（3）素质目标：培养学生自觉遵守职业道德和行业规范。使学生具有严谨的工作作风、爱岗敬业的工作态度、自觉学习的良好习惯。培养学生团队意识、创新意识、动手能力、分析解决问题能力、收集处理信息能力。培养学生热爱劳动、团结协作、爱护仪器、吃苦耐劳的精神。第五页，共68页。教学手段多媒体教学及板书形式学习理论知

3、识，采用教师演示法和学生自主操作法学习测量仪器的操作和检修。第六页，共68页。课程考核方式【考核类型】 考查【考核方式】 闭卷【成绩评定】 理论：70% 实验 考勤 作业30%第七页，共68页。工程测量学是一门历史悠久的学科。公元前二十七世纪：埃及大金字塔。公元前十四世纪，在幼发拉底河与尼罗河流域进行过土地边界划分测量。公元前十五世纪意大利都灵保存的金矿巷道图绪 论第八页，共68页。我国早在三千多年前的夏禹治水的故事，当时是这样描述的：“陆行乘车，水行乘船，泥行乘撬，山行乘撵（j），左准绳，右规矩、载四时，以开九州，通九道，陂九泽，度九山。”这里所记录的就是当时的工程勘测情景，准绳和规矩就是当

4、时所用的测量工具，准是可揆（kui）平的水准器，绳是丈量距离的工具，规是画圆的器具，矩则是一种可定平，可测长度、高度、深度和画圆、画矩形的通用测量仪器。第九页，共68页。司南 规矩 第十页，共68页。秦代李冰父子领导修建的都江堰水利枢纽工程。北宋时沈括为了治理汴渠，测得“京师之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分”，是水准测量的结果。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，是目前世界上发现的最早的地图。殷周时期的土地测量，秦、汉的私田制。隋唐实行均田制，建立户籍册。宋朝按乡登记和清丈土地，出现地块图。到了明朝洪武年间的土地大清丈，编制鱼鳞图册（世界最早的地籍图册）。四大发明之一的指南

5、针，从司南、指南鱼算起，有二千多年的历史。对矿山测量和其它工程勘测有很大的贡献。第十一页，共68页。现代测量工具上图：光学经纬仪中上图：自动安平水准仪上图：全站仪中下图：激光测距仪第十二页，共68页。测量学（亦称测绘学）是研究地球的形状、大小和地表（包括地面上各种物体）的几何形状及其空间位置的科学。测量学的内容包括测定和测设两部分。测定是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算得到一系列的数据，再把地球表面的地物和地貌缩绘成地形图，供规划设计、经济建设、国防建设和科学研究使用。 （由“地”到“图”）测设是指将图上规划设计好的建筑物、构筑物位置在地面上标定出来，作为施工的依据。 （由“图”到“地”)

6、第十三页，共68页。地球表面上的物体千差万别，但可将其分为地物和地貌两类。地物包括地面上人造或天然固定物体，如房屋、道路、河流、湖泊等。地貌是指地球表面高低起伏的形态，如山峰、河谷、台地、悬崖等。测量中将地物和地貌统称为地形。测定地物和地貌的三维坐标，并用平面图形表示，称为地形图。第十四页，共68页。思考： 通过丈量得到A、B 两点得出距离为50M, 这个过程称为？ 已知A、B 两点间距离为50M，若A 点在地面上的位置已知，从A点沿地面直线方向丈量50M,得到地面上B点的距离，这个过程称为？第十五页，共68页。1.1 建筑工程测量的任务第十六页，共68页。测量学摄影测量学地图制图学大地测量学

7、工程测量学海洋测量学1.1.1 测量学科的分类第十七页，共68页。1.大地测量学： 研究地球的形状和大小，解决大范围地区的控制测量和地球重力场问题。2.摄影测量学： 研究利用摄影或遥感技术获取被测物体的信息，确定物体的形状、大小和空间位置的理论和方法。3.海洋测量学：以海洋和陆地水域为研究对象，研究港口、码头、航道及水下地形测量的理论和方法。4.工程测量学： 研究各种工程在规划设计、施工放样、竣工验收和营运中测量的理论和方法。5.地图制图学： 研究各种地图的制作理论、原理、工艺技术和应用的一门学科。1.1.1 测量学科的分类第十八页，共68页。1.1.2 建筑工程测量的任务建筑工程测量是测量学

8、的一个组成部分。包括建筑工程在勘测设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作。测绘大比例尺地形图主要任务施工放样和竣工测量建筑物变形观测第十九页，共68页。1.2 地面点位的确定第二十页，共68页。地球的形状和大小第二十一页，共68页。 1）铅垂线重力的作用线称为铅垂线。铅垂线是测量工作的基准线。第二十二页，共68页。处处与重力方向垂直的连续曲面称为水准面。铅垂线铅垂线铅垂线水准面2）水准面第二十三页，共68页。与水准面相切的平面，称为水平面。3）水平面第二十四页，共68页。NSWE地球椭球体大地水准面4）大地水准面与平均海水面相重合并延伸向大陆且包围整个地球的水准面称为大地水准面。是测

9、量的基准面。第二十五页，共68页。基准线：铅垂线是测量工作的基准线。水准面：处处与重力方向垂直的连续曲面。水平面：与水准面相切的平面称为水平面。大地水准面：与平均海水面相重合并延伸向大陆且包围整个地球的水准面称为大地水准面。在实际测量工作中，常以大地水准面作为测量的基准面。小结：第二十六页，共68页。地球重力场是不均匀的，所以大地水准面是一个起伏变化的不规则曲面。这样的曲面无法在其上面进行测量数据的处理。长期测量实践表明，大地体与一个以椭圆的短轴为旋转轴的旋转椭球的形状十分相似，所以测绘工作便取大小与大地体很接近的旋转椭球作为地球的参考形状和大小。第二十七页，共68页。NSEWOaba旋转椭球

10、体 椭圆NWSE绕其短轴NS旋转而成的旋转椭球体，又称地球椭球体。 决定地球椭球体形状和大小的参数为椭圆的长半径a，短半径b及扁率。第二十八页，共68页。长半径a，短半径b及扁率，其关系式为：我国目前采用的地球椭球体的参数值为： 由于地球椭球体的扁率很小，当测量的区域不大时，可将地球看作半径为6371km的圆球。第二十九页，共68页。1.2.2 地面点位的确定测绘工作的主要任务之一是确定地面点的空间位置，由于地表高低起伏不平，所以一般是用地面某点到基准面的铅垂距离（简称高程）和该点投影到参考曲面上的位置（坐标）来表示该点在地球上的位置。第三十页，共68页。确定地面点位的方法 地面点的空间位置须

11、由三个参数来确定，即该点在大地水准面上的投影位置（两个参数）和该点的高程。AA第三十一页，共68页。地面点的高程（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。地面点A、B的高程分别为HA、HB。ABhABHAHBHAHB大地水准面黄海平均海水面铅垂线铅垂线假定高程起算面第三十二页，共68页。 （2）相对高程ABhABHAHBHAHB大地水准面黄海平均海水面铅垂线铅垂线假定水准面 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。A、B两点的相对高程为HA、HB。第三十三页，共68页。（3）高差ABhABHAHBHAHB大地水准面黄海平均海水面铅

12、垂线铅垂线假定高程起算面 地面两点间的高程之差，称为高差，用h表示。高差有方向和正负。 A、B两点的高差为： B、A两点的高差为： A、B两点的高差与B、A两点的高差，绝对值相等，符号相反，即：第三十四页，共68页。标高：绝对标高：是以一个国家或地区统一规定的基准面作为零点的标高 。相对标高：以建筑物室内首层主要地面高度为零作为标高的起点 。建筑标高 ：在相对标高中，包括装饰层厚度的标高 。结构标高 ：在相对标高中，不包括装饰层厚度的标高 。 简单来说，建筑标高 =结构标高 +装饰层标高 知识链接第三十五页，共68页。标高符号：第三十六页，共68页。1.2.2.2 地面点的坐标在测绘工作中，常

13、用的坐标系有地理坐标系和平面直角坐标系两种。1、地理坐标系地面点在球面上的位置常采用经度和纬度来表示，称为地理坐标。（1）天文地理坐标系（2）大地地理坐标系第三十七页，共68页。（1）天文地理坐标系 当研究整个地球的形状或进行大区域范围的测量工作时，常采用地理坐标来确定点的位置，点的坐标可用经度和纬度表示。经度和纬度称为点的地理坐标。地理坐标是用天文测量方法测定的。例如，北京某点P的地理坐标为东经11628，北纬3954。第三十八页，共68页。（2）大地地理坐标系 大地地理坐标又称大地坐标，用于表示地面点在参考椭球面上的位置，其基准是参考椭球面及其法线，用大地经度L和大地纬度B表示地面点的位置

14、。大地经度L：过P点的大地子午面和首子午面所夹的两面角。大地纬度B：过P点的法线与赤道面的夹角。第三十九页，共68页。第四十页，共68页。建国初期，我国使用的大地测量坐标系统是从前苏联测过来的，其坐标原点是前苏联玻尔可夫天文台，这种状况与我国的建设和发展极不相称。为此，国家有关方面决定建立我国独立的大地坐标系统。从1975年开始组织人力，搜集分析了大量资料，并根据“原点”的要求，对郑州、武汉、西安、兰州等地的地形、地质、大地构造、天文、重力和大地测量等因素实地考察、综合分析，最后将我国的大地原点，确定在陕西省泾阳县永乐镇石际寺村境内，具体位置在：北纬343227.00东经1085525.00。

15、知识链接第四十一页，共68页。为什么将大地原点设在此地？中华人民共和国大地原点选点报告中作了这样的解释：“为了使大地测量成果数据向各方面均匀推算，原点最好在我国大陆的中部。”而陕西泾阳县永乐镇石际寺村的确处在祖国大陆的中部。这里距我国边界正北为880公里，距东北2500公里，距正东1000公里，距正南1750公里，距西南2250公里，距正西2930公里，距西北2500公里。同时，这里的地质条件比较理想。第四十二页，共68页。第四十三页，共68页。第四十四页，共68页。第四十五页，共68页。第四十六页，共68页。第四十七页，共68页。第四十八页，共68页。第四十九页，共68页。2.平面直角坐标系

16、地理坐标是球面坐标，不便于直接进行各种计算。在工程建设的规划、设计与施工中，宜在平面上进行各项计算，为此，需将球面上的图形用平面表现出来，这就必须采用适当的投影方法。由于投影方法的不同，所建立的坐标系又分为高斯平面直角坐标系和独立平面直角坐标系。（1）高斯平面直角坐标系（2）独立平面直角坐标系1.2.2.2 地面点的坐标第五十页，共68页。（2）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。第五十一页，共68页。高斯平面直角坐标的建立方法 首子午线第1带0126央子中午线赤道 NS 任意号6带中央子午线的

17、经度0的计算公式： 式中 N6带的带号第五十二页，共68页。NSO中央子午线KKLL母线母线第五十三页，共68页。y(E)赤道OABxAyAxByBx(N)中央子午线投影500kmyAyB规定：中央子午线的投影为该坐标系的纵轴x，向北为正。赤道的投影为横轴y，向东为正。两轴的交点为坐标原点O。第五十四页，共68页。39061171111051201141081029993878196908478201918171615141带2带393735333129273211304306带3带Nn第五十五页，共68页。规定：南北方向为纵坐标轴，记作x轴，向北为正；以东西方向为横坐标轴，记作y轴，向东为正

18、；坐标原点O一般选在测区的西南角，使测区内各点的x、y坐标均为正值；坐标象限按顺时针方向编号。（2）独立平面直角坐标 当测区范围较小时，可以用测区中心点a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。 xyAAOxAyA第五十六页，共68页。1.2.3 用水平面代替水准面的限度水准面是一个曲面，曲面上的图形投影平面上，总会产生一定的变形，当变形不超过测量误差的容许范围时，可以用水平面代替水准面。但在多大面积范围内才容许这种代替，下面加以讨论。第五十七页，共68页。1.2.3.1 对水平距离的影响当D10km时，以水平面代替大地水准面所产生的距离相对误差

19、为1：1220000，这样小的误差，对于精密量距来说也是允许的。因此，在半径为10km的面积范围内进行距离测量时，可以不考虑地球曲率，把水准面当作水平面看待。D=D3/3R2第五十八页，共68页。1.2.3.2 对高程的影响当D0.1km时，h=0.0008m当D1km时，h=0.078m当D10km时，h=7.850m上述计算表明，进行高程测量时，应考虑地球曲率对高程的影响。h=D2/2R第五十九页，共68页。1.3 测量工作概述第六十页，共68页。1.3 测量工作概述 1平面直角坐标的测定BAPDAP 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 。第六十一页，共68页。 2高程的测定APHAHPhAP大地水准面 测定地面点高程的主要测量工作是：测量高差。第六十二页，共68页。1.3.1测量工作的基本内容高差测量基本内容水平角测量水平距离测量第六十三页，共68页。1