土木工程测量学概述

工程测量临沂师范学院建筑工程系第一章测量学概论学习要点§1-1测量学的基本概念§1-2测量学的基本任务§1-3测量学的特点和要求§1-4测量的基准面§1-5地面点位的确定和坐标系§1-6测量工作的程序及基本内容§1-1测量学的基本概念一.测量学的概念二.测量学的作用三.测量学的学科分类一.测量学的概念

测量学是研究地面上点与点之间相对位置关系（包括地面、地下、空间）以及确定地球形状和大小的科学测量学利用测量仪器和工具，用测量的方法和手段，来确定点与点之间的相对关系，主要是指地面点之间的角度与距离关系。通过计算，得到地面点的平面位置和高程数据，并将地面点所表达的地球表面的地形及其其它信息测绘成图。根据工程需要，可以形成地形图、断面图等。二.测量学的作用

测量工作主要为国民经济建设提供各类地形图，以及所需的地面现状度量数据，供工、农业生产、城市建设、国防建设及各类工程建设的规划、设计、管理等使用；同时也为各类工程建设的实施提供现场的精确定位。此外，在国防、公安、地震和灾情监测等领域，测量工作的配合起着越来越重要的作用。三.测量学的学科分类大地测量学研究和测定地球的形状、大小、重力场和地面点几何位置及其变化的理论和技术的学科。大地测量的方法有几何法、物理法和卫星法。摄影测量与遥感学研究利用摄影或遥感的手段获取地面目标物的影像数据，从中提取几何或物理信息，并用图形、图像和数字表达的理论和方法的学科。工程测量学研究工程建设和自然资源开发中各个阶段进行控制测量、地形测绘、施工放样和变形监测的理论和技术的学科。适用于规划设计、施工、运营等各个阶段。地图制图学研究模拟地图和数字地图的基础理论、设计、编绘、复制的技术方法的学科。海洋测绘学研究以海洋水体和海底为对象所进行的测量理论和方法的学科。§1-2测量学的基本任务两个任务：测定、测设一.测定（地面图纸）测定地面现状的位置。测定的成果：（1）数据坐标（地理坐标、平面坐标）、高程、角度、距离、地面直线的方位角、坡度、面积等。（2）图地形图、平面图、地籍图、断面图、沉降图等二.测设（图纸地面）将图纸上设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程，放样于实地，作为施工的依据。也叫施工放样。测设成果：体现设计的平面位置和高程的现场标志。§1-3测量学的特点和要求1特点（1）实践性强，责任感要求高，必须遵照测量的规范和规则（2）内容多：测量学基本原理、误差理论、仪器使用、作业方法、基本计算等2学习要求（1）学会和掌握测量的基本作业方法：角度测量、距离测量、高程测量（仪器的基本操作、作业程序、记录、成果整理）（2）掌握测量仪器的检验和校正方法：测量仪器的轴线关系、检验和校正的作业方法（3）学会控制测量、地形测量、施工放样的基本作业方法：外业测量、内业测量与绘图（4）建立测量误差的基本概念：掌握测量误差的基本理论和测量误差的计算3其它要求（1）野外作业：严格按照规定的作业和操作程序（2）记录：字迹清晰、端正，不得任意涂改（3）计算：按平差规则，作计算检核、保证计算精度（小数取位）（4）正负号：在以下数据前加“+、-”号（高差、竖直角、指标差、坐标增量、所有的闭合差、改正数）§1-4测量的基准面测量工作使用的两个基准面：大地水准面旋转椭球面一.大地氏水准冈面定义塞：与木平均守海水携面所否形成授的闭蜻合曲邻面。作为洽建立高程担系统的水叼准面乳，其隙高程脉为零关键枪词：而水准垮面、雀大地惰体、课重力桥等位筹面（唉处处顾与重尼力方虹向垂假直的汉连续客曲面统，表退面不捉光滑栗）二.旋转土椭球巾面定义：可用属数学绒式表筐示的宽光滑尽曲面馆，代杯替大陷地水女准面肯且非例常接穷近大水地水狗准面单。旋乓转椭奴球面值作为境建立坐标妄系统的基臭准面送。以地节球自肠转轴PP1为短魂轴，黄以赤坡道直娇径EQ为长老轴的训椭圆娃绕PP1旋转菊而成宁的椭汇球体宇地计球的途理论嫩形体扁率我国19高80年大政地测牛量坐心标系废采用套：a=迫63康78翻14非0mb=洒63虏56壳75扯5mf=砌1/魔29西8.回25朗7目前投已知鸽精确窑值：a=围63右78卧13梢7mb=咽63龄56穴75甩2mf=杨1/眉29峰8.仍25灾7§1粱-5地面虹点位望的确狭定与寸坐标透系地面郑点的狠坐标地面拖点的勉高程确定织地面陪点平灰面位参置的银方法一个给空间叶点位裕由三个忘数据表示偿：平面乏坐标X、Y（或航地理求坐标役经虑度、血纬度还），谦由坐标吹系统表示高程H，由高程睛系统表示一.地面只点的碰坐标四种良坐标锹表示盼方法聋：大地堡坐标洽系空间始三维招直角若坐标线系高斯雄平面插直角俗坐标款系地区投平面幕直角他坐标萌系坐标肠变换1.大地材坐标工系以地球完椭球仍面作为稠基准忽面，探用经度和纬度两个卡值表肢示地艺面点处的球准面位蛋置大地拔经度队：0°孝~1雨80磁°大地性纬度芹：0°丈~9随0°大地虏高：割地面犁点到寻椭球脚面的教铅垂请距离目前愁我国婚采用毯的是堵“19迈80年国敲家大伟地坐析标系”以绿陕西鸡省泾烫县永童乐镇经大地模原点丈为起旷算点2.空间增三维创直角戴坐标盗系以地球堤椭球薄的中哨心O为原僚点，侄首子巾午面妙与赤碌道面室的交醉线为X轴，坛在赤舞道面歌内通建过原狭点O与X轴垂找直的江为Y轴，巩地球桌椭球醒的旋巴转轴家为Z轴。常应甩用于卫星约测量a.高斯串平面船直角捆坐标缩慧系的糖建立高斯溉投影鸦法就况是将亦椭球议面变王换为倒平面慢的地间图投摔影方吨法在椭桨球面抓上划耳分投疫影带逐带盲投影跟到椭碍圆柱展开解椭圆晋柱面造成平孕面直祖角坐抢标系面上特点连：采亚用正划形投森影（箩即保净角变略换、击保角钩影射辩）3.高斯启（Ga攀us岸s）直闲角坐凝标系使中记央子绵午线系与椭饶柱体痒相切梳，投瘦影时泽长度套不变茶，展超开后萍为X轴，帐向北这为正增；赤蛾道与雄中央扬子午白线正踏交，勒展开总后为Y轴，挂向东谋为正事。高斯咳投影堂原理b.高斯血平面白直角异坐标瓣系的吹表示为使充用方壳便，X轴向草西移50郑0k闷m以中仰央子侧午线旅为X轴的阴横坐牛标加盘上50小0k像m为区齐分各撞坐标馒带，区在横统坐标咸值前虑加上胃坐标搅带的删带号例：设第21投影开带内A呈B投影唇的横天坐标息为ya=+乱22畏45闻67典myb=-督24杆56津78苍m则：ya=5润00史00申0+铲22叹45丛67刺=7拐24弱56悠7myb=5民00烈00渠0-赢24畅56右78释=2腾54淋32咐2m即：ya=2凝17涛24后56所7myb=2撑12根54述32僵2m4.地区窑平面羡直角职坐标浩系地区层平面惧直角环坐标躺系又挠称独拔立坐除标系框，精谱度要侧求高蛮。城市穗的平桥面直宰角坐孕标系久经常绒以城渠市中武心地蚀区某死点的丙子午纷线作绝为中危央子烟午线我，将狠坐标每原点靠也移情至测揪区以涨内，厚据此椅进行歪高斯扛投影根，称希为“城思市独秀立坐瓶标系曲（城睬市坐剩标系糕）”5.坐标读换算地面恰上同拴一点半的大政地坐越标、祥空间喷三维凡直角偶坐标寒和高慢斯平伯面直招角坐梨标之柱间，主均可乞以根建据其艇数学佣关系糕进行漂坐标昂换算烫。工程垫中多欢用于葬平面贤直角残坐标并系的建筑嗽坐标赏系与城市久坐标辉系之间还的坐森标换辱算。已知狡建筑偿坐标欲换算谊成城冤市坐君标已知奔城市肃坐标歪换算侍成建畏筑坐侦标二.地面肺点的持高程地面鬼点的达高程高程巡寿系统逗与高技程基击准1.地面料点的默高程绝对崖高程壁：地墓面点绢到大饶地水据准面炼的铅文垂距充离相对第高程岁：假求定高疮程（蓄多用偏于建艘筑施锈工）2.高程笋系统奇与高景程基腰准我国题国家惭高程胃系统位：黄凯海高盛程系我国胀国家践高程疮基准钥：19驴85年国妇家高腊程基惊准我国蔬取黄踏海平搅均海绞水面困为大练地水膀准面世；人派为而番定，讽相对师稳定光（我皇国19清56年取邻前六祸年的抢平均顾潮位著作为炊大地框水准星面；19趴85年取19异53石-1链97善9年共26年观左测的劫平均件潮位题作为坐大地并水准嗓面）水准英原点捆建在衣青岛宰市内原，作鼻为我浓国的雕国家绪高程宾基准这。19宏56年高蛮程基受准的禾高程疤为72亏.2宏89米，19邮85年高疤程基恭准的皇高程拾为72西.2露60米上海颂地区逮高程倚系统哗：吴崇淞高罗程系三.确定神地面撒点平坝面位流置的表方法（一弹）地皱面点宴的相轻对平吼面位馒置1.直角凉坐标蠢表示嚼法用两豪点间麻的坐判标增量Δx、Δy表示2.极坐驼标表初示法用两蠢点连他线方债位角α和水油平距槐离D表示（二贩）坐拣标正晕算和握反算1.坐标岩正算—由极析坐标则化为嗓直角兰坐标2.坐标悉反算—由直沿角坐揉标化钉为极铸坐标（三罢）极娃坐标谢法定承点位地面匪点的蕉平面赞位置坐多用取极坐笛标法歪测定一.测量次工作晋的基株本原绒则二.测量秘工作静的程页序三.确定原地面信点位垂的三鼓个基义本要纵素四.水准您面曲肢率对渗观测失量的赠影响§1筛-6测量舍的程圾序与而原则一.测量镰工作弊的基识本原龟则布局垂上：由整勇体到些局部次序役上：由控买制到厕细部精度买上：由高恒级到颈低级二.测量母工作库的程勇序由整阻体到萌局部由控纠制到消细部由高穴级到浸低级三.确定慰地面辱点位维的三圆个搁基本培要素距离恼：S夹角遍：β高差刻：h三个芒基本叮观测王量四.水准脖面的霜曲率本对观朝测量逢的影喇响在小雾测区堂内，些用水臂平面睬代替皮水准瞒面，壳讨论弃由此桃对距朱离、贸角度锁、高舰差的李影响据此推确定醉水平斥面代讨替水纷准面哲的最谊大范秩围简化栋计算河，对采精度公无影搭响1.水准辈面曲太率对恋距离臂测量欧的影暮响水平面代替水准面的距离误差和相对误差距离S（km）距离误差△S（cm）相对误差△S/S100.81：12000002512.81：20000050102.71：49000100821.21：12000结论1：在半规径小虹于10蜂km的范趴围内事量距匪，不币必考过虑地够球曲纷率的斯影响矩。2.水准系面曲促