建筑工程测量基础地面点位的确定（工程测量）

任务2地面点位的确定一、地球的形状与大小二、大地水准面三、参考椭球面四、确定地面点位的方法五、高程系统地面点位的确定1.测量的本质任务是地面点位的确定；2.地物和地貌的形状可以认为是由点、线、面构成的；3.合理选择点测量，可以准确地表示地物和地貌的位置、形状和大小。地面点位的确定是测量工作中最基本的问题地球自然形体：是一个不规则的几何体，海洋面积约占地球表面的71%。一、地球的形状与大小丘陵陆地海洋高山珠穆朗玛峰最高处8844.43马里亚纳海沟最深点11034米地球上任何一点都要受到地心吸引力的作用，同时地球又不停地作自转运动，这个点又受到离心力的作用，这两个力的合力称为重力，重力的作用线又称为铅垂线。一、地球的形状与大小1.铅垂线离心力铅垂线引力一、地球的形状与大小1.铅垂线具有处处与水准面垂直的特性，因此人们把铅垂线作为测量工作的基准线。在日常生活和工作中，人们常利用这个原理，用吊锤线检查物体是否竖直，测量仪器一般也备有吊锤，供需要时使用。OG铅垂线一、地球的形状与大小2.水准面水准面作为测量工作的依据。若放在某物体表面上的水准器的气泡居中，则认为该表面处于水平状态。每台测量仪器上一般都安装有水准器，为有关的测量工作提供基准面。一、地球的形状与大小2.水准面OG铅垂线水准面铅垂线铅垂线铅垂线特点：水准面上任意一点的铅垂线都垂直于该点的曲面一、地球的形状与大小与水准面相切的平面，称为水平面。二、大地水准面海水面高度经常是不同的，假定其中有一个平均高度的静止海水面，则它所包围的形体称为大地体，代表了地球的形状与大小。这个平均高度的静止海水面称为大地水准面。我国在青岛设立验潮站，长期观测和记录黄海海水面的高低变化，取其平均值作为大地水准面的位置。水准面有无数个，而大地水准面只有一个。它是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高程系统的起算面。地球自然表面大地水准面ba三、参考椭球面大地水准面成为一个非常复杂的曲面，无法在这个曲面上进行测量数据处理。为此，人们采用一个与大地水准面非常接近的规则几何曲面来表示地球的形状与大小，这就是地球参考椭球面。它是测量计算工作的基准面我国目前采用的椭球参数是1975年“国际大地测量与地球物理联合会”通过并推荐的值a=6378140mb=6356755m地球自然表面参考椭球面ba四、确定地面点位的方法从数学中知道，一点的空间位置需要用三个独立的量X、Y、Z（H）来确定。在测量工作中，这三个量通常用该点在参考椭球面上的铅垂投影位置和该点沿投影方向到大地水准面的距离来表示。其中前者由X、Y两个量构成，称为坐标；后者由Z（H）一个量构成，称为高程。也就是说，我们用坐标和高程来确定地面点位置。ACYABabcX四、确定地面点位的方法1.坐标系统坐标系统是确定点的平面位置的参照系，测量上常用的坐标系统有：大地坐标系、高斯平面直角坐标系和独立平面直角坐标系，这三个坐标系各有特点，适用于不同的场合。大地坐标系高斯平面直角坐标系独立平面直角坐标系四、确定地面点位的方法（1）大地坐标系大地坐标系又称为大地地理坐标系，它是建立在地球椭球面上的坐标系，地球椭球面和法线是大地坐标系的主要面和线，地面点的大地坐标是它沿法线，在地球椭球面上投影点的经度L和纬度B。通过格林尼治天文台的首子午线四、确定地面点位的方法（2）高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系，是将地球参考椭球面按经线划分成若干条带，把每条带按数学家高斯提出的投影理论投影到平面上，然后在此平面上建立平面直角坐标系，使测量计算与绘图变得容易。6°分带带号和中央子午线直角坐标四、确定地面点位的方法6度分带是从地球的首子午线起，经度每变化6°划一带，自西向东将整个地球划分为60条带。带号从首子午线开始自西向东编，用阿拉伯数字1、2、3…60表示。6°分带（2）高斯平面直角坐标系四、确定地面点位的方法带号以东经0°~6°为第一带，6°~12°为第二带，……位于各带中央的子午线称为该带的中央子午线，第一带的中央子午线的经度为3°，第二带的中央子午线的经度为9°。依此类推，第N带的中央子午线的经度L0为：L0=6N—3°带号和中央子午线（2）高斯平面直角坐标系四、确定地面点位的方法3°带的中央子午线与6°带中央子午线及分带子午线重合，减少了换带计算。工程测量采用3°带，特殊工程可采用1.5°带或任意带。6º带与3º带中央子午线之间的关系（2）高斯平面直角坐标系四、确定地面点位的方法中国大陆统一6带高斯投影（2）高斯平面直角坐标系四、确定地面点位的方法平面直角坐标系在由高斯投影而成的平面上，中央子午线和赤道保持为直线，两者互相垂直。以中央子午线为坐标系纵轴x，以赤道为横轴y,其交点为o，便构成此带的高斯平面直角坐标系，在这个投影面上的每一点位置，就可用直角坐标x、y确定。此坐标与地理坐标的经纬度L、B是对应的，它们之间有严密的数学关系，可以互相换算。（2）高斯平面直角坐标系四、确定地面点位的方法平面直角坐标系xyo500km国家统一坐标：xA=3267851myA=87366m由于我国的位于北半球，东西横跨12个6°带，各带又独自构成直角坐标系。x坐标均为正值，而y坐标则有正有负，为避免y坐标出现负值，规定把x轴向西平移500km。X=XAy=500000+yA=（带号）587366m（2）高斯平面直角坐标系四、确定地面点位的方法为表明某点位于哪一个6°带的高斯平面直角坐标系，规定y坐标值前加上带号。表示该点位于第21个六度带上，距赤道3267851m，距中央子午线87366m（去掉带号后的y坐标减500000m，结果为正表示该点在中央子午线东侧，若结果为负表示该点在中央子午线西侧。）例如某点坐标为：x=3267851my=21587366m平面直角坐标系（2）高斯平面直角坐标系四、确定地面点位的方法（3）独立平面直角坐标系当测量区域较小时，球面近似于平面，可以直接用与测区中心点相切的平面来代替曲面，然后在此平面上建立一个平面直角坐标系。由于它与大地坐标系没有联系，故称为独立平面直角坐标系，有时也叫作假定平面直角坐标系。独立平面直角坐标系规定南北方向为纵轴x；东西方向为横轴y。x轴向北为正，向南为负；y轴向东为正，向西为负。五、高程系统高程系统是确定地面点高低的参照系，根据基准面的不同分为绝对高程和相对高程。五、高程系统1.绝对高程大地水准面铅垂线铅垂线黄海平均海水面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。五、高程系统2.相对高程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，用H′表示。黄海平均海水面大地水准面铅垂线铅垂线假定高程起算面H'AH'B五、高程系统3.高差地面两点间的高程之差，称为高差，用h表示。A、B两点的高差为：hAB=HB-HA=H'B-H'A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H'AH'BhAB五、高程系统3.高差

B、A两点的高差为：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H'AH'BhBAhBA=HA-HB=H'A-H'BA、B两点的高差与B、A两点的高差，绝对值相等，符号相反，即：hAB=-hBA高差有方向和正负。国家高程系统（我国有两个国家高程系统）以青岛大港验潮站历年观测的黄海平均海水面为基准面。1956年我国采用青岛大港验潮站1950年~1956年7年的潮汐记录资料推算出的大地水准面为基准引测出水准原点的高程为72.289m80年代，我国又采用青岛验潮站1953年~1977年25年的潮汐记录资料推算出的大地水准面为基准引测出水准原点的高程为72.260m；以这个大地水准面为高程基准建立的高程系称为“1985国家高程基准”，简称“85高程基准”。在水准原点，85高程基准使用的大地水准面