建筑工程测量之水准和角度测量

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1、第一章　绪论教学目的：1.使学生了解本课程的任务；2.熟悉地面点位的确定方法，即平面位置、高程位置的确定方法；3.熟悉测量工作的原则和程序；4.重点掌握大地水准面、铅锤线的概念、测量的三项基本工作。教学重点：1.地水准面、铅锤线的作用；2.地面点位的确定；3.绝对高程、相对高程、高差的概念。教学难点：1.高斯平面直角坐标系；2．测量工作的基本原则；3．测量的三项工作基本。教学资料：测量学教材、教学课件教学方法：讲授法、讲解法、演示法第一章　绪论第一节建筑工程测量的任务二、建筑工程测量的任务建筑工程测量是测量学的一个重要组成部分。它是研究建筑工程在勘测设计、施工和运营管理阶段所进行的

2、各种测量工作的理论、技术和方法的学科。第一章　绪论一、测量学的概念测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位的科学。它的内容包括测定和测设两部分。它的主要任务是：（1）测绘大比例尺地形图；（2）建筑物的施工测量；（3）建筑物的变形观测。第二节地面点位的确定2．大地水准面第一章　绪论水准面：处处与重力方向线垂直的连续曲面，如静止时的广阔水面(海洋或湖泊等)。与水准面相切的平面，称为水平面。人们设想以一个静止不动的海水面延伸穿越陆地，形成一个闭合的曲面包围了整个地球称为大地水准面，即与平均海水面相吻合的水准面。它是测量工作的基准面，是绝对高程的起算面，大地水准面上的绝对高程均为零。由

3、大地水准面所包围的形体，称为大地体。1．水准面和水平面重力的方向线称为铅垂线，它是测量工作的基准线，高程的大小必须沿铅垂线方向来衡量，高斯平面坐标的投影方向也必须是铅垂线方向。在测量工作中，取得铅垂线的方法如图1-1所示。O-图1—1铅垂线第二节地面点位的确定第一章　绪论3．铅垂线由于地球内部质量分布不均匀，致使大地水准面成为一个有微小起伏的复杂曲面，如图1-2a所示。参考椭球面：接近大地水准面，可用数学式表示的椭球面来作为测量计算工作基准面。选用参考椭球面来代替地球总的形状。参考椭球面是由椭圆NWSE绕其短轴NS旋转而成的，又称旋转椭球体，如图1-2b所示。由于地球椭球体的扁率α

4、很小，当测量的区域不大时，可将地球看作半径为R=(2a+b)/3=6371km的圆球。由于地球半径较大，在小范围内（以10KM为半径区域内）进行平面位置测量工作时，可以用水平面代替大地水准面。第二节地面点位的确定第一章　绪论4．地球椭球体综上所述，人们对地球的认识过程为：NSEWOabaNSWE地球椭球体大地水准面a）大地水准面b）地球椭球体图1-2大地水准面与地球椭球体第二节地面点位的确定第一章　绪论自然球体→大地体→地球椭球体→球体→局部平面。（1）地理坐标是用经度λ和纬度φ表示地面点在大地水准面上的投影位置。（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

5、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。高斯投影法是将地球划分成若干带，然后将每带投影到平面上。第二节地面点位的确定第一章　绪论二、确定地面点位的方法测量工作的实质是确定地面点的位置，而地面点的空间位置须由三个参数来确定，即该点在大地水准面上的投影位置（两个参数：λ、φ或x、y）和该点的高程H（一个参数）。1．地面点在大地水准面上的投影位置地面点在大地水准面上的投影位置，可用地理坐标、高斯平面直角坐标和独立平面直角坐标表示。重力的方向线称为铅垂线，它是测量工作的基准线，高程的大小必须沿铅垂线方向来衡量，高斯平面坐标的投影方向也必须是铅垂线方向。在测量工

6、作中，取得铅垂线的方法如图1-1所示。O图1-1铅垂线第二节地面点位的确定第一章　绪论3．铅垂线如图1-3所示，投影带是从首子午线（通过英国格林威治天文台的子午线）起，每隔经度6º划分一带，称为6º带，将整个地球划分成60个带。带号从首子午线起自西向东编，0º～6º为第1号带，6º～12º为第2号带，…。位于各带中央的子午线，称为中央子午线，第1号带中央子午线的经度为3º，任意号带中央子午线的经度λ0，可按式（1-2）计算。λ0=6ºN-3˚（1-2）式中N—6˚带的带号。首子午线第1带0°12°6°央子中午线赤道NS图1-3高斯平面直角坐标的分带第二节地面点位的确定第一章　绪论高

7、斯平面直角坐标系，如图1-5所示。地面点的平面位置，可用高斯平面直角坐标x、y来表示。由于我国位于北半球，x坐标均为正值，y坐标则有正有负，如图1-5a所示，yA＝＋136780m，yB＝－272440m为了避免y坐标出现负值，将每带的坐标原点向西移500km，如图1-5b所示，纵轴西移后：规定在横坐标值前冠以投影带带号。如A、B两点均位于第20号带，则：yA＝20636780m，yB＝20227560m。x(N)xy(E)y中央子午线投影赤道OOABABxAxAxB