土木工程測量重慶三峽學(xué)院建筑工程系

第一章緒論課程主要內(nèi)容：本章主要介紹測繪學(xué)的研究內(nèi)容。重點講述土木工程測量的研究內(nèi)容和任務(wù)。簡要概述地球形狀和大小的概念及研究方法。介紹測量常用坐標系統(tǒng)及地球表面點位置的確定方法及測量原理。分析平面代替水準面的限度。第一章緒論1.

掌握測量學(xué)的概念、任務(wù)測量工作的基本原則。2.

熟悉常用坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)。3.了解地球的形狀大小和水平面代替水準面的限度?；疽蟮谝徽戮w論1-1 測量學(xué)的任務(wù)及其作用一、

測量學(xué)的定義定義1：研究地球的形狀和大小，確定地面點的坐標（位置）的學(xué)科。定義2：研究三維空間中各種物體的形狀、大小、位置、方向和其分布的學(xué)科。定義3：研究如何量測地球或地球局部區(qū)域的形狀、大小、和地球表面各種物體的形狀及其空間位置，并把量測結(jié)果用數(shù)據(jù)和圖形表示出來的一門科學(xué)。定義4：是研究如何應(yīng)用測量儀器和工具，對地面上各種地物的空間位置和幾何形狀進行量測的科學(xué)。第一章緒論

二、測量學(xué)主要內(nèi)容:測定和測設(shè)兩部分。

測定:使用測量儀器和工具，將測區(qū)內(nèi)的地物和地貌縮繪成地形圖，供規(guī)劃設(shè)計、工程建設(shè)和國防建設(shè)使用。

測設(shè)(也稱放樣):就是把圖上設(shè)計好的建筑物和構(gòu)筑物的位置標定到實地上去，以便于施工。測量學(xué)按學(xué)科分類：大地測量學(xué)；地形測量學(xué)；攝影測量學(xué)（航空攝影測量學(xué)、地面攝影測量學(xué)、水下攝影測量學(xué)和航天攝影測量學(xué)等）；海洋測繪學(xué)；工程測量學(xué)；礦山測量學(xué)；制圖學(xué)。隨著遙感(RS)、衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)等新技術(shù)的不斷發(fā)展，新的測量分支學(xué)科將不斷涌現(xiàn)。第一章緒論1-2 地球的形狀與大小

1、鉛垂線：重力的方向線，鉛垂線是測量工作的基準線。2、水準面：靜止的水面所形成的曲面。過水準面上的任意一點所作的鉛垂線，在該點均與水準面正交。3、水平面：與水準面相切的平面。4、大地水準面：由于水面可高可低，因此水準面有無窮多個，其中與平均海水面重合并向陸地延伸所形成的封閉曲面，大地水準面是測量工作的基準面。5、大地體：由大地水準面所包圍的地球形體，它代表了地球的自然形狀和大小。第一章緒論

大地水準面與地球自然表面相比，可稱得上是一個光滑的曲面。但由于地球內(nèi)部質(zhì)量分布的不均勻性，使得鉛垂線的方向產(chǎn)生不規(guī)則的變化，結(jié)果大地水準面就變成了一個有微小起伏變化的、不規(guī)則的復(fù)雜曲面。為了計算和繪圖方便，通常選擇一個非常接近于大地水準面、并可用數(shù)學(xué)式表示的幾何曲面來代表地球的形狀，這個面稱為旋轉(zhuǎn)橢球體面或地球橢球體面。我國解放前采用海福特橢球，解放后曾采用前蘇聯(lián)的克拉索夫斯基橢球，并選擇西安附近的涇陽縣永樂鎮(zhèn)某點作為大地原點，建立“1980年國家大地坐標系”。因地球橢球扁率很小，所以當測區(qū)范圍不大時，可將地球視為圓球，其半徑為6371km。第一章緒論1.3地面點位的確定

1、測量工作的基本任務(wù)是確定地面點的位置。

2、確定地面點的空間位置需要三個量，即平面坐標（x、y）和高程（H）。一、坐標系統(tǒng)1、地理坐標真子午線或經(jīng)線：通過地軸和地球上任意一點P的平面與地球表面的交線。首子午線：通過英國格林尼治天文臺的子午線。緯線：垂直于地軸的各平面與地球表面的交線。赤道面：過地心且與地軸垂直的平面。赤道：赤道面與地球表面的交線。經(jīng)度：從首子午線起算，向東為東經(jīng)(0°-180°)，向西為西經(jīng)(0°-180°)，經(jīng)度通常用符號λ表示；緯度：從赤道起算，向北為北緯(0°-90°)，向南為南緯(0°-90°)，緯度通常用符號φ表示。

第一章緒論二、高斯平面直角坐標系1、高斯投影基本要求：將地球展開成水平面，將產(chǎn)生三種投影變形：長度變形、角度變形和面積變形。高斯投影要求投影后的角度保持不變形，同時長度變化也要盡可能小。2、高斯投影的規(guī)律是：(1)中央子午線的投影為一條直線，且投影之后的長度無變形；其余子午線的投影均為凹向中央子午線的曲線，且以中央子午線為對稱軸，離對稱軸越遠，其長度變形也就越大；(2)赤道的投影為直線，其余緯線的投影為凸向赤道的曲線，并以赤道為對稱軸；(3)經(jīng)緯線投影后仍保持相互正交的關(guān)系，即投影后無角度變形；(4)中央子午線和赤道的投影相互垂直目前我國采用的高斯投影，就是一種橫圓柱正形投影。按投影帶不同通常分為6度帶和3度帶。第一章緒論橫圓柱正形投影

第一章緒論第一章緒論縱坐標x:赤道向北為正，向南為負；橫坐標y:中央子午線向東為正，向西為負。我國位于北半球，x值均為正值。投影帶內(nèi)的橫坐標y，有正負，為了使橫坐標y不出現(xiàn)負值，為此：將3°或6°帶投影的縱坐標軸要西移500km，即在每帶的橫坐標上加500km。位于中央子午線以東的各點的橫坐標都大于500km，而位于中央子午線以西的各點的橫坐標，均小于500km。為了指明該點屬于何帶，規(guī)定在橫坐標y值之前，要寫上帶號。加上500km和帶號的橫坐標值稱為通用值。未加500km和帶號的橫坐標值為自然值。第一章緒論測量坐標系：規(guī)定南北方向為縱軸，記為x軸，x軸向北為正，向南為負；以東西方向為橫軸，記為y軸，y軸向東為正，向西為負。

測量坐標系的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限為順時針方向編號。

測量坐標系與數(shù)學(xué)坐標系的規(guī)定是不同的，其目的是為了便于定向，可以不改變數(shù)學(xué)公式而直接將其應(yīng)用于測量計算中。地面某點P的平面位置可用XＰ和YＰ表示。第一章緒論三高程1絕對高程地面點到大地水準面的鉛垂距離，稱為該點的絕對高程或海拔。兩點間的高程差，稱為高差。兩點間的高程差hAB=HB-HA。2假定高程在局部地區(qū)或某項工程建設(shè)中，當引測絕對高程有困難時，可以任意假定一個水準面為高程起算面。從某點到假定水準面的垂直距離，稱為該點的假定高程或相對高程。采用假定高程時，應(yīng)先在測區(qū)內(nèi)選定一個高程基準點并確定其假定高程值，再以它為基準推算其他各點的假定高程。第一章緒論1-4測量工作概述測量工作不外乎兩大類：即地形圖測繪和施工放樣?；竟ぷ鳎簻y角、測距和測高差。地球表面復(fù)雜多樣的形態(tài)可分為地物和地貌兩大類。地面上的固定性物體稱為地物；地球表面各種高低起伏的形態(tài)稱為地貌。地物和地貌總稱為地形。一般將表示地物形態(tài)變化的點稱為地物特征點，也叫碎部點。測圖工作主要就是測定這些碎部點的平面坐標和高程。第一章緒論測定碎部點的位置分兩步進行：先進行控制測量，再進行碎部測量。這種“先控制后碎部、從整體到局部”的方法是測