土木工程測(cè)量第1章緒論

1、測(cè)量的基準(zhǔn)線是（）2、測(cè)量的基準(zhǔn)面是（）1.1測(cè)量學(xué)簡介1.2地球的形狀和大小1.5測(cè)量工作概述

1.4用水平面代替水準(zhǔn)面的限度1.3地面點(diǎn)位的確定§1.1測(cè)量學(xué)簡介

1.1.1測(cè)量學(xué)的定義

測(cè)量學(xué)是研究地球的形狀和大小，確定地面物體的空間位置信息（地表、空間、海底），并將這些信息進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用的科學(xué)。

最直接的區(qū)別是有無邊界。

地形：地物和地貌總稱地物：地面上的固定物體（天然或人工形成的物體）。地貌：地面上的高低起伏形態(tài)。1.1.2測(cè)量學(xué)的任務(wù)

。測(cè)定：是指采集描述地面物體的空間位置信息的工作，即使用儀器和工具對(duì)地面點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，從而獲得一系列數(shù)據(jù)，或根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)將地球表面的地形縮繪成地形圖，供科學(xué)研究和工程建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)使用。測(cè)設(shè)：將在地形圖上設(shè)計(jì)出的建筑物和構(gòu)筑物的位置通過測(cè)量在實(shí)地標(biāo)定出來，作為施工的依據(jù)。

測(cè)定

測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)、圖形位置按其測(cè)量的手段可以劃分為兩類（補(bǔ)充內(nèi)容）

直接測(cè)量：通過一定的儀器和方法，可以直接確定點(diǎn)在坐標(biāo)系中的位置參數(shù)。

間接測(cè)量：凡是利用已知點(diǎn)的坐標(biāo)來推算未點(diǎn)的坐標(biāo)的方法都是間接測(cè)量的方法，這種方法也是傳統(tǒng)的方法。

1.1.3測(cè)量學(xué)的作用

1.國民經(jīng)濟(jì)規(guī)劃中4.發(fā)展地球科學(xué)和空間科學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)方面3.國防建設(shè)中2.各種工程建設(shè)中測(cè)量學(xué)在建筑工程中的應(yīng)用

1）、勘察設(shè)計(jì)階段規(guī)劃用地形圖

——————

測(cè)定設(shè)計(jì)和豎向用大比例尺地形圖—測(cè)定1）、勘察設(shè)計(jì)階段2）、施工階段場(chǎng)地平整測(cè)量————測(cè)設(shè)、測(cè)定定位測(cè)量——————測(cè)設(shè)2）、施工階段基礎(chǔ)施工（開挖、柱子等位置）—測(cè)設(shè)2）、施工階段

構(gòu)筑物施工（構(gòu)件安裝測(cè)量、高層建筑軸線投測(cè)）————————

測(cè)設(shè)2）、施工階段

變形觀測(cè)（有一定的壽命）——

3）、施工過程以及竣工階段竣工驗(yàn)收測(cè)量—————————測(cè)定測(cè)定學(xué)習(xí)本課的目的和要求1、地形圖測(cè)繪。運(yùn)用各種測(cè)量儀器、軟件和工具，通過實(shí)地測(cè)量與計(jì)算，把小范圍內(nèi)地面上的地物、地貌按一定比例尺測(cè)繪成圖。2、地形圖應(yīng)用。

正確利用地形圖和有關(guān)測(cè)量資料進(jìn)行各種查詢和應(yīng)用,例如點(diǎn)的坐標(biāo)和高程、兩點(diǎn)間的水平距離、地塊的面積、土方量、地面的坡度、地形的斷面和進(jìn)行地形分析。3、施工放樣。

將圖上設(shè)計(jì)的建、構(gòu)筑物標(biāo)定在實(shí)地上，作為施工的依據(jù)。4、變形觀測(cè)。監(jiān)測(cè)建、構(gòu)筑物的水平位移和垂直沉降，以便采取措施，保證建筑物的安全。測(cè)量學(xué)的學(xué)習(xí)特點(diǎn)（補(bǔ)充內(nèi)容）1、了解其他相關(guān)專業(yè)的知識(shí)。2、理論聯(lián)系實(shí)踐，而且實(shí)踐環(huán)節(jié)的比重應(yīng)大于理論。3、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)和成圖處理與儀器操作同樣重要，必須掌握?！?.2地球的形狀和大小

一、地球的形狀和大小二、三個(gè)表面（補(bǔ)充信息）

1、自然表面：測(cè)量的目的面，也是我們工作的表面。鉛垂線是測(cè)量工作的基準(zhǔn)線。

重力：由于地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，地球上任一點(diǎn)都會(huì)受到兩個(gè)力的作用，即離心力和萬有引力，它們的合力即為重力。重力的方向稱為鉛垂線。2、大地水準(zhǔn)面

水準(zhǔn)面：假想靜止不動(dòng)的水面延伸穿過陸地，包圍了整個(gè)地球，形成的一個(gè)閉合曲面。

與水準(zhǔn)面相切的平面稱為水平面。大地水準(zhǔn)面（P3）：平均海水面相吻合的水準(zhǔn)面。

作用：大地水準(zhǔn)面是測(cè)量工作的基準(zhǔn)面、高程的起算面。

3、參考橢球面：這是一個(gè)數(shù)學(xué)表面，是一個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球面，最接近大地水準(zhǔn)面的一個(gè)數(shù)學(xué)表面。目前我國采用的地球橢球體的參數(shù)為:

a=6378.137km，f=1:298.257地球半徑近似值：6371km§1.3地面點(diǎn)位的確定（P3）測(cè)量工作的基本任務(wù)是確定地面點(diǎn)的位置。一、地理坐標(biāo)系1．天文地理坐標(biāo)（λ，φ）2.大地地理坐標(biāo)（L，B）

高斯平面直角坐標(biāo)投影二、平面直角坐標(biāo)系（P5）1.高斯平面直角坐標(biāo)

中央子午線經(jīng)度λ﹦6N﹣3投影分帶6度帶中央子午線及帶號(hào)地球是一個(gè)不可展曲面演示大地原點(diǎn)結(jié)構(gòu)大地原點(diǎn)中心標(biāo)石結(jié)構(gòu)投影臺(tái)投影原理投影臺(tái)投影原理投影臺(tái)投影原理投影臺(tái)模型在投影臺(tái)安置經(jīng)緯儀進(jìn)行投影觀測(cè)2.獨(dú)立平面直角坐標(biāo)數(shù)學(xué)坐標(biāo)系測(cè)量坐標(biāo)系3.測(cè)量坐標(biāo)系和數(shù)學(xué)坐標(biāo)系的區(qū)別

高斯平面直角坐標(biāo)系（測(cè)量坐標(biāo)系）測(cè)量坐標(biāo)系和數(shù)學(xué)坐標(biāo)系的不同之處

1、X軸和Y軸互換。橫軸為Y軸，縱軸為X軸。

2、象限是按照順時(shí)針方向排布的。

3、X軸向西移了500公里，這樣保證測(cè)區(qū)內(nèi)點(diǎn)的坐標(biāo)均為正值，便于計(jì)算。三、WGS-84坐標(biāo)——GPS（GNSS）坐標(biāo)(補(bǔ)充）

1.3.3地面點(diǎn)的高程

1、高程定義（P7）

地面點(diǎn)沿鉛垂線到大地水準(zhǔn)面的距離，稱為該點(diǎn)的絕對(duì)高程或者海拔，簡稱高程，通常用H加點(diǎn)名作下標(biāo)表示。假定高程(P7)——在局部地區(qū)，當(dāng)無法知道絕對(duì)高程時(shí)，也可假定一個(gè)水準(zhǔn)面作為高程起算面，地面點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的垂直距離，稱為假定高程或相對(duì)高程，通常用Hˊ加點(diǎn)名作下標(biāo)表示。高差(P7)——地面兩點(diǎn)間的絕對(duì)高程或相對(duì)高程之差稱為高差，用h加兩點(diǎn)點(diǎn)名作下標(biāo)表示。如A、B兩點(diǎn)絕對(duì)高差為hAB=HB-HA絕對(duì)高差和相對(duì)高差相等。A、B兩點(diǎn)相對(duì)高差h′AB=HˊB-HˊA

1、高程定義

地面點(diǎn)沿鉛垂線到大地水準(zhǔn)面的距離，稱為該點(diǎn)的絕對(duì)高程或者海拔，簡稱高程，通常用H加點(diǎn)名作下標(biāo)表示。

絕對(duì)高差和相對(duì)高差相等。假定高程——在局部地區(qū)，當(dāng)無法知道絕對(duì)高程時(shí)，也可假定一個(gè)水準(zhǔn)面作為高程起算面，地面點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的垂直距離，稱為假定高程或相對(duì)高程，通常用Hˊ加點(diǎn)名作下標(biāo)表示。高差——地面兩點(diǎn)間的絕對(duì)高程或相對(duì)高程之差稱為高差，用h加兩點(diǎn)點(diǎn)名作下標(biāo)表示。如A、B兩點(diǎn)高差為hAB=HB-HA=HˊB-HˊA我國元代天文學(xué)、數(shù)學(xué)、水利學(xué)與儀器制造專家——郭守敬(河北邢臺(tái)，1231-1316)最早用平均海水面——高程起算基準(zhǔn)面，比德國測(cè)量學(xué)家高斯提出平均海平面早560年，主持緯度測(cè)量——比西方早620年，創(chuàng)立“招差術(shù)”——比英國物理學(xué)家牛頓提出內(nèi)插法一般公式早396年大地水準(zhǔn)面的確定——在海邊設(shè)立驗(yàn)潮站，長期觀測(cè)，求得海水面的平均高度作為高程零點(diǎn)，以通過該點(diǎn)的大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)面，也即大地水準(zhǔn)面上的高程恒為零。2、我們國家有2個(gè)高程系統(tǒng)---1956和1985國家高程基準(zhǔn)系統(tǒng)

1956年我國采用50年-56年驗(yàn)潮計(jì)算確定的大地水準(zhǔn)面建立的高程系統(tǒng)-56黃海系，引測(cè)出的水準(zhǔn)原點(diǎn)高程為72.289m。青島大港1號(hào)碼頭驗(yàn)潮站水準(zhǔn)原點(diǎn)至1956年黃海高程系0海平面的高程80年代中期，用青島驗(yàn)潮站1953年~1977年25年的潮汐記錄資料推算出的大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)，引測(cè)出水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.260m，以該大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)建立的高程系——1985國家高程基準(zhǔn)。

水準(zhǔn)原點(diǎn)，85高程基準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面比56黃海系大地水準(zhǔn)面高出0.029m。水準(zhǔn)原點(diǎn)至1985國家高程基準(zhǔn)0海平面的高程青島觀象山青島水準(zhǔn)零點(diǎn)青島觀象山水準(zhǔn)原點(diǎn)備用水準(zhǔn)原點(diǎn)精密水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)水準(zhǔn)原點(diǎn)的穩(wěn)定性精密水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)§1.4用水平面代替水準(zhǔn)面的限度

平面與球面用水平面代替水準(zhǔn)面，優(yōu)點(diǎn)是測(cè)繪工作簡化，缺點(diǎn)是測(cè)量結(jié)果存在一定的近似性，下面來討論由此引起的影響。一、對(duì)水平距離的限定

D(km)ΔD(m)ΔD/D1020501000.86.6102.6821.21/120萬1/30萬1/4.90萬1/1.20萬

結(jié)論：相距10km的兩點(diǎn)，所產(chǎn)生的誤差僅為1：120萬。因此一般工程測(cè)量可以不考慮這項(xiàng)誤差。

所以在10km為半徑的300km2圓面積之內(nèi)進(jìn)行距離測(cè)量時(shí),可以把水準(zhǔn)面當(dāng)作水平面看待，而不考慮地球曲率對(duì)距離的影響。⊿h=Bb－b′B=ob′－ob=R(secθ－1)

⊿h≈

2RD2D（km)0.20.512345⊿h(cm)0.31283171125196二、高程測(cè)量的限定

從上表上看出：用水平面代替水準(zhǔn)面，對(duì)高程影響較大，距離200m就有0.31cm的高程誤差，這是不能允許的。因此，就高程測(cè)量而言，即使距離很短，也要考慮地球曲率對(duì)高程的影響。hCB=HB-HC=Bb-Cc=（Bb′+Δh）-（Cc′+Δh）=Bb′-Cc′D（km)0.20.512345⊿h(cm)0.31283171125196二、高程測(cè)量的限定

從上表上看出：用水平面代替水準(zhǔn)面，對(duì)高程影響較大，距離200m就有0.31cm的高程誤差，這是不能允許的。因此，就高程測(cè)量而言，即使距離很短，也要考慮地球曲率對(duì)高程的影響。

三、對(duì)角度的影響：因?yàn)槭钦瓮队?，所以為保角投影，?duì)角度沒有影響?！?.5測(cè)量工作概述

一、測(cè)量的任務(wù)——測(cè)定和測(cè)設(shè)451236789121110

地物、地貌按其形狀和大小均可看作由一些特征點(diǎn)的位置所決定，這類特征點(diǎn)又稱碎部點(diǎn)。測(cè)圖時(shí)，主要是測(cè)定這些碎部點(diǎn)的平面位置和高程。測(cè)量碎部點(diǎn)坐標(biāo)的方法與過程稱為碎部測(cè)量。1、測(cè)定

測(cè)定碎部點(diǎn)的位置，其程序通常分為兩步：

第一步為控制測(cè)量。要測(cè)繪地形圖，首先在測(cè)區(qū)內(nèi)均勻布置一些點(diǎn)，通過測(cè)量計(jì)算出它們的X,Y,H三維坐標(biāo)。測(cè)量上將這些點(diǎn)稱為控制點(diǎn)，測(cè)量與計(jì)算控