1工程测量1初识测量工作

工程测量单元一初始测量工作1.1建筑工程测量的任务1.2坐标系统和高程系统1.3地球曲率对测量数值的影响1.4建筑工程测量工作程序1.5测量误差1.6测量精度衡量指标1.1建筑工程测量的任务•（1）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（测绘）和测设（放样）两部分。•测定（测绘）是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算得到一系列测量数据，把单元一初始测量工作1.1建筑工程测量的任务•地球表面的地物和地貌缩绘成地形图。•测设（放样）是指将设计图纸上规划设计好的建筑物、构筑物位置及标高，在地面上标定出来，作为施工的依据。1.1建筑工程测量的任务•（2）测量学的分类•测量学按照研究对象、性质及采用技术的不同，分为：•1.大地测量学。•研究和确定地球形状、大小、重力场、整体与局部运动和地表面点的几何位置以及它们的变化的理论和技术的学科。•其基本任务是建立国家大地控制网，测定地球的形状、大小和重力场，为地形测图和各种工程测量提供基础计算数据；为空间科学、军事科学及研究地壳变形、地震预报等提供重要资料。单元一初始测量工作1.1建筑工程测量的任务•2.普通测量学•研究地球表面局部区域内测绘工作的基本理论、仪器和方法的学科，是测绘学的一个基础部分。•其基本任务是:把工程建设区域内的各种地面物体的位置和形状，以及地面的起伏形状，依照规定的符号和比例尺绘成地形图，为工程建设的规划设计提供必要的图纸和资料。1.1建筑工程测量的任务•3.摄影测量与遥感学•摄影测量与遥感学是研究利用电磁波传感器获取目标物的影像数据，从中提取语义和非语义信息，并用图形、图像和数字形式表达的学科。•其基本任务是通过对摄影像片或遥感图像进行处理、量测、解译，以测定物体的形状、大小和位置进而制作成图。•根据获得影像的方式及遥感距离的不同，本学科又分为地面摄影测量学、航空摄影测量学和航天遥感测量等。单元一初识测量工作1.1建筑工程测量的任务•4.地图制图学•地图制图学是研究模拟和数字地图的基础理论、设计、编绘、复制的技术、方法以及应用的学科。•它的基本任务是利用各种测量成果编制各类地图，其内容一般包括地图投影、地图编制、地图整饰和地图制印等等。单元一初识测量工作1.1建筑工程测量的任务•5.工程测量学•工程测量学是研究在工程建设的设计、施工和管理各阶段中进行测量工作的理论、方法和技术。•工程测量是测绘科学与技术在国民经济和国防建设中的直接应用，是综合性的应用测绘科学与技术。1.1建筑工程测量的任务•建筑工程测量的具体任务•1）测绘大比例尺地形图。•把工程建设区域内的各种地面物体的位置和形状，以及地面的起伏形状，依照规定的符号和比例尺绘成地形图，为工程建设的规划设计提供必要的图纸和资料。•2）施工放样和竣工测量。•把图纸上已设计好的建（构）筑物，按设计要单元一初识测量工作1.1建筑工程测量的任务•求在现场标定出来，作为施工的依据；配合建筑施工，进行各种测量工作，以保证施工质量；开展竣工测量，为工程验收、日后扩建和维修管理提供资料。•3）建筑物的变形观测。•对于一些重要的建（构）筑物，在施工和运营期间，为了确保安全，了解建（构）筑物变形规律，应定期对建（构）筑物进行变形观测。地球的形状和大小海洋占71%陆地占29%水准面大地水准面大地体地球的自然表面铅垂线垂直基准面基准线1.2坐标系统和高程系统1.2坐标系统和高程系统旋转椭球体大地体球体参考椭球体63781406356755=1/298.257ambm地球的形状和大小()/36371Raabkm大地原点§1.2地面点位置的确定国家大地坐标原点（3261【电报码“测”】工程）1.2坐标系统和高程系统地面P点地理坐标（经度纬度）如：北京某地的大地地理坐标：东经116º28′，北纬38º54′东经0～180°北纬0～90°西经0～180°南纬0～90°一、地理坐标系根据所采用投影面的不同，分为天文地理坐标（大地水准面）和大地地理坐标（旋转椭球面）。天文（大地）地理坐标天文测量方法直接测定依据大地测量数据推算测量坐标系-曲面1.2坐标系统和高程系统–天文子午面——过地面P点的铅垂线与地球旋转轴NS平行的平面。–天文子午线——天文子午面与大地水准面的交线。–首子午面——过英国格林尼治天文台的天文子午面。–P点天文经度λ——P点天文子午面与首子午面的两面角。从首子午面向东或向西计算，取值范围是0°～180°。在首子午线以东为东经，以西为西经。–P点天文纬度φ——P点铅垂线与赤道面的夹角。自赤道起向南或向北计算，取值范围为0°～90°。在赤道以北为北纬，以南为南纬。可用天文测量方法测定地面点的天文经度和天文纬度，表示地面点在参考椭球面上的位置。基准——参考椭球面和法线。用大地经度L，大地纬度B表示。P点大地经度L——P点大地子午面与首子午面的两面角P点大地纬度B——P点的法线与赤道面的夹角。大地经、纬度是根据起始大地点的大地坐标，按大地测量所得数据推算得到。起始大地点——大地原点，该点大地经纬度与天文经纬度一致。我国以陕西省—泾阳县—永乐镇—石际寺村大地原点，建立的大地坐标系——1980西安坐标系。大地原点的地理坐标约为东经108°55′，北纬34°32′，海拔417.2m。我国建立1954年北京坐标系（P54）应用的是克拉索夫斯基椭球；（参心--参考椭球中心）建立1980年国家大地坐标系（C80）应用的是1975年国际椭球；（参心--参考椭球中心）国务院批准自2008年7月1日启用的国家大地坐标系（CGCS2000）应用的是2000年国际椭球；（地心--地球质心）全球定位系统(GPS)应用的是WGS-84系椭球参数。（地心--地球质心）1.2坐标系统和高程系统地面某点的大地地理坐标子午面子午线首子午面首子午线赤道面赤道线纬线（经度L纬度B）1.2坐标系统和高程系统测量坐标系（平面）高斯投影几何原理中央子午线高斯平面坐标系的建立中央子午线投影→X轴北方向为正，南向为负两轴交点→坐标原点二、高斯-克吕格平面直角坐标系赤道线投影→Y轴东方向正，西方向为负1.2坐标系统和高程系统高斯-克吕格平面直角坐标系1.2坐标系统和高程系统高斯投影分带方法高斯－克吕格平面直角坐标系1.2坐标系统和高程系统反之，已知地面任一点的经度L，要计算该点所在6°带编号的公式为：中央子午线经度与投影带带号关系6°带：L0=6°N－3高斯－克吕格平面直角坐标系3°带：L'0=3°n3int(0.5)6LN6°带：int(0.5)3Ln3°带：3°我国所跨的经度范围：73°E～135°E纬度范围：4°N～53°N徐州6°|20带、3°|39带中央子午线：均为117°在我国x坐标都是正的，y坐标的最大值（在赤道上）约为330km。为了避免出现负的横坐标，在横坐标上加上500000m，此外还在坐标前面再冠以带号。这种坐标称为国家统一坐标。例如，有一点y=19166111.112m，该点位在19°带内，其相对于中央子午线而言的横坐标则是：首先去掉带号，再减去500000m，最后得：y=166111.112－500000.000=－333888.888(m)。1.2坐标系统和高程系统高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系自然坐标国家统一坐标三、独立平面直角坐标系投影面：用测区中心点C的切平面作为投影平面以测区的南北方向为坐标轴的纵轴（X轴），北方向为正，南方向为负；东西方向为坐标横轴（Y轴），东方向为正，西方向为负。象限以顺时针方向编号。选取测区的西南角为坐标原点，以保证横坐标均为正值。测量坐标系（平面）1.2坐标系统和高程系统测量坐标系数学坐标系(Y)(X)XYXY测量坐标系（平面）1.2坐标系统和高程系统不同点：1、X、Y轴方向不同2、象限转向不同3、测量学中直角坐标轴与方向相关测量学坐标系与数学坐标系异同1.2坐标系统和高程系统测量坐标系（平面）相同点：1、基本要素相同2、数学中的公式直接应用到测量中来，而无需作任何修改。高程系高差——地面两点之间的高程差。用h表示。如：hAB=HB-HA=HB´-HA´hBA=HA-HB=HA´-HB´hAB=-hBA绝对高程——地面点到大地水准面的铅垂距离，简称高程。用H表示，如HA相对高程——地面点到假定水准面的铅垂距离。用H´表示：HA´1.2坐标系统和高程系统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，取其平均值作为高程的基准面即大地水准面的平均位置（其高程为零）。并在青岛观象山上建立了中华人民共国水准原点。将大地水准面的平均位置引测到水准原点。我国采用“1985年国家高程基准”，水准原点高程为72.260m。是全国高程起始点。国家水准原点1.2坐标系统和高程系统我国曾经有两个国家高程系统1)1956年黄海高程系–1954年在青岛市观象山建立水准原点，采用青岛大港验潮站一号军用码头，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72.289m。–以该大地水准面为高程基准，建立的高程系——1956年黄海高程系。1.2坐标系统和高程系统★国家高程系统2)1985国家高程基准–80年代，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。–以该大地水准面为高程基准，建立的高程系——1985国家高程基准。–在水准原点，85高程基准大地水准面比56黄海系大地水准面高出0.029m。–2005年10月9日发布的珠穆朗玛峰峰顶岩石面海拔高程为8844.43m，属于85高程基准。1.2坐标系统和高程系统★国家高程系统青岛市观象山青岛观象山青岛观象山青岛大港1号码头验潮站青岛大港1号码头验潮站青岛大港1号码头验潮站青岛大港1号码头验潮站标牌★国家高程系统青岛观象山水准原点青岛观象山水准原点打开水准原点旱井盖水准原点旱井水准原点旱井水准原点旱井水准原点玛瑙石标志★国家高程系统水准原点标牌★国家高程系统水准原点至1956年黄海高程系0海平面的高程水准原点至1985国家高程基准0海平面的高程在水准原点，“1985国家高程基准”使用的大地水准面比“1956高程系”使用的大地水准面高出0.029m。0.029m★国家高程系统青岛水准零点青岛水准零点2001台湾高程基准——基隆水准原点2001台湾高程基准——基隆水准原点2001台湾高程基准——基隆水准原点城市高程系统的选择–《城市测量规范》规定：★一个城市只应采用一个统一的高程系统。–应采用1985国家高程基准–或沿用1956年黄海高程系。1.3地球曲率对测量数值的影响对水平距离的影响D（km）102050ΔD（cm）0.86.6102.6ΔD/D1：12100001：3000001：49000结论：在10km为半径的圆面积之内进行距离测量时，可以用水平面代替水准面，而不需考虑地球曲率对距离的影响。223DDDRDDDRtgR323DDR1.3地球曲率对测量数值的影响对高程的影响D（km）0.10.20.51234Δh（mm）0.783.12078314706125022DhR结论：就高程测量而言，即使距离很短，也应用水准面作为测量的基准面，即应顾及地球曲率对高程的影响。222()RhRD22DhRh1.4建筑工程测量工作程序水平距离测量水平角测量高差测量2、确定点位的基本要素水平距离水平角高差1、测量的基本工作3、测量全过程的基本内容测量计算绘图一）测量工作的基本内容1.4建筑工程测量工作程序二）测量工作的基本原则整体控制原则：从整体到局部先控制后碎部逐级控制原则：精度由高到低步步检核原则：前一步工作未检核不进行下一步工作三）测量工作的程序先在测区选择若干有控制意义的点称为控制点，精确地测量出少数点的位置。控制点相互连接构成一定的几何图形称为控制网。测量控制点的工作称为控制测量。然后以控制点为基础，测量它周围的地形，也就是测量每一控制点周围各地形特征点的位置