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第一篇测量学的基本原理和方法第一章绪论第一节测量学的一般概念测量学是研究地球的形状和大小，确定地球表面各种物体的形状、大小和空间位置的科学。其主要内容包括测定（测绘）和测设（放样）两方面。测定—测绘(location)：使用测量仪器和工具，通过测量和计算将地物和地貌的位置按一定比例尺、规定的符号缩小绘制成地形图，供科学研究和工程建设规划设计使用。测设—放样(setting-out)：将在地形图上设计出的建筑物和构筑物的位置在实地标定出来，作为施工的依据。测量学按研究对象和应用范围可分为1.大地测量学：考虑地球曲率的影响2.普通测量学：把地球当作平面来看待，不考虑地球曲率的影响。此外，还可分为摄影测量学、工程测量学等。第二节建筑工程测量的任务及作用其主要任务：1.使用测量仪器和工具，通过测量和计算将地物和地貌的位置按一定比例尺、规定的符号缩小绘制成地形图，供科学研究和工程建设规划设计使用。2.将在地形图上设计出的建筑物和构筑物的位置和大小在实地标定出来，作为施工的依据，又称施工放样。3.竣工以后，为工程验收、扩建和改建提供可靠资料，需要进行竣工测量。1.铅垂线（plumbline）：重力的方向线。2.水准面：假想静止不动的水面延伸穿过陆地，包围整个地球，形成一个封闭的曲面，这个封闭曲面称为水准面(levelsurface)。水准面也可以定义为：处处与铅垂线垂直的连续封闭曲面。3.大地水准面：与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面(geoid)。水准面有无穷个，而大地水准面是唯一的。4.水平面：与铅垂线正交的平面或与水准面相切的平面。5.水平线：与铅垂线正交的直线。第三、四节铅垂线、水平线、水平面、水准面及地球的形状和大小大地水准面是有微小起伏的、不规则的、很难用数学方程表示的复杂曲面。通常选择一个与大地水准面非常接近的、能用数学方程表示的椭球面作为投影的基准面，这个椭球面是由椭圆NESW绕其短轴NS旋转而成的旋转椭球面，称为参考椭球(referenceellipsoid)，其表面称为参考椭球面。我国目前采用的数值为1975年16届“国际大地测量与地球物理联合会”（简称IUGG）通过并推荐的椭球长轴为6378140m,扁率为1/298.257，大地原点设在陕西省泾阳县永乐镇，即目前使用的“1980年国家大地坐标系”。由于参考椭球的扁率很小，当测区范围不大时，可以将参考椭球看作半径为6371km的圆球。第五节地面点位的确定一、确定地面点位的方法空间上任一地面的位置，通常是指地面点沿铅垂线到基准面的投影和距离，它包括包括平面位置和高程位置，平面位置用坐标表示，高程位置用高程表示。二、地面点的高程1.绝对高程——地面点沿铅垂线到大地水准面的距离称为该点的绝对高程或海拔，简称高程(height)（见图）。或者说，以青岛平均海水面为起点的高程。1985国家高程基准的起算高程为72.260米。2.相对高程——地面点到假定水准面的铅垂距离。3.高差——地面两点高程之差hAB=HB-HAhBA=HA-HB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。城市高程系统应采用1985国家高程基准或沿用1956年黄海高程系统，在远离国家水准点的新设城市或在改造旧有水准网因高程变动而影响使用时，经上级行政主管部门批准后，可暂时建立或用地方高程系统，但应争取条件归算到1985国家高程基准上来。广东省假定珠江的平均海水面比黄海的平均海水面高0.586m.二、地面点的坐标坐标系统分为地理坐标、平面直角坐标和地心坐标。1、地理坐标系(geographicalreferencesystem)地理坐标用经度和纬度表示地面点的位置，按坐标所依据的基本线和基本面的不同及求坐标方法的不同又可分为天文地理坐标系和大地地理坐标系两种。1)天文地理坐标系天文地理坐标又称天文坐标，表示地面点在大地水准面上的位置，它的基准是铅垂线和大地水准面，它用天文经度(astronomicallongitude)λ和天文纬度φ(astronomicallatitude)两个参数来表示地面点在球面上的位置。可以应用天文测量方法测定地面点的天文经度和天文纬度。例如广州地区的概略天文地理坐标为东经113°18′，北纬23°07′。2)大地地理坐标系大地地理坐标又称大地坐标，是表示地面点在参考椭球面上的位置，它的基准是法线和参考椭球面，它用大地经度(geodeticlongitude)和大地纬度(geodeticlatitude)表示。大地经、纬度是根据起始大地点(又称大地原点，该点的大地经纬度与天文经纬度一致)的大地坐标，按大地测量所得的数据推算而得的。我国以陕西省泾阳县永乐镇大地原点(geodeticorigin)为起算点，由此建立的大地坐标系，称为“1980西安坐标系”(Xiangeodeticcoordinatesystem1980)，简称80系或西安系。2、平面直角坐标《城市测量规范》(CJJ8-99)规定，面积小于25km2的城镇，可不经投影采用假定平面直角坐标系统在平面上直接进行计算。平面直角坐标系由两条互相垂直的坐标轴X和Y所构成，坐标系的原点选在测区西南角以使测区内点的坐标均为正值。平面直角坐标，南北向为X轴，东西向为Y轴；象限按顺时针方向编号。3、高斯平面直角坐标4、地心坐标用于卫星大地测量，它用三维直角坐标x、y、z表示地面点的空间位置。第七节测量工作概述一、测量工作的实质及内容高程、角度和距离是确定地面点位的三要素。高程测量、角度测量和距离测量是测量工作的基本内容。测量工作按性质分为外业和内业。二、测量工作的原则和程序为保证测区精度，防止测量误差累积，同时可以进行分幅测绘，加快测量精度，测量必须遵守的三个原则：1.布局上，由整体到局部；2.程序上，先控制后碎部；3.精度上，由高级到低级。测量常用计量单位与换算测量常用的角度、长度、面积等几种法定计量单位的换算关系