建筑工程测量教案1到4

1第一章绪论第一讲建筑工程测量的任务及地面点平面位置的确定教学目的与要求：了解测量学的概念及分类、地球的形状和大小；理解测定和测设的概念和区别、建筑物的施工测量、水准面和水平面区别、三种坐标的适用范围、高斯平面直角坐标x，y的含义；掌握大地水准面、铅垂线的概念及作用，测量学与数学中的平面直角坐标系的区别、测量工作的实质、地面点位置的表示方法。教学重点、难点：重点：测定和测设的区别；地面点位置的表示方法；大地水准面、铅垂线的概念及作用；测量学与数学中的平面直角坐标系的区别。难点：高斯平面直角坐标主要内容：本章是对测绘工作的简单概括，主要介绍了测绘工作的研究对象、分类、任务、作用以及国、内外测量学的巨大发展。作用：对测量学课程的内容、范畴及其任务、作用有了一个基本的认识。§1-1测绘工作的任务及其在社会主义建设中的作用主要内容：测绘科学研究的对象；测绘科学的分类及其研究的内容；测绘工作的任务和作用。1．测绘科学研究的对象：地球的形状、大小和地表面上各种物体的几何形状及其空间位置。2．测绘科学的分类及其任务——从其研究的内容和方法分1）地形测量学：研究地球自然表面上的一个小区域内地表面各类2物体形状和大小的测绘科学。由于地球半径很大，可以把这块球面当作平面看待而不考虑其曲率，其研究的内容可以用文字和数字记录下来，也可以用图表示。2）大地测量学：研究地球表面及其内部一个较大区域甚至整个地球的形状、大小和其定位等等内容的测绘科学。任务：建立国家大地控制网，测定地球的形状、大小和研究地球重力场的理论、技术和方法。3）摄影测量学：利用摄影象片来研究地表形状和大小的测绘科学。（1）地面摄影测量（2）航空摄影测量4）工程测量学：城市建设、大型厂矿建筑、水利枢纽、农田水利及道路修建等在勘测设计、施工放样、竣工验收和工程监测保养等方面的测绘工作。任务：（1）把地面上的情况描绘到图纸上；（2）把图纸上设计的建筑物桩定到地面上；（3）为建筑物施工过程中和竣工后所产生的各种变化而进行的变形观测。5）制图学：利用测量所得的资料，研究如何投影编绘成地图，以及地图制作的理论、工艺技术和应用等方面的测绘科学。3．测绘工作的作用1）从横向看：在国民经济建设和管理的各个方面，如：工业与民用建设、公路、铁路、水利枢纽、桥梁、隧道、厂矿企业等等都需用到测量工作。2）从纵向看：在经济建设的各个阶段，如：勘测、设计、施工、竣工及运营管理各个阶段都需用到测量工作。§1-2测量学的发展概况主要内容：国内外测绘科学的发展，现代测绘仪器电子化、数字化、小型化、高精度的发展给测绘工作带来了极大的方便，高效。31．中国古代测绘科学的发展夏朝的简单的测量工具；春秋时期记载的地图；战国时期的“司南（指南针）”；西汉初期的已出土的“地形图”及“驻军图”；发现大气折射现象、制图理论等等。2．国外测绘科学的发展17世纪初开始，望远镜应用于天象观测；三角测量方法、高斯最小二乘理论解决数据处理问题、投影学说、摄影测量等等。3．现代测绘科学的发展电磁波测距仪、自动安平水准仪、电子经纬仪、电子水准仪、全站型速测仪（全站仪）、陀螺经纬仪、激光经纬仪、人卫大地测量、GPS、全数字摄影测量。.建筑工程测量的内容⑴工程规划设计阶段——测绘地形图⑵工程施工准备阶段——按图样要求实地标定建筑物、构筑物的平面位置和高程⑶施工阶段——对施工和安装工作进行检验、校核⑷管理阶段——定期进行变形观测（大型和重要建筑物）工程建设的每一个阶段都离不开测量工作，测量的精度和速度直接影响到整个工程的质量和速度。测量放线工——进行工程建设的施工测量作业：1．测绘科学有哪些分类？本书主要介绍的是哪方面的知识？2．测绘工作在工程建设中有什么作用？复习、提问：1.日常生活中，你注意到了哪些测量问题，你能想明白吗？2.为什么说有工程建设就有测量施工？4课堂小结：通过这次课，我们首先学习了测量学的概念，它包括了两个主要内容，测定和测设，大家回顾一下，然后我们了解了一下测量学的主要分支和建筑工程测量的内容。接下去我们学习了测量工作的实质，如何确定点的三维坐标，如何在地球上建立坐标系，重点要弄清楚高斯平面直角坐标的建立办法，以及在小区域范围内建立独立平面直角坐标系的方法，要清楚这两种坐标系与数学上平面直角坐标系的区别和联系。5第一讲建筑工程测量的任务及地面点平面位置的确定一、工程测量学的概念1.测量学：研究三维空间中各种物体的形状、大小、位置、方向和其分布的学科。2.内容：测定（测绘或测图）：是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列特征点的测量数据，或将地球表面的地物和地貌缩绘成地形图。测设（放样或放线）：是指用一定的测量方法将设计图纸上规划设计好的建筑物位置，在实地标定出来，作为施工的依据。图测量方法测量仪器实地（四要素），测定与测设是逆过程。3.分支：大地测量学（几何、物理、卫星）、海洋测绘学（水体、海底）、摄影测量与遥感学（地籍、火灾）、普通测量学（地形）、工程测量学、地图制图学。工程测量学内容：建筑工程测量、公路测量、铁路测量、矿山测量、水利工程测量。二、建筑工程测量的任务1.建筑工程测量：研究建筑工程在勘察设计、施工和运营管理阶段所进行的各种测量工作的理论、技术和方法的学科。2.任务：勘察设计：大比例尺地形图施工：施工控制网、场地平整测量、定位、放线、基础、主体施工测量（放样、构件安装、质量检验）、竣工图测量运营管理：变形观测三、地面点位的确定测量工作的实质是确定地面点的位置（三维坐标），如何在地球上建立相互垂直的三位坐标系？1.地球的形状和大小①自然球体6②大地体（大地水准面包裹的球体）铅垂线：重力的方向线。基准线（高程必须沿铅垂线方向来衡量；高斯平面坐标沿铅垂线方向投影）水准面：处处与重力方向线垂直的连续曲面。有无数个。水平面：与水准面相切的平面。大地水准面：与平均海水面相吻合的水准面。基准面（绝对高程的起算面，球面坐标高程为零的球面）。③[平滑]→地球椭球体（地理经纬度）→[扁率小]→球体（高斯平面）→[大半径小区域]→局部平面（独立平面直角坐标）。早期为从原苏联引测的1954年北京坐标系，目前采用的国家坐标系称为“1980年国家大地坐标系”，大地原点在陕西泾阳永乐镇。2.独立平面直角坐标：当测区范围较小时，可以用测区中心点的水平面来代替大地水准面，在其上建立的测区平面直角坐标系，称为独立平面直角坐标系。（局部区域内确定点的平面位置）规定：南北纵轴为x轴，向北增加；东西横轴为y轴，向东增加；坐标原点一般选在测区的西南角，使测区内各点坐标均为正值；坐标象限按顺时针方向编号。（数学中的公式不需作任何变更应用到测量计算中）与数学坐标系区别：x，y轴方向不同，象限顺序不同与数学坐标系联系：按照y=x旋转90°即完全重合7第二讲地面点的高程、水平面代替水准面的限度、测量工作的基本工作及原则教学目的与要求：了解水平面代替水准面的限度；相关法律与法规。理解测量的基本工作及原则；高差的方向和正负；高差的大小与高程起算面的关系。掌握绝对高程、相对高程的概念及其区别；高差的概念。教学重点、难点：重点：绝对高程、相对高程的概念及其区别；高差的概念；测量的基本工作及原则。难点：水平面代替水准面的限度；测量的基本工作及原则。复习、提问：1.测定、测设的区别是什么？2.大地水准面、铅垂线的概念及作用？3.地面点平面位置的表示方法？4.测量坐标系与数学坐标系的区别是什么？5.目前我国大地坐标系是什么？课堂小结：这次课我们首先重点学习了两个重要概念，高程和高差，实际上这两个概念在我们的生活中已经有了模糊的认识，通过这次课，大家要深刻地领会这两个概念，实际上这两个概念是相通的，高程既是一种高差，高差也可以参照高程定义为两点之间的铅垂距离，高程只不过是提出了一个参照面，按照参照面的不同又分为绝对高程和相对高程。然后我们了解了用水平面代替水准面的限度，有两个结论大家回顾一下。接下去我们重点学习测量的三项基本工作和测量的工作原则，大家应当在领会的基础上把握。9一、地面点的高程设问：为什么世界各地的山峰可以比高低？1.绝对高程（高程H）：地面点到大地水准面的铅垂距离。（介绍青岛国家水准原点，1956年黄海高程系72.289m；1985年国家高程基准72.260m）2.相对高程（假定高程H′）：地面点到假定水准面的铅垂距离。±0.000m：建筑底层室内地坪面为该工程相对高程起算面。设问：如何比较两个人之间的身高？3.高差（h）：地面两点间的高程之差。理解：①地面一点比另一点高多少（减法）；以另外一点为零这点高多少。②ABABABHHHHh；A-基准点、B-待定点；与高程起算面无关。③高差有方向（待求点相对基准点）高差有正负（正：待求点高于基准点；负：待求点低于基准点）。④ABBAhh至此，我们确定了平面位置的基准（高斯、独立平面直角坐标系）和高程的基准（绝对、相对高程），用三个参数x、y、H即可确定地面点的空间位置。举例：已知HA=358.236m，HB=632.410m，求hAB和hBA分析：hAB指B点相对于A点高差，即B点比A点高多少（用减法），hBA亦然。解：hAB=HB-HA=632.410-358.236=274.174mhBA=HA-HB=358.236-632.410=-274.174m教材P9图1.3二、用水平面代替水准面的限度1.对距离：10公式：222333RDDDRDD；1220000:1/810DDmmDkmD；；截至2002年能够达到最大测量精度是1：1000000。结论：半径10km范围内距离测量时，用水平面代替水准面，不必考虑地球曲率的影响。2.对高差：公式：RDh22mmhmDmmhmD7810008.0100；；结论：用水平面代替水准面，即使距离很短，也应顾及地球曲率的影响。三、测量工作概述1.测定地面点平面直角坐标的主要测量工作是测量水平角和水平距离。2.测定地面点高程的主要测量工作是测量高差。此为测量的三项基本工作（由已知到未知）。XY(Dcosα，Dsinα)D四、测量工作的基本原则1.从整体到局部、先控制后碎部、高精度控制低精度112.边工作边检查，前一步工作未作检核不能进行下一步工作目的：减少误差，避免错误；合理分区，方便组织实施。第三讲、直线方位角和象限角真方位角磁方位角坐标方位角教材图1.12和图1.13换算公式见教材表格1.3坐标增量坐标正算坐标反算坐标方位角的推算两直线夹角第三讲误差理论基本知识知识目标：能计算与评定相应的测量误差能力目标：能选用合理的办法减少或消除测量误差，控制测量精度一、测量误差的概念测量误差，也称观测误差，指的是测量值之间或测量值与真值之间的差异。等精度观测，观测条件（包括人、仪器、外界环境）相同的各次观测。二、测量误差的分类1.系统误差由于测量仪器、工具构造不完善或校正不准确引起的误差，具有累积性，可以采用恰当的观测程序、观测方法或用12计算改正的方法将之消除或削弱。2.偶然误差由于分辨力、空气透明度、风力、光线等因素引起的误差，这种误差无法完全消除。误差理论就是研究和处理偶然误差的理论。三、偶然误差特性1.在一定的观测条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定限值。2.绝对值相等的正误差和负误差出现的概率相等。3.绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多。4.当观测次数无限多时，偶然误差的算术平均值的极限为零。四、观测值精度的评定标准1.中误差——m（必须先知道真值X）各个真误差的平方和的平均值的开方。反映未知量某一批观测值精度的高低，具有整体性，能突出反映测量结果中较大误差的影响。2.相对误差——1/K进行距离丈量时采用（量距误差与所量的距离长度有关）。1/K=观测值中误差/观测值3.极限误差——△限一般定两倍中误差为极限误差（出现的概率仅有5%）。即△限=2m五、真值未知情况下的中误差计算1.观测值的算术平均值（真值未知的情况下采用）——x对于等精度观测，当观测次数无限多时，算术平均值就是真值。观测次数有限时，算术平