建筑工程測量河南建筑職業(yè)技術學院工程測量專業(yè)教學團隊第一章

緒論目錄1測量學的概念2測量學的分支3建筑工程測量的任務4地球的形狀和大小5地球相關概念6常用坐標系7高斯平面直角坐標系8高程9用水平面代替水準面的限度10測量工作概述1測量學的概念1測量學的概念

測量學是研究地球的形狀、大小以及地表(包括地面上各種物體）的幾何形狀及其空間位置的科學。概念測量工作的基本任務

確定地面點在規(guī)定坐標系中的坐標值（X，Y，Z）。測定：地面——圖紙測設：圖紙——地面1測量學的概念測量儀器的發(fā)展游標經(jīng)緯儀天文經(jīng)緯儀陀螺經(jīng)緯儀光學經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀1測量學的概念測量儀器的發(fā)展微傾水準儀自動安平水準儀激光水準儀數(shù)字水準儀1測量學的概念測量儀器的發(fā)展徠卡索佳南方蔡司拓普康1測量學的概念測量儀器的發(fā)展GPS定位系統(tǒng)陀螺全站儀（全站儀+陀螺儀）超站儀（全站儀+GPS）2測量學的分支2測量學的分支

研究測定地球的形狀和大小及地球表面較大地區(qū)的點位測定和計算的有關理論與方法的學科。大地測量學地形測量學

研究將地球表面局部地區(qū)的地貌、地物測繪成地形圖和編制地形圖的基本理論和方法。攝影測量學與遙感

研究利用航天、航空、地面的攝影和遙感信息，進行測量的方法和理論的學科。2測量學的分支

研究測量和制圖的理論和技術在工程建設中的應用。工程測量地圖制圖學

研究地圖制圖的理論和方法。建筑工程測量道路工程測量地下工程測量橋梁工程測量管道施工測量2測量學的分支測量在各領域中的應用2測量學的分支用戶RSGPS定位數(shù)據(jù)圖像GIS3S融合應用◎

數(shù)字城市◎

規(guī)劃環(huán)保領域◎

車輛導航與監(jiān)控◎

海洋資源開發(fā)利用◎

精細農業(yè)◎

土地利用◎

全球變化……3建筑工程測量的任務3建筑工程測量的任務建筑工程測量工程測量學◎

勘測設計◎

施工建造◎

運營管理3建筑工程測量的任務勘測設計3建筑工程測量的任務施工建造3建筑工程測量的任務運營管理3建筑工程測量的任務建筑工程測量的任務

建筑工程測量是運用測量學的基本原理和方法為各類建筑工程服務。工程建設三階段測量的任務勘測設計施工建造運營管理控制，測繪地形圖施工放樣，竣工測量安全監(jiān)測，變形觀測4地球的形狀和大小4地球的形狀和大小測量學研究對象：地球地球形狀：近似一個球體，它的自然表面是一個極其復雜而又不規(guī)則的曲面。由于地球表面的不規(guī)則，它不可能用數(shù)學公式來表達，也就無法實施運算，所以在

地球科學領域中，必須尋找一個形狀和大小都接近地球的球體或橢球體來代替它。4地球的形狀和大小地球的形狀?有哪些證據(jù)證明地球是個球體？在地球上看到的：月食時地球的影子是圓的。4地球的形狀和大小地球的形狀?有哪些證據(jù)證明地球是個球體？在太空中拍到的：地球的照片是圓的。4地球的形狀和大小地球的形狀?有哪些證據(jù)證明地球是個球體？宇航員親眼看到的：地球的形狀是球體。4地球的形狀和大小地球表面◎

高山

◎

丘陵

◎

平原

◎

湖泊

◎

海洋5地球相關概念5地球相關概念北極：地球的最北端。南極：地球的最南端。地軸：假設的一個通過地心，連接南北極的地球旋轉軸。赤道：地球表面，與地軸垂直的最大圓圈，長約4萬公里。5地球相關概念◎

概念：液體受重力而形成的靜止表面?！?/p>

重力：慣性離心力與引力的合力?！?/p>

其作用線稱鉛垂線?！?/p>

同一水準面上的重力位處處相等；

同一水準面上任一點的鉛垂線都與水準面相正交。水準面5地球相關概念

◎

概念：與靜止的平均海水面相重合、并延伸通過陸地而形成的連續(xù)的封閉曲面。注：水準面和鉛垂線是野外觀測的基準面和基準線。

大地水準面上任一點的鉛垂線都與大地水準面成正交，而鉛垂線的方向又受地球內部質量分布不均勻的影響，到使大地水準面產(chǎn)生微小的起伏，它的形狀仍是一個復雜的、不能作為直接依據(jù)的投影面。大地水準面5地球相關概念

大地水準面雖比地球的自然表面要規(guī)則得多，但是還不能用一個簡單的數(shù)學公式表示出來，為了便于測繪成果的計算，我們選擇一個大小和形狀同它極為接近的旋轉橢球面來代替，即以橢圓的短軸（地軸）為軸旋轉而成的橢面，稱之為地球橢球面。它是一個純數(shù)學表面，可以用簡單的數(shù)學公式表達，這樣，我們就可建立點與投影面之間一一對應的函數(shù)關系。旋轉橢球面5地球相關概念

旋轉橢球面◎

用一非常接近大地水準面的數(shù)學曲面代替大地水準面，稱為旋轉橢球面?！?/p>

與大地水準面最接近的地球橢球稱為總地球橢球?！?/p>

與某個區(qū)域的大地水準面最為密合的橢球稱為參考橢球。短半徑

b=6356752m扁率

f=(a-b)/a=1/298.257長半徑

a=6378137m6常用坐標系6常用坐標系

坐標系：為了說明質點的位置運動的快慢、方向等，必須選取其坐標系。在參照系中，為確定空間一點的位置，按規(guī)定方法選取的有次序的一組數(shù)據(jù)，這就叫做“坐標”。在某一問題中規(guī)定坐標的方法，就是該問題所用的坐標系。數(shù)學常用的坐標系：笛卡兒直角坐標系、平面極坐標系、直線坐標系、柱面坐標系和球面坐標系等。6常用坐標系

經(jīng)度L\緯度B\大地高H

基準面：參考橢球面

經(jīng)度：點所在的子午面與首子午面（過英國

格林尼治天文臺）的夾角。

緯度：點所在的橢球面法線與赤道平面之間

的夾角。6.1

大地坐標系6常用坐標系

天文經(jīng)緯度：以該點的鉛垂線為準，地面點的坐標是它沿鉛垂線在大地水準面上

投影點的經(jīng)度λ和緯度φ。(大地水準面和鉛垂線是天文地理坐標系的主要面和線)6.1

大地坐標系

大地經(jīng)緯度：以地球橢球面上法線為準，地面點的坐標是它沿法線在地球橢球上

投影點的經(jīng)度L和緯度B。(地球橢球面和法線是大地地理坐標系的主要面和線)6常用坐標系

橢球體中心O為原點，起始子午面與赤道面交線為Ｘ軸，與X軸正交的方向為Y軸，橢球體的旋轉軸為Z軸，構成右手直角坐標系。6.2空間直角坐標系6常用坐標系

6.3平面直角坐標系POxyⅠⅡⅢⅣ◎

當測量區(qū)域較小，可以把球面當作平面看待,

采用平面直角坐標系?！?/p>

規(guī)定：

南北為縱軸，記為x軸向北為正；

東西為橫軸，記為y軸向東為正。6常用坐標系

6.3平面直角坐標系測量平面坐標系與數(shù)學平面坐標系平面直角坐標系統(tǒng)：坐標象限按順時針方向編號，其編號順序與數(shù)學上直角坐標系的象限編號順序相反，且x、y兩軸線與數(shù)學上直角坐標系的x、y軸互換，這是為了使測量計算時可以將數(shù)學中的公式直接應用到測量中來，而無需作任何修改。

6常用坐標系

6.3平面直角坐標系測量平面坐標系與數(shù)學平面坐標系數(shù)學平面直角坐標系測量平面直角坐標系

6常用坐標系

6.4其他坐標系獨立平面直角坐標系坐標原點一般是假設的建筑施工坐標系坐標軸方向沿建筑物主軸線方向6常用坐標系

測量坐標與施工坐標轉換?

測量坐標系XOY?

施工坐標系X'O'Y'6.4其他坐標系6常用坐標系

測量坐標與施工坐標轉換6.4其他坐標系?

已知P點的施工坐標，則可按下式將其換算為測量坐標：?

已知P的測量坐標，則可按下式將其換算為施工坐標：6常用坐標系

6.4我國大地坐標系?

在1954年，我國完成了北京天文原點的測定工作。它是采用克拉索夫斯基橢球

體參數(shù)。我國地形圖和海圖1980年以前采用的坐標系是“1954年北京坐標系”。?

在1972-1982年，進行了新的大地基準的觀測。稱為“1980年國家大地坐標系”。

我國的最佳擬合位置，即大地原點，位于陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。橢球參數(shù)采用

1975

大地測量參考系統(tǒng)參數(shù)。?

2008年7月1日起，我國開始啟用CGCS2000國家大地坐標系，過渡期為8-10年。54系、80系為參心坐標系；2000系統(tǒng)為地心坐標系。7高斯平面直角坐標系7高斯平面直角坐標系

（橫軸、等角、橢圓柱）（1）高斯投影提出：德國測量學家-----高斯及克呂格適用于：研究范圍較大高斯投影方法：設想一橢圓柱橫套在地球橢球體外，使投影帶的中央子午線與橢圓柱體相切，中央子午線展開后為X軸，向北為正；赤道展開后為Y軸，向東為正。7高斯平面直角坐標系

（等角、橫軸、橢圓柱投影）（1）高斯投影投影帶母線7高斯平面直角坐標系

（1）高斯投影投影剪開展平7高斯平面直角坐標系（2）高斯投影的規(guī)律中央子午線的投影為一條直線，其余經(jīng)線投影為凹向中央子午線的曲線，離中央子午線越遠，彎曲程度越大，長度變形越大。赤道的投影為直線，其余緯線的投影為凸向赤道的曲線。并與經(jīng)線投影相互垂直。7高斯平面直角坐標系（3）投影帶?

6°分帶：

從首子午線起每隔6°自西向東分帶，每帶

中間的子午線稱為中央子午線。（為了控制長度變形）?

3°分帶：

從東經(jīng)1.5°子午線起每隔3°自西向東分帶。7高斯平面直角坐標系（3）投影帶?

λ=6N-3λ=3N

?

λ為該分帶中央子午線的經(jīng)度，N為帶號。6度與3度分帶投影圖7高斯平面直角坐標系（3）投影帶6度與3度分帶計算例1：6度分帶，20帶中央子午線的經(jīng)度為：L。＝6°×20－3°＝117°例2：120帶中央子午線的經(jīng)度為：L。＝3°×120＝360°?

λ=6N-3λ=3N

?

λ為該分帶中央子午線的經(jīng)度，N為帶號。7高斯平面直角坐標系（3）投影帶?

若已知某點的經(jīng)度為L，則該點的6°帶的帶號N由下式計算：N＝L/6（取整）+1?

若已知某點的經(jīng)度為L，則該點所在3°帶的帶號按下式計算：n＝L/3（四舍五入）6度與3度分帶計算例：已知某點的大地經(jīng)度為123°36′，則該點各在6°帶和3°帶的哪一帶？7高斯平面直角坐標系（4）高斯平面直角坐標系中央子午線的投影是X軸，赤道的投影是Y軸，其交點是坐標原點。規(guī)定X軸向北為正，Ｙ軸向東為正。在投影面上，中央子午線和赤道的投影都是直線。點的X坐標是點至赤道的距離。點的Y坐標是點至中央子午線的距離。7高斯平面直角坐標系（4）高斯平面直角坐標系我國位于北半球，在高斯平面直角

坐標系里：X均為正，y有正有負。7高斯平面直角坐標系（5）國家統(tǒng)一坐標為了避免Y出現(xiàn)負值，把X坐標軸向西平移500公里。

即點的Y值均加上500公里。為區(qū)分不同投影帶中的點，在Y坐標值前加帶號N（兩位數(shù)）。點的橫坐標通用值則為：

Y’=N×1000000+500000+y7高斯平面直角坐標系（5）國家統(tǒng)一坐標

例1：有一點坐標Y=19123456.789m，

則其相對于中央子午線而言的橫坐標則是：

Y=123456.789－500000

=－376543.211m例2：Yp=19*1000000+500000+(-276543.211)

=19223456.489m

8高程8高程

（1）概述高程地面點到高度起算面的垂直距離。絕對高程（海拔）地面點到大地水準面的鉛垂距離。相對高程（假定）地面點到假定水準面的鉛垂距離。高差兩點間的高程之差。8高程（1）概述絕對高程H，相對高程H’，高差h8高程

（2）驗潮站高程基準面的確定是通過驗潮站多年驗潮資料求定的。我國驗潮站設在青島。高程起算點（水準原