建筑工程测量 第一章 绪论.ppt

建筑工程测量建筑工程测量第一章第一章 绪论绪论第一章第一章本本 次次 授授 课课 重重 点点 与与 难难 点点 分分 析析1 1 绪论绪论一.测量学测量学:测量学是一门研究地球表面测量学是一门研究地球表面的形状和大小、确定地面点之间相对位的形状和大小、确定地面点之间相对位置的科学。置的科学。二二.主要任务主要任务:2.2.测设测设 (放样放样):):将设计图上的建将设计图上的建(构构)筑物位置按设计要求在筑物位置按设计要求在地面上标定出来作为施工的依据。地面上标定出来作为施工的依据。（由（由“图图”到到“地地”)1.1 1.1 测量学及其应用测量学及其应用 1.1.测绘（测定）测绘（测定）:就是用各种测量仪器和工具，通过实地测就是用各种测量仪器和工具，通过实地测量和计算，量和计算，将地表的地物地貌位置按一定比例尺缩绘成地形将地表的地物地貌位置按一定比例尺缩绘成地形图，作为规划设计、经济建设、国防建设和科学研究应用的图，作为规划设计、经济建设、国防建设和科学研究应用的依据。依据。（由（由“地地”到到“图图”）地形图地形图 三三.测量学的分类测量学的分类:1 1.大地测量学：在大地测量学：在“大范围内大范围内”进行的，分为常规测量和卫星测进行的，分为常规测量和卫星测量。量。2 2.普通测量学：在较小区域内进行的，是测量学的基础。普通测量学：在较小区域内进行的，是测量学的基础。3 3.摄影测量学：通过分析摄像影片来进行测量工作。摄影测量学：通过分析摄像影片来进行测量工作。4.4.工程测量学：勘测设计、施工和竣工使用阶段的测量工作。工程测量学：勘测设计、施工和竣工使用阶段的测量工作。测量学的应用测量学的应用 重点在工程建设中的应用重点在工程建设中的应用 1、勘测阶段：为设计提供地质勘察报告、勘测阶段：为设计提供地质勘察报告 2、设计阶段：需要地形资料和地勘报告、设计阶段：需要地形资料和地勘报告 3、施工阶段：施工放样和给定施工标志、施工阶段：施工放样和给定施工标志 4、竣工阶段：竣工测量和沉降变形观测、竣工阶段：竣工测量和沉降变形观测学习本课程的要求：学习本课程的要求：“懂理论，能操作，能识图，能应用懂理论，能操作，能识图，能应用”。测量学的发展简史和概况测量学的发展简史和概况 1.中国古代测绘科学的发展：夏朝大禹治水时期的简单测量工具“左准绳，右规矩”,战国时期的“司南”，郑和下西洋时的航海测量等。2.国外测绘科学的发展：17世纪初开始，望远镜开始应用于天象观测；三角测量法；投影学说；摄影测量等。3.现代测绘科学的发展：电磁波测距仪、自动安平水准仪；全站仪；激光技术；GPS；全数字摄影测量等。司南 规矩 “准”是古代用的水准器。这在汉书上就有记载。“绳”是一种测量距离、引画直线和定平用的工具，是最早的长度度量和定平工具之一。禹治水时，“左准绳”就是用“准”和“绳”来测量地势的高低，比较地势之间高低的差别。“规”是校正圆形的用具。“矩”是古代画方形的用具，也就是曲尺。现代测量工具上图：光学经纬仪上图：光学经纬仪中上图：自动安平水准仪中上图：自动安平水准仪上图：全站仪上图：全站仪中下图：激光测距仪中下图：激光测距仪 铅垂线铅垂线:某点的重力方向线某点的重力方向线 水准面水准面 ：处处与重力方向垂：处处与重力方向垂直的连续曲面称为水准面。直的连续曲面称为水准面。地球上自由静止的水面都是地球上自由静止的水面都是水准面。水准面。大地水准面大地水准面:假设静止的平均假设静止的平均海水面延伸穿过大陆岛屿围海水面延伸穿过大陆岛屿围成的一个封闭的曲面。（与成的一个封闭的曲面。（与平均海水面相吻合）平均海水面相吻合）水平面水平面:与水准面相切的平面与水准面相切的平面 大地水准面、水平面和铅垂大地水准面、水平面和铅垂线是测量的基准面和基准线。线是测量的基准面和基准线。1.2 地面点位置的确定地面点位置的确定 1.2.1测量的基准线和基准面测量的基准线和基准面 海洋海洋 71%71%陆地陆地 2929%R=6371km R=6371km 由大地水准面所包围的形体叫大地体，由于地球内部物质分布不均匀，引起地面各点的铅垂线方向不规则变化，所以大地水准面是一个有微小起伏的不规则曲面，不能用数学公式来表述。因此，在半径10km范围内，面积314km2内，测量工作可以用水平面来代替水准面。水平面就是通过水准面上某一点所做的切平面。a=6378140 m a=6378140 m b=6356755mb=6356755me=1/298.257 e=1/298.257 2 2 地面点的坐标地面点的坐标（1 1）地理坐标）地理坐标 当研究整个地球的形状或进行大区域范围的测量工当研究整个地球的形状或进行大区域范围的测量工作时，常采用地理坐标来确定点的位置，点的坐标可用作时，常采用地理坐标来确定点的位置，点的坐标可用经度经度和纬度和纬度表示。经度表示。经度和纬度和纬度称为点的地理坐称为点的地理坐标。地理坐标是用天文测量方法测定的。例标。地理坐标是用天文测量方法测定的。例 如，北京如，北京某点某点P P的地理坐标为东经的地理坐标为东经1161162828，北纬，北纬39395454。上个世纪70年代，中国决定建立自己独立的大地坐标系统。通过实地考察、综合分析，最后将我国的大地原点确定在咸阳市泾阳县永乐镇石际寺村境内,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。我国以陕西省-泾阳县-永乐镇-北洪流村大地原点建立的大地坐标系，称为“1980西安坐标系”，地理坐标为东经10855，北纬3432，海拔417.2m。大地原点大地原点2 2 地面点的坐标地面点的坐标 （2 2）平面直角坐标）平面直角坐标 小区域的范围内，将大地水准面作水平面看小区域的范围内，将大地水准面作水平面看待，由此而产生的误差不大时，便可以用平面直待，由此而产生的误差不大时，便可以用平面直角坐标来代替球面坐标。角坐标来代替球面坐标。图图1.4所示为一平面直角坐标系统。规定坐标纵轴为所示为一平面直角坐标系统。规定坐标纵轴为x轴且表轴且表示南北方向，向北为正，向南为负；规定横轴为示南北方向，向北为正，向南为负；规定横轴为y轴、且表轴、且表示东西方向，向东为正，向西为负。为了避免测区内的坐标示东西方向，向东为正，向西为负。为了避免测区内的坐标出现负值，可将坐标原点选择在测区的西南角上。坐标象限出现负值，可将坐标原点选择在测区的西南角上。坐标象限按顺时针方向编号如图按顺时针方向编号如图1.5所示，其编号顺序与数学上直角所示，其编号顺序与数学上直角坐标系的象限编号顺序相反，且坐标系的象限编号顺序相反，且x、y两轴线与数学上直角坐两轴线与数学上直角坐标系的标系的x、Y轴互换，这是为了使测量计算时可以将数学中轴互换，这是为了使测量计算时可以将数学中的公式直接应用到测量中来，而无需作任何修改。的公式直接应用到测量中来，而无需作任何修改。3)高斯平面坐标系高斯平面坐标系 将中央子午线两侧一定经差范围内的椭球面正形投影于椭圆柱面。将椭圆柱面沿过南北极的母线剪开展平，即为高斯投影平面。取中央子午线与赤道交点的投影为原点，中央子午线的投影为纵坐标x轴，赤道的投影为横坐标y轴，构成高斯克吕格平面直角坐标系。高斯-克吕格投影在长度和面积上变形很小，中央经线无变形，自中央经线向投影带边缘，变形逐渐增加，变形最大之处在投影带内赤道的两端。由于其投影精度高，变形小，而且计算简便（各投影带坐标一致，只要算出一个带的数据，其他各带都能应用），因此在大比例尺地形图中应用，可以满足军事上各种需要，能在图上进行精确的量测计算。1.2.2.1.2.2.确定地面点位的方法确定地面点位的方法:1.2.2.1.2.2.确定地面点位置的方法确定地面点位置的方法 （1 1）地面点的高程）地面点的高程 1.1.绝对高程绝对高程H:H:地面上任意一点到大地水准面的铅垂线长度，称为该点的绝地面上任意一点到大地水准面的铅垂线长度，称为该点的绝对高程对高程(海拔，标高海拔，标高)。我国以青岛验潮站的黄海平均海水面为基准，建立了我国以青岛验潮站的黄海平均海水面为基准，建立了国家水准原点国家水准原点:72.260m72.260m。称为称为19851985年国家高程基准。年国家高程基准。2.2.相对高程相对高程HH：以假定水准面作为高程的起算面。以假定水准面作为高程的起算面。3.3.建筑标高：建筑标高：0.000.00的相对高程是施工放样时测设的相对高程是施工放样时测设0.000.00位置的依据。位置的依据。4.4.高差高差h hABAB:地面两点之间的高程差。地面两点之间的高程差。h hABAB=H=HB B-H-HA A=H=HB B H HA A 正正.负高差的意义负高差的意义:中国人民解放军总参测绘局于1952年所建的中华人民共和国水准原点，全国各地的海拔高度皆由此点起算。世界第一高峰珠穆朗玛峰海拔高度就是从观象山的“水准原点”算起的。“原点”在屋内深井中，里面有一个价值不菲的拳头大小、浑圆的黄玛瑙，玛瑙上一个红色小点，标志着此高度是海拔72.260米，也就是我国的“水准原点”。全国各地的海拔高度就是以此水准原点为基点算起的，因此它的军事意义和科学价值极高。2006年为宣传纪念观象山水准原点修建的国家4A级“零点公园”景区 地面点的空间位置是以地面点的空间位置是以投影平面上的坐标（投影平面上的坐标（x x，y y）和高程和高程H H决定的，而点的坐标决定的，而点的坐标一般是通过水平角测量和水一般是通过水平角测量和水平距离测量来确定的，点的平距离测量来确定的，点的高程是通过测定高差来确定高程是通过测定高差来确定的。所以，的。所以，测角、测距和测测角、测距和测高差高差是测量的三项基本工作是测量的三项基本工作。确定点位的基本要素确定点位的基本要素 1.3 1.3 测量误差概述测量误差概述 1.3.1误差及其表示方法误差及其表示方法 1.误差误差 在测量工作中，对某量的观测值与该量的真在测量工作中，对某量的观测值与该量的真值间存在着必然的差异，这个差异称为误差。但值间存在着必然的差异，这个差异称为误差。但有时由于人为的疏忽或措施不周也会造成观测值有时由于人为的疏忽或措施不周也会造成观测值与真值之间的较大差异，这不属于误差而是粗差。与真值之间的较大差异，这不属于误差而是粗差。误差与粗差的根本区别在于误差与粗差的根本区别在于误差是不可避免误差是不可避免的，的，而粗差是有可能避免的。而粗差是有可能避免的。1.3.2 测量误差产生的原因测量误差产生的原因 通过测量实践可以发现，无论使用的测量仪器多么精通过测量实践可以发现，无论使用的测量仪器多么精密，观测多么仔细，对同一个量进行多次的观测，其结密，观测多么仔细，对同一个量进行多次的观测，其结果总存在着差异。例如，对两点间的高差进行重复观测，果总存在着差异。例如，对两点间的高差进行重复观测，测得的高差往往不相等而有差异；观测三角形三个内角，测得的高差往往不相等而有差异；观测三角形三个内角，其和往往不等于理论值其和往往不等于理论值180。这些现象之所以产生，。这些现象之所以产生，是由于观测结果中存在着测量误差。是由于观测结果中存在着测量误差。在测量中产生误差的原因一般有以下三个方面：在测量中产生误差的原因一般有以下三个方面：1.1.仪器、工具的影响仪器、工具的影响：由于仪器或工具制造不够：由于仪器或工具制造不够精密，校正不可能十分完善，从而使观测结果产生误精密，校正不可能十分完善，从而使观测结果产生误差。差。2 2.人的影响人的影响：观测人员的生理、习性，观测者感：观测人员的生理、习性，观测者感觉器官的鉴别能力有限、观测习惯各异。觉器官的鉴别能力有限、观测习惯各异。3 3.外界环境的影响外界环境的影响：测量过程中外界自然环境，：测量过程中外界自然环境，如温度、湿度、风力、阳光照射、大气折光、磁场等如温度、湿度、风力、阳光照射、大气折光、磁场等因素会给观测结果带来影响，而且外界条件随时发生因素会给观测结果带来影响，而且外界