工程测量教材.doc

工程测量 黑龙江水利水电学校 2010年10月 第一章 绪论 第一节 工程测量的任务 一、工程测量的概念 工程测量是测量学的一个分支，是研究工程建设在勘测、规划、设计施工、运行管理各阶段的测量工作理论、技术和方法。 二、测量学的任务 从测量学的角度讲，其任务包括测绘和测试两个方面。测绘就是使用各种测量仪器和工具，运用各种测量方法测定地球表面的地物和地貌的位置，按一定的比例尺缩绘成图。广义上讲其过程是从实物到图的过程；测设是将图纸上设计好的建筑物的平面位置和高程，按设计要求标定在地面上，作为施工依据，又称施工放样。 三、测量学的分类 测量学的分支学科有： 1）大地测量学 2）地形测量学 3）摄影测量学 4）工程测量学 5）海洋测量学 第二节 测量工作概述 一、工程测量研究的对象 工程测量研究的最基本对象是空间上的点。测量工作的主要目的是确定点的坐标和高程。最后是直线、平面和体。只要将确定点的要素弄清楚，测量工作的基本要点就抓住了。 空间点的投影如下图1—1所示，规定空间点在XOY坐标平面的投影的坐标为a(x，y),其极坐标为（θ，r），点的高程用z坐标表示，在测量学中用高程来标定。 图1—1点的投影 图1—2点的平面直角坐标 二、工程测量基本工作 1、测量的基本工作??? 控制测量、碎部测量以及施工放样的实质都是为了确定点的位置，而点位的确定都离不开距离、角度和高差这三个基本观测量。因此，测量的三项基本工作是： 距离测量、角度测量、高差测量；确定地面点位置的三个基本要素为距离；角度和高差 。 三、测量的基本原则和方法 (1)在测量布局上，“由整体到局部”； (2)在测量精度上，“由高级到低级”； (3)在测量程序上，“先控制后碎部”； (2)方法：在测量过程中，“随时检查，杜绝错误”。 作用：防止错、漏的发生，以免影响后续工作。 三、测量常用的度量单位 1、角度单位：度、分、秒。 ??? 1个圆周 = 360° ；1°=60 ′；1′ = 60 ″ 。 (2)弧度：等于半径的弧长所对应圆心角，称为一弧度角。以一个弧度角作为角度的单位称为弧度制。 ??? ρ = 180 /π ??? ρ = 180 / π = 57.2957795° ??? ρ′= 180 *60 / π=3437′.746 77 ≈ 3 438 ′ ??? ρ″= 180 *60*60/π= 206264.806″ ≈ 206 265 ″ 四、测量坐标与数学坐标的关系 如下图1—3所示，两类坐标系。 图1—3数学坐标系 图1—4测量坐标系 区别： 两类坐标系的轴正好相反数学中的平面直角坐标以纵轴为y轴，自原点向上为正，向下为负；以横轴为x轴，自原点测量上的平面直角坐标系以南北方向的纵轴为x轴，自原点向北为正，向南为负；以东西方向的横轴为y轴，自原点向东为正，向西为负测量与数学上关于坐标象限的规定也有所不同，二者均以北东为第一象限，但数学上的四个象限为逆时针递增，而测量上则为顺时针递增 理由是由于测量工作中以极坐标表示点位时其角度值是以北方向为准按顺时针方向计算的，而数学中则是以横轴为准按逆时针方向计算的，把x轴与y轴纵横互换后，数学中的全部三角公式都同样能在测量中直接应用，不需作任何变更图1—3大地水准面与椭球体 (2)大地水准面的特性：??? a.不规则性（但处处与铅垂线垂直）；??? b.唯一性。 (3)大地水准面的作用：??? 一是点位的投影面；二是高程的起算面。 4、总椭球体 ?(1)定义：?? 选用一个非常接近大地水准面，并可用数学表达式表示的规则几何形体来表示地球总的形状。这个数学形体就是由一个椭圆，绕其短轴旋转所形成的椭球体。 ??? 长半轴 a ≈ 6378140 m短半轴 b ≈ 6356755 m??? 扁? 率 f = ( a - b ) / a ≈ 1 / 298.257 图1—5投影带及6度（3度）带 ②中央子午线经度及带号：对于 6 ° 带：?第 N 带的中央子午线经度 L0 = 6 N - 3 °经度 L 的带号 N = [ L / 6° ]+1 对于3°带：第 n 带的中央子午线经度 l 0 = 3 n?经度 l ° 的带号 n = [ ( l ° -1 ° 30 ′ ) / 3 ° ]+1坐标(X ,Y)?Y 坐标值加上 500km ，再冠以带号。 图1—6高斯平面投影原理 图1—7高斯平面直角坐标 2）、独立平面直角坐标系??? 图1—8独立直角坐标 3 、高程坐标系：??? “ 1956 国家高程基准”的青岛国家原水准基点高程 H = 72.289 m “1985 国家高程基准”的青岛国家水准基点高程