工程测量（上）,第一章 绪论 第二章 水准测量 第三章 角度测量 第四章 距离测量与直线定向 第五章 测量误差的基本知识 第六章 小地区控制测量 第七章 地形图的基本知识 第八章 大比例尺地形图测绘 第九章 地形图的应用 第十章 施工测量的基本工作 第十一章 工业与民用建筑中的施工测量 第十二章 公路中线测量 第十三章 建筑物变形和俊工总平面图编绘,第一章 绪论,1.1测量学的任务及其作用,【测量学的定义】 1.早期的定义：研究地球的形状和大小，确定地面点的坐标的学科。 2.当前的定义： 测量学是研究对地球整体及其表面和外层空间中的各种自然和人造物体上与地理空间分布有关的信息进行采集、处理、管理、更新和利用的科学和技术。 测量学的内容包括测定和测设两个部分。测定是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列测量数据，或把地球表面的地形缩绘成地形图。测设是指把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置在地面上标定出来，作为施工的依据。,大地测量学：研究测定地球的形状和大小及地球的重力场的测量方法、分布情况及其应用的学科。 普通测量学：研究小区域控制测量和 地球重力场问题。 摄影测量与遥感学：研究利用摄影或遥感技术以获取被测物体的几何物理信息，以确定其形状、大小和空间位置的理论和方法。 工程测量学：研究各种工程在规划、设计、施工、运行和管理等各个阶段测量工作的理论和方法的科学。 地图制图学：研究各种地图投影理论、编绘制作等技术方法的科学。,【测量的主要任务】 测绘和应用地形图 施工放样和施工测量 建筑物的变形观测,1.2 地球的形状和大小 离心力和地球引力的双重作用，这两个力的合力称为重力，重力的方向线称 【铅垂线】。铅垂线是测量工作的基准线。 水准面是一个处处与重力方向垂直的连续曲面，并且是一个重力场的等位面。与水准面相切的平面称为 水平面。 水准面有无数多个，其中与平均海水面吻合并向大陆、岛屿内延伸而形成的闭合曲面，称为【大地水准面】。大地水准面是测量工作的基准面。 由大地水准面所包围的地球形体，称为 大地体。 通常用一个非常接近于大地水准面，并可用数学式表示的几何形体(即地球椭球)来代替地球的形状作为测量计算工作的基准面称 参考椭球面。 由于地球椭球的扁率很小，因此当测区范围不大时，可近似地把地球椭球作为圆球，其半径为6371km。,大地水准面（mean sea level） 水准面：液体受重力作用而形成的静止表面。 同一水准面上的重力位处处相等； 同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正交。 大地水准面：穿过陆地和岛屿与平均海水面相重合的静止的封闭的曲面。 大地体：大地水准面包围的形体。,大地水准面与地球椭球体面示意图,1.3 测量常用的坐标系统,确定地面点的空间位置，用坐标和高程表示。 1.地面点的坐标,1)大地坐标 子午面：地球上任一点并包含椭球短轴的平面。 子午线（经线）：子午面与椭球面的交线。 本初子午线（首子午线、起始子午线）：经过原格林尼治天文台和国际协议原点的经线。 本初子午面：包含本初子午线的子午面。 经度：过P点的子午面与本初子午面的夹角L。 东经：自本初子午面起向东0180 。 西经：自本初子午面起向西0180 。 大地纬度：过P点的作椭球的法线，法线与赤道平面之间的夹角B。 北纬：大地纬度自赤道起向北090 。 南纬：大地纬度自赤道起向南090 。,2)高斯平面直角坐标,高斯投影 6度带和3度 高斯平面直角坐标,高斯投影：等角横切椭圆柱投影。 等角投影：即正形投影，就是在极小的区域内椭球面上的图形投影后保持形状相似。即投影后角度不变形。,N,S,6度带和3度,高斯平面直角坐标系构成 中央子午线的投影是X轴； 赤道的投影是Y轴； 其交点是坐标原点； 象限按顺时针方向编号。 高斯平面直角坐标系的坐标 X坐标是点至赤道的距离； Y坐标是点至中央子午线的距离。 为了避免Y坐标出现负值，把原点向西平移500公里。 为了区分不同投影带中的点，在点的Y坐标值上加带号N。因此，点的横坐标通用值为： Y = N + 500000 + Y,高斯平面直角坐标系小结： 椭圆柱与椭球面横切于某一条子午线（称为中央子午线） 中央子午线和赤道的投影为相互正交的两条直线。 其它经线投影成为凹向中央子午线，且以中央子午线为对称轴的曲线，收敛于两极。 中央经线投影后长度不变。 其它经纬线投影后均变长，离中央经线越远其长度变形越大。 高斯投影是正形投影，无角度变形。 所有经纬线投影后仍保持两两相互正交,2 地面点的高程 高程（ 绝对高程、海拔）-地面点到大地水准面的铅垂距离。 假定（相对）高程-地面点到假定水准面的铅垂距离。 高差-两点间的高程之差。,1.4 测量工作概述,1.4.1 测量工作的实质和内容 1 水平角测量 2 水平距离测量 3 高程测量,1.4.2 测量工作的原则和程序 1 从整体到局部，先控制后碎部。 2 前一步测量工作未作检核不进行下一步测量工作。 地物或地貌的形状和大小都是由一些特征点的位置所决定。这些特征点也称碎部点。 其程序通常分为两步： 第一步 控制测量 第二步 碎部测量 即根据控制点测定碎部点的位置。,1.5用 水平面代替水准面和限度,1.5.1 对距离的影响 1.5.2 对高程的影响,关于度量的资料,1、长度单位 英制单位：海里、码、 英尺、英寸 市制单位：里、丈、尺、寸、 公制单位：公里、米、分米、 厘米、毫米 2、长度单位“米”的定义：十八世纪法国科学院派测量队进行“弧度测量”。随后以测得的子午线弧长的四千万分子一作为长度的基本单位，称为“米”。为了使用方便，用铂金属制造了几根长一米的尺子，称为米的原尺。当时，世界各国的长度标准都是由这几根米尺派生复制出来。我国在六十年代之前也一直使用这样的复制尺 3、时间单位“秒”的定义：经典的时间标准是用天文测量方法测定的。设将测量仪器的望远镜指向天顶，则某一天体连续两次通过望远镜纵丝的时间间隔就等于24时。1时的3600分之一就等于1秒。当然精确的“秒”要用一年甚至几年的时间间隔细分后求得。自二十世纪七十年代起才改用原子钟取得时间的标准。 4、60进制单位：度(d)、分(m)、秒（s) 5、10进制单位：新度(g)、新分(gm)、新秒（gs) 6、弧度单位：一园周=2、=57.3=3434=206265 7、单位换算 1km=1000m 1m=10dm=100cm=1000m 1英里=1.6093公里 1码=3英尺 1英尺=12英寸=30.48厘米 1英寸=2.54厘米 1海里=1.852公里 =1852米 1里=500米 1丈=10尺 1尺=1/3米 1尺=10寸 8、角度单位换算 1度（d）=60分（m）=3600秒（s） 1g(新度)=100C(新分)=10000CC(新秒) 1g=0.9d 1c=0.54m 1cc=0.324s =180/=57.3 =3438 =206265 ,第二章 水准测量,测量地面高程的工作，成为高程测量。 测定高程的方法： 几何水准测量（水准测量） 三角高程测量 气压高程测量（物理高程测量） 2.1 水准测量原理 水准测量是利用一条水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差， 这样就可由已知点的高程推算出未知点的高程。,设后视A尺读数为a ，前视B尺读数 为b ，则A、B两点高差为 高差法： 视线高法：,当两点相距较远或高差太大时，则可分段连续进行，由图可得：,转点：传递高程的点。 测站：安置仪器的点。 测段：两待测点构成。,2.2水准测量的仪器和工具,水准测量所使用的仪器为 水准仪，工具为水准尺和尺垫。 （1） 水准仪的分类 水准仪按其精度可分为DS05、DSl、DS3和DSl0等四个等级。建筑工程测量广泛使用 DS3级水准仪。,（2）水准仪的结构 主要有望远镜、水准器及基座三部分。,1）望远镜 DS3水准仪 望远镜主要由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板所组成。物镜和目镜多采用复合透镜组，十字丝分划板上刻有两条互相垂直的长线，竖直的一条称竖丝，横的一条称为中丝，是为了瞄准目标和谈取读数用的。在中丝的上下还对称地刻有两条与中丝平行的短横线，是用来测定距离的，称为视距丝。十字丝分划板是由平板玻璃圆片制成的，平板玻璃片装在分划板座上，分划板座固定在望远镜筒上。,十字丝交点与物镜光心的连线，称为 视准轴或视线。水准测量是在视准轴水平时，用十字丝的中丝截取水准尺上的读数。 对光凹透镜可使不同距离的目标均能成像在十字丝乎面上。再通过目镜，便可看清同时放大了的十字丝和目标影像。从望远镜内所看到的目标影像的视角与肉眼直接观察该目标的视角之比，称为望远镜的放大率。DS3级水准仅望远镜的放大率一般为28倍。,2）水准器 水准器是用来指示视准轴是否水平或仪器竖轴是否竖直的装置。分为管水准器和圆水准器，管水准器用来指示视准轴是否水平；圆水准器用来指示竖轴是否竖直。,圆水准器 圆水准器顶面的内壁是球面，其中有圆分划圈，圆圈的中心为水准器的零点。通过零点的球面法线为 圆水准器轴线，当圆水准器气泡居中时，该轴线处于竖直位置。当气泡不居中时，气泡中心偏移零点2mm，轴线所倾斜的角值，称为 圆水准器的分划值，由于它的精度较低，故只用于仪器的概略整平。, 管水准器 又称水准管，是一纵向内壁磨成圆弧形的玻璃管，管内装酒精和乙醚的混合液，加热融封冷却后留有一个气泡。 水准管上一般刻有间隔为2mm的分划线，分划线的中点0，称为水准管零点。通过零点作水准管圆弧的切线，称为 水准管轴。,3）基座 基座的作用是文承仪器的上部并与三脚架连接。它主要由轴座、脚螺旋、底板和三角压板构成。 4）其他配套设备,2.3 水准仪的使用,一、安置水准仪 打开三脚架并使高度适中，目估使架头大致水平，检查脚架腿是否安置稳固，脚架伸缩螺旋是否拧紧，然后打开仪器箱取出水准仪，置于三脚架头上用连接螺旋将仪器牢固地固连在三脚架头上。 二、 粗略整平 粗平是借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂，从而视准轴粗略水平。在整平的过程中，气泡的移动方向与左手大拇指运动的方向致。,目镜对光 即把望远镜对着明亮的背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。 粗略瞄准 松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜筒上的照门和准星瞄准水准尺，拧紧制动螺旋。 物镜对光和精确瞄准 从望远镜中观察；转动物镜对光螺旋进行对光，使目标清晰，再转动微动螺旋，使竖丝对准水准尺。 消除视差 当眼睛在目镜端上下微微移动时，若发现十字丝与目标影像有相对运动，这种现象称为 视差。 产生视差的原因是目标成像的平面和十字丝平面不重合。由于视差的存在会影响到读数的正确性，必须加以消除。消除的方法是重新仔细地进行物镜对光，直到眼睛上下移动，读数不变为止。,眼睛通过位于目镜左方的符合气泡观察窗看水准管气泡，右手转动微倾螺旋，使气泡两端的像吻合，即表示水准仪的视准轴已精确水平。 这时，即可用十字丝的中丝在尺上 读数。现在的水准仪多采用倒像望远镜，因此读数时应从小往大，即从上往下读。先估读毫米数，然后报出全部读数。,2.4 水准测量外业工作,2.4.1 水准点（Bench Mark）及水准测量路线形式 测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点，这些点称为水准点(Bench Mark)，简记为BM。 水准测量通常是从水准点引测其它点的高程。 水准点有永久性和临时性两种。 国家等级水准点一般用石料或钢筋混凝土制成，深埋到地面冻结线以下。在标石的顶面设有用不锈钢或其它不易锈蚀材料制成的半球状标志。有些水准点也可设置在稳定的墙脚上，称为墙脚水准点。 建筑工地上的永久性水准点一般用混凝土或钢筋混凝土制成，临时性的水准点可用地面上突出的坚硬岩石或用大木桩打入地下，校顶钉以半球形铁钉。,2.4.2 水准测量的方法,一、水准路线的形式,附合水准路线,闭合水准路线,水准支线,水准网,结点水