工程測(cè)量第一章

工程測(cè)量第一章第一頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)國(guó)防建設(shè)科學(xué)研究◆應(yīng)用領(lǐng)域：第二頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日建筑變形監(jiān)測(cè)第三頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日在南極長(zhǎng)城站進(jìn)行控制測(cè)量第四頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日在海拔6120米測(cè)量珠穆朗瑪峰高程第五頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日在南極長(zhǎng)城站進(jìn)行天文測(cè)量第六頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)工程測(cè)量的任務(wù)和作用工程測(cè)量是研究工程建設(shè)在勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工過(guò)程和管理階段所進(jìn)行的各種測(cè)量工作的學(xué)科。主要內(nèi)容有：工程控制網(wǎng)的建立、地形測(cè)繪、施工放樣、設(shè)備安裝測(cè)量、竣工測(cè)量、變形觀測(cè)和維修養(yǎng)護(hù)測(cè)量等。

一、測(cè)量學(xué)的一般概念測(cè)量學(xué)(Surveying)是測(cè)定地面點(diǎn)的空間位置，將地球表面地形和其它地理信息測(cè)繪成圖，研究并確定地球形狀和大小的科學(xué)。第七頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日

二、工程測(cè)量的任務(wù)和作用測(cè)量學(xué)將地表物體分為地物和地貌,地物和地貌總稱為地形(landform)。地物(feature)：地面上天然或人工形成的物體，它包括平原、湖泊、河流、海洋、房屋、道路、橋梁等；地貌(geomorphy)：地表高低起伏的形態(tài)，它包括山地、丘陵和平原等。1.測(cè)定(location)：使用測(cè)量?jī)x器和工具，通過(guò)測(cè)量和計(jì)算將地物和地貌的位置按一定比例尺、規(guī)定的符號(hào)縮小繪制成地圖。2.測(cè)設(shè)(setting-out)：將在地形圖上設(shè)計(jì)出的建筑物和構(gòu)筑物的位置在實(shí)地標(biāo)定出來(lái)，作為施工的依據(jù)。測(cè)繪科學(xué)在建筑類各專業(yè)的工作中有著廣泛的應(yīng)用。例如：勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工、竣工測(cè)量和對(duì)重要建筑物進(jìn)行變形觀測(cè)等。第八頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日普通測(cè)量學(xué)的基本要求★掌握測(cè)量學(xué)的基本概念，基本理論★熟練操作常用的測(cè)量?jī)x器★掌握又快又準(zhǔn)確地測(cè)、算、繪的技術(shù)★熟練讀圖和用圖第九頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日地圖制圖學(xué)攝影測(cè)量與遙感

大地測(cè)量學(xué)地形測(cè)量學(xué)工程測(cè)量學(xué)

測(cè)量學(xué)的分類第十頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日①大地測(cè)量學(xué)

是“測(cè)定和描繪地球表面的科學(xué)”在廣大區(qū)域建立國(guó)家大地控制網(wǎng)，測(cè)定地球形狀、大小、重力場(chǎng)及其變化的技術(shù)方法的學(xué)科。第十一頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日大地測(cè)量學(xué)—GPS

（GlobalPositionSystem）第十二頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日②地形測(cè)量學(xué)

研究小區(qū)域內(nèi)地表各類物體形狀和大小，將小區(qū)域內(nèi)地物和地面起伏按一定比例縮小后，繪制成平面圖或地形圖的學(xué)科。第十三頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日地形測(cè)量實(shí)地景觀一角輸出的等高線圖輸出的三維透視圖地形測(cè)量第十四頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日③攝影測(cè)量與遙感對(duì)非接觸傳感器獲取的影像和數(shù)字表達(dá)的記錄進(jìn)行量測(cè)和解譯的過(guò)程。是對(duì)影像信息的獲取，處理，提取和成果表達(dá)的一門信息科學(xué)。原始影像處理后的影像再處理后的影像立面圖第十五頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D像像幅航空攝影示意圖攝影測(cè)量（包括航空攝影測(cè)量與近景攝影測(cè)量）航空攝影測(cè)量第十六頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)航測(cè)數(shù)據(jù)生成的虛擬三維地形第十七頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日近景攝影測(cè)量第十八頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日靈山大佛第十九頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日第二十頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日遙感（RS——RemoteSensing）第二十一頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日南京遙感衛(wèi)星影像第二十二頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日④工程測(cè)量學(xué)工程測(cè)量學(xué)是研究在工程建設(shè)和自然資源開發(fā)的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、管理各個(gè)階段進(jìn)行測(cè)量的理論和技術(shù)的學(xué)科。勘測(cè)設(shè)計(jì)階段:測(cè)繪各種比例尺的地形圖,供規(guī)劃、設(shè)計(jì)使用施工階段:施工測(cè)量、測(cè)設(shè)(施工放樣)、竣工測(cè)量和變形觀測(cè)運(yùn)營(yíng)管理階段:建（構(gòu)）筑物變形觀測(cè)和安全監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、擴(kuò)建改建例如：大壩安全檢測(cè)、高層建筑物沉降監(jiān)測(cè)第二十三頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日勘測(cè)設(shè)計(jì)階段:測(cè)繪各種比例尺的地形圖,供規(guī)劃、設(shè)計(jì)使用施工階段:施工測(cè)量、測(cè)設(shè)(施工放樣)、竣工測(cè)量和變形觀測(cè)運(yùn)營(yíng)管理階段:建（構(gòu)）筑物變形觀測(cè)和安全監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、擴(kuò)建改建第二十四頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日⑤地圖制圖學(xué)地圖制圖學(xué)是研究繪制或表述地球表面及其附屬物形狀的成圖理論與方法的學(xué)科。

地圖的表現(xiàn)形式有圖形、圖像和數(shù)字，是測(cè)繪行業(yè)的主要產(chǎn)品形式之一。第二十五頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日第二十六頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)我國(guó)測(cè)量學(xué)發(fā)展概況

世界最早的測(cè)量記載公元前21世紀(jì)《史記.夏本記》

記載“準(zhǔn)、繩、規(guī)、距”世界最早的測(cè)量?jī)x器：公元前3世紀(jì)中國(guó)四大發(fā)明之一

司南，即指南針世界最早的天文測(cè)量?jī)x器：公元100年，中國(guó)東漢張衡，

混天儀世界最早的地圖制圖規(guī)范：公元265年，中國(guó)西晉裴秀

《禹貢地域圖》序言“制圖六體”世界最早的地形模型：公元421年，中國(guó)南朝謝莊制造《木方丈圖》第二十七頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日水浮指南針（北宋）古代各種指南針第二十八頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日各種現(xiàn)代羅盤第二十九頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日測(cè)量工作的實(shí)質(zhì)是確定地面點(diǎn)的空間位置地面點(diǎn)的空間位置可用三維的空間直角坐標(biāo)（X，Y，Z）二維坐標(biāo)系(x,y)（面）一維坐標(biāo)系（H）（線）

即可寫為(x,y，H)第三節(jié)地面點(diǎn)位的確定第三十頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日

由于地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，使得地球成橢球形，其赤道半徑大，極半徑小。地球表面并不光滑，形狀十分復(fù)雜，有高山平原，江河湖泊，如：

有高于海平面8848m珠穆朗瑪峰有低于海平面11022m馬里亞納海溝

但是這樣的高低變化與地球半徑6371km相比只有1/600變化是微小的。因?yàn)楹Ｑ蠹s占整個(gè)地球表面的71%?！锼匀藗?cè)O(shè)想將靜止的海水面向整個(gè)陸地延伸，用所形成的封閉曲面代替地球表面，這個(gè)曲面稱為大地水準(zhǔn)面。大地水準(zhǔn)面所包含的形體，稱為大地體，它代表了地球的自然形狀和大小。第三節(jié)地面點(diǎn)位的確定第三十一頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日大地水準(zhǔn)面

：與平均海水面吻合并向大陸，島嶼延伸而形成的閉合曲面，這個(gè)唯一確定的水準(zhǔn)面叫大地水準(zhǔn)面，也就是測(cè)量的基準(zhǔn)面。第三十二頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日特點(diǎn)：1.重力等位面，其表面處處與重力方向垂直。

2.有無(wú)窮多個(gè)，但各水準(zhǔn)面之間是不平行的。

3.是不規(guī)則的閉合曲面水準(zhǔn)面地球自然表面二、水準(zhǔn)面定義：處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面稱為水準(zhǔn)面。第三十三頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日

旋轉(zhuǎn)橢球體面：由于地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻，導(dǎo)致地面上各點(diǎn)的重力方向即鉛垂線方向產(chǎn)生不規(guī)則的變化，因而大地水準(zhǔn)面實(shí)際上是一個(gè)有微小起伏的不規(guī)則曲面。在測(cè)量上選用橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而成的參考旋轉(zhuǎn)橢球體面，作為測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面。

第三十四頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日

目前我國(guó)所采用的參考橢球體是“1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系”，其參考橢球體元素為：長(zhǎng)半軸a=6378140m

短半軸b=6356755.3m

扁率

a=(a–b)/a=1/298.257

當(dāng)測(cè)區(qū)范圍不大時(shí)，通常把地球橢球體當(dāng)作圓球看待，取其半徑為6371km。第三十五頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日地面點(diǎn)P在旋轉(zhuǎn)橢球面上的投影位置用大地經(jīng)度L和大地緯度B來(lái)表示。如右圖所示。NS為橢球的旋轉(zhuǎn)軸，N表示北極，S表示南極，O為橢球中心。

地面點(diǎn)P的坐標(biāo)為（L，B）

二、地面點(diǎn)的測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)1.大地坐標(biāo)系第三十六頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日二、地面點(diǎn)的測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)

高斯投影規(guī)定以經(jīng)差6o或更小的經(jīng)差為準(zhǔn)來(lái)限定高斯投影的范圍，每一投影范圍叫一個(gè)投影帶。6o帶是從0o子午線算起，以經(jīng)度每隔6o為一帶，將整個(gè)地球劃分成60個(gè)投影帶，并用阿拉伯?dāng)?shù)字1，2…60順次編號(hào)，叫做高斯6o投影帶(簡(jiǎn)稱6o帶)。

高斯投影（動(dòng)畫）2.高斯平面直角坐標(biāo)系第三十七頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日解：據(jù)題意，其高斯投影6°帶的帶號(hào)為：

Ｎe=INT（116o24′/6+1）=20(INT—取整數(shù)）中央子午線經(jīng)度為：L0=20×6o－3o=117°

高斯投影6°帶中央子午線經(jīng)度L0與投影帶號(hào)Ne之間的關(guān)系式為：L0=Ne×6°－3°

例某城市中心的經(jīng)度為116°24′，求其所在高斯投影6°帶的中央子午線經(jīng)度L0和投影帶號(hào)Ne。第三十八頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日

采用分帶投影后，由于每—投影帶的中央子午線和赤道的投影為兩正交直線，故可取兩正交直線的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。中央子午線的投影線為坐標(biāo)縱軸X軸，向北為正；赤道投影線為坐標(biāo)橫軸Y軸，向東為正，這就是全國(guó)統(tǒng)一的高斯平面直角坐標(biāo)系。

高斯投影3帶與6帶的關(guān)系如上圖所示，3帶是以東經(jīng)130開始，第一帶的中央子午線是東經(jīng)3。

第三十九頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日PmP′YE中央子午線高斯投影平面赤道X第四十頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日

我國(guó)位于北半球，縱坐標(biāo)均為正值，橫坐標(biāo)則有正有負(fù)，如圖1-5a)所示，Ya=+148680.m，Yb=-134240.69ｍ。為了避免橫坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值和標(biāo)明坐標(biāo)系所處的帶號(hào)，規(guī)定將坐標(biāo)系中所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)值加上500km(相當(dāng)于各帶的坐標(biāo)原點(diǎn)向西平移500km)，并在橫坐標(biāo)前冠以帶號(hào)。如圖1-5b)中所標(biāo)注的橫坐標(biāo)為：Ya=20648680.54ｍ，Yb=20365759.31ｍ。這就是高斯平面直角坐標(biāo)的通用值，最前兩位數(shù)20表示帶號(hào)，不加500km和帶號(hào)的橫坐標(biāo)值稱為自然值。第四十一頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日

二、地面點(diǎn)的測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)3.平面直角坐標(biāo)系

當(dāng)測(cè)量的范圍較小時(shí)，可以把該測(cè)區(qū)的球面當(dāng)作平面看待，直接將地面點(diǎn)沿鉛垂線投影到水平面上，用平面直角坐標(biāo)來(lái)表示它的投影位置。測(cè)量上選用的平面直角坐標(biāo)系，規(guī)定縱坐標(biāo)軸為X軸，表示南北方向，向北為正；橫坐標(biāo)軸為Y軸，表示東西方向，向東為正；坐標(biāo)原點(diǎn)可假定，也可選在測(cè)區(qū)的已知點(diǎn)上。象限按順時(shí)針方向編號(hào)。第四十二頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日

三、地面點(diǎn)的高程系統(tǒng)地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱為該點(diǎn)的絕對(duì)高程或海拔，簡(jiǎn)稱高程(height)

。在下圖中地面點(diǎn)A、B的絕對(duì)高程分別為Ha、Hb。

第四十三頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日第四十四頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日第四十五頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日

地面上兩點(diǎn)高程之差稱為這兩點(diǎn)的高差，如上圖中A、B兩點(diǎn)間的高差為：

hab=Hb–Ha＝Hb–Ha

當(dāng)在局部地區(qū)進(jìn)行高程測(cè)量時(shí)，也可以假定一個(gè)水準(zhǔn)面作為高程起算面。地面點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離稱為假定高程或相對(duì)高程。在右圖中，A、B兩點(diǎn)的相對(duì)高程為HaHb。第四十六頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日水準(zhǔn)原點(diǎn)

我國(guó)解放初期，采用1950～1956年驗(yàn)潮資料,求得平均海水面位置,進(jìn)而測(cè)得水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.289m，此高程系統(tǒng)稱為1956年黃海高程系。由于驗(yàn)潮資料時(shí)間周期短，不甚精確；為提高大地水準(zhǔn)面的精度，國(guó)家又根據(jù)青島驗(yàn)潮站1952-1979年的驗(yàn)潮資料組合成了10個(gè)周期為19年的驗(yàn)潮資料，經(jīng)精確計(jì)算，于1985年重新確定了黃海平均海水面的位置和高程原點(diǎn)的高程（72.260m），并決定從1988年起，一律按此原點(diǎn)高程推算全國(guó)控制點(diǎn)的高程，稱為“1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)”。(Chineseheightdatum1985)第四十七頁(yè)，共五十五頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)用水平面代替水準(zhǔn)面的限度一、對(duì)距離的影響ΔD=D3/3R2或ΔD/D=D2/3R2AB′BDD