第10讲第十三章工程测量一.docx

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第10讲第十三章工程测量一

勘察设计注册工程师

工程测量

陆立

第一节测量基本概念

需掌握知识点：

1、地球的形状和大小

2、地面点位的确定

3、测量工作的基本概念

一、测量学及其基本内容

（一）测量学

（二）测量学的基本内容

1、测定（测绘）

2、测设

二、地球的形状与大小

（一）铅垂线

　　重力方向线，是测量的基准线。

（二）水准面

　　静止的海水面所形成的闭合曲面。

（三）水平面

与水准面相切的平面

（四）大地水准面

　　与平均海水面相吻合的水准面。

大地水准面是测量的基准面。

（五）大地体

　　由大地水准面所包围的形体，称为大地体

（六）参考椭球体

　　选一个大小、形状接近大地体的旋转椭球体作为地球的参考形状和大小。

（七）地球圆球体

　　R=6371千米

三、地面点位的确定

（一）高程

1、绝对高程

　　地面点到大地水准面的铅垂距离，称为绝对高程，也称海拔，用H表示。

2、相对高程

　　地面点到假定水准面的铅垂距离，称为相对高程，也称假定高程。

3、高差

　　地面上两点间的高程差，用h表示。

hAB=HB-HA

4、我国大地水准面的确立

　　取青岛验朝站观测的黄海平均海水面，作为我国大地水准面。

（1）1956年黄海高程系统（过去采用）

　　H原点=72.289m

（2）1985年国家高程基准（目前采用）

　　H原点=72.260m

（二）平面坐标

1、地理坐标系

2、高斯平面直角坐标

（1）高斯投影概念

　　高斯投影是横椭圆柱

正形投影。

　　高斯投影的特点：

　　投影后角度不变；

　　长度变形呈固定性，

　　且离中央子午线越远

长度变形越大。

（2）高斯投影方法

　　分带投影：

为限制长度变形，采用分带的方法。

　　6°带投影：

　　从0°经线开始，自西向东，每隔6°投影一次，全球分为60带，编号为1～60带。

中央子午线经度L0及带号N的计算公式如下：

　　L0=6N-3（13－2）

N=

（3）高斯平面直角坐标系

　　原点：

赤道与中央子午线的交点。

　　（我国“1980年国家大地坐标”在

陕西省建立了大地原点）。

X轴：

中央子午线，向北为正；

Y轴：

赤道线，向东为正；

象限按顺时针Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ排列

我国境内，各带的X坐标均为正，但Y坐标有正有负。

为使Y值都为正，规定Y坐标一律加500km，即将原点西移500km，并在Y坐标前面冠以带号。

　　例如：

位于第20带中央子午线以西P点的自然坐标为：

XP′=4429757.057m，YP′=-58269.593m，则其在20带的通用坐标为：

　　XP=4429757.057m，YP=20441730.407m

3、独立平面直角坐标系

　　测量平面直角坐标系与数学中的笛卡尔平面直角坐标系的区别：

（1）坐标系X、Y轴选取不同；

（2）表示直线方位角定义不同；

（3）象限排列顺序不同；

（4）坐标原点取值不同

（一）测量工作的基本原则

　四、测量工作的基本概念

　从整体到局部，从控制到碎部，从高级到低级。

（二）确定地面点位的基本要素

　　水平距离、水平角、高程（高差）。

（三）测量基本工作

距离测量、角度测量、高差测量

应用举例：

作业题：

13-1——13-4

13-2北京某点位于东经116°28′、北纬39°54′，则该点所在6°带的带号及中央子午线的经度分别为（）

A．20、120°

B．20、117°

C．19、111°

D．19、117°

答案：

B

【解析】

　　因为：

116/6=19.33333，商取整后再加1为20；且：

L0=6*20-3=117°

13-3已知M点所在的6°带高斯坐标值为XM=366712.48m，YM=21331229.75m，则M点位于（）。

A．21带、在中央子午线以东

B．36带、在中央子午线以东

C．21带、在中央子午线以西

D．36带、在中央子午线以西

答案：

C

第二节水准测量

需掌握知识点：

1、水准测量原理

2、水准仪的构造、使用、检验校正

3、水准测量的方法及成果整理 

一、水准测量原理

　　如下图：

已知A点高程HA，求B点高程HB。

　　h=a-b

　　HB=HA+h

（一）高差法

　　以上利用两点间高差求高程的方法叫高差法。

高差法的计算公式为：

　　HB=HA+hAB=HA+a-b公式（13－4）

　　此法适用于由一已知点推算某一待定高程点的情况。

（二）视线高法

　　在实际工作中，有时要求安置一次仪器测出若干个前视点待定高程，以提高工作效率，此时可采用视线高法，即通过水准仪的视线高Hi计算待定点B的高程HB。

　　公式如下：

Hi=HA+a

　　　　　　　HB=Hi-b（13－5）

（三）水准测量原理

二、水准仪的构造

（一）水准仪

　　用做水准测量的仪器称为水准仪。

　　按其精度分为DS05、DS1、DS3和DS10四个等级。

　　D-----大地测量仪器；

　　S-----水准仪；

　　3-----一千米一次往返测高差平均数的中误差为　±3mm。

（二）水准仪的构造

　　由三部分组成：

1望远镜

　　2基座

　　3水准器

1、望远镜

（1）视准轴

　　物镜光心与十字丝交点的连线称为视准轴，用CC表示。

（2）视差的概念

　　何为视差？

视差产生的原因？

消除视差的方法？

2、水准器（管水准器、圆水准器）

　　管水准器——精平；

　　圆水准器——粗平。

（1）管水准器（水准管）

水准管零点：

水准管

圆弧上分划的对称中心

水准管轴：

通过水准管零点所作水准管圆弧的纵切线，称为水准管轴，用LL表示。

水准管气泡居中时，水准管轴水平。

水准管分划值：

2mm弧长所对的圆心角τ称为水准管分划值。

计算公式：

　　（13－6）

由上式可知：

水准管分划值和半径成反比。

水准管圆弧半径愈大，分划值就愈小，则水准管灵敏度就越高，也就是仪器置平的精度越高。

DS3水准仪的水准管分划值要求不大于20″/2mm。

（2）圆水准器

圆水准器零点：

分划圈中心

圆水准器轴：

通过圆水准器零点所作球面的法线,用L'L'表示。

当气泡居中时，圆水准器轴竖直，此时仪器竖轴处于竖直位置。

DS3水准仪的圆水准器分划值为8′/2mm。

3、基座