土木工程测量学教程 第1页共4页 第一章测量学的基本知识 本章教学目标：了解测量学的地位和作用、测量的基本工作，掌握地面点位的表示方法。 本章教学重点：地面点位的表示方法及其相关概念。 ↓1-1测量学地位和作用 一、测量的历史 测量学有悠久的历史。古埃及尼罗河洪水泛滥，水退之后重新划界，开始了测量工作。 公元前2世纪我国司马迁在《史记·受本纪》中叙述了禹受命治理洪水而进行测量工作的情 况。 测量学的研究结果主要是地图。 测量学获取观测成果的工具是测量仪器，它的形成和发展在很大程度上依赖测绘方法和 测绘仪器的创造和变革。 二、研究内容 测量学是研究①如何测定地面点的位置和高程，②将地球表面的地形及其它信息测绘成 图，以及③确定地球的形状和大小的科学。 举例：测定建筑物轮廓；城市地图；区域地图；研究地表平面位移，沉降。 三、分支 按研究的内容、范围和对象的不同 大地测量学研究地球的形状、大小和重力场问题，建立国家大地控制网等工作。 地形测量学小范围地面上不考虑地球曲率的影响，将地球表面当作平面看待，研究各种 物体所在位置的详细情况并绘制出地形图的测量工作。 摄影测量学利用摄影相片确定物体的形状、大小和位置的工作。 工程测量学工程在勘测设计、施工建造以及运营管理等阶段中所进行的各种测量工作。 四、工作分类 1按性质 测定，是把地面上存在的各种物体，利用测量的方法确定它们的位置并绘制成图。例如测绘 地形图的工作。实地→地图 测设，是把预定的点位用测量方法设置到地面上。例如各种工程建筑物的施工放样工作。地 图→实地 2按内容 野外的观测工作称“外业”，室内的计算和绘图等工作称“内业”。外业工作是取得原始数据 的过程，要求严格按规范进行，不合格返工重测，手簿图纸等原始资料须正确清楚和完整
土木工程测量学教程第2页共4页内业工作是对原始数据进行分析、整理、加工的过程，要求认真细致，成果须检验。U1-2地面点位的表示方法一、测量的基本原则和测量工作的实质基本原则：“从整体到局部，先控制后碎部”实质：就是测量（测定或测设）点位的工作，二、地球的形状和大小1水准面：任何静止的水面在测量学中称为水准面水准面的特点是它处处与铅垂线相垂直，同一水准面上势能处处相等。水准面可以位于不同的高度，所以水准面可以有无数个。取平均海水面作为大地水准面，它是无数水准面中的一个2大地水准面：设想山静止的海水面所包围并延伸进大陆和岛屿后，形成了一个封闭的曲面，这个曲面称为大地水准面山大地水准面所包围的形体称为大地体，大地体可以代表地球总的形状。3椭球：地球是一个两极稍扁的不规则球体，在这样的球体上难以进行数学计算，但可以用一个圆绕其短轴旋转而成的形体来代替大地体，称为“椭球”。4参考椭球：为了测量工作的需要，在一个国家或一个地区，需要选用一个最接近于本地区大地水准面的椭球，这样的椭球称“参考球”。我国目前采用1975年国际大地测量协会推荐的地球椭球，其元素值为q=6378140m=1:298.257山于地球的扁率很小，所以在一般测量工作中，可把地球看作一个圆球来处理，其半径为：R=6371km三、地面上点位的表示方法在测量工作中，地面上的点位都用坐标和高程来表示数学中用二个坐标值来确定一点的空间位置，坐标是用两个值说明地面点在椭球面或水平面上投影的位置，也就是用来表示点的平面位置。高程则表示地面点到高程基准面的垂直距离。1.点的高程点的空间位置除了用它的大地坐标或平面直角坐标确定外，还需要有点的高程。任意点沿铅垂线到大地水准面的距离称为该点的绝对高程，简称高程，亦称标高或海拔。如图1-5，HA、HB分别是A点和B点的高程，两点之间的高程差称为高差。2
土木工程测量学教程第3页共4页水准原点：水准原点是全国高程测量的基准点。1956黄海高程系"水准原点高程为72.289r“1985国家高程基准”水准原点的高程为72.260m有时，为了工作的方便，在独立的测区内，也可以假设某一水准面为基准，则该测区各点的高程就是以同一个假设水准面为基准的相对高程。去我国采用的高程系统“1956黄海高程系”，是根据青岛验潮站1950~1956年对黄海水面的观测结果求得的黄海平均海水面H作为高程的基准面，并在青岛建立-个国家水准原点与验潮站联系，测得其高程为72.289m。水准原点是全国高程测量的基准点从1989年起，国家规定采用“1985国家高程基准"作为全国统一的高程系统。该系统是根据1952-1979 年的观测资料计算得出的平均海水面作为高程基准面，并得出青岛水准原点的高程为72.260m。在使用已有的高程资料时，一定要注意高程基准面的统一和换算。2．点的平面位置当地面点投影到椭球面上时，其平面位置用大地坐标求表示，当投影到水平面上时，则用平面直角坐标表示。(1）大地坐标地面点的大地坐标用“大地经度"和地纬度”来表示。在图13中N、S分别为地球的北极和南极，NOS为地球的短轴，又称地轴(2）平面直角坐标在小区域内进行测量，可把局部椭球面看作一个水平面，点的平面位置可用直用坐标来表示。在测量学中以南北方向为x轴，向北为正：而东西方向为轴，向东为正。象限顺序按顺时针方向计
第4页共4页对于大范围的测图工作，应采用与大地坐标有联系的高斯平面直角坐标系统。U1-3 测量的基本工作一、如何测一局部特征点和地形图测角度一形状测距离一大小测方位一方向测高程→高程三种基本测量工作二、角度（水平角和竖直角）距离 （水平距离或斜距）高程