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工程测量笔记工程测量笔记坐标系统坐标系统1.地理坐标系统天文地理坐标系 天文经度 天文纬度大地地理坐标系 大地经度L 大地纬度B参心坐标系 参心坐标系是以参考椭球的几何中心为原点的大地坐标，通常分为：参心空间直角坐标系（xyz为其坐标元素）和参心大地坐标系（以BLH为其坐标元素）。地心坐标系 地心坐标系以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系，通常分为：地心空间直角坐标系（xyz为其坐标元素）和地心大地坐标系（以BLH为其坐标元素）。2.高斯-克吕格平面直角坐标系等角投影，分带投影后，以各带中央子午线为纵轴（x轴），北方向为正；赤道为横轴（y轴），东方向为正;其交点为原点，即建立起各投影带的高斯-克吕格平面直角坐标系。我国领土位于北半球，x值均为正值，地面点位于中央子午线以东y为正值，以西y为负值。这种以中央子午线为纵轴的坐标值称为自然自然值值。为了避免y值出现负值，规定每带纵轴向西平移500km。每带赤道长约667.2m（针对六度带），这样横坐标纯为正值。在新坐标系横坐标值（以米计的6位整数）前冠以投影带号。这种由带号、500km和自然值组成的横坐标Y称为横坐标通用值横坐标通用值。3.独立平面直角坐标系当测区范围较小（半径10km）时，可将地球表面视为平面。以测区子午线方向（真子午线或磁子午线）为纵轴（x轴），北方向为正；横轴（y轴）与x轴垂直，东方向为正。实际测量，一般将坐标原点选在测区的西南角。4.WGS-84坐标系原点在地球质心，z轴指向BIH（国际时间局）1984年定义的协议地球极CTP方向，x轴指向BIH-1984.0的零子午面和CTP赤道面的交点，y轴与z、x轴构成右手坐标系。由于地球自转轴相对地球而言，地极点在地球表面的位置随着时间而发生变化，这种现象称为极移运动极移运动，简称极移极移。BIH定期向外公布地极的瞬时位置。高程系统高程系统1.地面点至水准面的铅垂距离，称为该店的的高程高程。地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该店的绝对高程绝对高程（简称 高程高程）或海拔海拔。2.我国把以青岛大港1号码头两端的验潮站多年观测资料求得的黄海平均海水面作为高程基准面高程基准面，其高程为0.000m，并建立1956年黄海高程年黄海高程系系，并在青岛市观象山建立了中华人民共和国水准原点中华人民共和国水准原点，其高程为72.289m。3.1985年精确的确定了黄海平均海水面，推算得国家水准点的高程为72.260m，由此建立了1985国家高程基准国家高程基准。1987年开始启用。现在仍在使用的1956年黄海高程系以及其他高程系都应统一到1985国家高程基准上。用水平面代替水准面的限度用水平面代替水准面的限度1.地球曲率对距离的影响取D=10,20,30km，算得D分别为8.2,65.7,221.7mm。在半径10km的范围内，距离测量可以忽略地球曲率的影响；一般建筑工程的范围可以扩大到20km。2.地球曲率对高程的影响D=0.1,0.2,0.5,1.0km，相应的h分别为0.8,3.1,19.6,78.5mmm。即使D很小，若以水平面代替水准面，地球曲率对高程的影响也是不容许的。3.地球曲率对水平角的影响P=10,20,50,100km2，相应的为0.05,0.10,0.25,0.51,2.51。在测区面积不大于100km2时，水平角测量可以不考虑地球曲率的影响。水准测量水准测量1.测定地面点高程的工作称为高程测量高程测量，按使用的测量仪器和获得高程的方法主要有水准测量和三角高程测量。水准仪是为水准测量提供水平视线的仪器。2.用水准测量方法测定高程建立的高程控制点称为水准点水准点（永久性水准点和临时水准点），用BM表示。水准点按精度分为不同等级，国家水准点分一、二、三、四等四个等级，国家水准点埋设永久性标志，其高程为绝对高程。角度测量角度测量1.包括水平角测量和竖直角测量。角度测量仪器为经纬仪。2.地面上一点到两个目标点连接的两条空间方向线垂直投影在水平面上所形成的夹角，或过空间两条相交方向的竖直面所夹得两面角，称为水水平角平角，通常用表示。3.在同一竖直面内，地面某点至目标的方向线与水平线的夹角，称为竖直角竖直角或倾斜角倾斜角，用表示。若目标方向线在水平线之上，该竖直角称为仰角仰角，取值为+；若目标方向线在水平线之下，该竖直角称为俯角俯角，取值为-。距离测量距离测量1.距离距离是指地面两点间的水平的直线长度。按照所用仪器、工具和测量方法不同，有钢尺量距、光学视距法和电磁波测距等。2.如果地面两点之间距离较长或地面起伏较大，就需要在直线方向上分成若干段进行量测。这种将多个分段点标定在待量直线上的工作称为直直线定线线定线，简称定线定线。定线方法有目视定线和经纬仪定线，一般量距时用目视定线，精密量距时用经纬仪定线。3.钢尺量距是利用经检定合格的钢尺直接量测地面点之间的距离，又称为距离丈量距离丈量。4.视距测量是一种间接的光学测距方法，它利用望远镜内测距装置（视距丝），根据几何光学和三角学原理同时测定距离和高差。一般采用方法为定角测距。经纬仪、水准仪、平板仪等都是以此来设计测距的。5.光电测距是一门利用光和电子技术测量距离的大地测量技术。用光电方式测距的仪器称为测距仪测距仪。直线定向直线定向1.欲确定待定地面点平面位置，需测定待定点与已知点间的水平距离和该直线的方位，在推算待定点的平面坐标。确定直线方位的实质是测定直线与标准方向间的水平夹角，这一测量工作称为直线定向直线定向。2.标准方向真子午线方向真子午线方向，又称真北方向N，可以应用天文测量方法或者陀螺经纬仪来测定地表任一点的真子午线方向；磁子午线方向磁子午线方向，又称磁北方向N，可用罗盘仪测定；坐标纵轴方向坐标纵轴方向，高斯平面直角坐标系以每带的中央子午线作坐标纵轴X，在每带内把坐标纵轴作为标准方向，又称中央子午线方向或轴北方向真北、磁北、轴北方向称为三北方向三北方向。3.直线方向的表示方位角 由标准方向的北端起，顺时针方向度量到某直线的夹角为方位角方位角，取值范围0360。真方位角A，磁方位角Am，坐标方位角。地面上同一点的真子午线方向与磁子午线方向的水平夹角称为磁偏角磁偏角，用表示。过同一点的真子午线方向与坐标纵轴方向的水平夹角称为子 午线收敛角午线收敛角，用表示。象限角 直线的方向还可以用象限角来表示。由标准方向（北端或南端）度量到直线的锐角，称为该直线的象限角象限角，用R表示，取值范围090。象限角分别用NE、SE、SW、NW表示方位。象限角亦有真象限角、磁象限角和坐标象限角。4.正、反坐标方位角测量工作中的直线都是具有一定方向的。直线AB的A是起点，B是终点，直线AB的坐标方位角AB，称为直线AB的正坐标方位角；直线BA的坐标方位角BA，称为直线AB的反坐标方位角。二者相差180。控制测量控制测量1.测量的基本工作是确定地物和地貌特征点的位置，即确定空间点的三维坐标。测量工作必须遵循“从整体到局部”、“先整体后碎步”的组织原则，即先在测区测定少数控制点，建立统一的平面和高程系统，即先在测区测定少数控制点，建立统一的平面和高程系统。由这些控制点互相联系形成的网络，称为控制网控制网。2.根据控制网的精度不同，可以分为基本控制网基本控制网 和 图根控制网图根控制网，后者在前者的基础上补充加密而来，精度比前者低。基本控制网按照其作用又分为 平面控制网平面控制网 和 高程控制网高程控制网。为满足大比例尺地形测量，建立 城市控制网城市控制网，作为城市规划、施工放样的测量依据。城市平面控制网可分为二、三、四等三角网或一、二、三级导线。3.依相邻次序地面上所选定的点连接成折线形式，测量各线段的边长和转折角，在根据起始数据用坐标传递法确定各点平面位置的测量工作称为导线测量导线测量。4.当控制点不能满足工程需要时，可用交会法加密控制点，这种定点工作称为交会测量交会测量。交会测量分测角交会定点，距离交会定点和边角交会定点三种形式。在测角交会中又分三种形式，即前方交会、侧方交会和后方交会。5.三角高程测量原理是根据测站与待测点两点间的水平距离和测站向目标点所观测的竖直角来计算两点间的高差。两点间距离大于300m时就要顾及地球曲率，并加以曲率改正，简称为球差改正球差改正。观测视线受大气垂直折光的影响而成为一条向上凸起的弧线，必须加以大气垂直折光差改正，简称为气差改正气差改正。6.全站仪（全站型电子速测仪）是集测角、测距（倾斜距离）等多功能于一体的电子测量仪器，能在一个测站上同时完成角度和距离测量，适时根据测量员的要求显示测点的平面坐标、高程等数据。全站仪测量：三维坐标测量、后方交会测量、对边测量、悬高测量、坐标放样测量、偏心测量。7.GPS（全球定位系统）是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。GPS定位原理是利用空间分布的卫星以及卫星与地面点间进行距离交会来确定地面点位置。包括三大组成部分：空间星座部分 全球定位系统的空间卫星星座由24颗卫星组成，其中包括21颗工作卫星和3颗随时可以启用的备用卫星。卫星分布在6个轨道面内，每个轨道面均匀分布有4颗卫星。地面监控部分 包括主控站、卫星监测站和信息注入站。用户设备部分 包括GPS接收机及其天线，微处理器及其终端设备等。地形测量地形测量1.地形图基本概念地面上天然形成或人工构筑的各种固定物体称为地物地物，如河流、湖泊、房屋、道路、桥梁、农田和森林等；地面高低起伏的自然形态称为地貌地貌，如高山、丘陵、平原、洼地等。地物和地貌总称为地形地形；控制点建立后，根据控制点采集测区内地物和地貌特征点的相关定位数据，而后按测图比例尺和规定的符号绘制成地形图，这项测量工作称为地形测量地形测量。通过实地施测，将地面上各种地物的平面位置按一定比例尺，用规定的符号缩绘在图纸上，注上代表性点的高程，这种图称为平面图平面图。如果既表示出各种地物，又用等高线表示出地貌的图称为 地形图地形图。2.比例尺1:500、1:1000、12000、1:5000、1:1万为大比例尺，工程建设的规划、设计、施工等通用常用此类地形图；1:500、1:1000的地形图一般平板仪、经纬仪或全站仪测绘，1:2000、1:5000、1:1万的地形图一般用更大比例尺的图缩制；1:2.5万、1:5万、1:10万为中比例尺，它是国家的基本图，由测绘部门用航空摄影测量方法成图；1:20万、1:50万、1:100万为小比例尺，一般根据大比例尺和其他测量资料编绘而成。比例尺对应代码 1:50万B；1:25万C；1:10万D；1:5万E；1:2.5万F；1:1万G；1:5000H3.地形图的图框（称为图廓）周边标注称为图廓元素，包括图名、图号、接图表、坐标格网、三北方向线、坡度比例尺、投影方式、坐标系统、高程系统、成图方法、图式板式。4.地形图的内容地形图内图廓以内的内容是图幅范围的主体地理信息，包括坐标格网或经纬网、表示地物、地貌的符号和注记。地物符号比例符号 地物的形状、大小和位置能按比例尺缩绘在图上，可表达地物的轮廓特征，这类符号称为比例符号或轮廓符号。这种符号一般用实线或点线描绘，如房屋、台阶、花圃、草地的范围等。非比例符号 有的地物轮廓较小，无法按比例尺缩绘在图上，而又必须在图上表示出来，则采用规定的符号在该地物的中心位置上表示，又称形象符号，如控制点、消火栓、阀门、钻孔等。半比例符号 一些呈线装延伸的地物，如公路、铁路、通信线、管道等，长度可按比例尺缩绘，而宽度不能按比例尺缩绘，这类符号称为半比例符号或线行符号。地物注记 对地物加以说明的文字、数字或特有符号，称为地物注记。地貌符号地面上高程相等的各相邻点连接而成的闭合曲线，称为等高线等高线。相邻等高线之间的高差称为等高距等高距，常以h表示。相邻等高线之间的水平距离称为等高线平距等高线平距，常以d表示。h与d之比值即为沿平距方向的地面坡度i，一般以百分率表示，向上为正，向下为负。按规定的基本等高距h描绘的等高线称为首曲线首曲线，也称为基本等高线基本等高线，为宽度0.15mm的细实线。从高程起算面（0m）起算，每隔4条首曲线加粗的一条等高线称为计曲线计曲线；为了便于阅图计曲线上注记其高程，该高程能被5倍h整除。计曲线宽度为0.3mm。当首曲线不能很好地表示地貌特征时，按h/2描绘的等高线称为间曲线间曲线，在图上用长虚线表示。有时为显示局部地貌变化，按h/4等高距描绘的等高线，称为助曲线助曲线，一般用短虚线表示。间曲线和助曲线可不闭合（局部描绘）。5.地籍测量以地块为基础的土地及其附属物的权属、位置、数量、质量和利用现状等基本信息资料的集合，称为地籍地籍。测定和调查地籍资料并编绘成地籍图的工作，称为地籍测量地籍测量。地籍调查的基本内容包括地块权属、土地利用类别、土地等级、建筑物状况等。地块的所有权或使用权的归属，称为地块权属地块权属。根据土地性状、地域差异的规律而进行的分类，称为土地分类土地分类。建筑物状况调查包括自然层数、结构类别、占地面积和建筑面积等。多层房屋建筑面积按各层外墙外围水平面积的总和进行计算。宗地编号 地籍编号以行政区为单位，按街道、宗两级编号。或按街道、街坊、宗三级编号。地形图的应用地形图的应用1.基本应用 点的平面坐标、高程的确定；直线的长度和方位的确定；两点间平均坡度的确定；2.图形面积的量算3.地形图在工程建设中的应用 利用地形图确定汇水面积；按既定坡度在地形图上选线；按设计线路绘制断面图；平整场地中的土方计算；4.数字地形图的应用 DTM法、断面法、方格网法、等高线法土方计算；绘制断面图；道路曲线设计。施工测量的基本工作施工测量的基本工作1.施工测量是以地面控制点为基础，根据图纸上的建筑物的设计数据，计算出构筑物各特征点与控制点之间的距离、角度、高差等数据，将构筑物的特征点在实地标定出来，以便施工，这样工作称为测设测设，又称为施工放样。2.测设的基本工作 包括已知水平距离、角度、高程、坡度的直线测设。3.地面点平面位置的测设 常用方法有直角坐标法、极坐标法、交会法、全站坐标法。