《建筑工程测量》第1次课

教师备课基本要求1、备课是教学的基本环节，任课教师在备课过程中应根据教学大纲，结合教材特点，针对授课对象的具体情况，认真组织教学内容。2、认真钻研教材，广泛参阅文献资料，抓住基本概念、基本理论、基本技能和每个章节的基本要求，确定教学重点和难点，科学、合理地安排教学内容。3、不断更新和充实教学内容，注意结合社会实际，反映本学科发展的科学技术新成就，并能体现自己的相关研究成果和学术观点。4、注重从学生实际出发，科学、合理设计各种教学方法、手段和板书，充分体现以学生为中心，启发学生思考，引导学生掌握学习方法。5、教学安排及学时分配应与教学日历同步，合理、得当。6、每次教案应包括教学目的、教学重点、教学难点、教学过程、教学方法和适量的作业布置等项目，并附向学生推介的必要参考书目。7、无论是手写教案还是电子教案均按规定格式编写。8、教学文件齐全，整体教案应包括“备课基本要求、教学大纲、教学日历、授课表、学生平时考核表、教案”，且按此顺序进行装订。湖南城市学院教务处课程名称建筑工程测量使用教材《土木工程测量》主编覃辉出版社同济大学出版社出版（修订）时间2010.3专业班级1001101－104授课时数48课时;理论:32课时;实践:16课时;其他:0课时;授课教师周青山叶巧云胡丽敏授课时间2012至2013学年度第3学期主要参考文献1.李生平主编，《建筑工程测量》，武汉：武汉理工大学出版社，20032.由合肥工业大学等四所大学合编，《测量学》，北京：中国建筑工业出版社，20023.周建郑主编《工程测量（测绘类）》（第2版）黄河水利出版社，2010.074.来丽芳等主编《工程测量》中国建筑工业出版社，2012.035.杨鹏源，叶凤芬主编工程测量(杨鹏源)化学工业出版社，2012-08湖南城市学院教师备课纸第1次课题第一章绪论目的要求：要求学生了解土木工程测量的目的和任务；熟悉测量的基本工作，测量工作的基本原则；了解测量坐标的构建方法，掌握高斯投影直角坐标系的构建及相关计算。教学重点：确定地面点位的方法；测量坐标系介绍；高斯平面直角坐标的建立方法。教学难点：地球曲率对地面点位的影响教学课时2学时教学方法讲授教学内容和步骤：1.1测量学的简介一、测量学概念测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位的科学1）测量学将地表物体分为地物和地貌（1）地物：地面上天然或人工形成的物体，它包括平原、湖泊、河流、海洋、房屋、道路、桥梁等；（2）地貌：地表高低起伏的形态，它包括山地、丘陵和平原等。地物和地貌总称为地形。测量学是研究地球的形状和大小，确定地球表面各种物体的形状、大小和空间位置的科学。2）测量学的任务是测定和测设（1）测定：使用测量仪器和工具，通过测量和计算将地物和地貌的位置按一定比例尺、规定的符号缩小绘制成地形图，供科学研究和工程建设规划设计使用。（2）测设：将地形图上设计出的建筑物、构筑物的位置在实地标定出来，作为施工的依据。3）测量在国民经济建设中的应用（1）城市规划、给水排水、煤气管道、工业厂房和高层建筑建设的测量工作①设计阶段：测绘各种比例尺的地形图，供结构物的平面及竖向设计使用②施工阶段：将设计结构物的平面位置和高程在实地标定出来，作为施工的依据；③工程完工后：测绘竣工图，供日后扩建、改建、维修和城市管理应用，对某些重要的建筑物或构筑物在建设中和建成以后都需要进行变形观测，以保证建筑物的安全。（2）铁路、公路建设的测量工作①为了确定一条最经济合理的路线，必须预先测绘路线附近的地形图，在地形图上进行路线设计，然后将设计路线的位置标定在地面上以指导施工；②当路线跨越河流时，必须建造桥梁。建桥之前，要测绘河流两岸的地形图，测定河流的水位、流速、流量和河床地形图以及桥梁轴线长度等，为桥梁设计提供必要的资料，最后将设计桥台、桥墩的位置用测量的方法在实地标定；③当路线穿过山地需要开挖隧道时，开挖之前，必须在地形图上确定隧道的位置，根据测量数据计算隧道的长度和方向；隧道施工通常是从隧道两端相向开挖，这就需要根据测量成果指示开挖方向，保证其正确贯通。（3）施工放样：把图上设计好的建筑物或构筑物的位置标定在实地上，作为施工的依据；（4）变形观测：监测建筑物或构筑物的水平位移和垂直沉降，以便采取措施，保证建筑物的安全；（5）竣工测量。二、测量的分支1）大地测量学研究测定地球的形状和大小及地球表面较大地区的地位测定和计算的有关理论与方法的学科。2)地形测量学研究测量和制图的理论和技术在工程建设中的应用。3)摄影测量学与遥感研究利用航天、航空、地面的摄影和遥感信息，进行测量的方法和理论的学科。4)制图学研究将地球表面局部地区的地貌、地物测绘成地形图和编制地形图的基本理论和方法。5)工程测量建筑工程测量、道路工程测量、地下工程测量、桥梁工程测量、管道施工测量三、建筑工程测量的任务1）建筑工程测量的概念建筑工程测量是研究建筑工程在勘测设计、施工和运营管理阶段所进行的各种测量工作的理论、技术和方法的学科。2）建筑工程测量的主要任务（1）测绘大比例尺地形图（2）建筑物的施工测量（3）建筑物的变形观测1.2地球的形状和大小地球的形状1）水准面水准面上任意一点的铅垂线都垂直于该点的曲面。与水准面相切的平面，称为水平面。铅垂线铅垂线铅垂线水准面2）大地水准面（1）与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面。（2）大地水准面是测量工作的基准面（3）由大地水准面所包围的形体称为大地体。大地体代表了地球的自然形状和大小。3）铅垂线（1）重力的方向线称为铅垂线。（2）铅垂线是测量工作的基准线。4）地球椭球体椭圆NWSE绕其短轴NS旋转而成的旋转椭球体，又称地球椭球体。决定地球椭球体形状和大小的参数为椭圆的长半径a，短半径b及扁率α。长半径a，短半径b及扁率α，其关系式为：铅垂线EW大地水准面地球椭球体WSEaOabNaba我国目前采用的地球椭球体的参数值为：由于地球椭球体的扁率α很小，当测量的区域不大时，可将地球看作半径为6371km的圆球。确立基准面的方法:1.3地面点位的确定一、确定点的球面位置的坐标系地面点的空间位置须由三个参数来确定，即该点在大地水准面上的投影位置（两个参数）和该点的高程。地球的自然表面水准面大地水准面地球椭球体表面基准面大地体地球椭球体m6378137am6356752b257.2981A′A空间坐标系：参心坐标系、地心坐标系地面点在大地水准面上的投影位置地面点在大地水准面上的投影位置，可用地理坐标和平面直角坐标表示。1）地理坐标系（1）天文地理坐标系用天文经度λ和天文纬度φ表示地面点在大地水准面上的投影位置，基准：铅垂线地球自转轴NS,由于地理坐标是球面坐标，不便于直接进行各种计算。（2）地理坐标用大地经度L和大地纬度B表示地面点在大地水准面上的投影位置，它的基准：法线和参考椭球面；（80西安坐标系和54北京系）。2）平面直角坐标（1）高斯平面直角坐标系。利用高斯投影法建立的平面直角坐标系，称为高斯平面直角坐标系。在广大区域内确定点的平面位置，一般采用高斯平面直角坐标。任意号6˚带中央子午线的经度λ0的计算公式：式中N——6˚带的带号首子午线第1带0°12°6°央子中午线赤道SN360NNSO中央子午线KK′LL′母线母线y(E)赤道20OABxAyAxByBx(N)中央子午线投影500km①子②赤。③两轴的交m136780Aym272440Bym)136780500000(Aym)272440500000(Bym636780m22756020（2）独立平面直角坐标当测区范围较小时，可以用测区中心点a的水平面来代替大地水准面。在这个平面上建立的测区平面直角坐标系，称为独立平面直角坐标系。二、确定点的高程系56黄海高程系、85国家高程基准1）绝对高程地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程，简称高程，用H表示。地面点A、B的高程分别为HA、HB。9°0°6°102°99°93°87°81°96°90°84°78°171615141带2带333129273211°30′4°30′6°带3°带Nn3°规定：①南北方向为纵坐标轴，记作x轴，向北为正；②以东西方向为横坐标轴，记作y轴，向东为正；③坐标原点O一般选在测区的西南角，使测区内各点的x、y坐标均为正值；④坐标象限按顺时针方向编号。xyA′OxAyAA2）相对高程地面点到假定水准面的铅垂距离，称为该点的相对高程或假定高程。A、B两点的相对高程为HA′、HB′。3）高差地面两点间的高程之差，称为高差，用h表示。高差有方向和正负。A、B两点的高差为：B、A两点的高差为：A、B两点的高差与B、A两点的高差，绝对值相等，符号相反，即：三、WGS-84坐标系坐标系建立：原点：地球质心Z轴：协议地球极（CTP）方向X轴：指向零度子午面和CTP赤道的交点Y轴：X,Y,Z右手法则确定ABABHHhBABAHHhBAABhhABhABHAHBHA′HB′大地水准面铅垂线铅垂线假定高程起算面黄海平均海水面确定地面点的位置基准面（大地水准面）高程（H）平面坐标（x、y）将地面点投影在大地水准面上1.4地球曲率对测量工作的影响一、对距离的影响以水平长度D′代替弧长D所产生的误差△D为：)(tantanRRRDDD233RDD223RDDDABabb′θRODD′结论：在半径为10km的范围内，进行距离测量时，可以用水平面代替水准面，而不必考虑地球曲率对距离的影响。二、对水平角的影响从球面三角学可知，同一空间多边形在球面上投影的各内角和，比在平面上投影的各内角和大一个球面角超值ε。式中ε——球面角超值（″）；P——球面多边形的面积（km2）；R——地球半径（km）；ρ——一弧度的秒值，ρ=206265″。结论：当面积P为100km2时，用水平面代替水准面所产生的角度误差仅为0.51″，所以在一般的测量工作中，可以忽略不计。三、对高程的影响HB与HB′的差值，即为水平面代替水准面产生的高程误差，用△h表示，则11::11220000008822112211000011::449900000011002266550011::220000000000112288220011::11222200000000881100相相对对误误差差ΔΔDD//DD距距离离误误差差ΔΔDD//mmmm距距离离DD//kkmm11..552233000000..551111000000..2255550000..00551100球球面面角角超超值值εε//（（″″））球球面面多多边边形形面面积积PP//kkmm222RPρ7788448811996622331144778822001133773300..88△△hh//mmmm110055221100..5500..4400..3300..2200..11距距离离DD//kkmm222)(DRhRhRDh22RDh22ABabb′θRODD′结论：在进行高程测量时，即使距离很短，也应顾及地球曲率对高程的影响。1.5测量工作概述一、测量的基本工作1）平面直角坐标的测定测定地面点平面直角坐标的主要测量工作是：测量水平角和水平距离。2）高程的测定BAPβDAPAPHAHPhAP大地水准面测定地面点高程的主要测量工作是：测量高差。3）地面点位测定已知地面地位的坐标（X.Y,Z），在地上标出所求点的位置（如书上图1-14所示）测量的基本工作是：高差测量、水平角测量、水平距离测量。二、测量工作的基本原则1）从整体到局部、先控制后碎部。2）前一步工作未作检核不进行下一步工作。三、测量工作的基本要求1）“质量第一”的观点。2）严肃认真的工作态度。3）保持测量成果的真实、客观和原始性。4）要爱护测量仪器与工具。1.6测量的计量单位1）长度单位1km=1000m，1m=10dm=100cm=1000mm2）面积单位面积单位是m2，大面积则用公顷或km2表示，在农业上常用市亩作为面积单位。1公