何谓大地水准面

第一章绪论教学要点测量学的概念，建筑工程测量的主要任务；地球的形状与大小，地面点位的确定方法；用水平面代替水准面的限度；测量的基本工作，测量的基本原则，测量工作的基本要求，常用的测量元素和单位。一、教学内容二、重点和难点重点确定地面点位的方法；难点高斯平面直角坐标系的建立。三、教学要求了解测量学的概念，建筑工程测量的任务，地球的形状和大小，用水平面代替大地水准面的限度。掌握确定地面点位的方法，测量的基本工作、基本原则和基本要求，常用的测量元素和单位。四、教学方法多媒体教学，课件讲解。五、思考题与习题1．测量学的概念？建筑工程测量的任务是什么？2．何谓铅垂线？何谓大地水准面？它们在测量中的作用是什么？3．如何确定点的位置？4．测量学中的平面直角坐标系与数学中的平面直角坐标系有何不同？5．何谓水平面？用水平面代替水准面对水平距离、水平角和高程分别有何影响？6．何谓绝对高程？何谓相对高程？何谓高差？已知HA=36.735m，HB=48.386m，求hAB。7．测量的基本工作是什么？测量工作的基本原则是什么？第二节地面点位的确定2第三节用水平面代替水准面的限度3第四节测量工作概述4第一节建筑工程测量的任务11一、测量学的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。第一节建筑工程测量的任务测设测设是指将设计图纸上规划设计好的建筑物位置，在实地标定出来，作为施工的依据。测定测定是指得到一系列测量数据，或将地球表面的地物和地貌缩绘成地形图。内容二、建筑工程测量的任务建筑工程测量是测量学的一个组成部分。它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。1测绘大比例尺地形图2建筑物的施工测量3建筑物的变形观测一、地球的形状和大小第二节地面点位的确定水准面和水平面1人们设想以一个静止不动的海水面延伸穿越陆地，形成一个闭合的曲面包围了整个地球，这个闭合曲面称为水准面。水准面的特点是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。大地水准面2水准面有无数个，其中与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面，它是测量工作的基准面。由大地水准面所包围的形体，称为大地体。铅垂线3重力的方向线称为铅垂线，它是测量工作的基准线。在测量工作中，取得铅垂线的方法如图1-1所示。O图1-1铅垂线地球椭球体4由于地球内部质量分布不均匀，致使大地水准面成为一个有微小起伏的复杂曲面，如图1-2a所示。选用地球椭球体来代替地球总的形状。地球椭球体是由椭圆NWSE绕其短轴NS旋转而成的，又称旋转椭球体，如图1-2b所示。NSEWOabaNSWE地球椭球体大地水准面a）大地水准面b）地球椭球体图1-2大地水准面与地球椭球体•决定地球椭球体形状和大小的参数：椭圆的长半径a，短半径b扁率α。•其关系式为：•A=a-b/a（1-1）•我国目前采用的地球椭球体的参数值为：•a=6378140m，b=6356755m，•α=1：298.257。•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。•在小范围内进行测量工作时，可以用水平面代替大地水准面。一、确定地面点位的方法第二节地面点位的确定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。1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地面点在大地水准面上的投影位置（1）地理坐标是用经度λ和纬度φ表示地面点在大地水准面上的投影位置，由于地理坐标是球面坐标，不便于直接进行各种计算。（2）高斯平面直角坐标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。（3）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。在局部区域内确定点的平面位置，可以采用独立平面直角坐标。在独立平面直角坐标系中，规定南北方向为纵坐标轴，记作x轴，x轴向北为正，向南为负；以东西方向为横坐标轴，记作y轴，y轴向东为正，向西为负；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；坐标象限按顺时针方向编号，如图1-8所示，其目的是便于将数学中的公式直接应用到测量计算中，而不需作任何变更。2建筑物的变形观测（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。目前，我国采用的是“1985年国家高程基准”，在青岛建立了国家水准原点，其高程为72.260m。ABhABHAHBHA′HB′假定高程起算面大地水准面黄海平均海水面铅垂线铅垂线图1-3高程和高差（2）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。（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。根据地面点的三个参数x、y、H，地面点的空间位置就可以确定了。介绍现代建筑科学先进的测量方法和工具，介绍测量的现场工作，以增强学生对本课程的学习兴趣。掌握水准面和水平面、地面点的高程的各个概念，掌握确定地面点位的方法。小结第三节用水平面代替水准面的限度当测区范围较小时，可以把水准面看作水平面。探讨用水平面代替水准面对距离、角度和高差的影响，以便给出限制水平面代替水准面的限度。一、对距离的影响ABabb′θRODD′图1-10用水平面代替水准面对距离和高程的影响结论：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、对水平角的影响结论：当面积P为100km2时，进行水平角测量时，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。球面多边形面积P/km2球面角超值ε/（″）100.05500.251000.513001.52三、对高程的影响结论：用水平面代替水准面，对高程的影响是很大的，因此，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。距离D/km0.10.20.30.40.512510△h/mm0.83713207831419627848第四节测量工作概述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．高程的测定测定地面点高程的主要测量工作是测量高差。测量的基本工作是：高差测量、水平角测量、水平距离测量。测量的基本工作1测量工作的基本原则21．“从整体到局部”、“先控制后碎部”的原则2．“前一步工作未作检核不进行下一步工作”的原则测量工作的基本要求33“质量第一”的观点，严肃认真的工作态度，保持测量成果的真实、客观和原始性，要爱护测量仪器与工具。小结：掌握用水平面代替水准面的限度，理解并掌握测量的基本工作和测量工作的基本原则。