工程测量的基本知识培训.ppt

1、测量员培训测量员培训工程测量的基本知识工程测量的基本知识14.04.2024.2工程测量的基本工程测量的基本内容内容一一14.04.2024.3两大任务：两大任务：设计测量设计测量测定测定（测绘）（测绘）地面地面 图纸图纸施工测量施工测量测设测设（放样）（放样）图纸图纸 地面地面14.04.2024.414.04.2024.514.04.2024.6施工准备阶段施工准备阶段建立施工控制网建立施工控制网在施工场地建立平面控制网和高程控制网，作为建（构）筑物定位及细部测设的依据。施工阶段施工阶段建（构）筑物定位和细部放样测量建（构）筑物定位和细部放样测量把建（构）筑物外轮廓各轴线的交点，其平面位置

2、和高程在实地标定出来，然后根据这些点进行细部放样。工程竣工阶段工程竣工阶段竣工测量竣工测量通过实地测量检查施工质量并进行验收，同时根据检测验收的记录整理竣工资料和编绘竣工图。变形观测变形观测对设计与施工指定的工程部位，按拟定的周期进行沉降、位移与倾斜等变形观测，作为验证工程设计与施工质量的依据。14.04.2024.7地面点位的确定地面点位的确定二二14.04.2024.8测量工作的实质测量工作的实质确定地面点的空间位置确定地面点的空间位置确定地面点的空间位置，在测量中一般用：确定地面点的空间位置，在测量中一般用：u该点在该点在基准面基准面上投影位置上投影位置（x,y）u该点离该点离基准面基准

3、面的高度的高度（H）14.04.2024.9确定地面点位的基本要素水平角 角度测量水平距离 距离测量高差 水准测量三大基本测三大基本测量工作量工作14.04.2024.10水准面：水准面：设想有一个自由平静的海水面，向陆地延伸而形设想有一个自由平静的海水面，向陆地延伸而形成一个封闭的曲面，我们把自由平静的海水面称为成一个封闭的曲面，我们把自由平静的海水面称为水准面水准面。14.04.2024.11大地水准面大地水准面：水准面有无数个，其中通过平均海水水准面有无数个，其中通过平均海水面的一个水准面称为面的一个水准面称为大地水准面大地水准面。它作为统一高程。它作为统一高程的起算面。的起算面。14.

4、04.2024.12 水准面上任意一点的铅垂线都垂直于该点的曲面。水准面上任意一点的铅垂线都垂直于该点的曲面。铅铅垂垂线线铅铅垂垂线线铅铅垂垂线线水准面水准面大地水准面大地水准面和和铅垂线铅垂线是测量工作的是测量工作的基准面基准面和和基准线基准线。14.04.2024.13我国的我国的“1985国家高程基准国家高程基准”我国新的国家高程基准面是以青岛验潮站19521979年19年间的验潮资料计算确定的黄海平均海水面作为全国高程的统一起算面。在“1985国家高程基准”系统中，我国水准原点（青岛观象山）的高程为72.260m。14.04.2024.14 绝对高程绝对高程 (H)(H)地面点到地面点

5、到假定水准面假定水准面的铅垂距离。的铅垂距离。地面点到地面点到大地水准面大地水准面的铅垂距离。的铅垂距离。相对高程相对高程 (H(H)地面两点的高程之差。地面两点的高程之差。h hABAB=H=HB B-H-HA A=H=HB B-H-HA A 高差高差(h)(h)14.04.2024.15绝对高程绝对高程(海拔海拔)相对高程相对高程(假定高程假定高程)高差高差绝对高程绝对高程绝对高程绝对高程(海拔海拔海拔海拔)：地面点到大地水准面的铅垂距离。地面点到大地水准面的铅垂距离。用用H H表示。表示。高差：高差：高差：高差：两个地面点的高程之差。用两个地面点的高程之差。用h h加两点名作下标表示。加

6、两点名作下标表示。相对高程：相对高程：相对高程：相对高程：地面点到假定水准面的铅垂距离。地面点到假定水准面的铅垂距离。用用H H表示。表示。.16测量直角坐标系测量直角坐标系以南北方向（纵轴）为以南北方向（纵轴）为X X轴轴，以北，以北为正；为正；以东西方向（横轴）为以东西方向（横轴）为Y Y轴轴，以东为正。，以东为正。X北北Y东东坐标纵轴坐标纵轴坐标纵轴坐标纵轴象象象象限限限限按按按按顺顺顺顺时时时时针针针针排排排排序序序序O14.04.2024.17X北北Y东东OAXAYA（XA，YA）14.04.2024.18直线定向：直线定向：确定一条直线与确定一条直线与标准方向标准方向间间的水平夹角

7、。的水平夹角。什么作为标准方向？什么作为标准方向？什么作为标准方向？什么作为标准方向？工程上以工程上以坐标纵轴坐标纵轴方向为标准方向，方向为标准方向，用用坐标方位角坐标方位角表示直线的方向。表示直线的方向。.19XYA AB B ABAB如图：直线如图：直线ABAB的坐标方位角写为的坐标方位角写为 ABAB从直线从直线起点起点的的坐标纵轴北端坐标纵轴北端起，起，顺时针顺时针转到该直线的转到该直线的夹角。用夹角。用 表示，下标写点号。表示，下标写点号。坐标方位角的表示方法坐标方位角的表示方法14.04.2024.20 BABA 正、反坐标方位角正、反坐标方位角XY ABAB BABA为直线为直线

8、ABAB的反坐标方位角的反坐标方位角按直线按直线ABAB的前进方向，的前进方向，规定规定 ABAB为直线为直线ABAB的正坐标方位角的正坐标方位角BA14.04.2024.21 式中：式中：当当正正正正180180180180时，时，时，时，取取“”正正正正180180时，取时，取“”正、反方位角计算公式：正、反方位角计算公式：BA=AB+180反反=正正 180 BABAXY ABABBA14.04.2024.22XY12 121221例例1 1 1212=78=78202024 24 21 21=解解：21=782024 180=2582024例例 34=3261230 求求:43=解：解

9、：43=3261230 180 =146123014.04.2024.23 已知：已知：1、2两点边长两点边长D12；导线边；导线边12的坐标方位角的坐标方位角1212；1点的坐标（点的坐标（x1,y1）计算：计算：2点的坐标点的坐标D D1212 12121 1 1 12 2 2 2X Xy y0 x1y114.04.2024.24 X X X X12121212 X X12 12=D=D12 12 cos cos 1212 Y Y1212=D=D12 12 sin sin 1212（1）计算坐标增量）计算坐标增量D D1212 12121 1 1 12 2 2 2X Xy y0 x1y1

10、y y y y1212121214.04.2024.25（2）计算待求点坐标）计算待求点坐标 X X X X12121212D D1212 12121 1 1 12 2 2 2X Xy y0 x1y1 y y y y12121212 X X2 2=X=X1 1+X X12 12=X=X1 1+D+D12 12 cos cos 1212 y y2 2=y y1 1+Y Y12 12=y y1 1+D+D12 12 sin sin 121214.04.2024.26已知：已知：A A、B B两点坐标两点坐标(X(XA A,Y,YA A),(X),(XB B,Y,YB B)计算：距离计算：距离D D

11、ABAB；方位角方位角ABABD DABAB ABABA AB BXy0（x xA A,y,yA A）（x xB B,y,yB B）14.04.2024.27（1 1）根据坐标反算距离（两点间距离公式）：）根据坐标反算距离（两点间距离公式）：D DABABA AB BXy0（x xA A,y,yA A）（x xB B,y,yB B）例题：例题：A A点坐标为（点坐标为（13.14713.147，17.28717.287）；）；B B点坐标为（点坐标为（24.36224.362，19.13819.138）；）；求：求：D DABAB=11.367m14.04.2024.28坐标增量：xAB=xB

12、-xA yAB=yB-yA（2 2）根据坐标反算）根据坐标反算方位角方位角ABAB1 1、x xABAB00，y yABAB0,0,ABAB在第在第1 1象限，象限，0 0ABAB90902 2、x xABAB00,0,ABAB在第在第2 2象限，象限，9090ABAB1801803 3、x xABAB00，y yABAB0,0,ABAB在第在第3 3象限，象限，180180ABAB27000，y yABAB0,0,ABAB在第在第4 4象限，象限，270270ABAB36000，y yABAB002 2、x xABAB0003 3、x xABAB00，y yABAB000，y yABAB0

13、0 x xAB=XB-XA 0 思考：判断所在象限，套用正确公式思考：判断所在象限，套用正确公式象限象限14.04.2024.31（2 2）A A点坐标为（点坐标为（13.14713.147，17.28717.287）；）；B B点坐标为（点坐标为（8.2588.258，26.64926.649）；）；计算：计算：ABAB AB在第2象限，套用第2象限的公式yAB=YB-YA 0 xAB=XB-XA 0 思考：判断所在象限，套用正确公式=1173428象限象限14.04.2024.32（3 3）A A点坐标为（点坐标为（34.13134.131，18.24518.245）；）；B B点坐标为（

14、点坐标为（14.22514.225，9.6919.691）；）；计算：计算：ABAB AB在第3象限，套用第3象限的公式yAB=YB-YA 0 xAB=XB-XA 0 思考：判断所在象限，套用正确公式=2031515象限象限14.04.2024.33（4 4）A A点坐标为（点坐标为（35.25735.257，38.54838.548）；）；B B点坐标为（点坐标为（58.31958.319，20.13120.131）；）；计算：计算：ABAB AB在第4象限，套用第4象限的公式yAB=YB-YA 0 思考：判断所在象限，套用正确公式=3212323象限象限14.04.2024.341、shi

15、ft tantan-1(2、按、按3、输入数据，括号要补全、输入数据，括号要补全4、最终结果转化成、最终结果转化成 14.04.2024.35地球的形状、大地球的形状、大小和坐标系小和坐标系三三14.04.2024.36NSEWOaba决决定定地地球球椭椭球球体体形形状状和和大大小小的的参参数数为为椭椭圆圆的的长长半半径径a，短半径短半径b及扁率及扁率。14.04.2024.37我国目前采用的地球椭球体的参数值为：我国目前采用的地球椭球体的参数值为：由由于于地地球球椭椭球球体体的的扁扁率率很很小小，当当测测量量的的区区域域不不大大时，可将地球看作半径为时，可将地球看作半径为6371km的圆球。

16、的圆球。14.04.2024.38与水准面相切的平面，称为与水准面相切的平面，称为水平面。14.04.2024.39在半径为在半径为10km的范围内（相当于面积的范围内（相当于面积320km2），用水平面），用水平面代替水准面可不考虑地球曲率对距离的影响。代替水准面可不考虑地球曲率对距离的影响。当精度要求较低时，还可以将测量范围的半径扩大到当精度要求较低时，还可以将测量范围的半径扩大到25km。在面积在面积100km2的范围内，不论是进行水平距离或水平角度的范围内，不论是进行水平距离或水平角度的测量都可以不考虑地球曲率的影响，而直接以水平面代替的测量都可以不考虑地球曲率的影响，而直接以水平面代

17、替水准面。水准面。14.04.2024.40表示地面点在地球椭球面上表示地面点在地球椭球面上的位置，用大地经度的位置，用大地经度L L和大和大地纬度地纬度B B表示。表示。基准面：参考椭球面基准面：参考椭球面基准线：法线基准线：法线14.04.2024.41（1）高斯投影）高斯投影 高斯投影：横切椭圆柱正形投影。又称为高斯高斯投影：横切椭圆柱正形投影。又称为高斯克吕格投影。克吕格投影。目的：目的：将球面坐标转换为平面坐标将球面坐标转换为平面坐标。14.04.2024.42方法：使投影带的中央子午线与椭圆柱体相切，展开后为方法：使投影带的中央子午线与椭圆柱体相切，展开后为X X轴，向北为正；轴，

18、向北为正；赤道展开后为赤道展开后为Y Y轴，向东为正。轴，向东为正。OSN赤道面中央子午线M14.04.2024.43投影投影剪开剪开展展平平坐标原点：中央子午线和赤道的交点坐标原点：中央子午线和赤道的交点x坐标：中央子午线的投影向北为正。坐标：中央子午线的投影向北为正。y坐标：赤道的投影，向东为正。坐标：赤道的投影，向东为正。14.04.2024.44中央子午线和赤道投影后成相互垂直的直线。中央子午线和赤道投影后成相互垂直的直线。中央子午线长度不变，离中央子午线越远变形越大。中央子午线长度不变，离中央子午线越远变形越大。为保证投影精度，必须采用分带投影。为保证投影精度，必须采用分带投影。14

19、.04.2024.45 6 6带的划分带的划分u为限制高斯投影离中央子午线愈远，长度变形愈大的缺点，从经度为限制高斯投影离中央子午线愈远，长度变形愈大的缺点，从经度0 0开始，将整个地球分成开始，将整个地球分成6060个带，个带，6 6为一带。为一带。u计算公式：计算公式：L0=6n-3 L0中央子午线经度中央子午线经度,n投影带号。投影带号。3 3带的划分带的划分u计算公式：计算公式：L0=3n L0中央子午线经度中央子午线经度,n投影带号。投影带号。（2）高斯投影带）高斯投影带 14.04.2024.466度投影带：中央子午线经度为3度投影带：中央子午线经度为14.04.2024.47我国

20、位于北半球我国位于北半球(赤道以北赤道以北)，x坐标值均为坐标值均为正值，而正值，而y坐标值则有正有负。坐标值则有正有负。为了避免为了避免y坐标值出现负值，我国规定将坐标值出现负值，我国规定将将将自然值的横坐标自然值的横坐标Y加上加上500km的常数。的常数。为了能正确区分某点所处投影带的位置，为了能正确区分某点所处投影带的位置，规定在横坐标值前面标以两位数的投影带规定在横坐标值前面标以两位数的投影带带号。带号。（3）我国高斯平面直角坐标的表示方法）我国高斯平面直角坐标的表示方法 14.04.2024.48例：国家高斯平面点例：国家高斯平面点P P（2433586.6932433586.693

21、，38514366.15738514366.157）所表）所表示的意义示的意义:(1)(1)表示点表示点P P在高斯平面上至赤道的距离在高斯平面上至赤道的距离;X=2433586.693m(2)(2)其投影带的带号为其投影带的带号为38 38、P P点离点离3838带的纵轴带的纵轴X X轴的实际坐标轴的实际坐标 Y=514366.157-500000=14366.157m y=带号带号N(或或n)+500km+Yp 38 +500 +14366.157m14.04.2024.49独独立立坐坐标标系系是是相相对对于于国国家家统统一一坐坐标标系系的的一一种种局局部地区的坐标系。部地区的坐标系。独独

22、立立平平面面直直角角坐坐标标系系建建立立没没有有高高斯斯平平面面直直角角坐坐标系那样严格的规则，主要表现在标系那样严格的规则，主要表现在:坐坐标标系系X X轴轴所所在在的的中中央央子子午午线线的的经经度度可可按按不不同同要要求采用其他的经度，具有一定的求采用其他的经度，具有一定的随意性随意性；坐坐标标轴轴X X轴轴的的正正方方向向不不一一定定指指向向北北极极，可可根根据据工工作需要自行确定，具有某种作需要自行确定，具有某种实用性实用性；坐坐标标系系原原点点不不一一定定设设在在赤赤道道上上，一一般般设设在在有有利利于于工作的范围内，具有相应的工作的范围内，具有相应的区域性区域性。14.04.20

23、24.50测量误差的基本测量误差的基本概念概念四四14.04.2024.51（1）测量误差的定义真值：客观存在的值真值：客观存在的值“X”（通常不知道）（通常不知道）真误差：真值与观测值之差，即：真误差真误差：真值与观测值之差，即：真误差=真值真值-观测值观测值（2）测量误差的反映测量误差是通过测量误差是通过“多余观测多余观测”产生的差异反映出来的产生的差异反映出来的（3）测量误差的来源测量仪器测量仪器：仪器精度的局限、轴系残余误差等。仪器精度的局限、轴系残余误差等。观测者观测者：判断力和分辨率的限制、经验等。：判断力和分辨率的限制、经验等。外界环境条件外界环境条件：温度变化、风、大气折光等。

24、：温度变化、风、大气折光等。14.04.2024.52测量误差按其对测量结果影响的性质，可分为：测量误差按其对测量结果影响的性质，可分为：系统误差系统误差和和偶然误差偶然误差。（1）系统误差）系统误差定义：在相同观测条件下，对某量进行一系列观测，如定义：在相同观测条件下，对某量进行一系列观测，如误差出现符号和误差出现符号和大小均相同或按一定的规律变化大小均相同或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。，这种误差称为系统误差。特点：具有积累性，对测量结果的影响大，但可通过一般的改正或用一特点：具有积累性，对测量结果的影响大，但可通过一般的改正或用一定的观测方法加以消除。定的观测方法加以消除。例如

25、：钢尺尺长误差、钢尺温度误差、水准仪视准轴误差、经纬仪视准轴例如：钢尺尺长误差、钢尺温度误差、水准仪视准轴误差、经纬仪视准轴误差。误差。14.04.2024.53（2）偶然误差）偶然误差（随机误差）（随机误差）定义：在相同观测条件下，对某量进行一系列观测，如定义：在相同观测条件下，对某量进行一系列观测，如误误差出现符号和大小均不一定差出现符号和大小均不一定，这种误差称为偶然误差。但具，这种误差称为偶然误差。但具有一定的统计规律。有一定的统计规律。特征：具有一定的限度；绝对值小的误差出现的概率大；特征：具有一定的限度；绝对值小的误差出现的概率大；绝对值相等的正、负误差出现的机会相同；随机误差的算

26、术绝对值相等的正、负误差出现的机会相同；随机误差的算术平均值趋近于零。平均值趋近于零。此外，在测量工作中还要注意避免粗差（即：错误）的出现。此外，在测量工作中还要注意避免粗差（即：错误）的出现。14.04.2024.54中误差中误差：真误差真误差：m值小表示观测精度较好；值小表示观测精度较好；m值大则表示精度低。值大则表示精度低。（n观测值个数）观测值个数）14.04.2024.55测量中，一般取两倍中误差两倍中误差(2m)作为容许误差，也称为限差限差：|容容|=3|m|或或|容容|=2|m|中误差绝对值与观测量之比。用分子为中误差绝对值与观测量之比。用分子为1的分数表示。的分数表示。容许误差

27、容许误差：相对误差相对误差：分数值较小相对精度较高；分数值较大相对精度较低。分数值较小相对精度较高；分数值较大相对精度较低。14.04.2024.56观测中的误差不可避免，因此必须按规程作业，使观测成果精度观测中的误差不可避免，因此必须按规程作业，使观测成果精度合格；合格；作业中要采取严格的校核措施，在最后成果中发现并剔除错误；作业中要采取严格的校核措施，在最后成果中发现并剔除错误；作业前严格审核其实依据的正确性，在作业中要坚持测量、计算作业前严格审核其实依据的正确性，在作业中要坚持测量、计算工作步步有校核的工作方法。工作步步有校核的工作方法。在测量放线工作中，必须首先取得正确的起始依据，然在测量放线工作中，必须首先取得正确的起始依据，然后再坚持测量放线中测算步步有校核的作业方法，才可后再坚持测量放线中测算步步有校核的作业方法，才可能保证最终成果是正确的。能保证最终成果是正确的。