土木工程测量笔记

测量的基本工作：测角、量距和测高程；
测量工作的基本技能：观测、计算和绘图；
二、水准测量
0.1.3：土木工程测量的任务：①在勘测设计阶段，测绘各种大比例尺地形图，供规划设计使用。
②在施工阶段，在图纸上规划设计的建（构）筑物在现场标定出来，作为施工的依据。
③在工程施工过程和竣工后，对建筑物进行变形观测，确保工程安全。
0.2测量工作的基准面
0.2.1大地水准面：1、重力：地球上任意一点都同时受到两个力的作用，即离心力和地球引力，他们的合力即为重力。
（a:长半径b:短半径α：扁率）
（注：1975年推荐的IUGG-1975地球椭球为基准。其参数为：a=6378140mα=1:298.257）
按严格要求下，在地球表面上进行测量工作时应选取参考椭球面作为基准面，但实用上大多采用与重力方向垂直的大地水准面作为基准面，所以在工作中以大地水准面和铅垂线作为测量工作的基准面和基准线。但大范围、高精度的测量工作，仍应以参考椭球面作为测量计算的基准。
2、铅垂线：地面上物体悬挂的垂球，其静止时所指的方向就是重力方向，重力的作用线称为铅垂线。（铅垂线是测量工作的基准线）
3、水准面：处于静止状态的水面称为水准面。水准面处处与重力方向（即铅垂线）垂直。（在地球表面上重力的作用范围内，任何高度的点上都有一个水准面，因此，水准面无数个）
4、水平面：与水准面相切的平面称为水平面。
一、绪论：
0.1土木工程测量的任务
1.1.11、测量学的定义：早期定义是研究地球的形状和大小以及确定地面（包括空中、地表、地下和海洋）点位的科学（旧概念）。随着发展，它又有新的内涵，它是研究三维空间中各种物体的形状、大小、位置、方向、分布以及对这些空间位置信息进行处理、存储、管理的科学（新概念）。
2、测量学的内容：1）测定：测量专业技术人员使用测量仪器和工具，通过最有效的测量方法得到一系列测量数据，并对此进行分析处理来获得测量问题的最优结果，或者把地球表面的地形缩绘成地形图，供经济建设、规划设计、科学研究和国防建设使用的技术。
L06=6N-3
（N代表代号L06代表6°带中央子午线经度）
㈡我国幅员辽阔，含有11个6°带，即在13~23带范围；21个3°带，即在25~45带范围。北京位于6°带的第20带，中央子午线经度为117°。
㈢在高斯平面直角坐标系中，纵坐标（X轴）的正负方向以赤道为界，向北为正，向南为负；横坐标（Y轴）以中央子午线为界，向东为正，向西为负。由于我国位于北半球，为了使用方便，使纵坐标Y不出现负值，规定将纵坐标轴向西平移500km，作为使用坐标，即相当于在实际纵坐标Y值上加500km。
㈣高斯直角坐标系中规定的x、y轴与数学中定义的笛卡尔坐标系的坐标轴不同（相反），高斯直角坐标系纵坐标为X轴，横坐标为Y轴。坐标象限为顺时针划分四个象限，角度算起是从纵坐标轴X轴的北方向开始的，顺时针旋转，形成与起始轴的夹角。
0.3.3假定平面直角坐标系：在小范围内进行测量工作（测区半径小于10km）时，可以将大地水准面当做水平面看待，即可直接wenku.baidu.com大地水准面上建立平面直角坐标系和沿铅垂线投影地面点位。
0.3确定地面点位的方法
0.3.1大地坐标系：是以参考椭球面为基准面。地面点在参考椭球面上的投影位置用经度L、纬度B和大地高H表示。
0.3.2高斯平面直角坐标：为了便于测量计算和生产实践，要将椭球面上大地坐标按一定数学法则归算到平面上，并在平面直角坐标系上用公式计算。由椭球面上的大地坐标向平面直角坐标转化时采用地图投影理论，由于我国采用高斯-克吕格投影，故简称高斯投影。
0.3.4地面点的高程：①大地高是地面点沿法线到参考椭球面的距离；
②绝对高程和海拔高是地面点沿铅垂线到大地水准面的距离；
③地面点到任意水准面的铅垂距离称为假定高程或相对高程；
④两个地面点之间的高程差称为高差，不同的高程基准面所得的高差相等；
0.4用水平面代替水平面的限度
0.4.1对距离的影响：在半径为10km的测区内进行测量工作时，可以把大地水准面当做平面看待。
分类：①地面摄影测量学②水下摄影测量学③航空摄影测量学④航天遥感摄影测量学等。
4）海洋测量学
5）工程测量学：它是研究各种工程建设从勘测、规划、设计、施工到竣工及运行阶段所进行的一系列测量工作的学科。
主要内容：①工程控制网建立
②地形测绘
③施工放样
④设备安装测量
⑤竣工测量
⑥变形观测
⑦维修养护测量
6）地图制图学
（铅垂线和水准面是测量外业所依据的基准线和基准面）
5.大地水准面的确定：静止的海水面是地球上最大的天然水准面，假象把这个静止的平均海平面延伸，穿过大陆和岛屿所形成的闭合曲面称为大地水准面。
（取大地水准面作为测量工作的基准面）
0.2.2参考椭球面：由于地球内部物质结构分布的不均匀，地球表面起伏不平，所以大地水准面是一个略有起伏的不规则的物理表面，无法用数学公式精确表达出来。为了便于计算，测量上选用一个大小和形状都非常接近于大地体的旋转椭球体作为地球的参考形状和大小，这个旋转椭球体称为参考椭球体，又称地球椭球。
⑴国际上统一把椭球体分成许多6°或3°带形，并且依次编号，6°带投影从英国格林尼治子午线算起，自西向东，每隔经差6°投影一次，将地球划分成经差相等的60个带，并从西向东进行编号，代号用阿拉伯数字1、2、3、….60表示。位于各带中央的子午线，称为该带的中央子午线。第一个6°带的中央子午线的经度为3°，任意带的中央子午线经度为
0.4.2对高程的影响：用水平面代替大地水准面，对高程有较大的影响。距离为200m时就有0.31cm的高程误差。
0.5测量工作的组织原则与程序
地物：地面上过定性物体，如河流、湖泊、道路和房屋等。
地貌：地面上高低起伏的形态，如山岭、谷底和陡崖等。
测量工作的基本原则：“从整体到局部”“先控制后碎布”
测量学的基本内容：水平角测量、距离测量和高程测量；
2）测设：把图纸上规划设计的建筑物、构筑物的位置在地面上标定出来，作为施工的依据的技术。
0.1.2测量学科的组成：1）大地测量学
2）普通测量学：它是研究地球表面较小区域内测绘工作的基本理论、技术、方法和应用的学科，是测量学的基础。
3）摄影测量学：它是研究利用摄影或遥感技术收集地理数据，并进行分析处理，以绘制地形图或获得数字化信息的理论和方法的学科。