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模块一测量基础知识

项目一建筑工程测量的任务和作用

测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位置的一门科学。其研究对象主要是地球和地球表面上的各种物体，包括它们的几何形状及空间位置关系。地球表面的物体可以分为地物和地貌，地物是地球表面有突出轮廓的自然或人工物体（如房屋、道路、河流、湖泊等）；地貌是地形的高低起伏变化（如山地、丘陵等）。测量学的内容包括测定和测设两个部分。测定是指使用测量仪器和工具，用一定的测绘程序和方法将地物和地貌按一定的比例尺和特定的图例符号缩绘成地形图，供科学研究、经济建设和国防建设使用；测设是指使用测量仪器和工具，按照设计要求，采用一定的方法，将设计图纸上设计好的工程建筑物、构筑物的平面位置和高程标定到施工作业面上，作为施工的依据。在工程测量中，测设工作又称放样。

工程测量学属于测量学的范畴。它是主要研究工程建设和自然资源开发各个阶段中所进行的测量工作。工程测量的应用领域十分广泛，在工业与民用建筑、道路、桥梁、市政、水利水电等工程，甚至在工业制造中都有十分重要的作用。建筑工程测量是工程测量学的内容之一，应用在建筑工程的勘测设计、施工和运营管理等各个阶段，其主要任务如下：

1、勘察设计阶段

将工程所需范围的地物和地貌按工程要求缩绘成地形图，并获得相关的测绘资料，为工程的总体规划和设计所使用。

2、施工阶段

主要包括施工测量和竣工测量两项工作任务。施工测量要进行建筑物、构筑物的定位与放线，在施工过程中的工程量测量、安装测量与工序间的校核测量等。竣工测量需施测竣工图，供日后扩建和维修之用。

3、运营管理阶段

主要是通过变形观测保障建筑物安全。在施工过程中，要进行变形监测，以指导和检查工程的施工，确保施工的质量符合设计的要求；在建筑物建成后进行变形监测，对建筑物的稳定性及变化情况进行监督测量，了解其变形规律，以确保建筑物使用安全。

由此可见，建筑工程测量是建筑施工中一项非常重要的工作，在建筑工程建设中有着广泛的应用。它服务于建筑工程建设的每一个阶段，贯穿于建筑工程的始终，对于保证工程的规划、设计、施工等方面的质量与安全运营都具有十分重要的意义。

项目二地面点位置的确定

测量的基本工作任务，无论是测定还是测设，都是通过确定地面点的位置来完成的。地面点的空间位置在工程测量工作中通常用平面位置、和高程来表示。

一、测量的基准面

如果要确定地面上某点的位置，必须要建立一个相应的测量工作面作为参考依据，实现统一的计算基准。这个工作面成为测量工作的基准面，它需要具备两个条件：其形状和大小要尽可能与地球实际的形状和大小一致；能用简单的几何形体和数学式表达。

地球的自然表面高低起伏，有山地、丘陵、平原、江河湖海等，是凹凸不平的复杂曲面。其中，海洋的面积约占71%，陆地的面积约占29%。地球上自由静止的水面，受到重力作用处处与重力方向正交，其延伸形成一个曲面，称为水准面。与水准面相切的平面称为水平面。可见，水准面和水平面可以有无数个，其中由通过平均海水面的水准面向陆地内部延伸形成的不规则闭合曲面称为大地水准面。由大地水准面所包围的形体叫大地体。大地水准面和大地体能较为准确地表达地球实际的形状和大小，是测量工作的基准面，也是地面点高程的起算面（又称高程基准面）。而与水准面处处正交的重力方向线称为铅垂线，是测量工作的基准线。

由于地球内部的物质分布不均，引起地面点的铅垂线方向不规则变化，因此大地水准面有微小起伏，不能用数学公式来表达。如图1-1(a)所示，在测量上采用一个与大地水准面非常接近，又能用数学公式表达的旋转椭球面代替大地水准面作为基准面，称其为参考椭球面，它包围的形体成为参考椭球体，如图1-1(b)所示。

(b)(a)

(b)

(a)

图1-1参考椭球体

图1-1参考椭球体

我国目前采用的参考椭球主要参数值为：长半轴，短半轴，扁率。当测区面积不大时，可近似将参考椭球看作半径为的圆球。

测量工作实际是以参考椭球面作为计算的基准面，并在此基础上建立坐标轴系，从而确定地面点的位置。

二、坐标系统

面点的位置用平面坐标和高程来表达，在表达地面点位之前，需要根据基准面来建立统一的坐标系统。

(一)平面坐标系统

1、地理坐标

地理坐标是在大区域内确定地面点的位置，以球面坐标来表示地面点位。用经度和纬度表示地面点在旋转椭球面上的位置。地理坐标是由天文测量方法测定的。经度由本初子午线向东和向西各0°~180°量度，向东为东经，向西为西经。纬度以赤道起算，向南和向北各0°~90°度量，向北为北纬，向南为南纬。

2、高斯平面直角坐标

将地球表面的点由球面转换为平面直角坐标，更便于计算和使用。要将曲面上的点转换到平面上，可采用高斯投影的方法。建立在高斯投影面上的直角坐标系被称为高斯平面直角坐标系。它一般应用于范围较大的区域