1 第一章 绪论
教
一、教学内容
（1）测量学的概念，建筑工程测量的主要任务； （2）地球的形状与大小，地面点位的确定方法； （3）用水平面代替水准面的限度；
（4）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。
二、重点和难点
（1）重点 确定地面点位的方法； （2）难点 高斯平面直角坐标系的建立。 三、教学要求
（1）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。
（2）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？
2 第一节 建筑工程测量的任务
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。它的内容包括测定和测设两部分。
（1）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。
（2）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。
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。它的主要任务是：
（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。
测量工作贯穿于工程建设的整个过程，测量工作的质量直接关系到工程建设的速度和质量。所以，每一位从事工程建设的人员，都必须掌握必要的测量知识和技能。
第二节 地面点位的确定
一、地球的形状和大小 1．水准面和水平面
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。 2．大地水准面
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。
3 由大地水准面所包围的形体，称为大地体。 3．铅垂线
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
4．地球椭球体
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。
N
大地水准面
地球椭球体
N b
W
E
W
a O a
E
S
S
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?b??a （1-1）
我国目前采用的地球椭球体的参数值为：
4 a=6 378 140m，b=6 356 755m，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。 二、确定地面点位的方法
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。
高斯投影法是将地球划分成若干带，然后将每带投影到平面上。
N 第 1 带 首 子 午 线 0° 赤 道 12° S
图1-3 高斯平面直角坐标的分带
如图1-3所示，投影带是从首子午线起，每隔经度6?划分一带，称为6?带，将整个地球划分成60个带。带号从首子午线起自西向东编，0?～6?为第1号带，
5 6?～12?为第2号带，?。位于各带中央的子午线，称为中央子午线，第1号带中央子午线的经度为3?，任意号带中央子午线的经度λ0，可按式（1-2）计算。 ?0?6?N?3? （1-2）
式中 N——6?带的带号。
我们把地球看作圆球，并设想把投影面卷成圆柱面套在地球上，如图1-4所示，使圆柱的轴心通过圆球的中心，并与某6?带的中央子午线相切。将该6?带上的图形投影到圆柱面上。然后，将圆柱面沿过南、北极的母线KK?、LL?剪开，并展开成平面，这个平面称为高斯投影平面。中央子午线和赤道的投影是两条互相垂直的直线。
K
中央子午线
N
母线
K′
O L
S
母线
L′
图1-4 高斯平面直角坐标的投影
规定：中央子午线的投影为高斯平面直角坐标系的纵轴x，向北为正；赤道的投影为高斯平面直角坐标系的横轴y，向东为正；两坐标轴的交点为坐标原点
O。由此建立了高斯平面直角坐标系，如图1-5所示。