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测量学在工程建设中的作用测量学是工程建设中不可或缺的基础学科,它通过精确的测量和数据处理技术,为工程项目的规划、设计、施工及运营管理提供科学依据。其作用主要体现在以下几个方面:
1.提供精准的空间信息测量学能够准确测定地表地形、地貌以及建筑物的位置、高程和角度等信息,为工程项目提供基础数据支持。例如,在道路、桥梁、隧道等基础设施建设中,地形图和控制点数据是规划设计的重要依据。
2.指导工程施工在施工阶段,测量学用于放样定位,确保建筑物按照设计图纸精确建造。例如,高层建筑的基础开挖、主体结构施工以及设备安装都需要精确的测量控制,以避免误差累积导致质量问题或安全事故。
3.监控工程变形与安全测量学还承担着对建筑物、构筑物及周边环境的变形监测任务。通过对沉降、位移、倾斜等参数的长期观测,可以及时发现潜在风险,保障工程安全运行。例如,在地铁施工中,对周围建筑物和地层的变形监测至关重要。
4.支持工程竣工验收与管理工程完工后,测量学用于复核建筑物是否符合设计要求,并生成竣工资料。此外,在工程运营阶段石油局商住楼施工组织设计,测量数据可用于维护管理和优化决策。
总之,测量学贯穿于工程建设的全过程,不仅保证了工程质量,还提高了效率和经济效益。随着现代测量技术(如GNSS、激光扫描、无人机遥感等)的发展,测量学的应用范围更加广泛,为智慧城市建设、环境保护等领域提供了强有力的技术支撑。
为了保障建筑物的安全运行,往往需要测量工作者以技术上可行的最高精度监测建筑物的变形量和变形速度的发展情况。有时还要求在一段时间内进行连续监测,为此要使用自动化的监测和记录的仪器。
认识地球是人类探索的目标之一,也是测量学的任务之一。
绝大多数测量工作是在地球上进行,或作为参考系。
珠峰8848.13m,马里亚那海沟11022m,海洋71%
二、大地水准面(meansealevel)
液体受重力而形成的静止表面称为水准面。
同一水准面上的重力位处处相等;
同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正交。
与平静的平均海水面相重合、并延伸通过陆地而形成的封闭曲面称为大地水准面
大地水准面包围的形体称为大地体(Geoid)
由于地表起伏以及地球内质量分布不均匀,所以大地水准面是个复杂的曲面
水准面和铅垂线是野外观测的基准面和基准线。
三、旋转椭球体(ellipsoid)
由于大地水准面是不规则曲面,无法准确描述和计算。也难以在其面上处理测量成果。
经度与纬度LongitudeandLatitude
(一)、天文地理坐标系
测量(天文经纬度)的外业以铅垂线为准
大地水准面和铅垂线是天文地理坐标系的主要面和线
地面点的坐标是它沿铅垂线在大地水准面上投影点的经度和纬度
(二)、大地地理坐标系
大地地理坐标系是建立在地球椭球面上的坐标系
地球椭球面和法线是大地地理坐标系的主要面和线
地面点的大地坐标是它沿法线在地球椭球面上投影点的经度L和纬度B
二、地图投影平面坐标系
为了简化计算,要将(椭)球面上的元素归算(投影)到平面上。
所谓投影就是建立起(椭)球面上的点与平面上的点一一对应的数学关系。
地图投影学就是研究这个问题的学科,是数学也是地理学的一个分支学科。
基本类型有:圆锥投影,圆柱投影,平面投影,任意投影等。
(一)高斯平面直角坐标系
高斯投影是等角横切椭圆柱投影。
等角投影就是正形投影。所谓,正形投影,就是在极小的区域内椭球面上的图形投影后保持形状相似。即投影后角度不变形。
标准地形图的分幅和编号
点在高斯平面直角坐标系中的坐标值
理论上中央子午线的投影是X轴,赤道的投影是Y轴,其交点是坐标原点。
点的X坐标是点至赤道的距离;
点的Y坐标是点至中央子午线的距离,设为y’;y’有正有负。
为了避免Y坐标出现负值,把原点向西平移500公里。
为了区分不同投影带中的点,在点的Y坐标值上加带号N
所以点的横坐标通用值为
y=N*1000000+500000+y’
高斯平面直角坐标系小结
椭圆柱与椭球面横切于某一条子午线(称为中央子午线)
中央子午线和赤道的投影为相互正交的两条直线。
中央子午线的投影为纵轴X,赤道的投影为横轴Y,它们的交点为原点O。
高斯平面直角坐标系常简称高斯坐标系
中央子午线和赤道被投影为相互正交的直线
其它经线投影成为凹向中央子午线,且以中央子午线为对称轴的曲线。全部经线的投影收敛于两极
把曲面上的图形投影到平面上必然会伴有变形。变形有三类:角度变形,长度变形,面积变形
高斯投影是正形投影,无角度变形
例:所有经纬线投影后仍保持两两相互正交
中央经线投影后长度不变
其它经纬线投影后均变长,离中央经线越远其长度变形越大
有长度变形也就有面积变形
高斯平面直角坐标系高斯坐标系的作用
使较复杂的椭球面上的计算变为比较简单的平面上的计算
便于地图按经纬线分幅。如将图廓点(其地理坐标为经纬度)按其相应的高斯坐标展绘在图纸上,就可得地图的分幅线。
将大地控制点按其高斯坐标展在平面上,作为工程测量和地形测量的起始点
地平坐标系是平面直角坐标系
地平坐标系以当地的水平面为主要面(不需要投影)
某工业大学实验楼工程地下防水施工方案通常以当地的北方向为坐标轴的正方向
地平坐标系只用于小的局部地区
三、空间三维坐标系(一)、地心坐标系
地心平坐标系是以地球质心为坐标原点,以地轴为Z轴,正向指向北极;XY平面与赤道面重合,X轴指向起始子午面。
参心平坐标系是以参考椭球体的中心为坐标原点,以椭球修整轴(短轴)为Z轴水池闭水试验施工方案_,正向指向北极;XY平面与赤道面重合,X轴指向起始子午面。
四、地面点的高程(Elevation)