建筑工程测量：测量基本知识

《建筑工程测量》测量基本知识

测量工作基本面

测量工作是在地球的自然表面上进行的，而地球自然表面有高山、丘陵、平原和海洋等，其形状是高低不平，很不规则的。为了确定地面点的位置和绘制地形图，就有必要建立一个能表达地面点的空间位置的定位体系。地面点是相对于地球定位的，如果选择一个能表达地球形状和大小且相对固定的理想曲面作为测量的基准面，就可以用地面点在基准面上的投影位置和高度来确定地面点的空间位置。

一、测量的基准面

尽管地球的表面高低不平，很不规则，甚至高低相差较大，如最高的珠穆朗玛峰高出海平面达8848m，最低的太平洋西部的马里亚纳海沟低于海平面达11022m。但是这样的高低起伏，相对于半径为6371km的地球来说还是很小的。又由于海洋面积约占整个地球表面的71%，因此，可以把海水面延伸至陆地所包围的地球形体看作地球的形状。即设想一个自由静止的海水面，向陆地延伸而形成一个闭合曲面，这个曲面称为水准面。

二、测量的基准线

水准面作为流体的水面是受地球重力影响而形成的重力等势面，是一个处处与重力方向垂直的连续曲面。由于海水面时高时低，因此，水准面有无数多个，我们将其中一个与平均海平面相吻合的水准面称为大地水准面，如图l-la）所示。大地水准面是测量工作的基准面。由大地水准面所包围的地球形体，称为大地体。将重力的方向线称为铅垂线，铅垂线是测量工作的基准线。

由于海水面受潮汐和风浪的影响，是个动态的曲面，平均静止的海水面实际在大自然中是不存在的。为此，我国在青岛设立验潮站，长期观察和记录黄海海水面的高低变化，取其平均值作为我国的大地水准面的位置（其高程为零），并在青岛建立了水准原点。目前，我国采用“1985国家高程基准”为基准，青岛水准原点的高程为72.260m，全国各地的高程都以它为基准进行测算。

三、地球的形状

由于地球内部质量分布不均匀，引起局部重力异常，导致铅垂线的方向产生不规则的变化，使得大地水准面上也有微小的起伏，如图1-lb）所示，如果地面上的图形投影到这个不规则的曲面上，将无法进行测量计算和绘图。为此必须用一个和大地水准面非

常接近的可用数学公式表达的几何形体来代替大地水准面。在测量上选用椭圆绕其短轴旋转而成的参考旋转椭球面，作为测量计算的基准面，如图1-lb）所示。

图1-1 地球的自然表面、大地水准表面和旋转椭球面

旋转椭球的形状和大小可由其长半轴a（或短半轴b）和扁率α来表示。我国1980年国家大地坐标系采用了1975年国际椭球，该椭球的基本元素为：

长半轴 a=6378.140km 短半轴 b =6356.755km 扁 率

ab1a298.257由于旋转椭球的扁率很小，因此当测区范围不大时，可近似地把旋转椭球作为圆球，其半径近似为： R

12ab6371km 3