2020年岩土工程师基础知识考点串讲：测量基本概念

　　测量基本概念

　　一、测量学及其基本内容

　　(一)测量学

　　测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面(包括空中、地下和海底)点位的科学。

　　(二)测量学的基本内容

　　1.测定

　　测定是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列测量数据，或把地球表面的地形绘成地形图，供经济建设、规划设计、科学研究和国防建设使用。

　　2.测设

　　测设是指把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置在地面上标定出来，作为施工的依据。

　　二、地球的形状和大小

　　(一)基准线和基准面

　　某点的基准线是该点所受到的地球引力和地球自转的离心力的合力方向线，即重力方向线。地球表面 71%是海洋，可以假想静止的海水面延伸穿过陆地包围整个地球，形成一个闭合曲面，称为水准面，特点是水准面上任意一点的铅垂线都垂直于该点上的曲面。与水准面相切的平面称为水平面。位于不同高度的水准面有无穷多个，其中与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面，它就是点位投影和高程计算的基准面。

　　(二)地球形状和大小

　　由大地水准面所包围的形体称为大地球体，可看作是地球的实际形状。由于地球内部质量分布不均匀，致使大地水准面成为一个非常复杂而又难于用数学式表达的曲面。为便于计算与制图，测量学中选用一个和大地水准面总体形状非常接近的数学形体即参考椭球体来代表地球形体。我国目前采用的元素值为a = 6 378.140km

　　a =(a - b) / a =1/298.257

　　由于扁率很小，普通测量学近似地把地球作为半径 R=(2a + b) / 3 =6 371km 的圆球来看待。

　　三、地面点位的确定

　　(一)高程

　　地面上任一点到水准面的铅垂距离就是该点的高程。点到大地水准面的铅垂距离称为绝对高程，又称为海拔。

　　目前我国采用的是“1985 国家高程基准”，青岛水准原点的高程为 72.260m。

　　(二)坐标

　　1.地理坐标系

　　地理坐标是以经度和纬度表示点在旋转椭球体面上投影的球面位置，又称为绝对位置。例如北京

　　某点的地理坐标为l =东经 116º28/，f = 北纬 39º54/。

　　2.高斯平面直角坐标系

　　高斯平面直角坐标系是采用高斯横椭圆柱投影的方法建立的平面直角坐标系，是一种球 面坐标与平面坐标相关联的坐标系统。将地球自西向东等分为 60 带，第 N 带中央子午线的经度l 按下式计算 l =6ºN-3º

　　中央子午线和赤道投影展开后为互相垂直的直线，分别为 x 轴和 y 轴，交点为原点，则组成高斯平面直角坐标系。我国位于北半球，纵坐标均为正值，而为避免横坐标出现负值，规定纵轴向西平移500km，并在横坐标值前冠以带号。

　　高斯投影中，各带中央子午线投影不变形，离中央子午线越远变形越大且两侧对称。为使投影变形更小，可采用 3º带投影法，从东经 1º30/起，自西向东，经差每 3º为一带，将整个地球划分为 120带，每带独立投影。第 n 带中央子午线的经度l/ ，按下式计算l/ = 3°n

　　我国在陕西省泾阳县永乐镇某点建立了中华大地原点，由此而建立起全国统一坐标系，称为“1980国家大地坐标系”。3.独立直角坐标系

　　当测区面积较小时，用水平面代替水准面，将地面点沿铅垂线直接投影到水平面上，由直角坐标值表示点的投影位置。采用的平面直角坐标系，规定南北方 向为纵轴 X，向北为正，向南为负;东西方向为横轴 Y，向东为正，向西为负。象限以坐标纵轴北方向为起始，按顺时针编号为 I、II、

　　III、IV。方位角则是以坐标纵轴北方向为起始，顺时针量到直线的水平角。例1：高斯平面直角坐标系与数学平面直角坐标系的主要区别是( )。

　　(A)轴系名称不同，象限排列顺序不同

　　(B)轴系名称相同，象限排列顺序不同

　　(C)轴系名称不同，象限排列顺序相同

　　(D)轴系名称相同，象限排列顺序相同答案：(A)

　　例 2 北京某点位于东经 116º28/、北纬 39º54/，则该点所在 6º带的带号及中央子午线的经度分别为( )。

　　(A)20、120º (B)20、117º (C)19、111º (D)19、117º

　　答案:(B)