介绍： 第1章 测量学的基本知识 1．1 测量学的研究对象及建筑工程测量的任务 1．1．1 测量学的研究对象 测量学是研究地球的形状、大小和确定地球表面点位的一门学科。其研究的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、空间位置关系以及其他信息。测量学的主要任务有三个方面：一是研究确定地球的形状和大小，为地球科学提供必要的数据和资料；二是将地球表面的地物、地貌测绘成图；三是将图纸上的设计成果测设到现场。 随着科学的发展，测量工具及数据处理方法的改进，测量的研究范围已远远超过地球表面这一范畴。20世纪60年代人类已经对太阳系的行星及其所属卫星的形状、大小进行了制图方面的研究，测量学的服务范围也从单纯的工程建设扩大到地壳的变化、高大建筑物的监测、交通事故的分析、大型粒子加速器的安装等各个领域。 1．1．2 测量学的学科分类 测量学是一门综合性的学科，根据其研究对象和工作任务的不同可分为大地测量学、地形测量学、摄影测量与遥感学、工程测量学以及地图制图学等学科。 大地测量学是研究和确定地球形状、大小、重力场、整体与局部运动和地表面点的几何位置以及它们的变化的理论和技术的学科。其基本任务是建立国家大地控制网，测定地球的形状、大小和重力场，为地形测图和各种工程测量提供基础起算数据；为空间科学、军事科学及研究地壳变形，地震预报等提供重要资料。按照测量手段的不同，大地测量学又分为常规大地测量学、卫星大地测量学及物理大地测量学。 地形测量学是研究如何将地球表面局部区域内的地物、地貌及其他有关信息测绘成地形图的理论、方法和技术的学科。按成图方式的不同地形测图可分为模拟测图和数字化测图。 摄影测量与遥感学是研究利用电磁波传感器获取目标物的影像数据，从中提取语义和非语义信息，并用图形、图像和数字形式表达的学科。其基本任务是通过对摄影相片或遥感图像进行处理、量测、解译，以测定物体的形状、大小和位置进而制作成图。根据获得影像的方式及遥感距离的不同，该学科又分为地面摄影测量学、航空摄影测量学和航天遥感测量学。 工程测量学是研究各种工程在规划设计、施工建设和运营管理各阶段所进行的各种测量工作的学科。工程测量是测绘科学与技术在国民经济和国防建设中的直接应用。 地图制图学是利用测量所得的资料，研究如何编绘成图以及地图制作的理论，方法和应用等方面的学科。 测量学各分支学科之间互相渗透、相互补充、相辅相成。本课程主要讲述地形测量学 第3页 与工程测量学的部分内容。主要介绍工业与民用建筑工程中常用的测量仪器的构造与使用方法，小区域大比例尺地形图的测绘及应用，建筑物和管道工程的施工测量以及高大建筑物变形监测和测量新技术在这些方面的应用： 1．1．3 建筑工程各阶段的测量任务 测量学的任务包括测定和测设两部分。测定是指通过测量得到一系列数据，或将地球表面的地物和地貌缩绘成各种比例尺的地形图。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。 建筑工程测量学是运用测量学的基本原理和方法为各类建筑工程服务的一门学科。具体说就是研究建筑工程在勘测设计、施工建设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。 一项工程，一般都要经过勘测设计、工程施工、运营和管理等几个阶段。 进行勘测设计，必须要有设计底图。该阶段测量工作的任务就是为勘测设计提供地形图。例如，铁路在设计阶段要收集一切相关的地形资料，以及地质、经济、水文等其他方面的情况，在图上选择几条有价值的线路，然后测量人员测定所选线路上的带状地形图。最后设计人员根据测得的现状地形图选择最佳路线以及在图上进行初步的设计。 在工程施工建设之前，测量人员要根据设计和施工技术的要求把建筑物的空间位置关系在施工现场标定出来，作为施工建设的依据，这一步即为测设工作，也就是我们所说的施工放样。施工放样是联系设汁和施工的重要桥梁，一般来讲，精度要求也比较高。 工程在运营管理阶段的测量工作主要指的是工程建筑物的变形观测。为了监测建筑物的安全和运营情况，验证设计理论的正确性，需要定期地对工程建筑物进行位移、沉陷、倾斜等方面的监测，通常以年为单位。反过来，变形监测的数据也可以作为我们以后工程设计的依据。 可见测量工作贯穿于工程建设的整个过程，测量工作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。 1．2 地面点位置的表示方法 1．2．1 地球的形状和大小 人们对地球的认识是一个漫长的过程。古代人们由于受到生产力水平的限制，视野比较狭窄，所以认为天是圆的地是方的，即所谓的“天圆地方”。 公元前古希腊，有人提出地球是一个圆球。1522年，麦哲伦及其伙伴完成绕地球一周以后，才确定了地球为球体。17世纪末，牛顿研究了地球自转对地球形态的影响，从理论上推测地球不是一个很圆的球形，而是一个赤道处略为隆起，两极略为扁平的椭球体。 测量工作是在地球表面进行的，然而这个表面是起伏不平的，比如我国西藏与尼泊尔交界处的珠穆朗玛峰高达8844．43m，而在太平洋西部的马里亚纳海沟深达11022m，两者高度差近2万m。尽管有这样大的高差，但相对于半径为6371km的地球来说还是很小的。就整个地球而言，我们知道71％是被海洋所覆盖，因此人们把地球总的形状看成是
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