总结提高

本章主要介绍了测量学的发展和研究对象。工程测量是测量学的一个组成部分。它包括工程在规划设计、施工建筑和运营管理阶段所进行的各种测量工作。在不同的领域中，测量工作的内容和步骤也不相同。

地球的表面极不规则，为了在地球的表面进行测量和计算，人们想了许多办法，比如把地球总的形状看作是被海水包围的球体。于是设想有一个静止的、没有潮汐风浪等影响的海洋表面，向陆地延伸并处处保持与铅垂线方向正交的封闭曲面，称为大地水准面。大地水准面所包围的形体称为大地体，大地体就代表了地球的形状和大小。

由于地球内部质量分布不均匀，导致地面上各点的铅垂线方向产生不规则变化，所以大地水准面实际上是一个有微小起伏、不规则的、很难用数学方程表示的复杂曲面。如果把地球表面的形状投影到这个不规则的曲面上，将无法进行测量的计算工作。为了解决投影计算问题，人们选择了一个与大地体形状和大小较为接近的、能用数学方程表示的旋转椭球来代替大地体，通过定位使旋转椭球与大地体的相对位置固定下来，这个旋转椭球称为参考椭球。参考椭球的表面是一个规则的数学曲面，它是测量计算和投影制图所依据的面。

从20世纪50年代到现在，我国分别采用了前苏联选定的克拉索夫斯基椭球，建立了“1954北京坐标系”；采用1975年16届国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）推荐的椭球，建立了我国自己的 “1980西安坐标系”；近年来，由于GNSS定位技术的大力发展，采用1979年17届国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）推荐的椭球，使用了WGS-84世界大地坐标系。随着社会的进步，国民经济建设、国防建设和社会发展、科学研究等对国家大地坐标系提出了新的要求，迫切需要采用原点位于地球质量中心的坐标系统作为国家大地坐标系，有利于采用现代空间技术对坐标系进行维护和快速更新，测定高精度大地控制点三维坐标，并提高测图工作效率。使用新的地心坐标系，实现我国陆海空统一的、高精度的、具有一定密度的、与世界坐标系接轨的新的大地坐标系。最终将成为我国数字地球坐标框架的基础。国务院批准自2008年7月1日启用我国的地心坐标系——2000国家大地坐标系，英文名称为China Geodetic Coordinate System 2000，英文缩写为CGCS 2000。

地面点的空间位置都与一定的坐标系统相对应。在高低起伏的地球自然表面上，地面点的位置通常以坐标和高程来表示。用大地经度L和大地纬度B表示地面点在参考椭球面上投影位置的坐标，称为大地坐标。大地坐标是球面坐标，用它表示地面点的位置形象直观，但其观测和计算都比较复杂。但地球是一个不可展的曲面，在局部工程建设的规划、设计与施工中，更多的则是需要把它投影到某个平面上来，使测量计算与绘图变得容易。

我国采用的是高斯-克吕格正形投影，高斯正形投影是将地球按经线划分成带，称为投影带。投影带是从起始子午线开始，每隔经度6°划分为一带，自西向东将整个地球划分为60个带。在由高斯投影而成的平面上，中央子午线和赤道均为直线，两者互相垂直。以中央子午线为坐标系纵轴x，以赤道为横轴y，其交点为o，便构成此带的高斯平面直角坐标系。我国位于北半球，x坐标均为正值，而y坐标则有正有负，对于6°带高斯平面直角坐标系，最大的y坐标负值为-365km。为避免y坐标出现负值，规定把x轴向西平移500km。

地面某直线的水平距离投影到高斯平面上需要两次投影。第一次是从地面投影到参考椭球面上，第二次则是从参考椭球面投影到高斯平面上。

在投影精度要求较高时，可以把投影带划分再小一些，例如采用3°分带，如果投影精度要求更高，还可以采用1.5°分带。1.5°带也称为任意带。我国所处的概略经度范围是东经73°27'～135°09'，含有11个6°带，即从13～23带；21个3°带，从25～45带。可见，在我国的6°带和3°带的投影带号是不重复的。

《城市测量规范》（CJJ/T 8—2011）规定，面积小于25km2的城镇，可以将水平面作为投影面，地面点在水平面上的投影位置可以用平面直角坐标表示。如果坐标系的原点是任意假设的，则称为独立的平面直角坐标系。为了不使坐标出现负值，对于独立测区，往往把坐标原点选在西南角以外适当位置。

地面点在水平面上的投影位置可以用平面直角坐标表示。如果坐标系的原点是任意假设的，则称为独立的平面直角坐标系。为了不使坐标出现负值，对于独立测区，往往把坐标原点选在西南角以外适当位置。

地面点沿铅垂线方向至大地水准面的距离称为绝对高程，亦称为海拔。地面点沿铅垂线方向至任意假定水准面的距离称为该点的相对高程，亦称为假定高程。两点高程之差称为高差，测量工作中，一般采用绝对高程，只有在偏僻地区，没有已知的绝对高程点可以引测时，才采用相对高程。

我国规定以黄海平均海水面作为大地水准面。在青岛观象山上建立了“中华人民共和国水准原点”，作为全国推算高程的依据。并分别于1956年确定水准原点的高程为72.289m，按这个原点高程为基准去推算全国的高程，称为“1956年黄海高程系”；后又经过多年的潮汐水位观测资料，进一步确定了黄海平均海水面的精确位置，再次测得水准原点的高程为 72.2604m，并命名为“1985国家高程基准”。

综上所述，确定地面点的位置必须进行三项基本测量工作，即角度测量、距离测量和高程测量。

当测区范围较小，可以用水平面代替水准面，即以平面代替曲面。这样的替代可使测量的计算和绘图工作大为简化。经研究表明，在半径为10km的区域，地球曲率对水平距离的影响可以忽略不计。当测区范围在100km2时，水平面代替水准面对角度的影响仅为0.51″，在普通测量工作中可以忽略不计。用平面代替曲面作为高程的起算面，对高程的影响是很大的，因此，即便是距离很短，也不能忽视地球曲率对高程的影响。

在测量工作中，必须按照 “先整体后局部”“先控制后碎部”的原则进行。建筑物施工放样也必须遵循“先整体后局部”“先控制后碎部”的原则。先在施工地区布设施工控制网，然后根据控制点和放样数据来测设建筑物的细部点，把图上设计的建筑物位置在实地标定出来。