建筑CAD授课教案Word文档下载推荐.docx
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教学目标
通过介绍测量学相关的基础知识，让学生对建筑工程测量有一个基本的认识，从而激发学生学习本课程的兴趣。
教学重点
1.测量的任务
2.地面点位的确定
教学难点
1.测定和测设的区别
2.高程和高差的概念
教学方法
多媒体导学、讲练结合
教学内容
教法提示
新课导入
测量学是研究地球表面形状和大小以及确定地面点位的科学，而建筑工程测量是工程测量学的一部分，是研究建筑工程在勘测设计、施工和管理各阶段所进行的各种测量工作的学科。
§
1.1建筑工程测量的任务
一、测量学
1、概念：
测量学是研究地球的形状、大小以及地球表面（含空中、地表、地下和海洋）各种物体的几何形状和空间位置的科学。
2、分类：
（按研究对象及采用的技术）
大地测量学、摄影测量学、海洋测量学、工程测量学、地图制图学
3、内容：
（包括测定和测设两部分）
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数据，再把地球表面的地物和地貌缩绘成地形图，供规划设计使用
测设：
是指把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物等的位置在地面上标定出来，作为施工的依据。
二、建筑工程测量的任务
1、测绘大比例尺地形图
2、施工放样和竣工测量
3、建筑物变形观测
1.2地面点位的确定
一.地球的形状和大小
1．地球自然形体：
是一个不规则的几何体，
海洋面积约占地球表面的71%。
作为测量中建立高程系统的基准面，高程为零。
铅垂线：
重力的作用线,测量工作的基准线。
大地体：
大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形体。
由于大地水准面是一个不规则的曲面，不能用数学公式表述，因而需要寻找一个理想的几何体代表地球的形状和大小。
该几何体必须满足两个条件：
①形状接近地球自然形体；
②可以用简单的数学公式表示。
2．参考椭球体及参考椭球面
参考椭球体:
一个非常接近大地体，并可用数学式表示其几何形体，作为地球的参考形状和大小。
它是一个椭圆绕其短轴旋转而形成的形体,故又称旋转椭球体。
作为建立坐标系统的基准面。
参考椭球面：
参考椭球体外表面，
是球面坐标系的基准面。
旋转椭球体由长半轴a（或短半轴b）和扁率α决定。
我国目前采用的参考椭球体的参数为：
长半轴a=6378140m
短半轴b=6356755.3m
测量精度要求不高时，可把地球看作圆球，其平均半径
R=6371km
二、确定地面点位的方法
地面点的空间位置可以用点在水准面或水平面上的位置（X，Y）及点到大地水准面的铅垂距离（H）来确定。
如地面点：
A（X，Y，H）
1、地面点的高程
地面点的高程：
地面点沿铅垂方向到大地水准面的距离。
注：
地面点在大地水准面以上，H为正；
地面点在大地水准面以下，H为负。
如图：
HA=166.780mHB=-136.680m
绝对高程（海拔）：
某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离。
如：
HA、HC。
相对高程：
某点沿铅垂线方向到任意水准面的距离。
如：
HA′、HC′。
高差：
地面上两点高程之差。
hAC=HC–HA
hAC=HC′–HA′
当hAC为正时，C点高于A点；
当hAC为负时，C点低于A点；
我国的高程系统：
我国国家高程系统：
黄海高程系统
我国国家高程基准：
1985年国家高程基准（72.260m）
水准原点--全国高程的起算点。
目前我国统一采用
1985年国家高程基准。
2、地面点的坐标
地面点的坐标常用地理坐标、高斯平面直角坐标或独立平面直角坐标表示。
（一）地理坐标
以参考椭球面为基准面建立的坐标系。
地球表面任意一点的经度和纬度，称为该点的地理坐标。
如：
北京某点为东经116º
28′北纬39º
54′
椭球上的基本概念
地轴：
地球的自转轴（NS），N为北极，S为南极。
子午面：
过地球某点与地轴所组成的平面。
起始子午面：
通过英国格林尼治天文台的子午面NGS。
子午线：
子午面与地球面的交线，又叫经线。
纬线：
垂直于地轴的平面与地球面的交线。
道平面：
垂直于地轴并通过地球中心的平面。
赤道：
赤道平面与地球面的交线。
大地经度：
过P点的子午面NPS与首子午面NMS所构成
的二面角叫做P点的大地经度，用L表示。
大地纬度：
过P点的法线Pn与赤道面的夹角叫做P点
的大地纬度，用B表示。
经度取值范围：
东经0~180˚西经0~180˚
纬度取值范围：
北纬0~90˚南纬0~90˚
（二）平面直角坐标
由于地理坐标是球面坐标，在工程建设规划、设计、施工中，测量和计算十分不便。
投影：
将球面坐标按一定的数学法则归算到平面上，建立平面直角坐标系。
测量中的平面直角坐标系不同于数学中的平面直角坐标系。
测量中的平面直角坐标系
与数学上的笛卡尔平面直角坐标系的异同点：
不同点：
1、x，y轴互异。
2、坐标象限不同。
3、表示直线方向的方位角定义不同。
相同点：
数学计算公式相同。
边讲边看图片，使讲解更加形象直观
小结
●本节主要介绍测量学的研究内容和测量学的基础知识，包括测定和测设、大地水准面、高程、坐标等相关概念。
作业
1、测定与测设有何区别？
2、建筑工程测量的任务是什么？
3、何谓绝对高程？
何谓相对高程？
两点之间的绝对高程与相对高程之差是否相同？
授课时间：
__第2次课_______上课班级：
第1章绪论
让学生在掌握地面点位确定的因素即高程和坐标的基础上，学习高斯平面直角坐标系相关内容以及测量的基本内容和原则。
1.高斯平面直角坐标系的建立
2.测量的基本内容
1.投影带的划分和坐标的确定
2.测量的基本原则
复习提问
1、
巩固旧知识
高斯平面直角坐标系
1、高斯投影的概念
高斯投影是一种等角投影。
它是由德国数学家高斯（Gauss，1777~1855）提出，后经德国大地测量学家克吕格（Kruger，1857～1923）加以补充完善，故又称“高斯—克吕格投影”，简称“高斯投影”。
2、高斯投影的原理
高斯投影采用分带投影。
将椭球面按一定经差分带，分别进行投影。
3、高斯投影的特性
（1）中央子午线投影后为直线，且长度不变。
（2）除中央子午线外，其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线，并以中央子午线为对称轴。
投影后有长度变形。
（3）赤道线投影后为直线，但有长度变形。
（4）除赤道外的其余纬线，投影后为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴。
（5）经线与纬线投影后仍然保持正交。
（6）离中央子午线愈远，长度变形愈大。
4、投影带的划分
我国规定按经差6º
和3º
进行投影分带。
6º
带自首子午线开始，按6º
的经差自西向东分成60个带。
3º
带自东经1.5º
开始，按3º
的经差自西向东分成120个带。
6º
带与3º
带中央子午线之间的关系如图:
3º
带的中央子午线与6º
带中央子午线及分带子午线重合，减少了换带计算。
按照6º
带划分的规定，第1带中央子午线的经度为3º
，其余各带中央子午线经度与带号的关系是：
L。
=6º
N－3º
（N为6º
带的带号）
例：
20带中央子午线的经度为L。
＝6º
×
20－3º
＝117º
按照3º
=3º
n（n为3º
120带中央子午线的经度为L。
＝3º
120＝360º
5、高斯平面直角坐标系
坐标系的建立：
x轴—中央子午线的投影y轴—赤道的投影
原点O—两轴的交点
注：
X轴向北为正，y轴向东为正。
由于我国的位于北半球，东西横跨12个6º
带，各带又独自构成直角坐标系。
故：
X值均为正，而Y值则有正有负。
例：
有一国家控制点的坐标:
x=3102467.280m,y=19367622．380m，
（1）该点位于6˚带的第几带？
（2）该带中央子午线经度是多少？
（3）该点在中央子午线的哪一侧？
（4）该点距中央子午线和赤道的距离为多少？
独立平面直角坐标
当测区范围较小时，可将大地水准面看作平面，并在平面上建立独立平面直角坐标系；
地面点的位置可用平面直角坐标确定；
坐标系原点一般选在测区西南角（测区内X、Y均为正值）；
原点坐标值可以假定，也可以采用高斯平面直角坐标；
规定：
X轴向北为正，Y轴向东为正。
三、用水平面代替水准面的限度
1、对水平距离的影响
水准面上弧长为S，其所对圆心角为θ，地球的
半径为R。
水平面上直线长为t，其差值为ΔS。
结论：
在半径为10km的圆面积内进行长度的测量时，可以不必考虑地球曲率的影响，即可把水准面
当作水平面看待。
2、对高程的影响
结论:
地球曲率的影响对高差而言，即使在很短的距离也必须加以考虑。
1.3测量工作概述
一、测量工作的基本内容
测量工作的主要目的是确定点的坐标和高程。
待定点的坐标和高程一般不是直接测定的。
如图：
A、B为已知点，C为待定点
基本内容：
高差测量（h）角度测量（β、α）距离测量（D1、D2）
二、测量工作的基本原则
布局上：
由整体到局部
次序上：
先控制后碎部
且：
前一步工作未作检核不进行下一步工作
优点：
①减少误差积累；
②避免错误发生；
③提高工作效率。
讲练结合，加深学生的理解和记忆。
●本节主要介绍高斯平面直角坐标系的建立，以此来确定地面点的位置和用水平面代替水准面的限度。
还介绍了建筑工程测量的基本内容和应遵循的原则。
课后思考题与习题第7、8题。
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