總結提高

本章主要介紹了測量學的發展和研究對象。工程測量是測量學的一個組成部分。它包括工程在規劃設計、施工建筑和運營管理階段所進行的各種測量工作。在不同的領域中，測量工作的內容和步驟也不相同。

地球的表面極不規則，為了在地球的表面進行測量和計算，人們想了許多辦法，比如把地球總的形狀看作是被海水包圍的球體。于是設想有一個靜止的、沒有潮汐風浪等影響的海洋表面，向陸地延伸并處處保持與鉛垂線方向正交的封閉曲面，稱為大地水準面。大地水準面所包圍的形體稱為大地體，大地體就代表了地球的形狀和大小。

由于地球內部質量分布不均勻，導致地面上各點的鉛垂線方向產生不規則變化，所以大地水準面實際上是一個有微小起伏、不規則的、很難用數學方程表示的復雜曲面。如果把地球表面的形狀投影到這個不規則的曲面上，將無法進行測量的計算工作。為了解決投影計算問題，人們選擇了一個與大地體形狀和大小較為接近的、能用數學方程表示的旋轉橢球來代替大地體，通過定位使旋轉橢球與大地體的相對位置固定下來，這個旋轉橢球稱為參考橢球。參考橢球的表面是一個規則的數學曲面，它是測量計算和投影制圖所依據的面。

從20世紀50年代到現在，我國分別采用了前蘇聯選定的克拉索夫斯基橢球，建立了“1954北京坐標系”；采用1975年16屆國際大地測量與地球物理聯合會（IUGG）推薦的橢球，建立了我國自己的 “1980西安坐標系”；近年來，由于GNSS定位技術的大力發展，采用1979年17屆國際大地測量與地球物理聯合會（IUGG）推薦的橢球，使用了WGS-84世界大地坐標系。隨著社會的進步，國民經濟建設、國防建設和社會發展、科學研究等對國家大地坐標系提出了新的要求，迫切需要采用原點位于地球質量中心的坐標系統作為國家大地坐標系，有利于采用現代空間技術對坐標系進行維護和快速更新，測定高精度大地控制點三維坐標，并提高測圖工作效率。使用新的地心坐標系，實現我國陸海空統一的、高精度的、具有一定密度的、與世界坐標系接軌的新的大地坐標系。最終將成為我國數字地球坐標框架的基礎。國務院批準自2008年7月1日啟用我國的地心坐標系——2000國家大地坐標系，英文名稱為China Geodetic Coordinate System 2000，英文縮寫為CGCS 2000。

地面點的空間位置都與一定的坐標系統相對應。在高低起伏的地球自然表面上，地面點的位置通常以坐標和高程來表示。用大地經度L和大地緯度B表示地面點在參考橢球面上投影位置的坐標，稱為大地坐標。大地坐標是球面坐標，用它表示地面點的位置形象直觀，但其觀測和計算都比較復雜。但地球是一個不可展的曲面，在局部工程建設的規劃、設計與施工中，更多的則是需要把它投影到某個平面上來，使測量計算與繪圖變得容易。

我國采用的是高斯-克呂格正形投影，高斯正形投影是將地球按經線劃分成帶，稱為投影帶。投影帶是從起始子午線開始，每隔經度6°劃分為一帶，自西向東將整個地球劃分為60個帶。在由高斯投影而成的平面上，中央子午線和赤道均為直線，兩者互相垂直。以中央子午線為坐標系縱軸x，以赤道為橫軸y，其交點為o，便構成此帶的高斯平面直角坐標系。我國位于北半球，x坐標均為正值，而y坐標則有正有負，對于6°帶高斯平面直角坐標系，最大的y坐標負值為-365km。為避免y坐標出現負值，規定把x軸向西平移500km。

地面某直線的水平距離投影到高斯平面上需要兩次投影。第一次是從地面投影到參考橢球面上，第二次則是從參考橢球面投影到高斯平面上。

在投影精度要求較高時，可以把投影帶劃分再小一些，例如采用3°分帶，如果投影精度要求更高，還可以采用1.5°分帶。1.5°帶也稱為任意帶。我國所處的概略經度范圍是東經73°27'～135°09'，含有11個6°帶，即從13～23帶；21個3°帶，從25～45帶。可見，在我國的6°帶和3°帶的投影帶號是不重復的。

《城市測量規范》（CJJ/T 8—2011）規定，面積小于25km2的城鎮，可以將水平面作為投影面，地面點在水平面上的投影位置可以用平面直角坐標表示。如果坐標系的原點是任意假設的，則稱為獨立的平面直角坐標系。為了不使坐標出現負值，對于獨立測區，往往把坐標原點選在西南角以外適當位置。

地面點在水平面上的投影位置可以用平面直角坐標表示。如果坐標系的原點是任意假設的，則稱為獨立的平面直角坐標系。為了不使坐標出現負值，對于獨立測區，往往把坐標原點選在西南角以外適當位置。

地面點沿鉛垂線方向至大地水準面的距離稱為絕對高程，亦稱為海拔。地面點沿鉛垂線方向至任意假定水準面的距離稱為該點的相對高程，亦稱為假定高程。兩點高程之差稱為高差，測量工作中，一般采用絕對高程，只有在偏僻地區，沒有已知的絕對高程點可以引測時，才采用相對高程。

我國規定以黃海平均海水面作為大地水準面。在青島觀象山上建立了“中華人民共和國水準原點”，作為全國推算高程的依據。并分別于1956年確定水準原點的高程為72.289m，按這個原點高程為基準去推算全國的高程，稱為“1956年黃海高程系”；后又經過多年的潮汐水位觀測資料，進一步確定了黃海平均海水面的精確位置，再次測得水準原點的高程為 72.2604m，并命名為“1985國家高程基準”。

綜上所述，確定地面點的位置必須進行三項基本測量工作，即角度測量、距離測量和高程測量。

當測區范圍較小，可以用水平面代替水準面，即以平面代替曲面。這樣的替代可使測量的計算和繪圖工作大為簡化。經研究表明，在半徑為10km的區域，地球曲率對水平距離的影響可以忽略不計。當測區范圍在100km2時，水平面代替水準面對角度的影響僅為0.51″，在普通測量工作中可以忽略不計。用平面代替曲面作為高程的起算面，對高程的影響是很大的，因此，即便是距離很短，也不能忽視地球曲率對高程的影響。

在測量工作中，必須按照 “先整體后局部”“先控制后碎部”的原則進行。建筑物施工放樣也必須遵循“先整體后局部”“先控制后碎部”的原則。先在施工地區布設施工控制網，然后根據控制點和放樣數據來測設建筑物的細部點，把圖上設計的建筑物位置在實地標定出來。