房地产测量

测量学基础 本项目主要介绍测量学的概念、分类及确定地面点位置的坐标系统，并讨论地球曲率对测量工作的影响。 任务测量学简介 一、 测量学概述 测量学是测绘学科中的一门基础课程，其提供的地形信息（地面点位的空间位置和属性）广泛应用于城市规划、房地产开发、工程建筑设计等工作中。从广义来讲，测量学是研究地球的形状、大小和地面点位的学科，并对其属性进行测定、采集和表达,主要内容分为测定和测设。测定是将地球表面的地形通过测量和计算，得到一系列测量数据或缩绘成地形图。测设是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，并作为施工的依据。 二、 测量学分类 根据研究范围和对象的不同，测量学可分为如下五个学科。 1. 大地测量学 大地测量学是研究和测定整个地球的形状和大小，以及重力场变化和地面点位的理论和技术的学科。 2. 摄影测量与遥感学 摄影测量与遥感学是研究利用摄影或遥感的手段来测定目标物的形状、大小和空间位置的学科。 3. 地图制图学 地图制图学是研究地图的基础理论及地图的设计、编绘的方法和应用的学科，一般包括地图投影、地图编制、地图整饰和地图制印。 4. 海洋测量学 海洋测量学是研究以海洋和陆地水域为对象所进行的测量和制图工作的学科。 5. 工程测量学 工程测量学是研究各种工程建设在设计、施工和管理阶段所需测量工作的理论和技术的学科。 本书主要介绍部分工程测量学的内容及房地产测量的相关理论。在相关规定的前提下，房地产测量是指通过测量仪器采集和表述房屋及其用地信息。这将为房地产的开发、管理及城镇规划建设提供必要的数据和资料。 任务地面点位置的确定 确定一系列地面点的平面位置和高程是测量工作中的基本任务之一，地球的形状和大小又与测量工作密不可分。 一、 地球的形状和大小 地球的自然表面可以看作是一个不规则的曲面，其海洋面积约占71%，因此可以认为地球是一个由水体包围的球体，静止状态下的海水面称为水准面。由于受到潮汐、风浪等影响，水准面并不唯yi。通常将与平均海水面相吻合的水准面称作大地水准面，如图3.1所示。水准面的特性是处处与铅垂线垂直，但地球内部质量的不均匀分布使得各点的铅垂线方向产生不规则变化，因此，大地水准面无法用确定的数学公式表达。 将大地水准面所包围的形体称为大地体。为了便于测量数据的计算及处理，选用一个与地球形状、大小接近，且可用数学式表达的规则球体（即旋转椭球体）来代表地球的形状，这样的椭球体称为参考椭球体。通常将参考椭球体面作为严格意义上的测量计算基准面。 如图3.2所示，确定旋转椭球体形状大小参数的是椭圆的长半径a和短半径b，则扁率可表示为 α=a-ba 。表3.1列出了几个著名的椭球体。我国的1954年北京坐标系采用的是克拉索夫斯基椭球，1980国家大地坐标系采用的是1975国际椭球，而全球定位系统（GPS）采用的是WGS84椭球。由于参考椭球的扁率很小，在小区域的普通测量中可将地（椭）球看作圆球，其半径为6 371 km。 图3.1地球自然表面 图3.2旋转椭球体 表3.1椭球体及其参数 椭 球 名 称 长半轴 a/m 短半轴 b/m 扁率 α 计算年代和国家 备注 贝塞尔 6377397 6356079 1∶299.152 1841年/德国 海福特 6378388 6356912 1∶297.0 1910年/美国 1942年国际 **个推荐值 克拉索夫斯基 6378245 6356863 1∶298.3 1940年/苏联 中国1954年 北京坐标系采用 1975国际椭球 6378140 6356755 1∶298.257 1975年/国际 第三个推荐值 中国1980年国家大地坐标系采用 WGS84 6378137 6356752 1∶298.257 1979年/国际 第四个推荐值 美国GPS采用 二、 地面点位置的确定 测量工作中，点的空间位置常采用球面或平面坐标和高程来表示，因此，需要建立各种坐标系统和高程系统。 1. 大地坐标系 大地坐标系以参考椭球面为基准面，用大地经度L和大地纬度B表示地面点的球面位置，沿椭球面的法线计算该点的大地高H，则由大地坐标L、B、H即可确定该地面点在大地坐标系中的空间位置。如图3.3所示，包含地面点P的法线且通过椭球旋转轴的平面称为P的大地子午面。过P点的大地子午面与起始大地子午面所夹的两面角就称为P点的大地经度L，其值分为东经0°~180°和西经0°~180°；过点P的法线与椭球赤道面所夹的线面角就称为P点的大地纬度B，其值分别为北纬0°~90°和南纬0°~90°。点位在椭球面之上，大地高H取正，反之取负。 图3.3大地坐标系 若采用天文方法测定地面点的经纬度，分别称为天文经度λ和天文纬度φ。 2. 高斯平面直角坐标系 与数学上的直角坐标相比，测量工作中所采用的平面直角坐标系一般以x轴为纵轴，表示南北方向，以y轴为横轴，表示东西方向，象限为顺时针编号，数学中的三角公式在测量坐标系中完全适用。在实际测量工作中，一般采用平面直角坐标代替以角度为度量单位的球面坐标来表示地面点的平面位置，因此需用地图投影的方法将球面上的大地坐标转换为平面直角坐标。目前，我国采用的是高斯克吕格投影（简称为高斯投影）。高斯投影是一种横轴等角切椭圆柱投影，该投影解决了将椭球面转换为平面的问题。从几何意义上看，高斯投影就是假设一个椭圆柱横套在地球椭球体外并与椭球面上的某一条子午线相切，这条相切的子午线称为中央子午线。若在椭球体中心放置一个光源，通过光线将椭球面上一定范围内的物象映射到椭圆柱的内表面上，然后将椭圆柱面沿一条母线剪开并展成平面，即可获得投影后的平面图形，如图3.4所示。 图3.4高斯投影概念 图3.5投影分带 高斯投影虽然使球面图形的角度和平面图形的角度保持不变，但任意两点间有长度变形和面积变形，即：离中央子午线越远，变形就越大。在测量中多采用分带投影法，即将投影区域限制在中央子午线两侧一定范围，按经线划分成投影带，如图3.5所示。投影带一般分为6°带和3°带两种，如图3.6所示。