工程測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)[高教課堂]

1、 一、一、測(cè)量工作在施工生產(chǎn)中作用測(cè)量工作在施工生產(chǎn)中作用 由于社會(huì)的發(fā)展，工程項(xiàng)目的增多，測(cè)量技術(shù)已經(jīng)廣泛地 應(yīng)用于工程建設(shè)的各個(gè)階段。應(yīng)用于工程建設(shè)上，其任務(wù) 共分三項(xiàng)：測(cè)圖；放樣；監(jiān)測(cè)。測(cè)圖；放樣；監(jiān)測(cè)。測(cè)圖工作是設(shè)計(jì)和測(cè)繪部 門(mén)的主要任務(wù)，我們只需了解一些概念即可。監(jiān)測(cè)可理解 為監(jiān)控測(cè)量，監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容為：在施工過(guò)程中對(duì)地質(zhì)和 地形變化情況進(jìn)行監(jiān)視。例如：在隧道施工過(guò)程中，對(duì)圍 巖受斂情況及拱頂下沉情況進(jìn)行觀(guān)測(cè)，以及其它大型建筑 物和高路基或地質(zhì)不良地段需要經(jīng)常地觀(guān)測(cè)它們的變形情 況，以便采取相應(yīng)的措施，確保工程質(zhì)量和人員、行車(chē)的 安全。對(duì)于我們施工單位而言，測(cè)量工作的主要任務(wù)就是 放

2、樣，因?yàn)闇y(cè)量放樣工作貫穿著工程的全過(guò)程。放樣亦稱(chēng) 測(cè)設(shè)，就是把圖紙上設(shè)計(jì)好的各種建筑物按設(shè)計(jì)要求測(cè)設(shè) 到地面上，并用一定的標(biāo)志表示出來(lái)，作為施工的依據(jù)。 1教育教學(xué) 測(cè)量的實(shí)際工作分為外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩個(gè)內(nèi)容，其外業(yè)工 作（放樣工作）即為測(cè)量地面上各點(diǎn)之間的角度、水 平距離和高差，測(cè)量成果的好壞亦取決于這三項(xiàng)工作 的質(zhì)量；內(nèi)業(yè)工作包括資料計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)放樣記錄、成 果整理復(fù)核等。 2教育教學(xué) 3教育教學(xué) 水平距離、水平角和高程的測(cè)設(shè)水平距離、水平角和高程的測(cè)設(shè) 1）測(cè)設(shè)工作的概念 定義：測(cè)設(shè)，又稱(chēng)放樣，是測(cè)繪的逆過(guò)程。根據(jù)待建、構(gòu)筑物各特 征點(diǎn)與控制點(diǎn)之間的距離、角度、高差等測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)，以控制點(diǎn)為根據(jù)，

3、將各特征點(diǎn)在實(shí)地樁定出來(lái)。 測(cè)設(shè)的基本工作水平距離、水平角和高程（稱(chēng)為測(cè)設(shè)工作三要 素）。 2）水平距離的測(cè)設(shè) 直接法從起點(diǎn)A直接用鋼尺或測(cè)距儀在給定方向上，丈量待放 樣的水平距離，得B點(diǎn)。 歸化法 用直接法測(cè)設(shè)出B點(diǎn)精密丈量其距離根據(jù)差值，實(shí)地改正。 4教育教學(xué) 3）水平角的測(cè)設(shè) 正倒鏡分中法較精確的直接法。 歸化法。步驟如下： 用直接法放樣出角值，在實(shí)地標(biāo)定 過(guò)渡點(diǎn)P。 精確實(shí)測(cè)AOP，得角值 ，并測(cè)量 OP長(zhǎng)度為S。 計(jì)算歸化值。 ，式中 。 從P出發(fā)，在OP的垂直方向上量取 值，得P終。 5教育教學(xué) 4）高程的測(cè)設(shè) 高程點(diǎn)放樣的方法 在已知水準(zhǔn)點(diǎn)（BM）和待放樣高程點(diǎn)P中間位置附近 架

4、儀，后視BM點(diǎn)，讀后視讀數(shù)a ，得視線(xiàn)高Hi=HBM+a， 上、下移動(dòng)水準(zhǔn)尺，使前視讀數(shù)b=Hi-HP，并沿尺底 畫(huà)線(xiàn)，得P點(diǎn)。 6教育教學(xué) 點(diǎn)平面位置的測(cè)設(shè)點(diǎn)平面位置的測(cè)設(shè) 正撥、反撥的概念： 水平角正撥順時(shí)針測(cè)設(shè)；水平角反撥逆時(shí)針測(cè)設(shè)。 點(diǎn)平面位置的測(cè)設(shè)方法 1）直角坐標(biāo)法 適用：有彼此垂直的主軸線(xiàn)時(shí)。 方法： O點(diǎn)架儀，瞄準(zhǔn)A，量取y，定出過(guò)渡點(diǎn)C；C點(diǎn)架儀，瞄準(zhǔn)A，反撥 90，量取x，得M點(diǎn)；量?。▁+MN），得N點(diǎn)；同樣的方法，測(cè)設(shè) Q、P點(diǎn)。 檢核：四角是否等于90，MQ、PN長(zhǎng)度是否符合要求。 7教育教學(xué) 2）極坐標(biāo)法 適用：在施工現(xiàn)場(chǎng)較 開(kāi)闊，無(wú)方格控制網(wǎng)時(shí) 可根據(jù)控制點(diǎn)利用極

5、坐 標(biāo)法進(jìn)行平面位置測(cè)設(shè)。 如圖，A、B為建筑物附 近的控制點(diǎn)，1、2為某 建筑物的兩個(gè)端點(diǎn)，其 坐標(biāo)值已知，用極坐標(biāo) 法可以測(cè)設(shè)1、2點(diǎn)的位 置。 方法：（見(jiàn)圖） 8教育教學(xué) 9教育教學(xué) 10教育教學(xué) 11教育教學(xué) 12教育教學(xué) 13教育教學(xué) 14教育教學(xué) 15教育教學(xué) 16教育教學(xué) 17教育教學(xué) 四四 豎直角測(cè)量豎直角測(cè)量 18教育教學(xué) 19教育教學(xué) 水平角觀(guān)測(cè)的誤差與注意事項(xiàng)水平角觀(guān)測(cè)的誤差與注意事項(xiàng) .儀器誤差 經(jīng)緯儀受制造精度所限產(chǎn)生的誤差、檢驗(yàn)校正不完善等殘留的誤差，都會(huì)影響到測(cè)角 精度。儀器誤差主要有水平度盤(pán)的偏心誤差、視準(zhǔn)軸誤差、橫軸誤差等。 水平度盤(pán)的偏心誤差 水平度盤(pán)的偏心

6、誤差是由于水平度盤(pán)的中心與照準(zhǔn)部的旋轉(zhuǎn)中心不重合造成的。取同一 方向兩次讀數(shù)的平均值，可消除度盤(pán)偏心差的影響。 由于視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸的校正不夠完善，而儀器尚有殘余誤差時(shí)，會(huì)影響水平角的 成果，給測(cè)角帶來(lái)誤差。采用測(cè)回法取盤(pán)左、盤(pán)右測(cè)角的平均值；或者用方向觀(guān)測(cè)法， 一方向取盤(pán)左、盤(pán)右測(cè)角的平均數(shù)，可以消除視準(zhǔn)軸誤差的影響。 橫軸誤差：由于橫軸在裝調(diào)時(shí)有一定的誤差，因此，橫軸對(duì)豎軸的垂直有一定的影響， 當(dāng)豎軸垂直時(shí)橫軸不水平，會(huì)給測(cè)角帶來(lái)誤差。采用測(cè)回法取盤(pán)左、盤(pán)右測(cè)角的平均值； 或者用方向觀(guān)測(cè)法，一方向取盤(pán)左、盤(pán)右測(cè)角的平均數(shù)，可以消除橫軸誤差的影響。 .安置儀器的誤差 安置儀器的誤差包括對(duì)中

7、誤差和整平誤差。 對(duì)中誤差 由于安置儀器時(shí)對(duì)中不精確，使儀器中心偏離了測(cè)站標(biāo)志點(diǎn)，給測(cè)角帶來(lái)誤差。消除此 項(xiàng)誤差時(shí),必須注意儀器對(duì)中精度,特別是在短邊或角度接近180的情況下。 20教育教學(xué) 整平誤差 由于豎軸傾斜的方向和傾斜的大小在盤(pán)左、盤(pán)右兩個(gè)位置都不能改變，因此，采用盤(pán)左、 盤(pán)右觀(guān)測(cè)同一目標(biāo)的方法，不能消除對(duì)中誤差，只有精確將儀器整平，才能消除對(duì)中誤 差的影響。 .目標(biāo)偏心誤差 目標(biāo)偏心誤差是由于儀器所照準(zhǔn)的目標(biāo)點(diǎn)不是觀(guān)測(cè)標(biāo)志中心而引起的測(cè)角誤差。為了 減少此項(xiàng)誤差，在較近距離測(cè)角時(shí)應(yīng)盡量觀(guān)測(cè)目標(biāo)底部，亦可直接照準(zhǔn)垂球線(xiàn)，減少目 標(biāo)偏心的誤差。 .觀(guān)測(cè)誤差 照準(zhǔn)誤差 影響照準(zhǔn)精度的主要因

8、素有望遠(yuǎn)鏡的放大倍率、目標(biāo)的亮度與清晰度、視差消除的程度、 人眼的分辨能力等。 讀數(shù)誤差 讀數(shù)誤差主要取決于讀數(shù)設(shè)備，指估讀最小分劃不準(zhǔn)確給測(cè)角帶來(lái)的誤差。 .環(huán)境影響的誤差 外界條件的影響很多，如觀(guān)測(cè)時(shí)光線(xiàn)不足、目標(biāo)陰暗、空氣跳動(dòng)、視線(xiàn)逆光等，會(huì)增大 照準(zhǔn)誤差；地面松軟會(huì)使儀器下沉、產(chǎn)生位移；刮風(fēng)會(huì)使儀器產(chǎn)生晃動(dòng)；太陽(yáng)暴曬會(huì)使 儀器變形等等。 為減少上述因素對(duì)測(cè)角的影響，在觀(guān)測(cè)時(shí)要選擇有利時(shí)間，避開(kāi)不利的影響；觀(guān)測(cè)時(shí)應(yīng) 將儀器安置穩(wěn)固；注意踩實(shí)三角架，防止土質(zhì)松軟儀器下沉；強(qiáng)光下給儀器打傘；刮風(fēng) 下雨停止觀(guān)測(cè)。 21教育教學(xué) 22教育教學(xué) 一一 平面控制測(cè)量概述平面控制測(cè)量概述 .目的與作用

9、 1）為測(cè)圖或工程建設(shè)的測(cè)區(qū)建立統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。 2）控制誤差的積累。 3）作為進(jìn)行各種細(xì)部測(cè)量的基準(zhǔn)。 .有關(guān)名詞 1）小地區(qū)（小區(qū)域）：不必考慮地球曲率對(duì)水平角和水平距離影響的 范圍。 2）控制點(diǎn)：具有精確可靠平面坐標(biāo)或高程的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)(一般由設(shè)計(jì) 部門(mén)提供)。 3）控制網(wǎng)：由控制點(diǎn)分布和測(cè)量方法決定所組成的圖形。 4）控制測(cè)量：為建立控制網(wǎng)所進(jìn)行的測(cè)量工作。 .控制測(cè)量分類(lèi) 1）按內(nèi)容分：平面控制測(cè)量、高程控制測(cè)量 2）按精度分：一等、二等、三等、四等；一級(jí)、二級(jí)、三級(jí) 3）按方法分：三角測(cè)量、導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量、水準(zhǔn)測(cè)量、GPS衛(wèi)星定位測(cè)量 4）按區(qū)域分：國(guó)家控制測(cè)量、城市控制測(cè)量

10、、小區(qū)域工程控制測(cè)量 23教育教學(xué) .國(guó)家控制網(wǎng) 在全國(guó)范圍內(nèi)建立的控制網(wǎng)，稱(chēng)為國(guó)家控制網(wǎng)。它是全國(guó)各種比例尺 測(cè)圖的基本控制，并為確定地球的形狀和大小提供研究資料。國(guó)家控 制網(wǎng)是用精密測(cè)量?jī)x器和方法建立的。 平面控制網(wǎng)：國(guó)家平面控制網(wǎng)由一、二、三、四等三角網(wǎng)組成。 高程控制網(wǎng)：國(guó)家高程控制網(wǎng)由一、二、三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)組成。 國(guó)家控制網(wǎng)的特點(diǎn)：高級(jí)點(diǎn)逐級(jí)控制低級(jí)點(diǎn)。 .小區(qū)域（15km2以?xún)?nèi)）控制測(cè)量 平面：國(guó)家或城市控制點(diǎn)首級(jí)控制圖根控制。 高程：國(guó)家或城市水準(zhǔn)點(diǎn)三、四等水準(zhǔn)圖根點(diǎn)高程。 24教育教學(xué) 二二 導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量 .導(dǎo)線(xiàn)的定義 1)定義：將測(cè)區(qū)內(nèi)相鄰控制點(diǎn)（導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)）連成直線(xiàn)而構(gòu)成的

11、折線(xiàn)圖形。 2)適用范圍較廣：主要用于帶狀地區(qū) (如：公路、鐵路和水利) 、隱蔽 地區(qū)、城建區(qū)、地下工程等控制點(diǎn)的測(cè)量。 .導(dǎo)線(xiàn)布設(shè)形式 根據(jù)測(cè)區(qū)情況和要求，導(dǎo)線(xiàn)布設(shè)可分為以下幾種形式： 1)閉合導(dǎo)線(xiàn) 多用于面積較寬闊的獨(dú)立地區(qū)。 2)附合導(dǎo)線(xiàn) 多用于帶狀地區(qū)及公路、鐵路、水利等工程的勘測(cè)與施工。 3)支導(dǎo)線(xiàn) 支導(dǎo)線(xiàn)的點(diǎn)數(shù)一般不宜超過(guò)2個(gè)，僅作為補(bǔ)設(shè)導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)時(shí)使用。 4)此外：還有導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)，其多用于測(cè)區(qū)情況較復(fù)雜地區(qū)和精度要求較高 的地區(qū)。 25教育教學(xué) .導(dǎo)線(xiàn)的外業(yè) 1)踏勘選點(diǎn)及建立標(biāo)志 導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)應(yīng)選擇在地勢(shì)較高、視野開(kāi)闊處，便于擴(kuò)展加密控制和實(shí)測(cè) 碎部。 相鄰導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)應(yīng)通視良好，利于測(cè)角量邊。

12、導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)應(yīng)選擇在土質(zhì)堅(jiān)硬處，便于長(zhǎng)期保存和安置儀器。 導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)應(yīng)盡量接近線(xiàn)路中線(xiàn)布設(shè)，在較大的橋址兩岸、隧道口附近 要設(shè)置導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)，以供放樣使用。 2)測(cè)水平角 導(dǎo)線(xiàn)轉(zhuǎn)折角(左角、右角)及連接角采用全測(cè)回法或方向觀(guān)測(cè)法觀(guān)測(cè)， 測(cè)角精度及標(biāo)準(zhǔn)參照規(guī)范執(zhí)行。 3)量水平邊長(zhǎng) 導(dǎo)線(xiàn)邊長(zhǎng)一般采用全站儀或光電測(cè)距儀進(jìn)行，觀(guān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及精度要求 參照規(guī)范執(zhí)行。 26教育教學(xué) 27教育教學(xué) 28教育教學(xué) 29教育教學(xué) 30教育教學(xué) 31教育教學(xué) 32教育教學(xué) 三三 小三角測(cè)量小三角測(cè)量 基本概念 1）三角點(diǎn)：測(cè)區(qū)內(nèi)的控制點(diǎn)組成相互連接的而成三角網(wǎng)，網(wǎng)中各三角形的頂點(diǎn)稱(chēng)為三角點(diǎn) 2）小三角測(cè)量：在小范圍內(nèi)布設(shè)邊長(zhǎng)較短的

13、小三角網(wǎng)，觀(guān)測(cè)所有三角形的各內(nèi)角，并丈量起始邊長(zhǎng)，用近似方法進(jìn) 行平差，然后應(yīng)用正弦定律算出各三角形的邊長(zhǎng)，再根據(jù)已知邊的坐標(biāo)方位角、已知點(diǎn)坐標(biāo)，求出各三角點(diǎn)的坐標(biāo)。 小三角測(cè)量的布設(shè)形式與等級(jí) 1）布設(shè)形式 單三角鎖 中點(diǎn)多邊形 線(xiàn)形三角鎖 2）等級(jí) 一級(jí)小三角 二級(jí)小三角 圖根小三角 小三角測(cè)量的外業(yè)工作 1）踏勘選點(diǎn) 2）建立標(biāo)志 3）測(cè)量起始邊 4）觀(guān)測(cè)水平角 小三角測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算 1）繪制計(jì)算略圖 2）角度閉合差的計(jì)算與調(diào)整 3）邊長(zhǎng)閉合差的計(jì)算與調(diào)整 4）三角形邊長(zhǎng)計(jì)算 5）計(jì)算各三角點(diǎn)的坐標(biāo) 33教育教學(xué) 五、道路中線(xiàn)測(cè)量 34教育教學(xué) 35教育教學(xué) 例：某圓曲線(xiàn)半徑R為1500

14、m，轉(zhuǎn)向角為203040，JD的里程為DK15+108.086,計(jì)算圓曲線(xiàn)各主點(diǎn)的里程。 根據(jù)公式計(jì)算而得:T=271.394；L=536.980；E=24.354；q=5.809。 則： JD= DK15+108.086 -)T -271.394 ZY= DK14+836.692 +)L/2 +268.490 QZ= DK15+105.182 +)L/2 +268.490 YZ= DK15+373.672 圓曲線(xiàn)主要點(diǎn)測(cè)設(shè)（在JD處設(shè)站時(shí)） 將經(jīng)緯儀安置在交點(diǎn)JD上，瞄準(zhǔn)直（切）線(xiàn)方向上的一個(gè)轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD1，在視線(xiàn)方向上丈量出切線(xiàn)長(zhǎng)T，即 得ZY點(diǎn)（我們將ZY至JD的切線(xiàn)稱(chēng)為直線(xiàn)，另一直線(xiàn)稱(chēng)為直

15、線(xiàn)）。 再瞄準(zhǔn)直（切）線(xiàn)方向上的一個(gè)轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD2（或者由直線(xiàn)方向撥180亦為第直線(xiàn)方向），沿視線(xiàn)方 向丈量切線(xiàn)長(zhǎng)T，得YZ點(diǎn)。 將望遠(yuǎn)鏡從切線(xiàn)方向撥 的角值，定出方向線(xiàn)，量出E的長(zhǎng)度，即得QZ點(diǎn)。QZ點(diǎn)應(yīng)從兩個(gè)切線(xiàn)方向定出。 36教育教學(xué) 圓曲線(xiàn)的詳細(xì)測(cè)設(shè) 圓曲線(xiàn)一般每20m設(shè)置一個(gè)點(diǎn)，此時(shí)可在ZY（YZ）點(diǎn)設(shè)站，采用偏角法和切 線(xiàn)支距法（直角坐標(biāo)法）兩種方法進(jìn)行測(cè)設(shè)。 偏角法測(cè)設(shè)圓曲線(xiàn) 圓曲線(xiàn)上的切線(xiàn)與弦線(xiàn)間的夾角稱(chēng)為弦切角或偏角。由幾何原理知，偏角 為該弦所對(duì)圓心角的一半。 = = （ -弧長(zhǎng)） 由ZY點(diǎn)后視JD，撥角，量20m距離，定出第一點(diǎn)，依次撥2、3由第一點(diǎn) 按20m的間距依次量距，至QZ點(diǎn)后與已測(cè)設(shè)的QZ點(diǎn)符合，當(dāng)閉合差不大于下 列誤差時(shí)視為滿(mǎn)足精度要求： 橫向誤差 0.1m； 縱向誤差 1/3000 當(dāng)精度符合要求時(shí)，可將儀器搬到Y(jié)Z點(diǎn)，用上述方法測(cè)設(shè)另一半曲線(xiàn)。 37教育教學(xué) 38教育教學(xué) 加緩和曲線(xiàn)后的測(cè)設(shè)加緩和曲線(xiàn)后的測(cè)設(shè) 39教育教學(xué) 40教育教學(xué) 例某曲線(xiàn)JD里程為DK48+168.110，根據(jù)上例推算五大樁里程。 JD= DK48+1