工程測量學(xué)教學(xué)課件-2

1、第一部分：測量學(xué)概論測量學(xué)的定義 根據(jù)它的任務(wù)與作用，包括兩個方面：測定（測繪）測設(shè)（放樣）測設(shè):圖紙 地面測定:地面 圖紙.測量學(xué)的分類 測量學(xué)按照研究范圍和對象的不同,可分為如下幾個分支學(xué)科：大地測量學(xué)：研究整個地球的形狀和大小，解決地球表面大地區(qū)控制測量和地球重力場問題的學(xué)科，分為常規(guī)大地測量和衛(wèi)星大地測量. 普通測量學(xué)：研究小范圍地球表面形狀的測繪工作的學(xué)科攝影測量學(xué)：通過航空對地面進(jìn)行遙感獲取地物和地貌繪制成地形圖的學(xué)科海洋測量學(xué)：研究以海洋和陸地水域?yàn)閷ο筮M(jìn)行的測量和繪圖工作工程測量學(xué)：研究工程建設(shè)在設(shè)計(jì)、施工和管理階段時的各種測量工作的學(xué)科.地面點(diǎn)位的表示方法測量工作的基本任務(wù)是

2、確定地面點(diǎn)的空間位置，確定地面點(diǎn)的空間位置，通常用三個量表示：該點(diǎn)的二維球面坐標(biāo)或投影到平面上的二維平面坐標(biāo)，以及該點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面（黃海水平面）的鉛垂距離，即確定地面點(diǎn)在投影面上的坐標(biāo)和點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離圖形：水準(zhǔn)面及大地水準(zhǔn)面圖水準(zhǔn)面的特性處處與鉛垂線正交、封閉的重力等位曲面。鉛垂線測量工作的基準(zhǔn)線.地面點(diǎn)的坐標(biāo)地理坐標(biāo)系包括天文地理坐標(biāo)和大地地理坐標(biāo)地心坐標(biāo)系獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系.地面點(diǎn)的高程1.絕對高程H到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離。2.相對高程H到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。3.高 差hAB=HB-HA=HB-HA.測量工作的程序和原則布局上：由整體到局部 精度上：由高級到低

3、級次序上：先控制后細(xì)部測量工作的又一原則:“前一步工作未作檢核，不進(jìn)行下一步工作”。第二部分水準(zhǔn)測量 .水準(zhǔn)點(diǎn) 通過水準(zhǔn)測量方法獲得其高程的高程控制點(diǎn)，稱為水準(zhǔn)點(diǎn)，一般用BM表示。有永久性和臨時性兩種。水準(zhǔn)點(diǎn)示意圖.水準(zhǔn)路線1閉合水準(zhǔn)路線 由已知點(diǎn)BM1已知點(diǎn)BM12附合水準(zhǔn)路線 由已知點(diǎn)BM1已知點(diǎn)BM23支水準(zhǔn)路線 由已知點(diǎn)BM1某一待定水準(zhǔn)點(diǎn)A。 圖形：水準(zhǔn)路線布設(shè)形式3.支水準(zhǔn)路線BM 1 2 1BM 2 3 41.閉合水準(zhǔn)路線2.附合水準(zhǔn)路線BM1BM2 1 2 3.水準(zhǔn)測量的實(shí)施 .觀測要求 BMABMB1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+

4、0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前進(jìn)方向1.1341.677TP1h1=-0.543（1）水準(zhǔn)儀安置在離前、后視距離大致相等之處。（2）為及時發(fā)現(xiàn)錯誤，通常采用“兩次儀器高法”或 “雙面尺法”。 兩次儀器高法：高差之差h-h5mm BMABMB1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前進(jìn)方向1.1341.677TP1h1=-0.543圖形：水準(zhǔn)測量實(shí)施與記錄對照圖123BMA 1.134TP1 1.677

5、-0.543TP1 1.444 TP2 1.324 +0.120TP2 1.822 TP3 0.876 +0.9464.水準(zhǔn)測量成果整理步驟4.1計(jì)算高差閉合差 公式：故對于閉合水準(zhǔn)路線，有：對于附合水準(zhǔn)路線，有：4.2分配高差閉合差4.2.1計(jì)算高差閉合差的容許值對于普通水準(zhǔn)測量： 式中，fh容高差閉合差限差，單位：mm； L水準(zhǔn)路線長度，單位：km ； n測站數(shù) 。4.2.2分配原則 按與距離L或測站數(shù)n成正比原則，將高差閉合差反號分配到各段高差上。 4.3計(jì)算各待定點(diǎn)高程 用改正后的高差和已知點(diǎn)的高程，來計(jì)算各待定點(diǎn)的高程。 5.水準(zhǔn)測量成果整理實(shí)例 【例】如圖按圖根水準(zhǔn)測量施測某附合水

6、準(zhǔn)路線觀測成果略圖。BM-A和BM-B為已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)，圖中箭頭表示水準(zhǔn)測量前進(jìn)方向，路線上方的數(shù)字為測得的兩點(diǎn)間的高差(以m為單位)，路線下方數(shù)字為該段路線的長度(以km為單位)，試計(jì)算待定點(diǎn)1、2、3點(diǎn)的高程。第一步計(jì)算高差閉合差：第二步計(jì)算限差：故可進(jìn)行閉合差分配例題解算第三步計(jì)算每km改正數(shù)： 例題解算第四步計(jì)算各段高差改正數(shù)：。第五步計(jì)算各段改正后高差后，計(jì)算1、2、3各點(diǎn)的高程。改正后高差=改正前高差+改正數(shù)Vi 四舍五入后，使：故有：V1=-8mm，V2=-11mm，V3=-8mm，V4=-10mm。例題解算故可得：H1=HBM-A+(h1+V1)=45.286+2.323=4

7、7.609(m)H2=H1+(h2+V2)=47.509+2.802=50.411(m)H3=H2+(h3+V3)=50.311-2.252=48.159(m)HBM-B=H3+(h4+V4)=48.059+1.420=49.579(m) 第三部分 角度及距離測量3.1角度測量 角度分為水平角和豎直角,水平角是地面上一點(diǎn)出發(fā)的兩條直線之間的夾角在水平面上的投影. 豎直角是一個豎直平面內(nèi)傾斜視線與水平面間的夾角. 用經(jīng)緯儀測量水平角度一般用“測回法”,即盤左盤右各自讀取A和B的兩個水平度盤讀數(shù)，角度之差的平均值即為A和B之間的水平角若需要在一個測站上觀察多個方向上的水平角，同理將起始方向歸為零，

8、依次盤左觀測讀數(shù)，再盤右觀測，隨著全站儀的使用，測量水平角變的簡單可行豎直角觀測也很簡單，盤左盤右兩種狀態(tài)下依次讀取豎盤讀數(shù)，按照公式計(jì)算豎直角但是測量前應(yīng)該弄清楚豎盤是順時針全圓標(biāo)記還是逆時針全圓標(biāo)記，這關(guān)系到豎直角的計(jì)算公式.距離測量距離測量的方法有鋼尺量距、視距測量、電磁波量距等鋼尺量距很簡單，主要是保證鋼尺在A 、 B兩點(diǎn)之間的直線上（定線），測量距離滿足相對誤差即可視距測量是利用水準(zhǔn)儀或經(jīng)緯儀中的十字絲在視距標(biāo)尺上的距離按幾何光學(xué)原理測距，電磁波量距利用電磁波放射接受，按時間及速度測距目前普遍使用全站儀精確測距鋼尺作為輔助測距第四部分控制測量.控制測量的定義控制測量是指在整個測區(qū)范圍

9、內(nèi)，選定若干個具有控制作用的點(diǎn)（控制點(diǎn)），設(shè)想用直線連接相鄰的控制點(diǎn)，組成一定的幾何圖形（控制網(wǎng)），用精密的測量儀器和工具，進(jìn)行外業(yè)測量，并根據(jù)外業(yè)資料用準(zhǔn)確的計(jì)算方法，確定點(diǎn)的平面位置和高程的工作，它分為平面控制測量和高程控制測量.控制測量的目的與作用.為測圖或工程建設(shè)的測區(qū)建立統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng).控制誤差的積累.作為進(jìn)行各種細(xì)部測量的基準(zhǔn).控制測量分類.按內(nèi)容分： 平面控制測量：測定各平面控制點(diǎn)的坐標(biāo)X、Y。 高程控制測量：測定各高程控制點(diǎn)的高程H。.按精度分：一等、二等、三等、四等；一級、二級、三級（一等網(wǎng)精度最高）.按方法分：天文測量、常規(guī)測量(三角測量、導(dǎo)線測量、水準(zhǔn)測量)

10、、衛(wèi)星定位測量.按區(qū)域分：國家控制測量、城市控制測量、小區(qū)域工程控制測量（小于15km2以內(nèi)范圍內(nèi)的控制網(wǎng)）國家控制網(wǎng) 平面：國家平面控制網(wǎng)由一、二、三、四等三角網(wǎng)(triangulation network)組成。高程：國家高程控制網(wǎng)是由一、二、三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)(leveling network)組成。 國家控制網(wǎng)的特點(diǎn)：高級點(diǎn)逐級控制低級點(diǎn)。 圖形1：國家一、二等平面控制網(wǎng)布置形式一等三角網(wǎng)二等三角網(wǎng).導(dǎo)線測量 .定義及分類1導(dǎo)線的定義：將測區(qū)內(nèi)相鄰控制點(diǎn)（導(dǎo)線點(diǎn)）連成直線而構(gòu)成的折線圖形。2適用范圍：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)的測量。

11、.導(dǎo)線布設(shè)形式 1閉合導(dǎo)線 多用于面積較寬闊的獨(dú)立地區(qū)。2附合導(dǎo)線 多用于帶狀地區(qū)及公路、鐵路、水利等工程的勘測與施工。3支導(dǎo)線 支導(dǎo)線的點(diǎn)數(shù)不宜超過2個，僅作補(bǔ)點(diǎn)使用。還有導(dǎo)線網(wǎng)，其多用于測區(qū)情況較復(fù)雜地區(qū)。 圖形：導(dǎo)線的布設(shè)形式 附合導(dǎo)線閉合導(dǎo)線支導(dǎo)線單結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線（導(dǎo)線網(wǎng)）.導(dǎo)線的外業(yè) 1踏勘選點(diǎn)及建立標(biāo)志2測水平角轉(zhuǎn)折角(左角、右角)、連接角3.量水平邊長 .聯(lián)測 .導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo) （一）幾個基本公式1、坐標(biāo)方位角(grid bearing)的推算注意：若計(jì)算出的方位角360，則減去360；若為負(fù)值，則加上360?；颍豪}:方位角的推算123459513065128122

12、123012345已知：12=300，各觀測角如圖，求各邊坐標(biāo)方位角23、34、45、51。解： 23= 12-21800=800 34= 23-31800=1950 45=2470 51=3050 12=300（，故與題給的無誤）.坐標(biāo)正算公式由A、B兩點(diǎn)邊長DAB和坐標(biāo)方位角AB，計(jì)算坐標(biāo)增量。見圖有： DABABABXy0XABYAB其中，XAB=XB-XA YAB=YB-YA XAB =DAB cos AB YAB =DAB sin AB.坐標(biāo)反算公式由A、B兩點(diǎn)坐標(biāo)來計(jì)算AB、DAB DABABABXy0XABYABAB的具體計(jì)算方法如下： （1）計(jì)算：（2）計(jì)算： （3）根據(jù)XAB

13、、YAB的正負(fù)號判斷AB所在的象限。 .閉合導(dǎo)線平差計(jì)算步驟 1繪制計(jì)算草圖，在圖上填寫已知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)。2角度閉合差(angle closing error)的計(jì)算與調(diào)整。115.10100.09108.3294.3867.85A1234XA=536.27mYA=328.74mA1484318A12341122224970300105170610146241233006（1）計(jì)算角度閉合差： =測-理 = 測-(n-2)180（2）計(jì)算限差：（3）若在限差內(nèi)，則平均分配原則，計(jì)算改正數(shù)： 115.10100.09108.3294.3867.85A1234XA=536.27mYA=328.7

14、4mA1484318A12341122224970300105170610146241233006（4）計(jì)算改正后新的角值： 3按新的角值，推算各邊坐標(biāo)方位角。 4按坐標(biāo)正算公式，計(jì)算各邊坐標(biāo)增量。5坐標(biāo)增量閉合差計(jì)算與調(diào)整 115.10100.09108.3294.3867.85A1234XA=536.27mYA=328.74mA1484318A12341122224970300105170610146241233006115.10100.09108.3294.3867.85A1234XA=536.27mYA=328.74mA1484318A1234112222497030010517061

15、0146241233006（1）計(jì)算坐標(biāo)增量閉合差：導(dǎo)線全長相對閉合差：導(dǎo)線全長閉合差: （2）分配坐標(biāo)增量閉合差。 若K1/2000（圖根級），則將fx、fy以相反符號，按邊長成正比分配到各坐標(biāo)增量上去。并計(jì)算改正后的坐標(biāo)增量。 115.10100.09108.3294.3867.85A1234XA=536.27mYA=328.74mA1484318A12341122224970300105170610146241233006115.10100.09108.3294.3867.85A1234XA=536.27mYA=328.74mA1484318A1234112222497030010517

16、06101462412330066坐標(biāo)計(jì)算根據(jù)起始點(diǎn)的已知坐標(biāo)和經(jīng)改正的新的坐標(biāo)增量，來依次計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。 K = = D1400012000例題：閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算表點(diǎn)號轉(zhuǎn)折角 (右) 改正后轉(zhuǎn)折角 方向角 邊 長 D(米) 坐 標(biāo)增量(米)X Y改 正 后增量(米)X Y坐標(biāo)(米) X Y點(diǎn)號A1234A1 97 03 00105 17 06101 46 24123 30 06112 22 24+12+12 +12+12+1248 43 18 131 40 06 206 22 48 284 36 12 341 05 54 48 43 18 485.47 +0.09 -0.08x = +

17、0.09y =0.08= x + y =0.120 539 59 00理=5400000= 測理=60容=405 =89 540 00 0097 03 12105 17 18101 46 36123 30 18112 22 36115.10 100.09 108.32 94.38 67.58+75.93-66.54-97.04+23.80+63.94+86.50+74.77-48.13-91.33-21.89-2-2-2-2-1+2+2+2+1+1612.18545.62448.56472.34415.26490.05441.94350.621234A536.27536.27328.74328

18、.74A+75.91-66.56-97.06+23.78+63.93+86.52+74.79-48.11-91.32-21.880 0第五部分施工測量（放樣）以道路工程為例，施工測量主要包括：在施工現(xiàn)場找到定測時的控制點(diǎn)（交點(diǎn)樁、轉(zhuǎn)點(diǎn)樁、主要里程樁、水準(zhǔn)點(diǎn)）等等，為放樣做準(zhǔn)備，恢復(fù)路線中線位置中線確定后，一般情況下過段時間才能施工，這段時間內(nèi)部分控制樁可能被破壞或丟失，因此在施工前必須復(fù)核控制樁來確定中線位置施工中這些點(diǎn)可能被挖掉或掩埋，必須在中線附近測設(shè)施工控制樁，水準(zhǔn)點(diǎn)在施工前也應(yīng)該進(jìn)行復(fù)測，同時為方便應(yīng)該加密水準(zhǔn)點(diǎn).道路施工測量包括.恢復(fù)中線測量（施工前復(fù)核可能破壞的控制點(diǎn)）.施工控制樁

19、測設(shè)（為防止中樁施工中挖掉，在不被施工破壞到且便于引測的地方測設(shè)的控制樁）.路基邊樁的測設(shè)（橫斷面上設(shè)計(jì)路基邊坡線與地面相交的點(diǎn)）.豎曲線的測設(shè)（縱斷面上縱坡連接曲線）.橋梁施工測量包括橋梁橋位處的平面放樣、墩臺基礎(chǔ)平面位置的放樣、墩身、墩帽放樣、橋臺錐坡放樣以及高程放樣一般小跨徑橋梁，先根據(jù)橋位樁號在道路中線上測設(shè)橋墩和橋臺的中心點(diǎn)A 、 B 、 C，同時在河兩岸測設(shè)控制樁a 、 b 、 c 、 d，在中心點(diǎn)架設(shè)全站儀利用后視a 、 b 、 c 、 d測出與中軸線垂直方向上的橋墩橋臺的控制樁e 、f 、g 大跨徑要布置橋位三角網(wǎng)進(jìn)行精密測量第六部分GPS簡介.GPS的定義及歷史1定義 全球定

20、位系統(tǒng)GPS（Global Positioning System）,是一種可以授時和測距的空間交會定點(diǎn)的導(dǎo)航系統(tǒng),可向全球用戶提供連續(xù)、實(shí)時、高精度的三維位置，三維速度和時間信息。 2GPS的產(chǎn)生與發(fā)展利用多普勒頻移原理1964年建成子午衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(TRANSIT)。美國從1973年開始籌建全球定位系統(tǒng)，1994年投入使用。經(jīng)歷20年，耗資300億美元，是繼阿波羅登月計(jì)劃和航天飛機(jī)計(jì)劃之后的第三項(xiàng)龐大空間計(jì)劃。 1957年10月第一顆人造地球衛(wèi)星上天，天基電子導(dǎo)航應(yīng)運(yùn)而生.GPS的組成 GPS定位系統(tǒng)由GPS衛(wèi)星空間部分、地面控制部分和用戶GPS接收機(jī)三部分組成。 1、空間部分由21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星。 GPS衛(wèi)星圖片1GPS衛(wèi)星圖片2.地面控制部分Colorado springs55HawaiiAscencionDiego Garciakwajalein1個主控站:Colorado springs(科羅拉多.斯平士)。3個注入站:Ascencion(阿森松群島)、 Diego Garcia(迭哥伽西亞)、kwajalein(卡瓦加蘭)。5個監(jiān)控站： 以上主控站、注入站及Hawaii(夏威夷)。.用戶接收機(jī)部分GPS接收機(jī)的基本類型分導(dǎo)航型和大地型。大地型接收機(jī)又分單