工程測量原理與方法

其次講工程測量學的原理、方法和技術Theory,way,technologyofengineeringsurveying技術、空間測量方法與技術。難 量方法與技術、空間測量方法與技術總課時：4學時講 授：4學時概述工程測量學與大地測量學、攝影測量與遙感學、地圖制圖學海洋測繪和測繪儀器學一樣，是現(xiàn)代測繪學的分之學科。它即遵循測繪學的根本原理、方法和技術，又為了解決工程和工程建設中的測繪技術問題，工程測量學也觀測量和測量定位原理工程測量的實質(zhì)是：1>〔平X，Y，H〕及其隨時間的變化。2>〔X，Y，Z〕通過各種觀測量將設計實體放樣到實地。觀測量：1>角度〔方向〕觀測量〔高度角〔線間的夾角〕所用儀器：經(jīng)緯儀、全站儀2>距離觀測量所用儀器：鋼尺、皮尺、銦瓦線尺〔叫丈量法或機械法〕〔叫視距法或視差法〕測距儀、全站儀〔叫物理測距法〕GPS全球定位系統(tǒng)〔偽距法〕3>高差觀測量兩點正常高程之差〔用于工程變形測量〕4>方位角觀測量地面上某一方向線與真北方向的夾角〔真方位角〕所用儀器：陀螺儀〔用于礦山、鐵路與大路隧道及城市地鐵隧道中〕工程測量中測量定位原理工程測量中所承受的坐標系統(tǒng)：1>平面—高斯—克呂格平面直角坐標系或獨立平面直角坐標系2>測量定位原理：1>高差與高程的測定點之間的高差〔2-1：Hab=a-b的高程為：H H hab A AB的高差計算：h h S tan CS2ivAB 12 0 12 0 1 2S 為兩點之間的實測水平距離， 0

為PN兩點間的垂直角i、v ：1 2分別為儀器高和站標高，C1KC K，RB的曲2R率半徑。Sd0可以用下式進展計算：h h1(i

v)1(i v)h12 h

1 1 2 2 2 12y(Hm m)hy12式中：

R 2R2hd

1 )tan (2 12 21H A、Bmy A、Bm2＞點的平面直角坐標的測定極坐標法的原理如下：：A、B兩點，求P點的坐標X X P

SCOSBPY Y SSINP B BPX X

PYP

B BA Y SSIN B BA PY Y arctan B ABA X XB A各種改正計算得到。當用于放樣時過程相反：PAP長、AB和AP的方位角，從而得到放樣元素α和S ：AP AB AP(X (X X )2(YBAY)2B AAP通過放樣元素在實地上標定出P點測角前方交會的原理：α、β為觀測角，P〔如圖〕

cotXB

cot(YB

Y)A )P cotcot )YA

cotYB

cot(X X B AP cotcot 2>點的空間三維直角坐標的測定P方交會法，按下式計算：

sin2sin(

cos1 1

tan1 2)

z L 2 1sin sin

1 sin(

)YLsin(21

sin

1 2 1 2) z

tan2

2tan zzZ 1 22

2

sin()1 2

121

和、2 1

為在A、B兩點上架設儀器所測的P點的水平角和垂直角，L12

為兩臺儀器間的垂直角。儀器實測的是方向值r 和rAP BP

，設兩臺儀器間的方向值為r 和rAP BAr r 則有：1AB APr r2 BP BA我們把確定初始參數(shù)r 、r

和L的值稱為系統(tǒng)定向。設兩臺AB BA 12儀器間的高差為：H Ltan12 12其中：L：用基準尺進展丈量得到因此，系統(tǒng)定向主要為確定參數(shù)r 、rAB BA通用的地面測量方法和技術一、角度與方向測量1、光學經(jīng)緯儀測角光學經(jīng)緯儀是一種一般的測角儀器，在掌握測量中用于各種等級的測角網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導線網(wǎng)等，在工程測量標準中按測角精度分為DJ1、DJ2、DJ6T2、T3。2、陀螺經(jīng)緯儀定向①、三北方向及其之間的關系圖中：△ C表示儀器常數(shù) 子午線收斂角0A0 周密導線邊或三角網(wǎng)邊的地理方位角0 地面周密導線邊或三角網(wǎng)邊的坐標方位角 陀螺方位角T C子午線收斂角A 井下定向邊的地理方位角 井下定向邊的坐標方位角‘ 陀螺方位角T②、陀螺經(jīng)緯儀的定向作業(yè)過程⑴、在地面邊上測定儀器常數(shù)過測定陀螺方位角 來求算儀器常數(shù)。TA 0 T⑵、在井下定向邊上測定陀螺方位角30C測定‘TA’T⑶、儀器上井后重測定儀器常數(shù)⑷、求算子午線收斂角一般地面周密導線邊或三角網(wǎng)邊的是坐標方位角 需0要求算的井下定向邊，也是要求出其坐標方位角，而不是地理A，因此，需要求算子午線收斂角。A 0 0 0 當儀器所在點在中心子午線以東為正，以西為負，其值0可依據(jù)安置儀器點的高斯平面坐標求算：Ky式中： 以分為單位K 由表中查，Y 點的橫坐標，KM⑸、求算井下定向邊的坐標方位角A 0 T

0 0 T井下定向邊的坐標方位角為：T

平 因此：0 T

’T

0 數(shù)，可用下式計算：y0y式中： 單位為秒；32.23tg〔1060〕yy和是地面和井下定向點的橫坐標。yy0二、長度測量1、機械法包括銦瓦線尺懸空丈量法、皮尺和鋼尺量距2、視距法利用視距裝置由上下絲進展間接測距的方法。3、電磁波測距其中相位測距使用最廣。其測距公式為：1 C D4

0

K C0為真空中的光速，f器常數(shù)。測距誤差分：固定誤差〔與測距無關，比例誤差〔與距離成比例大氣折射誤差和相位測定誤差是測距的主要誤差。降低相位誤差是提高調(diào)制信號頻率，降低大氣折射誤差是通過測定沿光路的氣象元素〔溫度、氣壓、濕度，所以對于一臺儀器影響測距精度最大的是大氣折射率誤差。三、高程測量1、光學幾何水準測量差大小分為：S05、S1、S3、S10。2、電磁波測距三角高程目前，在丘陵、山區(qū)電磁波測距三角高程可代替三、四等水準測量。由于折射系數(shù)誤差對高程測定影響隨邊長的平方增長，因此，7002100工作中為了提高精度除進展對向觀測外有時有意抬高站標高。四、近景攝影測量〔略〕二、電子全站儀〔略〕三、測量機器人〔Georobot〕了人照準和讀數(shù)。其作業(yè)方式有主動式和被動式兩種。比例尺測圖和施工放樣，其測程在數(shù)百米以內(nèi)。監(jiān)測及大型工程的施工放樣測量。四、電子水準儀電子水準儀是通過對標尺的圖象經(jīng)過一段空氣在望遠鏡像平面CCD輸、計算、數(shù)據(jù)處理功能。專用測量方法工程測量的專用測量方法和技術集中反映在儀器上，主要用于周密工程傾斜、基準線〔偏距、定位測量、周密投點。主要特點是高精度、自動化、遙測、持續(xù)觀測。一、周密角度測量周密角度測量主要承受的是周密光學經(jīng)緯儀、周密電子經(jīng)緯儀和周密〔測定某一方向線與真北方向之間的水平角。目前電子經(jīng)角法，又分編碼法、動態(tài)法和增量法，前兩種屬于確定法，后一種屬于相對法。測角分粗測和精測兩步，由于，光電測角消退了讀數(shù)誤差、度盤偏心誤差和刻劃誤差，所以，其測角精度主要由對中誤差、照準誤差和外界大氣條件的影響。〔兩臺儀器空間交會〕用于滑坡監(jiān)測二、周密距離測量法分為干預法和相位法。離〔毫米至米。三、周密水準測量周密水準測量的專用測量方法和技術主要是微水準測量、激光掃平水準測量和液體靜力水準測量。前兩種承受專用的微型水準尺和激光水1、微水準測量微水準測量：承受短視線的觀測方法。上述誤差的有效途徑。2、液體靜力水準測量利方程描述：PgHc或 PgH1 1 1 1

PgH2 2 2 2ρ為液體的密度，g重力加速度，H，C如圖：處于封閉狀態(tài)時，Pρ、ggagbhbhhab目前測定液面高度的方法：①、目視法〕四