修測量師培訓(xùn)線路施工測量計算原理與應(yīng)用

修測量師培訓(xùn)線路施工測量計算原理與應(yīng)用第1頁/共102頁一、公路測量中的注意事項強(qiáng)調(diào)現(xiàn)場測量計算能力的快速準(zhǔn)確提高，理論與原理有助于求解問題的實(shí)現(xiàn)。用線路三維數(shù)字化模型的施工測量分析與思維，測量計算問題能夠充分考慮工程習(xí)慣、工程關(guān)系、結(jié)構(gòu)特征；計算效率高，杜絕容錯空間，采用多種軟件交叉復(fù)核計算方法；第2頁/共102頁1公路測量中常見的問題

公路測量中的中線放樣是施工前的一項重要步驟。中線放樣是公路工項目第一次施工摸牌，對執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化具有重要的意義。施工單位進(jìn)場后，由設(shè)計單位進(jìn)行交樁，而后使用GPS或全站儀、水準(zhǔn)儀復(fù)測，對導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核聯(lián)測。在進(jìn)行導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)復(fù)測計算時，以前面兩個導(dǎo)線點(diǎn)和最后兩個導(dǎo)線點(diǎn)為已知邊進(jìn)行方位角閉合計算，以規(guī)范要求的允許閉合差衡量其是否閉合。項目采用GPS復(fù)測數(shù)據(jù)處理時，要進(jìn)行約束平第3頁/共102頁

差。采用拓普康全站儀時山區(qū)要注意格網(wǎng)因子的設(shè)置。徠卡全站儀注意棱鏡常數(shù)的設(shè)置。不同徠卡棱鏡的常數(shù)不一樣。根據(jù)坐標(biāo)和導(dǎo)線長度計算導(dǎo)線精度，看其是否滿足其導(dǎo)線要求的精度。中樁放樣是以某相距最近的導(dǎo)線點(diǎn)為測站，后視相鄰導(dǎo)線點(diǎn)，撥角測距放出該中樁點(diǎn)，觀測角和距離是以這三點(diǎn)的坐標(biāo)計算得出的。在進(jìn)行水準(zhǔn)測量時，考慮到以后路基高度，根據(jù)實(shí)地地形地貌兼顧結(jié)構(gòu)物工程，可以沿路線方向間隔二百米左右設(shè)置一個施工用水準(zhǔn)點(diǎn)，并對每個加密水準(zhǔn)點(diǎn)位置做詳細(xì)記錄。1公路測量中常見的問題第4頁/共102頁

進(jìn)行測量時，要嚴(yán)格按照四等水準(zhǔn)測量操作規(guī)程進(jìn)行，使用的儀器一定要經(jīng)過校核，每相鄰兩個水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行閉合測量。加密的水準(zhǔn)點(diǎn)都要進(jìn)行閉合和復(fù)核，作好詳細(xì)的記錄。開工前的交接以及測量過程中的解決問題也是能否取得預(yù)期測量結(jié)果的關(guān)鍵因素。

好多項目開工時由于復(fù)測任務(wù)緊，采用雙鏡兩組同時觀測，這是不對的。雙鏡觀測僅能避觀測人員觀測錯誤，但不能避免扶尺人員的立尺錯誤。建議兩往尺雙鏡1公路測量中常見的問題第5頁/共102頁

返尺單鏡觀測，雖然增加了復(fù)測任務(wù)。但基本杜絕了觀測人員、立尺人員失誤造成的重新復(fù)測的麻煩。公路項目之初四等水準(zhǔn)、導(dǎo)線一定做好。導(dǎo)線的科學(xué)性避免了施工中的麻煩，節(jié)省了技術(shù)人員的時間。項目部的測量人員必須作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)。復(fù)核到位。1公路測量中常見的問題第6頁/共102頁尺1尺2尺2雙鏡單測回出現(xiàn)的誤差示意圖尺11公路測量中常見的問題第7頁/共102頁2公路測量中常見問題的解決

在進(jìn)行中線放樣時，一般說來設(shè)計單位所給的導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)是整條路平差計算值，而施工單位投標(biāo)是分段中標(biāo)，中標(biāo)之后可能又分幾個單位施工，這樣測量可能也分幾段。一個標(biāo)段的附合導(dǎo)線數(shù)量往往根據(jù)監(jiān)理要求不同造成可能會有一個或一個以上的附合導(dǎo)線，造成標(biāo)段與標(biāo)段之間，施工單位與施工單位之間連接困難。公路施工測量放樣不是單單依靠中樁，其最終是由一些主要中樁連結(jié)成線確定的，中樁放樣完第8頁/共102頁

完畢，還要和相鄰標(biāo)段簽訂聯(lián)測協(xié)議。協(xié)議包括共同使用的水準(zhǔn)點(diǎn)高程，導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)、中線有無異常、各標(biāo)采用本標(biāo)段內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)放樣搭接是否異常等情況說明。在放樣中樁時應(yīng)注意兩項：首先放完一個中樁點(diǎn)后，必須進(jìn)行儀器歸零校核，歸零誤差應(yīng)在限差之內(nèi)，否則所放點(diǎn)位應(yīng)重新放樣：其次測站導(dǎo)線點(diǎn)到所放中樁點(diǎn)距離小于到后視導(dǎo)線點(diǎn)距離。注意這兩項，可以有效減少誤差。2公路測量中常見問題的解決第9頁/共102頁

在進(jìn)行開工前的交接樁時，應(yīng)由業(yè)主、設(shè)計單位向測量監(jiān)理工程師及承包商提供平面控制點(diǎn)及高程控制點(diǎn)，在交接樁位過程中一定要注意點(diǎn)位的完好及與交樁資料的吻合，同時要做好交接記錄。要認(rèn)真理解設(shè)計文件中有關(guān)控制點(diǎn)的等級要求及導(dǎo)線、控制網(wǎng)的精度，設(shè)計單位的測量精度及導(dǎo)線、控制網(wǎng)的布設(shè)是否滿足勘測設(shè)計規(guī)范要求。2公路測量中常見問題的解決第10頁/共102頁

做好施工現(xiàn)場管理。充分的施工準(zhǔn)備是管理好施工現(xiàn)場的基礎(chǔ)。只有通過充分的施工準(zhǔn)備，才能保障施工過程的連續(xù)、協(xié)調(diào)、均衡和經(jīng)濟(jì)。在進(jìn)行施工準(zhǔn)鉗工作中應(yīng)注意以下問題：首先要建立嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的內(nèi)部約束；其次，補(bǔ)充調(diào)查工程沿線影響施工的因素，標(biāo)注出平面位置圖，并進(jìn)行分析、論證，寫出調(diào)查報告，作為修訂施工方案、編制施工控制預(yù)算的依據(jù)；再次，2公路測量中常見問題的解決第11頁/共102頁

研究施工圖紙，澄清圖紙中的問題，恢復(fù)定線和施工放樣，注意對所有控制點(diǎn)進(jìn)行加密、保護(hù)、記錄，最后進(jìn)行業(yè)務(wù)、技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)交底，使相關(guān)人員對工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)程、質(zhì)量控制、資料整理有全面的了解。關(guān)于測量的精度問題。GPS系統(tǒng)在實(shí)際測量工作中，發(fā)揮越來越重要的作用。2公路測量中常見問題的解決第12頁/共102頁

公路工程的測量主要應(yīng)用了GPS的兩大功能：靜態(tài)功能和動態(tài)功能。靜態(tài)功能是通過接收到的衛(wèi)星信息，確定地面某點(diǎn)的三維坐標(biāo)；動態(tài)功能是通過衛(wèi)星系統(tǒng)，把已知的三維坐標(biāo)點(diǎn)位，實(shí)地放樣地面上GPS經(jīng)過多年的發(fā)展，越來越成熟，而且經(jīng)過多次的復(fù)測驗(yàn)證，GPS技術(shù)定線測量的精度可以完全滿足公路勘察設(shè)計和公路建設(shè)的精度要求。GPS對公路測量精度的貢獻(xiàn)正在顯現(xiàn)。2公路測量中常見問題的解決第13頁/共102頁二、高程計算方法(緯地、輕松測量軟件）1、線路縱斷面模型；2、路基橫斷面模型；3、高程計算原理；4、路基橫斷面上任意點(diǎn)三維坐標(biāo)計算原理；5、路基橫斷面三維帶帽方法第14頁/共102頁三、路基三維測量(緯地、輕松測量軟件）1、路基橫斷面地面線復(fù)測方法；2、路基邊界點(diǎn)計算方法；3、路基橫斷面自動計量。第15頁/共102頁四、總結(jié)1、計算機(jī)平面放樣技術(shù)；2、路基三維數(shù)據(jù)化模型；3、橋涵結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)計算原理與實(shí)現(xiàn)；4、平面與縱斷面斷鏈處理；5、典型問題分析；6、非典型路基橫斷面自動帶帽與數(shù)據(jù)修改。第16頁/共102頁五、結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行測量案例分析和實(shí)踐。

第17頁/共102頁第18頁/共102頁第19頁/共102頁第20頁/共102頁曲線要素表有用數(shù)據(jù)和檢核數(shù)據(jù)第21頁/共102頁第22頁/共102頁左線數(shù)據(jù)第23頁/共102頁交點(diǎn)轉(zhuǎn)折線第24頁/共102頁第25頁/共102頁橋梁總體圖第26頁/共102頁放大后圖形第27頁/共102頁放大后圖形第28頁/共102頁放大后圖形第29頁/共102頁第30頁/共102頁線路平面中線：直線段、圓曲線、緩和曲線組成。第31頁/共102頁互通立交圖片第32頁/共102頁第33頁/共102頁第34頁/共102頁橋梁縱斷面圖片第35頁/共102頁橋墩平面第36頁/共102頁橋臺平面第37頁/共102頁第38頁/共102頁第39頁/共102頁第40頁/共102頁第41頁/共102頁第42頁/共102頁第43頁/共102頁工程圖、表的中工程思維方法？核心問題：看懂圖中工程關(guān)系、結(jié)構(gòu)特征。解決方法：處理線路中線、橋涵結(jié)構(gòu)物及其之間相互關(guān)系。第44頁/共102頁橋涵結(jié)構(gòu)物與線路中線的工程關(guān)系第45頁/共102頁曲線元在局部坐標(biāo)系與線路坐標(biāo)系的關(guān)系線路中線均可以分解為直線段、圓曲線及緩和曲線（回旋線）三種基本線型。1、線路中線中樁坐標(biāo)計算通用模型第46頁/共102頁KA:曲線元的起點(diǎn)A的曲率；KB:終點(diǎn)的曲率；LS:曲線元的曲線長度;

K:位于A與B點(diǎn)之間的、且距起點(diǎn)A弧長為li的任意點(diǎn)

的曲率任意點(diǎn)l的切線角β復(fù)合辛普森公式：第47頁/共102頁[說明]線路中線上任意中樁點(diǎn)切線方位有精確解；線路中線上緩和曲線上任意中樁點(diǎn)坐標(biāo)是近似解計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的最有價值的基本公式。用于數(shù)據(jù)檢查用。數(shù)據(jù)檢查很重要，多種角度和途徑。第48頁/共102頁2、橋涵結(jié)構(gòu)物的點(diǎn)位坐標(biāo)計算原理橋涵結(jié)構(gòu)物與線路中線關(guān)聯(lián)圖第49頁/共102頁第50頁/共102頁3、線路中線平面建模方法根據(jù)具體線路工程的不同，線路中線平面建模方法分為兩大基本類型：I-------交點(diǎn)坐標(biāo)法II-------積木法第51頁/共102頁第52頁/共102頁交點(diǎn)法建模數(shù)據(jù)交點(diǎn)坐標(biāo)；交點(diǎn)處的曲線要素：Ls1，R，Ls2某主點(diǎn)的設(shè)計樁號；斷鏈數(shù)據(jù)。曲線要素表中有多余信息，可以用于計算結(jié)果檢核。第53頁/共102頁II積木法第54頁/共102頁積木法建模數(shù)據(jù)線路中線的起點(diǎn)坐標(biāo)、樁號及切線方位角；各線元的終點(diǎn)樁號及端點(diǎn)曲率半徑r1、r2，以及線元轉(zhuǎn)向（左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)）。[說明]主點(diǎn)處的切線方位與坐標(biāo)是簡核數(shù)據(jù)第55頁/共102頁III---其它方法長度轉(zhuǎn)向角法；強(qiáng)制轉(zhuǎn)化法；平曲線法等。局部處理，不完整。第56頁/共102頁4、橋涵結(jié)構(gòu)物平面建模第57頁/共102頁橋臺建模第58頁/共102頁橋涵結(jié)構(gòu)物建模數(shù)據(jù)基點(diǎn)位置描述數(shù)據(jù)：基點(diǎn)樁號、基點(diǎn)偏心橫軸與線路中線交點(diǎn)切線方向的偏角；橋涵結(jié)構(gòu)物平面圖。第59頁/共102頁結(jié)構(gòu)定位：將結(jié)構(gòu)物平面圖自動定位到線路中線上緯地作圖法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)計算方法：第60頁/共102頁中關(guān)聯(lián)線路中線的概念：任何一個結(jié)構(gòu)平面圖特征點(diǎn)坐標(biāo)計算必須選定關(guān)聯(lián)的線路中線，當(dāng)系統(tǒng)中只有一個線路平面中線時，則關(guān)聯(lián)措施可以忽略。線路中線創(chuàng)建的五種方法。第61頁/共102頁提高RBCCE使用性能的幾個措施和建議(1)路段截取可以在一個新的圖形頁面上，創(chuàng)建較短的線路中線，以分類管理和加快系統(tǒng)的顯示更新速度。截取方法：打開線路中線對話框上操作即可。第62頁/共102頁2、結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)據(jù)檢查；測量計算原則：步步有檢查，多渠道檢查。（1）與設(shè)計資料對比：線路中線創(chuàng)建后創(chuàng)建主點(diǎn)中樁坐標(biāo)與切線方位，然后與設(shè)計資料對比。無異常、精度在允許范圍。一般要與CASIO程序計算結(jié)果相比，精度可能不一樣，但誤差5mm與設(shè)計結(jié)果對比，誤差不宜大于10mm（超出保持謹(jǐn)慎，設(shè)計可能有錯誤）。第63頁/共102頁（2）結(jié)構(gòu)定位檢查：將結(jié)構(gòu)物自動定位到線路中線上，使結(jié)構(gòu)物與線路中線處于統(tǒng)一坐標(biāo)系中，然后檢查樁號、偏心情況、進(jìn)行點(diǎn)位坐標(biāo)標(biāo)注等；（3）檢查線路交點(diǎn)轉(zhuǎn)折線的轉(zhuǎn)折線長度和切線方位；（4）檢查線路平曲線曲線要素等。第64頁/共102頁（5）與其它商品化軟件的計算結(jié)果進(jìn)行對比檢查；（6）通過計算精確的理論解進(jìn)行對比；（7）現(xiàn)場放樣結(jié)果檢查。第65頁/共102頁3、結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的整理；（1）圖片截取導(dǎo)入EXCELL、WORD、AUTOCAD、畫筆等軟件中；（2）做到圖文并茂，打印存檔、技術(shù)交底等；（3）數(shù)據(jù)提取，按監(jiān)理要求的表格格式完成數(shù)據(jù)。第66頁/共102頁第67頁/共102頁4、施工過程中結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)動態(tài)計算；施工過程中，承臺角點(diǎn)、模板調(diào)整、墊石角點(diǎn)等坐標(biāo)計算，計算方案：（1）重新繪制自定義結(jié)構(gòu)物對象；（2）在原來的自定義結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)上通過分解、再填加新的構(gòu)造細(xì)節(jié)，再合并、強(qiáng)制轉(zhuǎn)化為自定義結(jié)構(gòu)物對象。（3）利用：圖形居中、點(diǎn)位定點(diǎn)等措施。第68頁/共102頁5、分離路基右線中線創(chuàng)建；

先創(chuàng)建左線的交點(diǎn)轉(zhuǎn)折線，再創(chuàng)建右線的交點(diǎn)轉(zhuǎn)折線，利用右線的交點(diǎn)轉(zhuǎn)折線創(chuàng)建右線的線路平面中線；第69頁/共102頁6、右線任意點(diǎn)的樁號計算

在一個圖形頁面中，繪制左、右線，作右線上某點(diǎn)的樁線對象，將樁線對象延長與左線相交，交點(diǎn)樁號即為右線點(diǎn)的樁號。第70頁/共102頁7、站場、梁場橋涵結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)計算；站場、梁場的線形屬于復(fù)雜線形第71頁/共102頁第72頁/共102頁第73頁/共102頁第74頁/共102頁第75頁/共102頁第76頁/共102頁第77頁/共102頁7站場、梁場橋涵結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)計算（2）本質(zhì)上的復(fù)雜線型的處理技術(shù)；復(fù)雜線形來源于站場、施工便道等施工現(xiàn)場，需要利用已知線型創(chuàng)建新的線形。常用的操作方法包括：平移、拷貝、特征點(diǎn)捕捉（斜交特征點(diǎn)）、切斷、延長。第78頁/共102頁復(fù)雜線形解決要點(diǎn)理清主線與結(jié)構(gòu)物的關(guān)聯(lián)關(guān)系；分析主線與其它支線的關(guān)系第79頁/共102頁第80頁/共102頁8、緩和曲線介紹（1）基本特點(diǎn)：數(shù)學(xué)上的回旋線第81頁/共102頁（2）Ls×R=A2，A—緩和曲線參數(shù)；（3）坐標(biāo)是近似的，切線方位是精確解；（4）有四種類型正向完全型、正向不完全型逆向完全型、逆向不完全型第82頁/共102頁第83頁/共102頁不完全型緩和曲線的長度與曲率半徑的關(guān)系（用于分析復(fù)雜立交圖紙用）第84頁/共102頁推導(dǎo)

第85頁/共102頁第86頁/共102頁第87頁/共102頁9建立線路平面數(shù)字化模型建立數(shù)字化平面模型是：看清現(xiàn)場、