第5章-工程建設中的地形圖與應用

第五章 工程建設中的地形圖與應用1第五章工程建設中的地形圖與應用主要內容工程建設規(guī)劃設計階段中地形圖的作用工程規(guī)劃階段對地形圖的要求大比例尺地形圖的精度要求在工業(yè)企業(yè)設計中測圖比例尺的選擇大比例尺數(shù)字測圖及應用工程竣工圖測量與編繪水下地形圖測繪重點

工程規(guī)劃階段對地形圖的要求

大比例尺數(shù)字測圖及應用

水下地形圖測繪2

5.1工程建設規(guī)劃設計階段中地形圖的作用大致三個階段：一、選址階段（規(guī)劃）作用：1）了解擬建設區(qū)域內地形、地貌、水文等

2）了解建設區(qū)域內的各種工農業(yè)設施、建筑情況

3）選擇建設場地

4）進行環(huán)境影響評價該階段為預可行性研究階段，由規(guī)劃和設計部門完成二、初步設計階段——可行性研究作用：1）方案布設和比較

2）工程量計算

3）環(huán)境影響評價（自然和人文環(huán)境影響評價）3

5.1工程建設規(guī)劃設計階段中地形圖的作用三、施工階段作用：（1）方案的詳細設計（2）各種工程量的計算（3）各種施工方案設計等3工程建筑設計階段測圖比例尺統(tǒng)計表

比

例方法

階尺段（勘測）規(guī)劃設計初步設計施工設計水利工程1：10萬～1：5萬庫區(qū)：1：1萬～1：5萬壩址：1：1萬～1：2.5萬1：1000～1：500壩軸線：1：5000～1：10000港口碼頭鐵路大橋1：10萬～1：5萬線路走向1：2.5萬～1：5萬1：5000～1：10001：5000～1：20001：1萬～1：10001：10001：1000～1：500地下鐵路1：2000～1：50001：500工業(yè)企業(yè)1：1萬選擇廠址1：2000～1：50001：1000～1：5004地形圖比例尺的選擇(一）中小比例尺地形圖的特點一般將1：500～1：2000地形圖稱為大比例尺地形圖

1：10000～1：50000地形圖稱為中小比例尺地形圖特點：（1）占地面積大（2）多用途（二）大比例尺地形圖的特點特點：（1）經(jīng)濟用圖——主要用于國民經(jīng)濟建設，在測繪時按經(jīng)濟價值取舍（2）專用性強——各施工設計部門自行制定標準，無統(tǒng)一性5地形圖比例尺的選擇5二、地形圖比例尺的選取原則：

（1）滿足規(guī)劃設計各階段的要求（2）易于使用（3）滿足工程精度要求一般選取方法：（1）總體規(guī)劃、方案比較階段，1：5000或更小（2）初步設計：1：2000（3）施工階段：1：1000，1：500，1：200水利工程設計對地形圖的要求（1）對全流域的比例尺為1:50000或1:100000的地形圖，以及水面與河底的縱斷面圖目的：研究河谷地貌的特點，探討各個梯級中水利樞紐水頭的高低、發(fā)電量的大小、回水的分布情況以及流域與水庫的面積等。并確定各主要水利樞紐的型式和建造的先后次序。（2）對水庫的設計，要采用比例尺為1:10000至1:50000的地形圖.目的：確定回水的淹沒范圍；量測淹沒面積；計算總庫容與有效庫容；設計庫岸的防護工程；確定沿庫落入臨時淹沒或永久浸沒地區(qū)的城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)以及重要耕地，并擬定相應的防護工程措施；設計航道及碼頭的位置；制定庫底清理、居民遷移以及交通線改建等的規(guī)劃。5

水利工程設計對地形圖的要求（3）初步設計階段，比例尺1:10000或者1:25000的地形圖，以便正確地選擇壩軸線的位置。壩軸線選定以后，即應在這個劃定的樞紐布設地區(qū)，提供1:20000或1:50000比例尺地形圖，以研究各類建筑物的布置方案。（4）施工設計階段，1:1000或1:500地形圖（5）對于港口碼頭的設計，1）初步設計階段，1:1000或1:2000的陸上地形圖與水下地形圖目的：布置鐵路樞紐、倉庫、碼頭、船塢、防波堤以及其他的一些附屬建筑物，并且進行方案比較。2）施工設計階段：1:500或1:10005一、大比例尺地形圖的精度不同的測圖方法有不同的精度。（1）模擬法地形圖上平面位置的精度模擬地形圖的誤差來源主要有：解析圖根點的展繪誤差m展；圖解圖根點的測定誤差m圖；測定地物點的視距誤差m視；測定地物點的方向誤差m向地形圖上地物點的刺點誤差m刺則地物點平面位置的中誤差為：比例尺地物類別最大視距(m)m展(mm)m圖(mm)m視(mm)m向(mm)m剌(mm)m物(mm)m復(mm)1∶1000重要1000.180.30.390.180.20.590.66次要1500.180.30.610.260.20.780.841∶2000重要1000.180.30.390.160.20.580.65次要1500.180.30.640.220.20.790.851∶5000重要1000.180.30.360.100.20.550.63次要1500.180.30.510.120.20.560.64

較平坦（0°～6°）地區(qū)地形圖上地點平面位置中誤差地形點高程的測定誤差m形隨著視線傾斜角的增大而急劇地增加，同時，在影響等高線高程精度的各種因素中，地形概括誤差的影響也是比較大的。因此，欲提高等高線高程的精度，除了要提高地形點高程的測定精度外，必須注意地形點要有一定的密度（即地形點的間距不能太大）。例如《工程測量規(guī)范》中地形點的最大間距d規(guī)定為：1∶1000測圖d=30m1∶2000測圖d=50m1∶5000測圖d=100m比例尺最大視距(m)基本等高距(m)傾斜角m控m形m概m移m繪m等(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)1:100015010~6°0.100.060.070.040.050.156~12°0.100.140.260.150.160.3812°以上0.100.330.430.350.290.711:200025020~6°0.200.200.100.090.100.276~12°0.200.200.270.340.320.6412°以上0.200.200.590.560.571.201:500035030~6°0.500.170.170.130.260.636~12°0.500.500.500.470.791.3012°以上0.501.081.080.791.442.37等高線高程中誤差（1）數(shù)字法測圖的平面位置的精度數(shù)字法測圖主要誤差來源：

定向誤差對地物點平面位置的影響——m定；

對中誤差對地物點平面位置的影響——m中；

觀測誤差對地物點平面位置的影響——m測；

棱鏡中心與待測地物點不重合對地物點平面位置的影響—m重。地物點相對于鄰近的圖根點的點位（在實地的）中誤差為

由公式可看出數(shù)字法測圖誤差項與模擬法測圖誤差項有很大不同，因此精度有明顯的提高。儀器標稱精度半測回水平角中誤差（″）平距（cm）5010015025030040010003mm+2ppm·D2″級43.03.03.13.13.13.13.65mm+5ppm·D6″級

123.03.13.23.23.53.86.55mm+10ppm·D10″級203.13.23.43.64.25.010.2從表中可見，即使用最低精度的儀器，在觀測平距不超過400m時，所測地物點相對于鄰近圖根點的平面位置中誤差可保證在5cm以內（實地），這大大高于模擬法測圖的精度，充分體現(xiàn)了數(shù)字法測圖在精度方面的優(yōu)勢。（2）數(shù)字法測圖的高程精度地物點高程的誤差來源主要有：測距誤差、測角誤差、量測儀器高和目標高誤差以及球氣差影響。儀器標稱精度半測回天頂距中誤差（″）平距（cm）5010015025030040010003mm+2ppm·D2″級60.70.80.90.91.11.43.05mm+5ppm·D6″級180.81.11.51.92.73.68.85mm+10ppm·D10″級301.01.62.33.04.45.914.6二、大比例尺地形圖在工程建設中的應用主要應用：（1）繪制地形斷面圖（2）按規(guī)定坡度選定最短路線在道路、渠道等工程設計的，常需要按某一限定坡度選一條最短路線或等坡線，以減少建筑費用。如圖所示，欲從河邊A點開始向上B點選一條公路。已知等高距h=2米，規(guī)定坡度i=5%，則路線通過相鄰等高線的最短路線應該是：這時，即以A為圓心，按地形圖比例尺，以40米為半徑作圓弧，與48米等高線相交于1或1′點，又以1或1′為圓心，以40米為半徑作弧，與等高線交于2或2′，以此類推。然后把這些相鄰的點連接起來，可在圖上選出兩條路線的大致方向。然后到實地踏勘和比較，選出一條較為理想的路線。（3）地形圖在平整土地中的應用——確定最少的開挖方量1

工程竣工圖測繪一、工程竣工圖測量

工程竣工圖測量的目的

竣工測量的任務主要有 在新建或擴建的工程時，為了檢驗設計的正 確性，闡明工程竣工的最終成果，作為竣工后的

技術資料，就必須提交出竣工圖。如為階段施工 時，則每一期工程竣工后，就應作出該期工程的 竣工圖，以便作為下期工程設計的依據(jù)。24新建或擴建工程、擴建和改建原有工程、新建工程安全運營及變形監(jiān)測工程竣工圖的特點 竣工圖的施測精度則是以解析數(shù)據(jù)為依據(jù)進行計算的，故精度應以細部坐標點的測量中誤差來確定測圖內容繁雜;根據(jù)不同用途而采取不同的技術措施.施測竣工圖的原則 控制測量系統(tǒng)應與原有系統(tǒng)保持一致 測量控制網(wǎng)必須有一定的精度標準 充分利用已有的測量和設計的資料251）廠區(qū)現(xiàn)狀標準圖2）輔助圖3）剖面圖4）專業(yè)圖上、下水管道圖工業(yè)管網(wǎng)圖輸電線路圖（包括地下電纜）運輸線路圖。5）技術總結報告和成果表27竣工圖的內容：27

在施測竣工圖過程中，同時還要分類編繪各種廠區(qū)細部點施測一覽表，以及控制點、細部點坐標和高程成果表；表示出各種所需要數(shù)據(jù)及元素，并繪制草圖。有些測圖軟件帶有這方面的內容，可直接打印輸出。廠區(qū)現(xiàn)狀圖施測完畢后，還要提出總結報告，說明施測方法，技術要求和達到的精度，以及詳細程度和分類情況等。281）圖幅——主要取決于實際需要。一般采用50×50cm2的圖幅面積。2）比例尺——根據(jù)圖面負荷、用圖視讀方便及圖解精度確定。一般與設計總平面的比例尺一致，由設計人員在任務書中提出的。

3）坐標和高程系統(tǒng)——竣工圖的坐標和高程系統(tǒng)，應保持原有控制系統(tǒng)，在不得已的情況下，可重建控制網(wǎng)的坐標和高程系統(tǒng)。施測竣工圖的基本要求工程竣工圖測量精度要求⑴竣工圖測量的精度要求以細部坐標點和細部高程點的精度來衡量的，是確定竣工圖及高程精度的標準，應滿足工程建設和生產(chǎn)管理的需要。它不取決于地形圖比例尺的測繪精度?？⒐D測量的細部點坐標與高程位置中誤差應滿足《工程測量規(guī)范》所規(guī)定的標準名稱細部點坐標中誤差(mm)細部點高程中誤差(mm)主要建筑物、構筑物±50±20一般建筑物、構筑物±70±30⑵控制網(wǎng)的建立及精度要求1）恢復和擴展同等級控制點檢核原有的控制點是否穩(wěn)定、完好若控制網(wǎng)點被破壞或不足使用時，需要在原有控制網(wǎng)的基礎上恢復和擴展同等級控制點，以滿足設計和施工的需要?；謴蜏y量時的誤差為：可得，擴展同等級控制點的測量誤差：求出測定誤差后，就可算出各項有關施測限差，以及選擇相應的儀器，確定測角、量距和水準測量的技術要求。2）重建控制網(wǎng)當原有控制網(wǎng)點無法利用，可重建控制網(wǎng)，其點的密度與施測要求可按《工程測量規(guī)范》的規(guī)定和實際需要而定。3）控制網(wǎng)的精度要求施測竣工圖的控制網(wǎng)必須滿足施測細部坐標點和細部高程點的精度要求；同時兼顧改、擴建和施工放樣精度的需要。對于平面控制網(wǎng)的精度，綜合設計和施工定線測量的精度分析得出，測定細部坐標點的圖根點精度為±9厘米對于高程測量的精度，廠區(qū)內互為最遠點的細部高程中誤差為±5cm。而廠區(qū)首級水準網(wǎng)的精度，應采用互為最遠點的控制點高程中誤差±3cm，細部高程點的測定中誤差應為±1.5cm。二、總圖編繪（一）總圖編繪的基本要求與規(guī)定⑴工程測量規(guī)范對竣工總圖編繪的基本要求是：①竣工總圖的比例尺一般為1∶500。其坐標系統(tǒng)、圖幅大小、注記、圖例符號及線條，應與原設計圖一致。②竣工總圖應根據(jù)現(xiàn)有資料，及時編繪。重新編繪時，應詳細實地檢核。對不符之處，應實測其位置、標高及尺寸，按實測資料繪制。⑵總圖編繪的基本規(guī)定

1)總平面及交通運輸竣工圖①應繪出地面的建筑物、構筑物、公路、鐵路、地面排水溝渠、樹木綠化等設施。②矩形建筑物、構筑物在對角線兩端外墻軸線交點，應注記兩點以上坐標；③圓形建筑物、構筑物，應注記中心坐標及接地外半徑；④所有建筑物都應注記室內地坪標高；⑤公路中心的起終點、交叉點，應注記坐標及標高，彎道應注記交角、半徑及交點坐標，路面應注記材料及寬度。⑥鐵路中心線的起終點、曲線交點，應注記坐標，在曲線上應注明曲線的半徑、切線長、曲線長、外矢矩、偏角諸元素；鐵路的起終點，變坡點及曲線的內軌軌面應注記標高。

2）給、排水管道竣工圖①給水管道。應繪出地面給水建筑物、構筑物及各種水處理設施。在管道的結點處，當圖上按比例繪制有困難時，可用放大詳圖表示。管道的起終點、交叉點、分支點，應注明坐標；變坡處應注記標高；變徑處應注明管徑及材料；不同型號的檢查井，應繪詳圖。②排水管道。應繪出污水處理構筑物、水泵站、檢查井、跌水井、水封井、各種排水管道、雨水口、排出水口、化糞池以及明渠、暗渠等。檢查井應注明中心坐標、出入口管底標高。井底標高、井臺標高。管道應注意管徑、材料、坡度。對不同類型檢查井應繪出詳圖。此外，還應繪出有關建筑物及鐵路、公路。3）動力、工藝管道竣工圖①應繪出管道及有關的建筑物、構筑物，管道的交叉點、起終點，應注明坐標及標高、管徑及材料。②對于地溝埋設的管道，應在適當?shù)胤嚼L出地溝斷面，表示出溝的尺寸及溝內各種管道的位置。此外，還應繪出有關的建筑物、構筑物及鐵路、公路。

4）輸電及通訊線路竣工圖①應繪出總變電所、配電站、車間降壓變電所、室外變電裝置、柱上變壓器、鐵塔、電桿、地下電纜檢查井等；②通訊線路應繪出中繼站、交接箱、分線盒（箱）、電桿、地下通訊電纜人孔等；③各種線路的起終點、分支點、交叉點的電桿應注明坐標；線路與道路交叉處應注明凈空高；④地下電纜應注明深度或電纜溝的溝底標高；⑤各種線路應注明線徑、導線數(shù)、電壓等數(shù)據(jù)，各種輸變電設備應注明型號、容量；⑥應繪出有關的建筑物、構筑物及鐵路、公路。5）綜合管線竣工圖①應繪出所有的地上、地下管道，主要建筑物、構筑物及鐵路、道路；②在管道密集處及交叉處，應用剖面圖表示其相互關系。（二）總圖編繪的方法編繪的資料來自三個方面：①數(shù)字化的設計圖②舊有的白紙圖③施工過程中通過復測檢查及竣工時的實測，提交的施工放樣檢查和竣工資料。水下地形圖一、水下地形圖的用途

建設現(xiàn)代化的深水港，開發(fā)國家深水岸段和沿海、河口及內河航段，已建港口回淤研究與防治等都需要高精度的水下地形圖； 在橋梁、港口碼頭以及沿江河的鐵路、公路等工程的建設中也需要進行一定范圍的水下地形測量； 海洋漁業(yè)資源的開發(fā)和海上養(yǎng)殖業(yè)等都需要了解相關區(qū)域的水下地形； 海洋石油工業(yè)及海底輸油管道、海底電纜工程和海底隧道，以及海底礦藏資源的勘探和開發(fā)等，更是離不開水下地形圖；32一、水下地形圖的用途

江河湖泊及水庫區(qū)域的防洪、灌溉、發(fā)電和污染治理等離不開水下地形圖這一基礎資料； 在軍事上，水下潛艇的活動、近海反水雷作戰(zhàn)兵力的使用、戰(zhàn)時登陸與抗登陸地段的選擇等，其相關區(qū)域的水下地形圖是指揮作戰(zhàn)人員關心的資料； 從科學研究的角度上看，為了確定地幔表層及其物質結構、研究板塊運動、探討海底火山爆發(fā)與地震等，也需要水下特殊區(qū)域的地形圖； 為了進行國與國之間的海域劃界工作，高精度的海底地形圖是必備的33水下地形測量項目原則二、水下地形測量的特點：陸地測量

控制原則 地形點選擇 地形點的高程 地形點定位測量方法 地形圖的內容

從整體到局部 地形點選擇看不見地形情況均勻 布設 測點高程＝水面高程－測點水深 水位＝水尺零點高程＋水尺讀數(shù) 水位觀測與水深測量盡量同步 水深測量與定位測量要求同步方法：前后交會，無線電定位系統(tǒng)、GPS

地形圖的內容等高線或等深線， 地形是主要的，地物是次要的

從整體到局部 根據(jù)需要選擇地形特征點地形點高程＝測站高程Ho+s

?tgα+i-v

極坐標等 等高線，地形地物并重

34三、水深測量及水位觀測

測深工具36(1)測深桿(0~5m)(2)測深繩(≤20m)

回聲測深儀(3)測深儀多波束測深儀(0.5~300m)

雙波束測深儀

激光測深儀

（一）測深桿由竹桿、硬塑料管、玻璃鋼桿或鉛合金管等材料作標桿，下端裝一直徑10~15cm的鐵底板或木板，每10cm作一標志，測深桿用來測量小于5m的水深。（二）測深錘測深錘重為3.5㎏，加一繩子。適用條件：流速小，船速小，水深小于20m。（三）回聲探測儀適用條件：水域面積大，水深較深，流速大時使用。測量深度0.5～300m,水流速度≤7m/s1.回聲測深儀的工作原理聲波在同一介質中勻速傳播的原理：當探測器發(fā)射一聲波后,遇河床底部反射回來,通過測量發(fā)射和接收聲波的時間，從而計算出距離。（1）當收發(fā)換能器分離時,有:l——兩換能器之間的距離（又稱基線長）回聲探測儀原理

回聲測深儀測深原理

脈沖電流

激發(fā)器發(fā)射換能器

電源接收換能器顯示器放大器將聲能轉變機械振動聲能 超聲波水底回聲為微弱電能40顯示水深值AtlasDESO15digitaldual-frequency echosounder($30,000)38(2)

當收發(fā)換能器合一時：2、聲速聲速c與水介質的體積模量E和密度ρ有關E——難于測量經(jīng)驗公式：t——溫度s——鹽度ρ——靜水壓力3.回聲測深儀的組成①發(fā)射機②接收機③發(fā)射換能器④接收換能器⑤顯示設備⑥電源

4.水深值的改正（1）吃水改正Δha換能器一般安在水面下一定距離的地方，由于水下?lián)Q能器底面到水面的垂直距離稱為換能器吃水正數(shù)Δha

Δha=h-hsh——水面至水底的深度hs——換能器底面至水底深度（2）轉速改正Δhn測深儀的實際轉速ns與設計轉速no存在差異。水深的測定是由記錄器記錄針移動的速度與回波時間確定的。當轉速變化時，所記錄的水深值發(fā)生變化：（3）聲速改正Δhc

當測定的實際聲速cm與設計聲速co產(chǎn)生差異時，就產(chǎn)生聲速改正數(shù)。聲速確定采用兩種方法：1）經(jīng)驗公式2）每月測定測區(qū)內0，15，25，35，50，75，100，150m……深度處的聲速然后取各層聲速的加權平均值作為海面某深度處的平均值（4）測深值的總改正數(shù)(四)測深點定位定位方法：1）前方交會以行駛的測船為目標，在岸上的兩個控制點架設經(jīng)偉儀進行觀測，從而確定船的位置2）后方交會在陸地上三個控制點A、B、C立標桿，在測船上用兩架六分儀分別測量后方交會角，可以確定船的位置。3）斷面索法4）極坐標法5）無線電定位6）GPS定位目前大多采用GPS定位(五)深度基準面概念水深計算的起算面稱為深度基準面（DatumforSoundingReduction），理論深度基準面是