工程测量监理培训教材(2011版)

1 工程测量监理人员应用教程工程测量监理人员应用教程 第一章工程测量内容 1 工程测量内容 1 1 建设方委托有测量资质单位布设测量工程控制网 点 提出 首级控制网 点 成果 必要时或施工阶段复测并加密控制点 1 2 依据设计文件进行基础 桩基 及以上主体各部位的施工轴 线 高程的测量 1 3 工程施工构筑物 高层建筑 结构安装及大型设备安装垂直 度测量 1 4 建筑施工 竣工使用过程建筑体的变形 沉降 倾斜 测量 第二章测量控制点 1 测量控制点 分类为平面坐标控制点和高程水准控制点 2 控制网布设原则 业主提供高等级精度控制点 根据施工区域依 次加密控制网 测量控制点精度由高级到低级逐级加密布设和测量 的原则 3 测量体系 目前我国测量平面坐标系使用 1980 年西安坐标系 高程系统使用 1985 年国家高程基准 1956 基准 1985 基准 0 029m 4 工程测量控制点 工程测量控制点是针对工程建设建立的局部测 量控制点 大型工程须依据国家控制点建立独立的工程测量控制点 2 如公路工程 新建大型工业厂房工程等 中小型工程依据局部控制 点 多数为规划部门提供红线点 施工单位引测加密为工程测量控 制点 如城区房建工程等 5 工程平面坐标控制点系统 国家坐标系 包含地方区域坐标系 与国家坐标控制点联的工程 控制点 一般由业主移交工程坐标控制点 又称首级控制点 施工 单位根据施工部位进行加密 又称加密控制点 联测后整体评定加 密工程控制点精度不高于首级控制点的精度 建筑坐标系 又称施工坐标系或设计坐标系 通常与施工主体建筑 轴线方向定为 0 度方位角 坐标计算方便 均以建筑尺寸相加 实 际工程中建筑坐标系与国家坐标系是很多工程共用体系 设计图纸 文件提供两坐标系的转换公式 独立坐标系 根据工程局部情况 与现场已有建筑物轴线建立相 对施工建筑位置的参照测量坐标系 实际中应用也较多 6 高程水准测量系统 一般使用国家 1985 年的国家高程基准 有 的使用地方区域高程体系和独立高程系统 7 控制点建立过程简述 业主委托由专业单位及规划部门测量并提供首级控制点和红线点 坐标 高程点及测量成果 业主将测量成果提供给工程施工单位使 用 施工单位根据施工区域和部位加密埋设施工加密控制点 3 a 根据首级控制点的位置 考虑地形及视线通视情况实地埋设加密 控制点 一般埋设在施工区域周围 控制点每 200 米左右埋设一个 并以附和或闭合坐标导线控制点 高程水准点 的形式与首级控制 点连接 b 测量各角度 导线边长 高程等原始数据 并与首级控制点联测 收集记录必要的测量数据 c 将记录测量数据整理并填入测量平差表格进行平差计算 e 测量成果评定等级 交测量成果表 依据施工报验监理复测业主提供首级控制点 检测并最终确认加 密控制点成果 作为施工测量依据 8 监理检测导线控制点及水准点 8 1 平面坐标控制点 导线点 检测 首级坐标控制点复核 业主一般提供两个以上的首级坐标控制点 规范首级导线等级应为一级以上 规范中导线评定标准为方位角闭 合差和导线边全长闭合差限值 2 个指标评定 以便复测结果进行 比较和评定 a 提供 2 个点的复测 如图使用全站仪检测 仪器置 A 点 测站 点 棱镜设置 B 点 后视点 由于只有两个控制点 复核只能 有边长全长相对闭合差 没有方位角闭合差 A B 设业主提供 A XA YA B XB YB 实测 B 点坐标为 B X B Y B 则 理论边长 SAB XA XB 2 YA YB 2 4 实测边长 S AB XA X B 2 YA Y B 2 评定 导线边全长相对闭合差 S AB SAB SAB 1 n 查 GB50026 2007 工程测量规范 导线规范一级导线导线边全长相 对闭合差限差为 1 15000 如果 1 n 大于限差 不满足要求 否 则合格 b 提供 3 个点的复测 如图示 业主提供 3 个通视的控制点 复核 指标有边长全长相对闭合差和方位角闭合差 A B C 仪器设站架设在 A XA YA 点 后视 B XB YB 点 较长的一个 边 测量 B 点和 C XC YC 点 a 方位角闭合差 测量 A 角度值 BAC 经纬仪方式直接测角 一般测量 2 个测回 测量 AB 方向 aAB 测量 AC 方向 aAC A 角度值 BAC aAC aAB 计算 A 角度理论值 A 角度理论值 BAC AC 的方位角 AB 的方位角 AC AB 方位角计算详见第四章 4 1 3 内容 方位角闭合差指标评定 方位角闭合差 测量 A 角度值 BAC A 角度理论值 BAC 5 查 GB50026 2007 工程测量规范 导线指标一级导线方位角闭合 差限差为 10 n 注 n 为测站数 此时测站数为 1 限差单位 为 在限差内认为这项指标合格 否则重测角度比较 b 边长全长相对闭合差 分别测量 AB AC 边长 与 AB AC 理论边长进行比较 理 论边长计算值为 两个坐标的理论边长 X1 X2 2 Y1 Y2 2 分别计算 AB AC 边长的偏差 边长偏差 测量值 理 论值 注意偏差值有正负符号 最后边长偏差之和为符合首级控 制点边长闭合差 T 边长相对闭合差指标评定 导线边全长相对闭合差 首级控制 点边长闭合差 T SAB SAC 1 n 查 GB50026 2007 工程测量规范 导线规范一级导线导线边全长相 对闭合差限差为 1 15000 如果 1 n 大于限差 不满足要求 否 则合格 c 对于业主提供的首级控制点的其他形式 采用加密控制点与首级 控制点连接 进行边长 角度测量后进行平差 并按规范要求进 行评定 合格使用 第四章 2 1 2 内容 d 如业主提供的导线控制点检测不合格 与业主沟通 第三章测量仪器及应用 1 测量仪器 主要完成距离 高程 角度 水平度的常规测量 6 工作的仪器 工程测量的仪器为测距仪 水准仪 经纬仪 全 站仪等 工程测量检测工具为水平仪 铅垂仪等 1 1 经纬仪 测量平面水平角和垂直面竖角角度 仪器由上部 照准部分 望远镜 照准部水准器 垂直轴 水平轴 垂直度 盘等 和基座部分 水平度盘 基座 垂直轴套 调平仪器脚 螺旋等 组成 垂直度盘在仪器望远镜一侧 进行观测照准时 在左称为盘左观测 在右称为盘右观测 盘左 盘右 观测为 半个测回 进行盘左和盘右观测测量均值为一个测回观测 垂 直角度 竖角 测量方法与水平角测量相同 1 1 1 仪器架设 在测站点设置脚架和安装仪器安装仪器 用仪器光学 对中器对中 对中 仪器整平整平 先用仪器圆气泡粗平 在用长管气泡 7 精平 经纬仪与全站仪建立测站时 仪器架设均要按上述步骤进行 详见全站仪内容 1 1 2 角度测量 测量两个方向度数差值 设站测量观测 4 个 以上方向一般采用方向观测法 或全圆观测法 第一个方向测 后 顺序测其他方向 最后测一圈回到第一方向闭合观测 也 叫归零 两次观测一般有差异 称归零差 例 下为一个测回 测角方法 A 为仪器架设测站点 B C 为测量照准方向点 为测量角度 B A C 盘左 半个测回 方向 AB 为 0 00 00 方向 AC 为 46 03 12 盘右 半个测回 方向 AC 为 226 03 18 方向 AB 为 18 0 00 06 一个测回方向值为 盘左 盘右 180 2 规范要求限制的照准误差 2c 盘左 盘右 180 查规范超 限须进行重新测量 方向 AB 为 0 00 03 方向 AC 为 46 03 15 8 实测角度 值为 46 03 15 1 1 3 经纬仪测量规范指标 水平角方向观测法的技术要求 等级 仪器精度等级 测微器两次重 合读数差 半测回归零差 一测回内 2c 互 差 同一方向值各 测回较差 1 级 1696 四等及 以上 2 级 38139 2 级 121812 一级及 以下 6 级 18 24 视准轴误差 仪器的视准轴与水平轴不正交产生的误差 2c 检测通过方向观测按 2c 盘左 盘右 180 计算后与 表进行 比较 合格数据才能使用 照准部旋转轴正确性指标 管长水准气泡调平后旋转各位置 的读数较差 1 级仪器不应超过 2 格 2 级不应超过 1 格 6 级不应超过 1 5 格 水平轴不垂直于垂直轴之差指标 又称水平轴倾斜误差 是 仪器水平轴与竖直轴不正交产生的误差 1 级仪器不应超过 10 2 级不应超过 15 6 级不应超过 20 主要由检 测单位检定 自检方法简述如下 a 设置目标 先安置仪器 在距仪器 5m 以外的竖直墙面 上设置两个目标 在水平线上下各设置一个高点 一个低点 9 两点的垂直角的绝对值应大致相等且大于 3 差值不得超过 30 b 测定方法 a 观测高低两点的水平角 6 个测回 每测回间更换水平度 盘和测微器读数 变化观测起始方向度数值 对于 J2 型仪器为 180 m i 2 i 2m 式中 m 测回数 i 水平度盘最小分划值 每一测回用盘左 右观测 在 6 测回中 前三个测回照准部均按顺时针方向旋转 而后三个测回照准部 按逆方向旋转 观测限差为 2c 互差按高 低点在测回间分别比 较 对于 J2 型仪器应小于 10 各测回角值互差 J2 型仪 器 应小于 8 对于超出限差的测回 应进行重测 b 观测高 低点的垂直角 高 低 用中丝法测三个测 回 垂直角和指标差互差均不得超过 10 对超限测回应重测 c 最后结果计算 水平轴不垂直于垂直轴之差值 限差 i 的绝对值 对于 J2 型仪器不应超过 15 10 1 1 4 经纬仪垂直度观测方法 施工中高度 20m 以下建筑垂直 度控制常用经纬仪观测完成 如现浇楼柱 安装钢结构立柱等 的垂直度控制 如图示 p e c a O f p C C 列轴线列轴线 D D O d b B B 线轴线 线轴线 A A abcd cdef 为钢结构立柱的两个垂直度观测面 OO PP 为两个垂直度控制线 AB CD 为正交安装轴线 安装完成后 O 点与 B 点重合 P 点与 C 点重合 钢结构安装测 量控制如下 11 土建轴线交验 安装前土建施工移交轴线 图 AB 线 CD 列 立柱安装验收轴线 合格后进行安装施工 确定 OO PP 安装垂直度控制线 立柱制作中各尺寸均有 偏差 垂直度控制线不能按照 ab ef 进行安装 通过 a 点与 b 点分中标出 O 点 c 点与 d 点分中标出 O 同理分中标出 P 点 P 点 最终确定 OO PP 安装垂直度控制线 架设经纬仪 2 台同时观测 分别在 A 点 D 点 最好在轴线 上 架设 2 台经纬仪并整平仪器 立柱开始吊装 底部 O 点与 B 点重合 P 点与 C 点重合并固定 经纬仪按照一测回法进行观 测 先盘左照准 O B 点或 P C 点 仪器固定方向并锁住水 平转动 仪器照准部垂直向上转动 照准 O 点或 P 点 O 点或 P 点不在垂直视线上 调整立柱上部 直到 O 点或 P 点与垂直视线重合 初步固定立柱上部 然后经纬仪盘右按盘 左方法观测 如有偏差调整 O 点或 P 点 至仪器垂直视线距 离的一半 半距法 垂直度观测完成 实际要进行立柱另两个 面的垂直度控制才能完整的进行垂直度控制 立柱安装最终固定后 应进行立柱垂直度竣工测量 测量出 竣工垂直度偏差 1 2 光电测距仪 测量距离有直接量距 钢尺量距 光学量 距 视距测量 物理法 光电测距 GPS 定位等方法 光电 测距仪主要测量地面两点间的水平距离和斜距 一般与经纬仪 组合 或连体 进行测量 全站仪的使用 使单一测距仪基本 没有使用 12 1 2 1 测距仪的测距原理是仪器在测站发射光波 激光 红外 光等 目标设光反射镜 棱镜 将光波反射至仪器 反射的光波 仪器接收 仪器记录光波发射到接收的行程时间 则 D 1 2ct D 为测量距离 c 为光速 t 为记录的光往返 行程时间 1 2 2 测距仪规范划分短程测距为 3km 以下 中程为 3 15km 1 2 3 测距精度指标主要看标称精度 mD a b D mm mD为测距中误差 a 为标称固定误差 b 为每公里比例误差系数 D 为测距公里长度 根据测距仪出厂标称精度的绝对值 按 1 公里的测距中 误差 测距仪的精度分为 3 级 小于 5mm 为 级 5 10mm 为 级 11 20mm 为 级 规范测距主要技术指标 每边测回数 控制网 等级 仪器精 度等级往返 一测回读 数较差 mm 单程各测 回较差 mm 往返测距较差 5mm 级 33 5 7 三等 10 mm 级 44 10 15 5mm 级 22 5 7 四等 10 mm 级 33 10 15 一级 10 mm2 10 15 2 a bD 两倍仪器出厂 标定精度 13 级 二 三 级 10 mm 级 1 10 15 1 2 4 测距反光镜 棱镜 要设置棱镜常数 仪器要进行设置 棱镜常数是光发射的棱镜面到棱镜架设点的距离 一般为 30mm 和 0mm 两种情况 1 2 5 测距仪测距指标 测距指标按要求定期送有资质单位进 行检定 测距检验条件要求狠高 没有自检项目 实际监理检 查中需要进行自检内容我认为主要是 测距仪在固定误差的检测 如图示 AC 约 150m 长的任意一 段直线 一般在 A C 两控制点上 B 点为直线中间任意点 仪器分别架设 A B 两点 设水平距离为 Dij 测距固定误差为 K 检测 K 值 A B C 设站 A 测量 AB 距离 DAB K 测量 AC 距离 DAC K 设站 B 测量 BA 距离 DBA K 测量 BC 距离 DBC K 判断及分析 首先测量 AB 距离严格与测量 BA 距离相同 测量 差值小于 1mm 如果差异大说明有其他误差 无法确定固定误 差 K 值 没有差异进行下步工作 测量 AB 距离 测量 BA 距离 测量 BC 距离 则有 DAB K DBA K DBC K 则有 14 DAB DBA DBC 如果 K 大于二倍的标称精度 说明仪器有固定误差 须进行调 整 实际监理检测时发现一是施工方测量人员把棱镜常数用错 可 用此方法检测出来 二是固定误差 K 值可用棱镜常数加以修正 测距目标棱镜架杆的检测 精密测量棱镜应使用三脚架基座 对中目标控制点中心 如控制网检测 其他测量检测使用三脚 架杆对中控制点 轴线及测量放样点检测 三脚架杆的垂直度 须随时进行自检校正 三脚架杆垂直度由竖直圆水准气泡进行 控制 调整圆水准管轴与架杆轴平行 检测方法为 a 架设经纬仪及调平 离仪器 10m 左右将三脚架杆调平架设好 b 经纬仪照准棱镜中心 然后垂直向下照射杆尖 若杆尖偏离 垂直视线则架杆不垂直 须调整气泡 架杆转 90 度同样进行另 一方向垂直度检测 c 进行气泡调整 将架杆调整到仪器垂直视线 水准气泡偏离 校正气泡居中 架杆转 90 度同样进行另一方向校正 反复几 次检测校正后 没有仪器垂直视线偏离情况 校正完成 1 2 6 测距注意事项 气象条件对光电测距影响较大 微风的阴天是观测的良 好时机 15 测线应尽量离开地面障碍物 1 3m 以上 避免通过发热体 和较宽水面的上空 测线应避开强电磁场干扰的地方 例如测线不宜接近变 压器 高压线等 镜站的后面不应有反光镜和其他强光源等背景的干扰 要严防阳光及其他强光直射接收物镜 避免光线经镜头 聚焦进入机内 将部分元件烧坏 阳光下作业应撑伞保护仪器 1 3 全站仪 目前全站仪使用常规化 也是监理测量检测中使 用和掌握的主要仪器内容 全站仪实际是经纬仪和测距仪的功 能组合 其特性和仪器相关精度指标要求与经纬仪和测距仪一 致 仪器自检内容也没有区别 全站仪种类较多 仪器主要为照准部和电子面板输入部分组成 外观及操作与经纬仪基本相同 可进行水平角 垂直角 距离 和三角高程等测量 1 3 1 全站仪架设 与经纬仪相同 安置仪器 a 仪器三脚架放置测站控制点 脚架顶面大致 平整 面上仪器连接螺栓大致在控制点位上 常用石子在连接 螺栓底做自由落体 看是否石子落在控制点上来调整脚架位置 16 b 从仪器箱取出仪器与脚架连接螺栓连接 仪器螺栓未连接时 仪器手提柄不能松手 以免仪器滑落 仪器置脚架顶面中固定 紧密 通过仪器光学对中器看控制点是否在视线分划板中心区 域 若不在视线内 则用脚架再调整对中器 直到对中器中分 划板中心看控制点 用仪器光学对中器对中 调整平脚螺旋 如下图 A B T 测站控制点 C T 为仪器光学对中器中心 A B C 为基座整平脚螺旋 调平原理是先 AB 或 AC BC 两螺旋组合 线 调整 后再 C 或 B A 单个 点 调整 AB 或 AC BC 线 调整时 A 与 B 或 A 与 C B 与 C 螺旋互为反向旋转 通过 AB 调整 光学对中器中看到控制点沿 AB 方向移动 再调整 C 螺旋 控制点沿 C 方向移动 反复前面步骤 直到光学 17 对中器的 T 点与控制点重合 注 此时仪器气泡没有调到水平 整平 将仪器对中调平的主要步骤 a 粗平 调圆气泡 分别升降仪器三脚架任意两个脚 第三个脚不能调 使圆气 泡居中 看光学对中器中控制点是否与 T 点重合 没有重合再 从 步进行 直到光学对中器中控制点与 T 点重合 b 精平 调长管气泡 如 步图中整平螺旋的调整 仪器机头旋转 使长管气泡轴与 AB 螺旋 线 方向一致 调 A B 螺旋 使长 管气泡居中 仪器机头在转 90 度 调 C 螺旋使长管气泡居中 在转回仪器机头调 AB 螺旋 反复几次后直到长管气泡居中 c 如不能调到位 则在规范范围内则按半格法调整 圆长管气泡 水平时 旋转机头 180 度 如偏离 1 格位置 则向调平方向调 回半格 如超过规范范围气泡偏位太大 则须送仪器检定单位 校正 1 3 2 全站仪测量 各种全站仪的操作 测量原理 使 用功能大同小异 主要差异是程序及功能设置和测量精度不同 监理检测实际须掌握的仪器操作主要为仪器建站模式 仪器测 量模式 仪器放样模式三种 各种全站仪共有功能及差异分析 a 开机 ON 与关机 OFF 少数开关机独立设置按键 大 多数开关机共一键 一般红色键 开机短按开机键 关机一种 长按开机键 一种按开机键后 再按确认键 18 b 正常屏幕显示 开机后多数仪器进入正常显示屏 少数 仪器出现温度 T 气压 P 棱镜常数 K 等测量作业参数界面 确定和更改测量作业参数后须将仪器照准镜竖向旋转 1 圈 屏 幕才出现正常显示屏 正常显示屏一般设置 4 至 5 个页面 用 仪器上下按键进行翻页 各页面设置大体为 a XYZ 坐标界面 b 水平角 HA 垂直角 VA 界面 c 水平距离 HD 斜距 SD 高差 VD 界面等 c 输入 或确认键 ENT 和退出 ESC 返回 键 输入 数据及进入某一程序和功能条文按确认键 如按错了仪器任何 键 则可多次按退出 返回 键返回到正常屏幕显示 监理在 操作仪器中一定要注意 使用任何仪器在按键时出现不明白的 界面内容 多次按退出键返回正常界面 否则会无意造成仪器 检定和配置参数改变 导致测量仪器不能使用和重新检校 d 上下左右键 数据输入 修改 屏幕翻页 进入指定程 序和功能等按键 e 测量功能键 主要有直接有测量键和屏幕底排提示测量 功能字幕所对应按键两种 f 建站 放样部分 一般仪器设置在程序里和模式键里查 找 有的仪器则专门设置按键 但监理人员一定要知道从哪里 调用 仪器测量建站模式 STAN a 建站是仪器架设在已知的 控制点上 通过已知方位角 正北方向角 或另一个已知坐标 19 建立仪器与实地的测量关系 仪器建站必须满足条件 a 实地有 两个及以上的已知坐标点 b 实地至少有一个已知坐标点和 该已知坐标点的定位方位角 正北方向角 b 测量建站的目的是确定仪器的坐标体系与实地坐标体系 一致 也可以认为仪器建站后的水平角 0 00 00 的方向为 实地正北方向 建站的作用是能将设计图的坐标及建筑位置通 过测量放置在实地上 建站方法 业主提供两个已知点坐标 A XA YA ZA 和 B XB YB ZB 仪器在 A 控制点架设 对中 整平后开始建站 仪器屏幕调出测站功能 依次输入 A 点号 XA YA ZA 按 确认键 仪器屏幕此时提示输入后视坐标 按确认键 依次输 入 B 点号 XB YB 按确认键后仪器屏幕提示照准目标 B 控制点 照准目标 B 按确认 或测量键 通过测量坐标 屏幕显示坐 标 B XB YB ZB 的测量值 与提供 B 控制点坐标比较 主要 比较平面坐标 X Y 值 Z 值为高程一般没有进行设置 偏差 在测量误差范围内 建站工作完成 少数仪器建站采用先输入 测站坐标 后视坐标等测量参数后 瞄准目标 直接按确认 或测量 键 建站完成 测量模式 MC 使用测量模式是在上述 建站模式的条件下 进行 除测量距离外 少数仪器屏幕外设置测量键 跟踪测量 键 多数仪器是屏幕显示最下排有标识指示 如测量 记录等 在标识指示下方对应的按键作为测量键等 如 F1 键为测量键 20 通过屏幕翻页与测量键配合 可进行水平角 方位角 坐标 水平距离 斜距 高差等测量工作 显示测量数据 监理检测 中要学会收集设计数据与记录相对应的测量数据 并进行相应 差值比较 通过规范限差评定测量成果是否满足要求 测量放样模式 S O 使用测量放样模式必须在上述 建站模 式的条件下进行 监理实际检测中应用较少 主要施工放样使 用多 放样模式少数仪器设置在按键上 多数仪器设置在程序 或菜单内 多采用坐标法进行放样 其基本方法 a 从设计图 纸及设计参数计算收集放样坐标 b 仪器建站复核控制点满足 规范要求 c 进入坐标放样模式 d 输入放样点坐标 按确认 键后 屏幕出现放样角度差值 e 仪器目镜转至角度差值为 0 00 00 时 为仪器放样的方向并锁定仪器 测站人指挥架 设目标棱镜的人在放样的方向上 左右移动目标棱镜 为止 f 对 准目标棱镜测量 屏幕出现目标距离偏差 正 负 偏差向仪 器方向内 外 移动目标棱镜 重复对准目标棱镜测量 直到 距离偏差为 0 放样点地面标识 g 放样过程 a f 须多次重 复 放样准确性及精度随之提高 h 转换成测量模式测量放样 点坐标 与设计坐标进行比较 合格进行确认 三角高程测量模式 测量距离精度提高 应用全站仪测量高 程几乎代替水准测量的方法 规范也列三角高程可用于四等精 度测量 实际我在几年监理高程检测中 认为应用全站仪检测 高程能达到水准测量精度仪器 特别推荐监理人员掌握这项技 21 术 a 三角高程测量原理 如图 测站为 A 点 后视点为 B AB 为水平视线 常规设置仪器竖角读数为 90 时 已知 A 点高程 HA A 与 B 的三角高差 VBB 测量 B 点高程值 HB B A B 仪器点 目标点 a 测量水平距离 AB 测量斜距 AB 测量垂直角 b 计算三角高差 VBB 测量水平距离 AB tg 测量斜距距离 AB sin c 计算 B 点高程值 HB A 点高程 HA 计算三角高差 VBB b 全站仪测量高程 由于仪器设站整平后 仪器高是固定的 三角高程测量目标采用固定高度架杆棱镜 镜高高度在一个测 站设置后不能改变 否则不能测量高程 具体测量如下 a 高差法 如图 仪器架设 C 点 已知 A 点高程 HA 测量 B 点 高程 HB B C D A 仪器整平 仪器屏幕进入测量高差界面 目标镜高设置 22 为 2m 本次固定后不能改变 先架设于 A 点 测量高差并记录 VCA 目标棱镜架设 B 点 测量高差并记录 VCB 计算 AB 两点高差 VAB VCA VCB 计算 B 点高程 HB HA VAB 如有其他点 D 点等 可按上述方法测量计算 D 点等高 程 VAD VCA VCD HD HA VAD b 坐标法 如上图 基本要求及测量方法与高差法相同 只是 仪器屏幕设置在测量坐标界面 通过测量和记录 Z 的数据 则 VAB ZA ZB HB HA VAB 其他常用模式 可以不进行建站或任意建站进行测量 主要 有 a 测量实地面积 通过依次测量实地闭合图形边线坐标 测量 出面积 边线坐标点测量越密 测量面积越精确 b 对边测量 仪器进行测站以外任意两个点的的距离 实际中 测量地形横断面时应用较多 c 悬高测量 测量悬在高空 人员无法上去目标一个点与目标 垂直到地面的高度 精度级别较低 一般测量高压线与地面的 高度 烟囱顶至地面高度等 1 4 水准仪 一般由望远镜 管状水准器或补偿器 竖轴 基 座等组成 目前水准仪多为自动安平仪 主要有 S1 S3等精度 型号 水准仪上圆水准器作用是使竖轴铅垂 长管水准器作用 23 是使望远镜视轴水平 注 自动安平没有长管水准器 水准仪型号 DS0 5DS1 DS3DS10 千米往返高差中数 偶然中误差 0 5mm 1mm 3mm 10mm 主要用途 国家一等 水准测量 及地震监 测 国家二等 水准测量 及精密水 准测量 国家三 四 等水准测量 及一般工程 水准测量 一般工程 水准测量 1 4 1 水准仪测量原理 仪器设置水平视线 架设在两测量水 准点中间 分别在水准点上放置水准尺读出两测量水准点读数 已知点到仪器水平距离为前视距 未知点到仪器水平距离为 后视距 计算两点高差 主要目的通过已知水准点高差测量计 算所需的未知点高程 如图示 水平视线 A B B 未知点 A 已知点 O仪器点 已知 A 点高程 HA 测量 B 点高程 HB 两点高差为 仪器架设 调平整平 照准目标 读 A 点水准尺面读数 AA 读 B 点水准尺面读数 BB 测量两点高差 VAB 读数 AA 读数 BB 求出 B 点高程 HB HA VAB 1 4 2 水准测量规范指标 24 高程控制点间距 一般地区应为 1 3km 工业厂区宜小于 1km 但一个测区及周围至少 3 个高程控制点 水准测量技术要求 观测次数 往返较差 附合或环线闭合 差 mm 等级 每千米高 差全中误 差 mm 仪器 型号 水准 尺 与已知点 联测 附合或环 线 平地山地 二等 2DS1 因瓦 4 L 三等 6DS1 因瓦 往返各 一次 12 L4 N 四等 10DS3 双面 20 L6 N 五等 15DS3 单面 往返 各一 次 往一次 30 L 注 L 为往返测段 附合或环线水准线路长度 km n 为测站 数 水准仪视准轴与水准管轴夹角 i 角 DS1 小于 15 DS3 小于 20 四等水准观测技术要求视线长度 100m 前后视的距离较差 5m 前后视的距离较差累积 10m 视线离地面最低高度 0 2m 1 4 3 水准仪 i 角检验 水准仪视准轴与水准管轴夹角 i 角 是水准测量的误差来源 规范要求测量中要进行自检 一般 15 天自检一次 超规范要求须校正 i 角误差对高程的影响 如图示 角 A B i i 角角 i i 角角 25 A 水平视线 B B 未知点 A 已知点 O仪器点 仪器水平视线为 A B 由于仪器有 i 角 实际照准目标 视线为 A B 导致测量读数误差 A 点为 A A 和 B 点为 B B 如果水平视距 AO 与 BO 不相等 根据 1 4 1 节中高 差计算原理 高差 i 角误差 WAB 读数误差 A A 读数误差 B B 前后视距相差越大 高差误差 WAB越大 前后视距相等 WAB可相互抵消为零 水准仪 i 角检验 设正确高差 VAB i 角最大影响高差 VAB a 仪器架设两水准点中间 或选择两固定点也可测量 前后视 距基本相等 由 条所述 高差 i 角误差 WAB为零 此时可测量 计算出正确高差 VAB b 器架设其中的一个水准点 距离 1m 处 前后视距差为最大 时 测量 i 角最大影响高差 VAB c VAB VAB 则可计算出 i 角 tg i 角 高差 i 角误差 WAB 两水准点水平距离 2 i 角问题仪器的使用 a i 角超过规范要求须送仪器检定单位进行检校 b 采用前后视距等距进行水准测量 可消除 i 角引起的误差 26 第四章测量检测及计算 1 测量原则 测量检测中几个重要原则 监理人员始终要控制 和掌握的 1 1 测量控制网 点 测量控制网分平面控制导线网 点 和高程控制水准网 点 布网原则是 先总体后局部 先高级网 高等级精度 后逐级加密网 低等级精度 这里说的是控制网整体网的精度 一般加密整 体网的精度没有前一级控制网精度高 同级导线边长基本一致 导线相邻边边长差异不大于 2 3 主要考虑测量观测时仪器望远镜调焦产生视线误差 测距 精度不同等 1 2 设站测量 建站测量 放样作业中应遵循的基本原则 减少误差原则 后视长向边检测 放样 短向边 测量 有一定的控制范围 复核原则 测量 放样 作业完成前后要与控制点闭合 复核无误后才能确定测量过程的准确性 主要发现测量中间过 程仪器是否变动 测量准确性判断 仪器 自校原则 仪器每次使用或定期需对规范要求的 重要指标进行自检自校 如经纬仪 2c 水准仪 i 角等 不能自 校的需送有资质检定单位检定 2 工程测量控制网检测 平面控制和高程控制 2 1 平面控制测量 随着全站仪的广泛应用 实际工程控制网主要 27 为导线 点 网 三角网的形式基本没有 本篇只介绍导线 点 网的检测 计算 评定 2 1 1 导线 点 网的形成 施工加密控制 点 网 施工加密控制网 工程开工前业主提供首级控制点 至少 2 个以 上的坐标控制点 资料 并进行施工 监理三方实地交桩 施工依 据首级控制网在施工部位埋设加密控制点 施工加密控制网的布设 采用导线 点 网的布设形式 并与首级控制点联测闭合 数据处理 及平差 进行测量成果评定 满足测量规范要求后使用 施工加密方格网 依据首级控制点或施工加密控制网建立的正方 形或矩形施工控制网 一般为厂房轴线平行布置 相对精度较高 2 1 2 工程施工 加密 控制网的特点 控制的范围较小 控制 点的密度较大 精度要求较高 使用频繁 受施工的干扰大 坐标体系与首级网一致 有的也转换成施工坐标 但提供坐标换 成公式 首级高程体系与施工一致 分两级布设控制网 次级 网可能比首级网的精度高 主要指控制点整体相对精度 2 1 3 导线 点 网的作用 使用导线 点 对施工部位轴线及其 他放样进行测量平面位置控制 保证施工部位的相关位置 尺寸符 合设计 2 1 4 导线 点 网的定义 导线是将一系列测量控制点 依相邻 次序连接而构成折线形式的平面控制图形 由一系列导线元素构成 导线点 是导线上的已知点和待定点 导线边 是连接导线点的折 28 线边 导线角 指导线边之间所夹的水平角 与已知方向相连接的 导线角称为连接角 亦称定向角 导线角按其位于导线前进方向的 左侧或右侧而分别称为左角或右角 并规定左角为正 右角为负 导线 点 网的形式 2 1 5 闭合导线 起止于同一已知点的环形导线 如图示 粗线 为首级控制点 两个已知点 细线为施工加密点 3 个未知点 附合导线 起止于两个已知点的导线 或者说起始于一个已知点 而终止于另一个已知点 如图示 粗线为首级控制点 四个已知点 细线为施工加密点 4 个未知点 支导线 是从一个已知 点出发 既不附合于另一个已知点 也不 闭合于同一个已知点 如图示 粗线为首级控制点 两个已知点 细线为施工加密点 2 个未知点 2 1 6 导线精度问题 在同级首级控制点加密情况 附合导线和闭 29 合导线精度要高于支导线精度 附合导线和闭合导线可进行平差提 高控制点精度 支导线则不能平差 没有闭合条件 从图形条件附 合导线最佳 闭合导线没有首级控制点方位角闭合 导线加密点方 向不稳定 2 1 7 规范中导线测量主要技术要求 测回数等级导线长 度 km 平均边 长 km 测距相对中 误差1 级 仪器 2 级 仪器 方位角闭 合差 导线全长相对 闭合差 三等 143 1 15000 0 6103 6 n 1 55000 四等 91 5 1 80000 465 n 1 35000 一级 40 5 1 30000 210 n 1 15000 二级 2 40 25 1 14000 116 n 1 10000 三级 1 20 1 1 7000 124 n 1 5000 注 n 为测站数 2 1 8 导线测量 又称控制测量 及平差 简易平差 原理 导线测量 如图示 附和导线 A B C D 四个点为首级控制点 E F 为施工区加密控制点 各点连线表示连线点相互通视 箭向为导 线计算前进方向 依据前进方向的确定 角 为左角 右角为左角 360 左角 A C 1 30 B 2 D a 复核首级控制点 分别设站 B C 控制点 测量记录 A D 坐标和 AB CD 距离 分别计算 AB CD 边长相对闭合差精度并与首级点等 级相应的规范指标进行比较 不符要求与业主沟通或重新提供控制 点 符合等级要求进行下步测量 如首级导线控制点为四等点 a 四等导线规范指标 导线全长相对闭合差 为 1 35000 b 复核首级控制点 AB 边长相对闭合差 实测 AB 边长 理论 AB 边 长 理论 AB 边长 1 N c 比较 如果 1 N 1 35000 认为合格 否则与业主沟通或重 新提供控制点 同样进行 CD 边长比较 b 导线测量 主要按规范技术要求测量导线所有边长 AB B1 12 等 测量导线角度左角 AB1 B12 12C 等 一般测量导线左角值 测量右角后要换算为左角 c 计算 计算首级控制点理论边长 方位角 见后面计算部分 计 算整理测量角度 边长等 填入导线计算表 导线平差计算及评定 见附和导线左角测量计算表 a 测量角度 左角 填入观测角值栏 测量边长填入边长栏 起算 已知坐标和计算方位角填入 红字 栏 31 b 计算及导线简易平差 a 计算方位角闭合差计算 如表中 计算出 12 28 并从导线测量技术要求中计算容许值 b 闭合差值平差 每个测量角平均分配误差值 本例小数部分分 配给一个角 计算前进方向方位角 c 计算坐标增量 通过方位角及测量边长分别计算坐标 X 和 Y 的 增量 填入表中增量栏 d 计算坐标闭合差及导线全长相对闭合差 如表中 计算出 X 闭合差 0 027m Y 闭合差 0 018m 导线全长闭合差 0 032m 导线全长相 对闭合差 1 27000 并从导线测量技术要求中查相应等级容许值 本例 按一级导线技术要求比较 c 进行评定 本例按照规范满足一级导线技术要求 针对工程施工 相关施工规范 评定一级导线是否满足工程测量控制精度要求 如 不能满足要求须按上述步骤重新测量 或要求业主提供更高一级控 制点进行导线测量控制 32 附和导线左角测量计算 观测角值改正后角值方位角边长 横坐标增量 mm 横坐标 m 纵坐标增量 mm 纵坐标 m 点 号 改正 数 m 计算值 改 正 数 X 计算值 改正 数 Y A 5736 4911426 946 B 7378 916567 658 1538 130 32955523 283295555 28 288 54 9 266 6839 110 18 5 5 857 1 157334 196300 984 1648 321 162502531625028 200 28 6 154 3066 127 68 8 4 065 2 1402332 196146 684 1776 013 104545231045455 397 97 1 166 251312 361 58 2 8 078 C 651827 196312 947 2137 598 D 127311031273113 124940 19 6631 772 2210 195 725121912 28 1249 40 19 886 80 6 254 73827 599 45 5 18 终计算 起 n 180 观测角 7 37 8 91 2 180 725 12 19 360 12 49 27 91 f 终计算 终已知 12 49 27 91 12 49 40 19 12 28 V f n f 容 10 4 1 2 20 f f 容 fx X XC XB 254 738 6312 947 6567 658 0 027m fy Y YC YB 599 455 2137 598 1538 13 0 018m fs fx2 fy2 1 2 K fs S 0 032 886 806 1 27000 K容 1 15000 K K容 该段导线精度满足一级导线要 求 可以修正采用 33 规范对导线平差要求 一级以上的导线平差应采用严密平差法 实 际工程应用中基本采用简易平差方法 主要未涉及精密工程测量 2 2 高程控制测量 前面讲述水准仪时介绍了一站水准测量 高程 传递从已知点测量出未知点高程 高程控制测量是按水准线路进行 多个测站传递测量 测量所有加密水准点 2 2 1 高程控制 点 网简述 高程控制的形成及布设形式 首级 水准点及加密点的应用等与平面控制基本一致 目前工程中控制点 基本采用一点两用 既是平面坐标控制点 又是高程控制水准点 不过高程控制水准点的布设要简单 一般很少考虑通视条件 水准线路的布设显示为闭合水准线路 附和水准线路和支水准 线路 定义与导线控制基本相同 2 2 2 高程测量原理及平差 如图示 BM1 BM2 为业主提供的两已 知水准点 1 2 3 为施工加密水准点 BM1 3 BM2 1 2 水准测量 分别在两水准点间依次设站测量 不同导线测量 在控制点上设站 BM1 1 1 2 到 3 BM2 共四站 设定 BM1 为 已知高程 分别测出各点高差 注 可以理解前一测站的未知高程 测量后 成为后一站的已知高程 高差 一站后视 已知高程 读数 一站前视 未知点 读数 见如下测量及平差表 34 计算高程闭合差 1 点测量高程 BM1 高程 BM1 1 的测量高 差 2 点测量高程 1 点测量高程 1 2 的测量高 差 BM2 测量高程 3 点测量高程 3 BM 2 的测量高 差 高程闭合差 BM2 测量高程 BM2 已知高程 读数 m 点号 后视前视 视线差 m 改正数 mm 距离 m 改正后视线差 m高程 m BM12 049 383 10 3020 3651 684 510001 679384 68 22 5472 678 2 376 61280 2 382382 29 30 9540 6781 869 48801 865384 16 BM2 1 31 0 356 5980 0 361383 8 5 8525 0310 821 2041400 801 H 测 后视 前视 5 852 5 031 0 821m 高差闭合差 测 H终 H始 0 821 383 979 382 996 20mm 计算容许闭合差 fh 30 Ls 61mm 20mm 改正数 Vi 20 Ls Li 附合水准路线高差闭合差调整原则是 高差闭合差以相反符号 按测段水准路线长度成正比例分配到各测段 的高差值上 计算检核 改正后的高差代数和等于终点高程与起点高 程之差 383 979 382 996 0 801 m 35 高程平差 a 平地进行水准测量按水准视距长度与线路总长 比例分配闭合差 进行高差改正 b 山地进行水准测量按水准测站总数平均分配配闭合差 进行 高差改正 评定 见上述水准仪内容水准技术要求表 按四等水准评定 闭合差应小于 a 平地 20 线路总长 km b 山地 6 测站总数 2 2 3 高程测量相关事项 规范限定 考虑对目标清晰度及读数准确 水准视线长度一般小于 100m 考虑仪器 i 角误差影响 一站水准测量前后视距要求尽可能 相同 水准测量要进行闭合 3 测量数据 分理论 设计 测量参数和实测数据 包括平面 位置坐标和垂直截面高程 3 1 设计参数及数据 监理测量检测中首先要收集设计及理论 数据 以便施工中进行检测 确定施工测量放样的准确性 判 断能否满足要求 3 1 1 控制网成果收集 控制网检测合格后 监理确认施工控制可以用于施工测量 测量成果作为施工依据 监理要收集并经常检查施工是否使用 合格控制点 以免施工测量滥用控制点 使用临时点也要与两 个合格的等级控制点闭合 没有偏差才能使用 36 要求施工定期进行控制点复测 控制点数据没有变化才能继 续使用 否则重新控制点的测量 评定 3 1 2 设计数据收集 监理对设计数据收集作用主要核对施工 报验资料的正确性和现场实测检测的依据 首先依据设计平面 布置图确定位置和标识尺寸 通过结构图确定标高面 通过两 种方式取得测量设计数据 设计电子版图扑捉坐标 图纸查阅高程 根据设计参数编程计算 全站仪设置程序计算 3 2 测量数据 测量工作主要通过仪器测量获得角度 距离 高程等测量数据 主要特性是 3 2 1 测量数据是按精度要求进行的测量工作 不满足精度要 求不能使用 3 2 2 测量数据有误差 测量误差产生的原因主要有仪器误差 观测误差 外界环境 按误差的性质可分为系统误差和偶然误 差两大类 误差的表示形式采用绝对误差与相对误差 3 2 3 测量数据要与相应的理论值进行比较 以确定数据的可 靠性和真实性 测量误差 测量值 理论值 4 测量理论坐标计算 主要是三角函数公式计算 坐标转换 极坐标的公式 注 函数计算器中常用方位角计算 坐标增量 计算为 Pol 键 或 Rec 键 4 1 坐标系统及计算 目前建筑业使用平面坐标系统为国家大 37 地坐标系和建筑坐标系二系统 国家大地坐标系为国家统一使 用坐标系 建筑坐标系根据建筑的具体建设情况确定 建筑坐 标又称设计坐标或施工坐标 设计图中要提供建筑坐标与国家 大地坐标转换公式 另外测量中只考虑局部相关位置的精度 根据情况建立独立的坐标体系 称为独立坐标系 但实际应用 的很少 4 1 1 测量坐标 定义正交坐标轴纵轴为 X 轴 向上方向为 0 北方向 横轴为 Y 轴 向左方向为东方向 方位角为直线方 向与北方向的角度 注 与数学坐标系有区别 三角函数公式 通用 4 1 2 坐标计算参数 起点坐标 坐标计算要确定起点坐标 通过起点坐标的相关 参数计算所求坐标 起点坐标要根据计算需要自行定义 用 O X0 Y0 表示 方位角 导线边起点 i 至另一点 j 的方向与大地真北方 向 顺时针 的夹角 用 ij表示 距离 导线边边长 i 点至 j 点 的长度 用 Sij表示 4 1 3 建筑坐标的计算 建筑坐标能直接表示出建筑物轴线方 向的尺寸关系 建筑坐标以建筑物 一个轴线方向为 0 度方向 建筑坐标 0 a X1 Y1 b X1 Y2 度方位角 所有建筑坐标的计算均为起点 坐标与建筑物尺寸相加 减 或者说 38 c X2 Y1 i d X2 Y2 任意两个建筑坐标对应值相减直接求得 图 1 建筑物轴线向的距离尺寸 建筑物一个轴线方向不为 0 度方向 则与建筑物尺寸关系按大地坐标计算公式计算 如图 1 例 方位角 ca ac 180 0 cd dc 180 90 距离 Sac X1 X2 Sab Y1 Y2 坐标计算 已知 a X1 Y1 点坐标 距离 Sac Sci 求出 i 点 坐标 i Xi Yi 是 Xi X1 Sac Yi Y1 Sci 式中距离加减 注意坐标增量的方向 4 1 4 大地坐标 任意坐标 计算 大地坐标 0 度方向 0 度 方位角 为地球真北方向