工程测量课件

1、工程测量工程测量 中铁三局广东公司中铁三局广东公司 一、工程测量一、工程测量 在测量工作中，地面点的位置是由平面坐标和高程在测量工作中，地面点的位置是由平面坐标和高程 来表示的。来表示的。 平面坐标系统采用工程独立坐标系统：基于平面坐标系统采用工程独立坐标系统：基于WGS-84 椭球的坐标系，高斯投影，（投影高度椭球的坐标系，高斯投影，（投影高度2070+2025）以及）以及 北京北京54坐标系（投影高度坐标系（投影高度1810）。）。 高程系统为高程系统为1985年国家高程基准。年国家高程基准。 测量工作测量工作 遵循遵循“先整体后局部先整体后局部”“”“先控制后碎部先控制后碎部”的的 原则

2、，使测量误差限定在一定范围内。原则，使测量误差限定在一定范围内。 控制测量控制测量 客运专线客运专线无碴轨道铁路工程测量平面控制网 宜按分级布网的原则分三级布设： CPI基础平面控制网 CPII线路控制网 CPIII基桩控制网 测量基本工作测量基本工作 距离测量，水平方向或水平角，竖直角测量距离测量，水平方向或水平角，竖直角测量 及高程测量。及高程测量。 各级控制网作用各级控制网作用 CPI:主要为勘测，施工，运营维护提供坐标基准；主要为勘测，施工，运营维护提供坐标基准； CPII：主要为勘测和施工提供控制基准；：主要为勘测和施工提供控制基准； CPIII：主要为铺设无碴轨道和运营维护提供控制

3、基准：主要为铺设无碴轨道和运营维护提供控制基准 水准测量水准测量 水准仪等级按照每公里往返测高差中数的水准仪等级按照每公里往返测高差中数的 中误差划分：中误差划分：DS05，S1,S3 水准管上每2mm弧长所对的圆心角为水准 管分划值 一般S1,S3水准仪的水准管分划值分别为 10/2mm，及20/2mm，以10/2mm为 例，倾斜1格，视距100米，高差 =100*tan(10)=4.8mm。 水准仪水准仪 水准测量误差来源水准测量误差来源 1水准仪水准仪i角误差对高差的影响，要抵消角误差对高差的影响，要抵消i角对高差的影响可以利角对高差的影响可以利 用距离补偿条件即前视距离与后视距离相等。

4、用距离补偿条件即前视距离与后视距离相等。 2水准尺的读数中误差水准尺的读数中误差m读，主要是由照准误差，水准管气泡读，主要是由照准误差，水准管气泡 居中误差和标尺读数误差引起。居中误差和标尺读数误差引起。 3水准尺倾斜产生的误差，读书时使标尺前后微微晃动，读最水准尺倾斜产生的误差，读书时使标尺前后微微晃动，读最 小值为其竖直位置。小值为其竖直位置。 4视差影响，反复调节目镜和物镜的调焦螺旋，使标尺成像面视差影响，反复调节目镜和物镜的调焦螺旋，使标尺成像面 和十字丝面重。否则当人眼上下移动时，会给横丝读数带来较和十字丝面重。否则当人眼上下移动时，会给横丝读数带来较 大误差。大误差。 5仪器和尺垫

5、下沉（或上升）产生的误差，选择土质坚硬的地仪器和尺垫下沉（或上升）产生的误差，选择土质坚硬的地 点安置仪器和设置尺垫转点，且要踩紧脚垫和尺垫。点安置仪器和设置尺垫转点，且要踩紧脚垫和尺垫。 6水准尺的误差影响，尽可能的设置偶数站和观测时不使尺底水准尺的误差影响，尽可能的设置偶数站和观测时不使尺底 沾上泥土。沾上泥土。 7地球曲率和大气折光的影响，后视距离和前视距离相等可消地球曲率和大气折光的影响，后视距离和前视距离相等可消 除地球曲率和大气折光对水准测量高差的影响。除地球曲率和大气折光对水准测量高差的影响。 水准路线水准路线 闭合水准路线， 附合水准路线， 支水准路线，为了进行校核，应该返测

6、水准测量限差 高速铁路工程测量规范 水准测量的观测方法 闭合水准路线高差平差及高程计算表 角度测量角度测量 水平角观测方法：水平角观测方法： 测回法：安置好仪器，正镜，瞄准目标测回法：安置好仪器，正镜，瞄准目标A，读数并记录，瞄准目标，读数并记录，瞄准目标B ，读数并记录，算完成半个测回；，读数并记录，算完成半个测回； 正镜和倒镜两个半测回一起称为一测回正镜和倒镜两个半测回一起称为一测回 半测回归零差半测回归零差 一测回内一测回内2C互差：互差：2C=盘左盘左-（盘右（盘右180） 同一方向值各测回互差同一方向值各测回互差 以上为水平角方向观测法技术要素，需满足高速铁路工程测量以上为水平角方向

7、观测法技术要素，需满足高速铁路工程测量 规范要求，如下：规范要求，如下： 水平角方向观测法技术要求水平角方向观测法技术要求 水平角方向观测法 导线测量主要技术要求导线测量主要技术要求 导线坐标计算表 观测水平角的误差来源 1 仪器本身误差仪器本身误差 补偿器补偿器 2 仪器对中误差仪器对中误差 仪器对中误差对测角的影响与对中误差成反比，与测站之目标的距离仪器对中误差对测角的影响与对中误差成反比，与测站之目标的距离 成反比成反比 3 目标偏心误差目标偏心误差 目标应尽量竖直，照准时尽可能瞄准目标底部。目标应尽量竖直，照准时尽可能瞄准目标底部。 4 观测误差观测误差 读数误差和瞄准误差读数误差和瞄

8、准误差 5 外界条件所引起的的误差外界条件所引起的的误差 旁折光，视线应离障碍物有一定的距离和选择有利的观测时间旁折光，视线应离障碍物有一定的距离和选择有利的观测时间 距离测量距离测量 全站仪的全站仪的ppm值值 abppm a为固定误差，为固定误差，b为每公里误差值为每公里误差值 21pmm意为全站仪对意为全站仪对1公里测点测距误差公里测点测距误差1mm-3mm 注意气压及棱镜常数注意气压及棱镜常数 误差误差 误差分为系统误差和偶然误差误差分为系统误差和偶然误差 系统误差：在相同观测条件下，对某量进行一系列的观系统误差：在相同观测条件下，对某量进行一系列的观 测，若误差的数值，符号或保持不变

9、，或按一定规律测，若误差的数值，符号或保持不变，或按一定规律 变化，即为系统误差。对成果质量影响明显。变化，即为系统误差。对成果质量影响明显。 偶然误差：在相同观测条件下，对某量进行一系列的观偶然误差：在相同观测条件下，对某量进行一系列的观 测，若误差的数值，符号不定，表面上看没有规律性，测，若误差的数值，符号不定，表面上看没有规律性， 实际符合一定的统计规律的，即为系统误差。实际符合一定的统计规律的，即为系统误差。 精度精度 a系统误差大偶然误差小，系统误差大偶然误差小，b系统误差小偶然误差大系统误差小偶然误差大 中误差中误差 m=(2/n)0.5 中误差是衡量精度的标准中误差是衡量精度的标

10、准 各级平面控制网设计主要技术要求各级平面控制网设计主要技术要求 隧道洞口控制点布设 方位角 定义：由子午线北端顺时针方向量到测线上的夹角，称 为该直线的方位角。 坐标方位角坐标方位角 直线 AB 的点 A 是起点，点 B 是终点；通过起点 A 的坐标 纵轴方向与直线 AB 所夹的坐标方位角 AB ，称为直线 AB 的正坐标方位角；通过终点 B 的坐标纵轴方向与直 线 AB 所夹的坐标方位角 BA ， 。正、反坐标方位角 相差 180 坐标计算 公式：X=x+d*cos(a) Y=y+d*sin(a) a=atan(Y-y)/(X-x) 角度弧度 角度=弧度*180/ 计算B,C坐标 AB=8

11、m，AB=0，BC=10m，A(7，8) Xb=Xa+8*cos(a)=7+8*cos(0) Yb=Ya+8*sin(a)=8+8*sin(0) Xc=Xa+8*cos(a)+10*cos(a-90) Yc=Ya+8*sin(a)+10*sin(a-90) 线路坐标 线路坐标数据计算原理线路坐标数据计算原理 半径，切线长，缓和曲线长，转角，起始方位角，交点半径，切线长，缓和曲线长，转角，起始方位角，交点 坐标，夹直线长度。坐标，夹直线长度。 缓和曲线段计算公式缓和曲线段计算公式 施工测量要点施工测量要点 路基工程施工测量的控制重点包括路堤填筑中每填筑层路基工程施工测量的控制重点包括路堤填筑中每

12、填筑层 的宽度，压实后的厚度及每层厚度的均匀性，每填筑的宽度，压实后的厚度及每层厚度的均匀性，每填筑 层的平整度。层的平整度。 桥涵工程的位置，结构尺寸，高程均是施工测量的控制桥涵工程的位置，结构尺寸，高程均是施工测量的控制 重点。重点。 隧道施工控制网由洞外控制网和洞内控制网组成，洞外隧道施工控制网由洞外控制网和洞内控制网组成，洞外 可采用三角网，洞内可采用导线控制。可采用三角网，洞内可采用导线控制。 水准测量实施 外业外业1 1、观测要求、观测要求 如图，有：如图，有： （1 1）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。 （2 2）为及时发现观测中

13、的错误，通常采用）为及时发现观测中的错误，通常采用“两次仪器高法两次仪器高法”或或 “ “双面尺法双面尺法”。 两次仪器高法：高差之差两次仪器高法：高差之差 h-h h-h 5mm 5mm ；双面尺法，红黑面读数差；双面尺法，红黑面读数差 3mm 3mm h h 黑黑 -h -h 红红 5mm 5mm 。 2、水准测量记录表 注意：（1）起始点只有后视读数，结束点只有前视读数，中 间点既有后视读数又有前视读数。 （2） ，只表明计算无误，不表明观测和记录 无误。 水准测量的成果处理（内业） （一）计算闭合差： 1、闭合水准路线： 2、附合水准路线： （二）分配高差闭合差 1、高差闭合差限差（容

14、许误差） 对于普通水准测量，有： 式中，高差闭合差限差，单位： mm K水准路线长度，单位： km n 测站数 2、分配原则： 按与距离 L 或测站数 n 成正比，将高差闭合差反号分配到各 段高差上。 （三）计算各待定点高程 用改正后的高差和已知点的高程，来计算各待定点的高程。 水准测量实例 如图为按图根水准测量要求施测某附合水准路线观测成果略图如图为按图根水准测量要求施测某附合水准路线观测成果略图 。 BM-A 和和 BM-B 为已知高程的水准点，图中箭头表示水为已知高程的水准点，图中箭头表示水 准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的

15、高差 ( 以以 m 为单位为单位 ) ，路线下方数字为该段路线的长度，路线下方数字为该段路线的长度 ( 以以 km 为单位为单位 ) ，试计算待定点，试计算待定点 1 、 2 、 3 点的高程。点的高程。 解算如下：解算如下： 第一步计算高差闭合差：第一步计算高差闭合差： 第二步计算限差：第二步计算限差： 因为因为 ，可进行闭合差分配。，可进行闭合差分配。 第三步计算每第三步计算每 km 改正数：改正数： 。 第四步计算各段高差改正数：第四步计算各段高差改正数： 。四舍五入后，使。四舍五入后，使 。 故有：故有： V 1 =- 8mm ， V 2 =- 11mm ， V 3 =- 8mm ，

16、V 4 =- 10mm 。 第五步计算各段改正后高差后，计算第五步计算各段改正后高差后，计算 1 、 2 、 3 各点的高程。各点的高程。 改正后高差改正后高差 = 改正前高差改正前高差 + 改正数改正数 V i H 1 =H BM-A +(h 1 +V 1 )=45.286+2.323=47.609(m) H 2 =H 1 +(h 2 +V 2 )=47.509+2.802=50.411(m) H 3 =H 2 +(h 3 +V 3 )=50.311-2.252=48.159(m) HBM-B =H 3 +(h 4 +V 4 )=48.059+1.420=49.579(m) 可用可用 EXC

17、EL EXCEL 软件计算如下图：软件计算如下图： 闭合导线计算 过程 推算各边坐标方位角计算各边坐标增量推算各点坐标。 闭合导线计算步骤 1、绘制计算草图。在图上填写已知数据和观测数据。 2、角度闭合差的计算与调整 （1） 计算闭合差： （2）计算限差： （图根级）5(n)0.5四等 （3）若在限差内，则按平均分配原则，计算改正数： （4）计算改正后新的角值： 3 3、按新的角值，推算各边坐标方位角。、按新的角值，推算各边坐标方位角。 4 4、按坐标正算公式，计算各边坐标增量。、按坐标正算公式，计算各边坐标增量。 5 5、坐标增量闭合差的计算与调整、坐标增量闭合差的计算与调整 （1 1） 计算坐标增量闭合差。计算坐标增量闭合差。 有：有： 导线全长闭合