建筑工程测量课程课件-高程控制网测量

项目一高程控制网测量12学时某工程建设需要测绘该区域内的地形图，请在该区域规定范围内建立水准高程控制网。时间要求

教学学时12课时质量要求：测量质量符合施工验收国家标准安全要求：严格按照安全操作规程进行项目作业文明要求：自觉按照文明生产规则进行项目作业环保要求：努力按照环境保护要求进行项目作业一、项目要求建立高程控制网用以下两种水准测量路线进行，分别为：闭合水准路线、附合水准路线。在两种水准测量的路线中，测量人员会根据施工现场的实际情况以及相应的作业要求选择不同的水准路线。因闭合水准广泛用于施工现场的高程控制网的建立，路线操作简单不容易出错，只需一个原有高一等级的水准点就可以布设整个测区的高程控制网，精度也较容易控制。所以选用闭合水准路线作为此次测量选择的路线。二、项目分析测量学是一门研究地球表面的形状和大小，以及确定地面点位的科学。它的内容包括测定和测设两部分。测定使用测量仪器和工具，通过测量与计算，将地面的地物和地貌缩绘成地形图，供科学研究、经济建设和国防建设使用。测定也称为测绘。测设将图纸上已设计好的建（构）筑物的平面位置和高程在地面上标定出来，作为施工的依据。测设也称为放样。理论链接建筑工程施工测量的任务和作用三、项目实施的路径与步骤工程测量的内容建筑工程测量、公路测量、铁路测量、矿山测量、水利工程测量等。建筑施工测量的任务建筑施工测量是在建筑工程施工的各个阶段，应用测量仪器和工具，采用一定的测量技术和方法，根据工程施工进度和质量要求所进行的各种测量工作。建筑施工测量的基本任务是进行建（构）筑物的施工放样、竣工总平面图的编绘和建筑物的变形观测。开工前的测量工作（1）建立施工场地的施工控制网。（2）建筑场地的平整测量。（3）建（构）筑物的定位、放线测量。施工进程中的测量工作（1）基础工程的施工测量。（2）主体工程的施工测量。（3）构件安装时的定位测量和标高测量。（4）施工质量的检验测量。完工后的测量工作（1）配合施工验收检查工程的测量。（2）进行竣工图测量。建筑施工测量的作用建筑施工测量贯穿于施工全过程，它是施工的一个重要组成部分。它直接影响工程质量和工程进度。我们学习测量的主要任务是测绘地形图和按设计图纸进行施工放样。我们可以用几何学的观点把要测定或测设的地物或地貌看成各种几何形状，它们是由点、线、面组成的，其中点是最基本的元素。因此，测量工作总是把要测定或测设的地物或地貌，归结为一些特征点（轮廓线的转折点、曲线的拐弯点等），将这些特征点的位置测出或标定，即可绘出地形图，或在地面上标定出它们的位置。理论链接测量工作的实质地物、地貌的特征点理论链接高程系高程高程是地面点至高程基准面的垂直距离。高程基准面有大地水准面和水准面，所以高程有绝对高程和相对高程。绝对高程地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程或海拔，简称高程，一般用H表示。如下图所示，地面点A、B的绝对高程分别为HA、HB。理论链接地面点高程

相对高程在建筑设计中，一般以建筑物首层的室内设计地坪为高程零点（±0.000），建筑物各部位的高程均从±0.000起算，称为建筑标高。标高也属于相对高程。±0.000的绝对高程是施工放样时测设±0.000位置的依据。高差在同一高程系统中，地面上两点的高程之差，称为高差，用h表示。高差有方向和正负，在下图中，hAB=HB-HA=HB′-HA′，hAB表示B点对A点的高程差。当hAB为正值时，B点高于A点；当hAB为负值时，B点低于A点。高差的大小与高程起算面无关。S3级和S10级水准仪又称为普通水准仪，用于我国国家三、四等水准及普通水准测量；S05级和S1级水准仪称为精密水准仪，用于国家一、二等精密水准测量。理论链接

水准测量的仪器及施测范围15一等水准测量一般是国家级的沉降观测等测量，二等水准测量多为地方性的水准观测等测量和高精度设备安装，三、四等水准测量一般用于建设、大型设备安装等。等外水准，一般用于等级要求以外或不做等级要求的建设工程。理论链接

水准等级及适用范围在水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。附合水准路线从已知高程水准点出发，沿待定高程的水准点进行测量，最后附合到另一已知高程水准点的水准路线，称附合水准路线。理论链接

水准路线闭合水准路线从已知高程水准点出发，沿各待定高程点进行水准测量，最后又回到原出发点的环形路线，称为闭合水准路线。支线水准路线

从已知水准点BMA出发，沿待定高程点1、2进行水准测量，最终既不闭合又不附合的水准路线，称为支线水准路线。支线水准路线要进行往、返测量，以资检核。三、项目实施的路径与步骤

项目路径勘察地形

在踏勘选点之前，需收集测区原有的地形图、高一等级控制点的成果资料，然后在地形图上初步设计高程控制点的布设路线，组织人员进入测量区域进行踏勘，充分观察和了解该区域的地质地貌，为布设待测点做前期工作准备。项目步骤

第一步

勘察现场环境

水准测量是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。在地面两点间安置水准仪，观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。通常由水准原点或任一已知高程点出发，沿选定的水准路线逐站测定各点的高程。由于不同高程的水准面不平行，沿不同路线测得的两点间高差将有差异，所以在整理国家水准测量成果时，须按所采用的正常高系统加以必要的改正，以求得正确的高程。理论链接

水准测量的原理如图：欲测定A、B两点间的高差，则在A点和B点之间安置水准仪，并分别在A、B点上竖立水准尺，根据水准仪所提供的水平视线，在A点水准尺上读取读数a,在B点水准尺上读取读数b，则A、B两点之间的高差为

hAB=a–b熟悉工程设计资料及相关信息，理解工程设计意图明确工程设计要求现场踏勘拟定测设方案，计算测设数据检测校正测量仪器及工具，合理安排技术人员理论链接

施测要素1、在布局上遵循“由整体到局部”的原则，在精度上遵循“由高级到低级”的原则，在程序上遵循“先控制后碎部”的原则；2、在测量过程中，遵循“随时检查，杜绝错误”的原则。理论链接

测量工作原则布设控制点

根据施测需要，将控制点的位置选择在质地坚固的土体或石体上，以及工地施工过程中不宜被破坏的地方，用钢钉或者木桩打入地面，并保证该点不上下或左右发生位移，采用不易被涂抹的标识或物体对该控制点进行标记。检查水准仪

检查水准仪的外壳无裂损现象，螺旋按钮操作灵活，十字丝无偏移。仪器误差检查参照理论链接7进行。检查三脚架

检查三脚架的外体操作螺丝无裂损现象，将三脚架架立后，稍微用力下压，三脚架无滑动。检查铝合金塔尺

检查铝合金塔尺的外壳、刻度应完整无损，将铝合金塔尺抽出检查，塔尺不滑动。选择辅助设备

根据需要进行选择，如尺垫、钢尺、铁锤、铁钉、标杆等。第二步

布设控制点26水准测量所使用的仪器和工具有水准仪、水准尺和尺垫。一、DS3级水准仪在工程上一般使用DS3级水准仪。DS3型微倾式水准仪的构造，主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。理论链接

水准仪自动安平水准仪构造1、望远镜

望远镜的作用是精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数的部件。望远镜由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板组成。（1）物镜是水准仪对准目标的镜头,目镜是眼睛观看的镜头。（2）十字丝分划板

十字丝分划板由光学玻璃制成，十字丝分划板的作用是瞄准目标和读数用的。移动对光透镜，可使不同距离的目标均能清晰地成像在十字丝平面上。

（3）、视准轴

十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴C-C。视准轴的延长线即为视线，水准测量就是在视准轴水平时，用十字丝的中丝在水准尺上截取读数的。理论链接

水准仪的组成2．水准器（1）、管水准器

管水准器用于精确整平仪器。（2）、圆水准器圆水准器装在水准仪基座上用于粗略整平。圆水准器顶面的玻内表面研磨成

球面，球面的正中刻有圆圈，其圆心称为圆水准器的点。水准尺水准尺是进行水准测量时与水准仪配合使用的标尺。常用的水准尺有塔尺和双面尺两种。（1）、塔尺是一种逐节缩小的组合尺，其长度为3m～5m，有两节或三节连接在一起，尺面上有宽度为1cm黑白相间的刻划。（2）、双面水准尺（如图）

尺长为2m或3m，两根尺为一对。尺的双面均有刻划，一面为黑白相间，称为黑面尺，尺底为0.000m；另一面为红白相间，称为红面尺，一直尺的尺底为4.787m,另一直尺的尺底为4.687；两尺差为常数0.1m,这个常数称为尺常数。

尺垫是由生铁铸成。一般为三角形板座，其下方有三个脚，可以踏入土中。尺垫上方有一突起的半球体，水准尺立于半球顶面。

理论链接

水准尺和尺垫尺垫黑红双面尺自动安平水准仪的基本操作程序为：安置——整平——瞄准——读数。理论链接

水准仪的操作使用1.安置

安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。首先打开三脚架并使高度适中，用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固，然后打开仪器箱，用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。

2.整平粗平是使仪器的视线粗略水平，利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。具体方法用仪器练习。在整平过程中，气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致。3、瞄准瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。首先是把望远镜对向远处明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰。再松开固定螺旋，旋转望远镜，使照门和准星的连接对准水准尺，拧紧固定螺旋。最后转动物镜对光螺旋，使水准尺的清晰地落在十字丝平面上，再转动微动螺旋，使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。

4.读数用十字丝，截读水准尺上的读数。现在的水准仪多是倒象望远镜，读数时应由下而上进行。先估读毫米级读数，后报出全部读数。

bc

a读数0745读数6254读数1535水准点的种类永久性和临时性两大类，用BM表示。《工程测量规范》（GB50026—93）为强制性国家标准，规范规定“各级水准点，应埋设水准标石”；还规定一个测区及其周围最少应有3个水准点，水准点的距离应为1~3km，工厂区宜小于1km。理论链接

水准点布设水准线路

检查组成线路的水准点是否有不通视现象，如果有此类现象，此点要另外勘察选择，设置的水准点要满足规范要求。在选点过程中还要根据施工现场的环境要求。设置水准线路时要由高一级别的水准点BM1-112开始，将高程引到设置的水准点上，经过所有待测点1.2.3……..后，又闭合到高一级别的水准点BM1-112上。第三步

测量高程水准测量记录、计算表当需要测定高程的两点，高差较大或相距较远时，按一般的水准测量原理，在两点之间安置一次水准仪，不能兼顾测读两点上竖立的水准尺时，可用下述方法分别进行水准测量。高差法h=a-b（高差＝后视读数-前视读数）HB=HA+h=HA+(a-b)

说明：hAB表示B点相对于A高或低的值，高差的符号有正有负计算高差时，一定要用后视读数减去前视读数，次序不能颠倒。

高差法测量：一个后视点、一个前视点

理论链接

水准测量的方法视线高法视线高法：一个后视点，多个前视点当两点相距较远或高差较大时，需连续安置水准仪测定相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到起终两点间的高差。理论链接

水准测量的施测方法如图：A、B两水准点之间，设3个临时性的转点。h1=a1-b1h2=a2-b2h3=a3-b3h4=a4-b4

hAB=h1+h2+h3+h4=∑hBB计算检核1/2(Σa-Σb)=1/2Σh=Σh平均高差闭合差的计算和调整

fh=Σh测

平地：

＝±mm山地：

＝±mm式中，

―水准路线全长，以km为单位；

―路线测站总数。若|fh|≤|fh容|，即高差闭合差小于容许值，说明观测成果符合要求，但应进行调整，否则，应进行重测。方法是将高差闭合差反符号，按与测段的长度(平地)或测站数(山地)成正比，即计算各测段的高差改正数，加入到测段的高差观测值中。第四步

复核闭合水准路线的计算方法除高差闭合差的计算有所区别而外，其余与附合路线的计算完全相同。计算时应当注意高差闭合差的公式为：ｆｈ＝∑ｈ测。理论链接

闭合水准测量案例如图2所示一闭合水准路线，A为已知水准点，A点高程为51.732m，，其观测成果如图中所示，计算1、2、3各点的高程。将图中各数据按高程计算顺序列入表1-2进行计算：

闭合水准测量成果计算表计算步骤如下：

⑴计算实测高差之和∑h测=3.766m

⑵计算高差闭合差HB-HA=425.062-421.326=3.736(m)

fh

＝3.766－3.736＝0.030m＝30mm

⑶计算容许闭合差

fh容=±=±68mmfh≤fh容，故其精度符合要求，可做下一步计算。

⑷计算高差改正数高差闭合差的调整方法和原则与符合水准路线的方法一样。本例各测段改正数vi计算如下：⊿=－(fh/∑n)×n1=－(－17/32)×11=6mm⊿h2=－(fh/∑n)×n2=－(－17/32)×8=4mm……

检核∑⊿h=－fh=－0.030m⑸计算改正后高差h改

各测段观测高差hi分别加上相应的改正数后⊿hi，即得改正后高差：

h1改=h1+⊿h1=－1.352+0.006=-1.346mh2改=h2+⊿h2=2.158+0.004=2.162m注

改正后的高差代数和，应等于高差的理论值0，即：∑h改=0，如不相等，说明计算中有错误存在。

⑹高程计算

测段起点高程加测段改正后高差，即得测段终点高程，以此类推。最后推出的终点高程应与起始点的高程相等。即：H1=HA+h1改=51.732-1.346=50.386mH2=H1+h2改=50.386+2.162=52.548m……HA（算）=HA(已知)=51.732m劳动组织形式

本项目实施中，对学生进行分组，学生3-4人组成一个工作小组。各小组制定出实施方案及工作计划，组长协助教师参与指导本组学生学习，检查项目实施进程和质量，制定改进措施，共同完成项目任务。所需设备与器件

水准仪，木质三角架，铝合金塔尺及记录表格等，每3人配备一套。项目评价

按时间、质量、安全、文明、环保要求进行考核。首先学生按照表1-1项目考核评分，先自评，在自评的基础上，由本组的同学互评，最后由教师进行总结评分。四、项目实施问题高程无法闭合到原水准点上

解决措施

测前：1、水准仪目镜、物镜及十字丝调至清晰状态2、塔尺要尽量竖直3、估读数据要精准4、记录数据要清楚测后：计算要认真如果测量过程当中以上情况都没有发生，请认真检查仪器，并重新施测五、项目实施过程中可能出现的问题及对策1、编写此次高程控制网测量方案2、某小型施工现场地形复杂，无法采用闭合水准路线进行控制测量，现选用附合水准路线进行施测。请分析现场的情况，并给出水准路线方案。六、项目作业

请根据四等水准测量要求，对施工场地区域建立四等水准高程控制网，拟定方案进行施测。七、项目拓展一、目的与要求1、掌握三、四等水准测量的施测、记录及高程计算的方法。2、实训时数安排为2学时。实习小组由4~5人组成。二、实训仪器及工具微倾式DS3水准仪，双面水准尺，尺垫，记录板，测伞。理论链接

四等水准测量三、方法与步骤1、了解四等水准测量的方法双面尺法四等水准测量是在小地区布设高程控制网的常用方法，是在每个测站上安置一次水准仪，但分别在水准尺的黑、红两面刻划上读数，可以测得两次高差，进行测站检核。除此以外，还有其他一系列的检核。2、四等水准测量的过程（1）从某