公路工程施工测量(交流用)

公路工程施工丈量中交一公局三公司西宁南绕城公路总承包工程部第五分经理部丈量组刘运刚目录丈量学绪论地面点的空间位置在地球上的表示方法公路道路施工丈量的一些根本常识公路施工水准丈量自在交流第一篇丈量学绪论第一节、丈量学的义务与作用丈量学是测定地面点的空间位置，将地球外表地形和其他地理信息测绘成图，研讨并确定地球外形和大小的科学。它的义务与作用包括测绘和测设两个方面。测绘是测定地球外表的自然地貌及人工构造物的平面位置及高程，并按一定比例尺缩绘成图，供国防工程及国民经济建立的规划、设计、管理和科学研讨用。测设是将设计图上的工程构造物的平面位置和高程在实地标定出来，作为施工的根据。第一篇丈量学绪论大地测量学普通测量学丈量学摄影测量学工程测量学第二节、丈量学体系分类第一篇丈量学绪论随着近代科学技术的迅猛开展和社会消费的广泛需求，丈量学已开展为以几门彼此严密联络又自成体系的分支学科，它包括：普通丈量学——研讨地球外表较小区域内测绘任务的根本实际、技艺、方法及普通丈量仪器的运用技术和比例尺地形图测绘与运用的学科，是丈量学的根底部分。大地丈量学——研讨在较大区域内建立高精度大地控制网，测定地球外形、大小和地球重力场的实际、技术及方法的学科。由于人造地球卫星的发射和空间技术的开展，大地丈量学又分为常规大地丈量学和卫星大地丈量学以及空间大地丈量学。大地丈量任务为其他丈量任务提供高精度的起算数据，也为空间科学技术和国防建立提供准确的点位坐标、间隔、方位及地球重力场资料，并为与地球有关的科学研讨提供重要的资料。

第二节、丈量学体系分类第一篇丈量学绪论摄影丈量学——研讨利用摄影手段来获得被测物体的图像信息，从几何和物理方面进展分析处置，对所摄对象的本质提供各种资料的一门科学。由于摄影获得的信息能真实和详尽地记录摄影瞬间客观景物的形状，具有良好的量测精度和判读性能，因此摄影丈量除用于常规测绘摄影区域的地形图外，还广泛运用于建筑、考古、生物、医学、工业等领域，如桥梁变形观测、汽车碰撞实验、爆炸过程监视和动态目的丈量等方面。工程丈量学——研讨工程建立在勘测设计、施工过程和管理阶段所进展的各种丈量任务的学科。主要内容有：工程控制网的建立、地形测绘、施工放样、设备安装丈量、开工丈量、变形观测和维涵养护丈量等。工程丈量学是一门运用科学，它是在数学、物理学等有关学科和根底上运用各种丈量技术处理工程建立中实践丈量问题的学科。随着激光技术、光电测距技术、工程摄影丈量技术、快速高精度空间定位技术在工程丈量中的运用，工程丈量学的效力面愈来愈广，特别是现代大型工程的建立，大大促进了工程丈量学的开展。第二节、丈量学体系分类第一篇丈量学绪论我国的丈量技术有着悠久的历史，在几千年的文明历史中有着许多关于丈量的记载，如战国时期就发明了世界上最早的指南针，东汉张衡发明的浑天仪，西晋裴秀提出的<制图体系>，到18世纪初，清康熙年间，进展了大规模的大地丈量，于1718年完成了世界上最早的地形图之一<皇舆全图>。新中国成立后，测绘事业得到了迅速的开展，成立了国家和地方测绘管理机构，建立了全国天文大地控制网，一致了全国大地坐标和高程系统，测绘了国家根本地形图，在测绘人才培育、测绘科研等方面都获得了宏大的成就。尤其是现代科学技术的开展，丈量内容由常规的大地丈量开展到人造卫星大地丈量：由空中摄影丈量开展到遥感技术的运用，被测对象由地球外表扩展到空间，由静态开展到动态，丈量仪器已广泛趋向电子化和自动化。第三节、丈量学历史与开展现状第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法地球——是太阳系从内到外的第三颗行星，也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星。第一节、认识地球第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法地球——是太阳系从内到外的第三颗行星，也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星。实践丈量任务是在地球的自然外表上进展的，而地球自然外表是很不规那么的，有陆地、海洋、高山和平原。经过长期的测绘任务和科学调查了解到：地球外表上海洋面积约占71%，陆地面积占29%。第一节、认识地球第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法如今假设地球上有一点为A点，要求求出该点在地球上的空间位置？请问该怎样来表达？第二节、丈量的基准面大家一定首先想到的是用坐标来表示，没错，这也是多少代测绘先辈总结出来的最好方法，假设到如今也不知道该怎样表示，那么大家有没有比这更好的方法？既然我们选择了用坐标表示，那就沿着这条路往下走，大家都知道，要想表示一个点的空间位置，就需求用高程和平面两部分的数据来表示。那么高程怎样表示，这需求有一个当作起算点的基准面。下面我们就来了解什么是丈量的基准面？第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法经过长期的测绘任务和科学调查，人们了解到，地球的总体外形可以看作是被海水包围的球体，也就是想象有一个静止海水面，向陆地延伸而构成一个封锁的曲面，我们把这个静止的海水面称为水准面。水准面是一个处处与重力方向垂直的延续曲面。第二节、丈量的基准面水准面第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法水准面在小范围内近似一个平面，而完好的水准面是被海水包围的封锁曲面。由于符合上述水准面特性的水准面有无数个，其中最接近地球外形和大小的是经过平均海水面的那个水准面，这个独一而确定的水准面叫大地水准面，大地水准面就是丈量的基准面。如以下图所示：第二节、丈量的基准面大地水准面第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法由于地球内部质量分布不均匀，导致地面上各点的重力方向〔即铅垂线方向〕产生不规那么的变化，因此大地水准面实践上是一个有微小起伏的不规那么曲面。假设将地面上的图形投影到这个不规那么的曲面上，将无法进展丈量计算和绘图，为此必需用一个和大地水准面的外形非常接近的可用数学公式表达的几何体来替代大地水准面。在丈量上是选用椭圆绕其短半轴旋转而成的参考旋转椭球面子作为丈量计算的基准面，如以下图：第二节、丈量的基准面参考椭球体第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法目前我国所采用的参考椭球体是“1980年国家大地坐标系〞，其参考椭球体元素为：长半轴a=6378140m短半轴b=6356755.3m扁率a=(a-b)/a=1/298.257当测区范围不大时，可以把地球椭球体当作圆球对待，取其半径为6371km。第二节、丈量的基准面参考椭球体第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法首先明确一个概念，什么是“高程〞？高程：地面点到大地水准面的铅垂间隔，称为该点的绝对高程或海拔，简称高程。要想表示一个点的高程，就需求一个高程系统。每个国家有各自的高程系统，国家高程系统的建立通常是在海边设立验潮站，经过长期观测推算出平均海水面的高度，并以此为基准在陆地上设立稳定的国家水准原点。我国曾采用青岛验潮站1950~1956年观测资料推算黄海平均海水面作为高程基准面，称为“1956年黄海高程系〞，并在青岛观象山的一个山洞里建立了国家水准原点，其高程为72.289m.由于验潮资料缺乏等缘由，我国自1987年启用“1985年国家高程基准〞。这是采用青岛大港验潮站1952~1979年的潮汐观测资料计算的平均海水面，依此推算的国家水准原点高程为72.260m。第二节、丈量的基准面地面点的高程系统第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法我们又回到刚开场提出的问题〞求A点的空间位置“。如今，我们曾经处理了丈量基准面的问题，也建立了“中华人民共和国国家高程系统〞和“国家水准原点〞，那么我们就可以来表示A点的高程了。怎样表示，很简单，直接测定A点到国家水准原点的高差就可以了，A点高程=国家水准原点高程+高差。好了，到如今为止，我们曾经完成了义务的一半，但是还是不知道A点的详细位置，还短少A点的平面坐标〞X,Y〞。让我们下一节继续探求？？第二节、丈量的基准面唉！歇会再说吧，这个问题还真不是一两名话能说清楚的第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法大地地理坐标天文地理坐标坐标系统地理坐标高斯平面直角坐标第三节、地面点的丈量坐标系统第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法一、地理坐标地理坐标是以经度和纬度表示的。它可以把整个地球面上的点置于一个坐标系中，称为绝对坐标。由于采用的基准面不同，又可分为天文地理坐标和大地地理坐标。〔一〕天文地理坐标：是以大地水准面作为基准面，以铅垂线为根据。坐标以天文经度λ天文纬度φ表示。〔二〕大地地理坐标是以参考椭球体作为基准面，故以法线为根据。坐标以大地经度L和大地纬度B表示。大地经度和纬度是根据一个起始的大地点即大地原点的大地坐标，经过大地丈量所得数据推算得到。我国现以位于陕西省泾阳县永乐镇的国家大地原点为起算点，建立了一致坐标系，称为“1980年国家大地坐标系〞，在此之前采用“1954年北京坐标系〞。第三节、地面点的丈量坐标系统第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法根本常识赤道——经过椭球中心与椭球旋转轴正交的平面称为赤道平面。赤道平面与地球外表的交线称为赤道。子午线——经过椭球旋转的平面称为子午面。其中经过英国伦敦原格林尼治天文台的子午面称为起始子午面。子午面与椭球面的交线称为子午线〔也叫经线〕。由于一切经线都经过地球两极，因此每一条经线圈都被南、北两极等分成两个180°的半圆，这样的半圆，叫经线或子午线。纬线——线不同于经线，它是一个圆圈且有大小之别。纬线圈的大小依其圆心与地心间隔而定。纬线圈的圆心距地心越近，那么纬线圈越大，反之，那么越小。所以，以地心为圆心的纬线圈是最大的纬线圈，称为赤道；而距地心最远的纬线圈就是南北两极点。在地球外表，经线和纬线是无穷多的。地球外表任一点都有它本人的经线和纬线，也就是每一地点都是经线和纬线的交点。从两者关系来看，经线和纬线是相互垂直的，这是由于经过地轴的平面与垂直于地轴的平面之间的关系是相互垂直的。第三节、地面点的丈量坐标系统第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法二、高斯平面直角坐标为了方便工程的规划、设计与施工，我们需求把测区投影到平面上来，使丈量计算和绘图更加方便。而地理坐标是球面坐标，当测区范围较大时，要建平面坐标系就不能乎略地球曲率的影响。把地球上的点位化算到平面上，称为地图投影。地图投影的方法有很多，目前我国采用的是高斯——克吕格投影〔又称高斯正形投影〕，简称高斯投影。它是由德国数学家高斯提出的，由克吕格改良的一种分带投影方法。它胜利处理了将椭球面转换为平面的问题。高斯投影是地球椭球面子正形投影于平面的一种数学转换过程。第三节、地面点的丈量坐标系统第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法二、高斯平面直角坐标投影方法：为了笼统地说高斯投影的方法，我们可以想象用一个平面卷成横圆柱套在地球椭球体外面，并与椭球面子上某一条子午线相切，同时使椭圆柱的轴位于赤道面内并经过地球椭球体中心，椭圆柱面与地球椭球面子相切的子午线称为中央子午线。假设以椭球中心为投影中心，将中央子午线两侧一定经差范围内的椭球图形投影到椭圆柱面上，再顺着过南、北极点的椭圆柱母线将椭圆柱面剪开，展成平面，如左图所示，这个平面就是高斯投影平面。经过高斯投影，将中央子午线的投影作为纵坐标轴，用x表示，将赤道的投影作横坐标轴，用y表示，两轴的交点作为坐标原点，由此构成的平面直角坐标系称为高斯平面直角坐标系。第三节、地面点的丈量坐标系统第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法二、高斯平面直角坐标投影带：为了使投影误差不致于影响测图精度，规定以经差6º或更小的经差为准来限定高斯投影的范围，每一投影范围叫一个投影带。如左图所示，6º带是从东经0º子午线算起，以经度每隔6º为一带，将整个地球划分为60个投影带，并用阿拉伯数字1，2，……，60依次编号，叫做高斯6º投影带〔简称6º带〕。我国地处第13号带至第23号带上，合计11带。6º带中央子午线经度L。与投影带号Ne之间的关系式为：L。=Ne×6º-3º第三节、地面点的丈量坐标系统第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法二、高斯平面直角坐标3º投影带：对于大比例尺测图，那么需求采用3º带或1.5º带来限制投影误差。3º带与6º带的关系如以下图所示，3º带是多东经1º30‘开场，由西向东每隔经差3º分为一带，共分120个带〔我国处于第24号带至45号带上〕。第一带的中央子午线是东经3º，3º带中央子午线经度L‘0可按下式计算：L‘0=3n＇第三节、地面点的丈量坐标系统第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法二、高斯平面直角坐标留意：分带投影后，各带的中央子午线都和赤道垂直，中央子午线和赤道的交点就是该带的坐标原点，坐标为〔0，0〕，由于我国领土均在赤道以北，因此x值均为正值，但y值却有正有负。由于y坐标的最大值〔在赤道上〕约为330km,为了防止出现负值，就将纵坐标轴向西移了500km，这就等于在横坐标上加了500km.此外，为了阐明坐标点位于哪一个6º带内，在横坐标值的前面再冠以带号。这种坐标称为国家一致坐标。第三节、地面点的丈量坐标系统每一个带就是一个独立的高斯平面直角坐标系，也就是每个带的y坐标都加了500km。而且各带之间可以进展坐标换带计算。第二篇地面点的空间位置在地球上的表示方法三、计算A点坐标探求到目前这一步，我们曾经有了几个知条件：高斯平面直角坐标系、国家一致坐标系、高斯平面直角坐标系的原点为〔0，0〕，如今就可以开场计算A点坐标了：如左图所示，A点在X轴上的坐标增量为△X〔△X=200m)，在y轴上的坐标增量为△y(△y=100m)。那么A点的坐标为：X=200Y=100+5000000=带号5000100南绕城公路处于3º带第34带区域内，那么Y坐标就可以写成Y=345000100第三节、地面点的丈量坐标系统第三篇公路道路施工丈量的一些根本常识无论是公路，还是铁路，平面线形都会遭到地形、地物、水文、地质及其他要素的限制而改动道路方向。在直线转向处要用曲线衔接起来，这种曲线称为平曲线。第三篇公路道路施工丈量的一些根本常识第一节、中线丈量概述平曲线包括圆曲线和缓和曲线两种1、圆曲线：是具有一定曲率半径的曲线；2、缓和曲线：是在直线和圆曲线之间加设的，曲率半径由无穷大逐渐变化至圆曲线半径的曲线。在我国，公路中采用的缓和曲线是盘旋线。作用：为了缓和行车方向的忽然变化及离心力的忽然产生和消逝，确保高速行车的平安和温馨。以上是平曲线最根本的两个元素，还有一些是由圆曲线和缓和曲线组成的复曲线，方式相对复杂的多，在后面再作引见。第三篇公路道路施工丈量的一些根本常识第一节、中线丈量概述下面引见一种缓和曲线的特殊方式卵形曲线：是指在两半径不等的圆曲线间插入一段缓和曲线。也就是说：卵形曲线本身是缓和曲线的一段，只是插入时去掉了接近半径无穷大方向的一段，而不是一条完好的缓和曲线。第三篇公路道路施工丈量的一些根本常识第一节、中线丈量概述卵形曲线中桩坐标计算的普通方法：普通是将中间缓和曲线延伸为完好的盘旋线，并以其起点〔曲率为零〕为坐标原点建立新的坐标系计算出坐标，然后再经过坐标转换把新坐标转换到根本坐标系中。普通情况下，盘旋线起点都在大半径一侧，也就是说都向大半径一侧延伸。第三篇公路道路施工丈量的一些根本常识第二节、方位角及坐标正反算1、方位角由子午线北方向起，按顺时针方向量到直线的夹角，称为该直线的方位角。方位角的角值范围为0~360度。由真子午线为起始方向的方位角称为真方位角；由磁子午线为起始方向的方位角称为磁方位角；由轴子午线为起始方向的方位角称为坐标方位角。我们工程丈量中用的都是坐标方位角。第三篇公路道路施工丈量的一些根本常识第二节、方位角及坐标正反算2、正、反坐标方位角一条直线的坐标方位角与直线的前进方向有关，沿直线前进方向的坐标方位角称为正坐标方位角，与其相反方向的坐标方位角称为反坐标方位角。由于轴子午线之间是相互平行的，因此同不断线的正、反坐标方位角相差180°，如左图所示:ɑ正=ɑ反±180°当ɑ反＜180°时，取“﹢〞号；ɑ反＞180°那么取“-〞号。第三篇公路道路施工丈量的一些根本常识第二节、方位角及坐标正反算3、坐标正算知一条直线起点的坐标、直线长度及坐标方位角，求终点的坐标，称为坐标的正算。如左图所示。知A点坐标XA、YA，直线长度为D，坐标方位角为ɑAB，求B点坐标XB、YB。由图可知：△XAB=XB-XA△YAB=YB-YAB点的坐标为：XB=XA+△XABYB=YA+△YAB第三篇公路道路施工丈量的一些根本常识第二节、方位角及坐标正反算3、坐标的反算知两点的坐标XA、YA，XB、YB，反求两点间的直线长度D和坐标方位角ɑAB，称为坐标反算。由下式计算：ɑAB=arctan(△YAB÷△XAB)=arctan((YB-YA)÷(YB-YA))直线长度D为：D=√((YB-YA)2+(YB-YA)2)

第四篇公路施工水准丈量第一节、水准仪水准仪是用于高程丈量的仪器，我国将其分为DS0.5、DS1、DS3等几个等级。“D〞表示大地丈量，“S〞表示水准仪，数字表示仪器所能到达的精度目的。如DS3水准仪的精度为每公里往、返高差中数的中误差略小于或等于3mm。DS3水准仪为普通水准仪，而DS1水准仪属于精细水准仪。日前工程施工丈量都运用的大多是自动安平水准仪，自动安平水准仪是用自动安平补偿器替代普通水准仪的符合水准器，观测时只需圆水准气泡居中，即可自动获得程度视野进展读数。运用该仪器简化了操作，加快了观测速度，从而减弱仪器下沉、温度、风力等诸多要素的影响，不但提高了丈量任务效率，而且有利于提高观测精度。电子数字水准仪是20世纪90年代开发的新型水准仪，具有高精度、高可靠性和操作简便等优点。观测时只需照准水准尺，经过按键操作便可显示丈量结果，实现了读数的自动化和数字化，并且可以自动存储，由此计算高差和程度间隔。

第四篇公路施工水准丈量第二节、水准尺水准尺是水准仪读数用的标尺，如左图所示。常用的有3米双面木水准尺和5米伸缩铝合金水准尺。普通在三、四等水准丈量中必需运用双面木水准尺，这种尺子有一个特点：尺子分红黑两面，两面的起点是不一样的，黒面是从0起点的，而红面一根是起点是4.687，另一根是4.787，由于这两个特点，我们在观测时就可以对读数进展校核，由于尺子的黒面和红面读数起点一根是相差4.687，另一根是4.787，所以在读完黒面和红面读数后，就可以对黒面读数进展验算，用黒面的读数加上4.687〔或4.787〕就应该等于红面读数。而且两根尺子的红面读数起点也相差0.10m，这对前后视读数也可以进展校核。在我们日常的施工放样水准丈量中都是属于等外水准丈量，用5米铝合金水准尺就足够了，但是这种尺子读数无法校核，所以就要求立尺人员立尺时要前后左右垂直，立尺点要选择在稳定的物体上，防止沉降，另外为了防止水准尺前后倾斜而产生读数误差，可以采用前后摇尺法进展读数，然后取最小读数。

第四篇公路施工水准丈量第三节、水准丈量记录表施表13高程现场检查记录表施工单位：北京城建道桥建立集团合同号：AS12监理单位：山西协力公路工程监理编号：工程名称检测内容基准点编号基准点高程检测日期桩号或测点后视中视前视仪高实测标高设计标高差值备注第四篇公路施工水准丈量第二节、水准丈量记录表四等水准测量记录（双面尺法）测量单位：西宁南绕城公路总承包部五分经理部监理单位：内蒙古交通建设监理咨询公司自测至天气：成像：第1页共页测站编号测点编号后尺下丝前尺下丝方向及尺号中丝读数K+黑

减红平均高差(m)备注上丝上丝后视距前视距黑面红面视距差d∑d1D006-ZD10.9831.156后1051.1395.8260.000

K为尺常数，如

K106=4.7871.2961.460前1061.3086.0950.000

31.30030.400后-前-0.169-0.2690.000-0.1690.9000.900

2ZD1-ZD20.3681.894后1050.4385.2240.001

0.5082.047前1061.9726.6580.001

14.00015.300后—前-1.534-1.4340.000-1.534

-1.300-0.400

第四篇公路施工水准丈量补充阐明从水准仪目镜中看出去，他会发现前面有一个十字丝，这是用来读数的规范线。它分为上丝、中线、下丝，上丝和下丝是用来测程度间隔的，中丝是读取水准尺高差读数的。水准仪都有一个视距加常数，普通常数为100。〔下丝读数-上丝读数〕×100=两水准尺间的程度间隔。间隔分为程度间隔、垂直间隔和斜距HD——程度间隔