《工程测量学》第2章线路设计阶段的测绘工作(I)

测绘科学与工程学院第2章线路设计阶段的测绘工作I工程测量学多媒体课件分节目录2.1线路设计的有关知识2.2线路初测阶段的测量工作2.3线路定测阶段的测量工作2.4线路纵横断面图的测绘2.5既有线路测量2.6航测、遥感技术中线路勘测中的应用补充：高速铁路控制网的布设2.1线路设计的有关知识铁路、公路、输电线路以及输油（气）管道等均属于线型工程，它们的中线通称线路。线路在勘测设计阶段的测量工作，称为线路测量。线路测量是为线路设计收集一切必须的地形资料，并将所设计的线路中线测设于实地。2.1线路设计的有关知识铁路工程建设的一般知识公路工程建设的一般知识输电线路工程建设的一般知识输油(气)管道工程建设的一般知识线路测量的特点2.1线路设计的有关知识一、铁路工程建设的一般知识2.1线路设计的有关知识一、铁路工程建设的一般知识（一）铁路工程建设的基本程序铁路勘测设计一般要经过下列过程，即：方案研究（室内研究、现场踏勘、提出方案报告）、初测、初步设计、定测、施工设计等过程。方案研究不作为一个设计阶段，故这种方式称为两阶段设计，即初步设计和施工设计，勘测工作分为初测和定测两个阶段进行。2.1线路设计的有关知识一、铁路工程建设的一般知识（一）铁路工程建设的基本程序首先要搜集沿线各种技术资料，包括地形、地质、水文、气象资料，以及沿线有关的政治经济和国防方面的资料，利用已掌握的资料，在1:50000或1:100000地形图上选出几个可能的线路方案，经过全面的分析比较后，提出方案研究报告。方案确定后，即下达勘测设计任务书，这时就要进行初测，初测是初步设计阶段的勘测工作。2.1线路设计的有关知识一、铁路工程建设的一般知识（一）铁路工程建设的基本程序

初测的主要任务是提供沿线大比例尺带状地形图以及地质和水文方面的资料。

初步设计是由设计人员，在初测带状地形图上，研究线路的方向、坡度、曲线半径以及难易程度，选定一个经济合理的方案，线路位置和重大工程基本上要确定，以及确定主要技术标准。由于这项工作在室内进行，故称为纸上定线。2.1线路设计的有关知识一、铁路工程建设的一般知识（一）铁路工程建设的基本程序

定测的主要任务是把初步设计中选定的线路中线测设到地面上去，测设时应结合现场的地形、水文、地质等实际情况尽量改善线路的位置，力求选出最经济合理的线路。并为施工设计收集资料。施工设计是根据定测资料对线路全线和所有个体工程做出详细设计，并提供工程数量和各种报表。施工设计中最主要的是线路的平面和纵断面设计。此外对桥涵、隧道、特殊路基以及车站等都要做出单独设计。2.1线路设计的有关知识一、铁路工程建设的一般知识（二）铁路工程建设中的测量工作勘测设计阶段的测量工作有草测、初测和定测工作。在方案研究中，如无足够的地形资料，就要进行草测。

初测时要进行插大旗、导线测量、高程测量和地形测量，初测目前已较多地采用航测方法测绘地形图。

定测中要进行放线交点工作、中线的测设（包括直线和曲线的测设）、纵断面测量和横断面测量。2.1线路设计的有关知识一、铁路工程建设的一般知识（二）铁路工程建设中的测量工作施工阶段测量的任务主要是保证各种建筑物能按照设计位置准确地建立起来。

施工阶段的首项工作是进行“复测”。复测是为了检查线路的主要控制桩的正确性和补设缺损的桩橛。在施工前要做“固桩”和“护桩”工作，以保证施工过程中桩点不致丢失或便于随时恢复。2.1线路设计的有关知识一、铁路工程建设的一般知识（二）铁路工程建设中的测量工作施工阶段测量的任务主要是保证各种建筑物能按照设计位置准确地建立起来。路基施工前还要进行路基边桩的放样。在施工过程中要随时进行中线和高程测量，这些工作常常要反复进行多次，贯穿整个施工过程。各种工程结束后，则进行贯通全线的竣工测量。2.1线路设计的有关知识一、铁路工程建设的一般知识（二）铁路工程建设中的测量工作运营阶段，当对既有线路进行改建、修建复线时，都需要进行一系列的测量，其测量工作的特点是以既有线路为基础并对既有线路要作详细的测量。为了更新资料，对线路现状和沿线地形每隔一定年份要进行全线的测量，即所谓“旧线测量”。2.1线路设计的有关知识一、铁路工程建设的一般知识（三）高速铁路的基本知识常速——100~120km/h中速——120~160km/h准高速——160~200km/h高速——200~400km/h特高速——400km/h以上2.1线路设计的有关知识二、公路工程建设的一般知识

按其重要性和使用性质，公路可划分为：国家干线公路（国道）省干线公路（省道）县公路（县道）专用公路等318国道川藏线2.1线路设计的有关知识二、公路工程建设的一般知识(一)公路勘测设计

公路勘测设计根据路线的性质和要求，可分为：两阶段设计一阶段设计三阶段设计2.1线路设计的有关知识二、公路工程建设的一般知识(一)公路勘测设计1、两阶段设计——一般公路采用的勘测设计程序公路踏勘：了解线路所经地区的自然地理条件(包括地形、土壤、地质、水文以及气象等情况)，选择线路的大致位置，为初步设计收集资料，进行初测、编制初步设计和工程概算。公路详细测量：全面深入地研究线路的各项情况，精确地测定线路的长度和位置，编制施工图和工程预算。2.1线路设计的有关知识二、公路工程建设的一般知识(一)公路勘测设计2、一阶段设计

适用于技术简单、方案明确的小型公路工程。即进行一次详细的定测，据以编制施工设计和工程预算。2.1线路设计的有关知识二、公路工程建设的一般知识(一)公路勘测设计

3、三阶段设计

适合于技术上复杂而又缺乏经验的建设项目或其中的个别路段、特殊大桥、互通式立体交叉、隧道等。初步设计技术设计施工设计2.1线路设计的有关知识二、公路工程建设的一般知识(二)公路道路设计的基本依据

公路道路设计的基本依据有设计车辆、设计车速、设计交通量、通行能力和服务水平等。2.1线路设计的有关知识二、公路工程建设的一般知识(三)公路工程建设中的测量工作

公路工程建设中的测量工作与铁路工程建设基本一致，有：初测定测施工测量竣工测量等2.1线路设计的有关知识二、公路工程建设的一般知识(三)公路工程建设中的测量工作2.1线路设计的有关知识三、输电线路工程建设的一般知识(一)输电线路的分类与组成输电线路按结构又可分为电缆线路和架空线路。2.1线路设计的有关知识三、输电线路工程建设的一般知识(二)输电线路设计一般包括两个阶段：初步设计与施工设计阶段。

初步设计阶段为选择经济合理的路径方案，进行图上选线和现场踏勘工作，确定初步设计的方案。施工设计阶段所进行的终勘定位是根据初步设计提出的线路方案，在实地进行选线、定线、测距、高程测量、断面测量以及杆塔定位测量等。2.1线路设计的有关知识三、输电线路工程建设的一般知识(三)输电线路工程建设中的测量工作输电线路工程建设的测量工作包括距离测量与直线定向、架空送电线路设计测量、线路施工复测和分坑测量、基础的操平找正及杆塔检查、架空线弧垂观测及检查等。定线测量：包括定线、设立标桩、直线转折角测量、距离和高程测量。平断面测量：包括线路中心线纵断面、横断面的测绘和中心线两侧各50米范围的地物测量。2.1线路设计的有关知识三、输电线路工程建设的一般知识(三)输电线路工程建设中的测量工作交叉跨越测量：包括电力线、通信线的中心线、边线、交叉处左右杆上下线线高以及通信线的交叉角测量。定位测量：将设计图上确定的电线杆塔(支架)位置在实地用标桩固定。包括定位测量，各杆塔(支架)位标桩间的角度、距离和高差测量。弧垂测量：在输电线路施工中为使安装的导线弧垂(导线支持点至最低点的垂直距离)满足设计要求而进行的测量工作。2.1线路设计的有关知识四、输油(气)工程建设的一般知识(一)输油(气)管道的分类及组成

管道输送是油(气)的主要输送方式之一，从油(气)田到最终用户，历经矿场集油(气)、输油(气)站、管道等形成一个统一密闭的输油(气)系统。按其输送距离、经营方式及输送目的，分为三类：油(气)田内部管理的矿场集输管道长距离(干线)输油(气)管道城市输油(气)管道2.1线路设计的有关知识四、输油(气)工程建设的一般知识(二)输油(气)管道的勘察设计

长距离输油(气)管道工程建设的勘察分为踏勘、初步勘察和详细勘察阶段，设计有初步设计与施工设计两个阶段，勘察与设计既有先后又有交叉，勘察工作走在设计工作之前，与设计阶段相适应。2.1线路设计的有关知识四、输油(气)工程建设的一般知识(三)输油(气)管道工程建设中的测量工作

输油(气)管道工程建设的测量工作包括线路地形测量、站场测量、距离测量与直线定向、平断面测量、定位测量、架空管线及地下管(沟)道测量等。2.1线路设计的有关知识五、线路测量的特点

根据线路工程的作业内容，线路测量具有全线性、阶段性和渐近性的特点。

全线性：是指测量工作贯穿于线路工程建设的全过程。例如铁路、公路工程从项目立项、决策、勘测设计、施工、竣工图编制、营运监测等都需进行必要的测量工作。

阶段性：既体现了测量技术本身的特点，也是路线设计过程的需要。在不同的实施阶段，所进行的测量工作内容与要求也不同，并要反复进行，而且各阶段之间测量工作也不连续。渐近性：说明了线路测量在项目建设的全过程中，历经了由粗到精、由高到低的过程。2.2线路初测阶段的测量工作初测是铁路、公路中设计一个重要的勘测阶段，是初步设计的基础和依据，是初步设计阶段的测量工作。其外业工作有：线路平面控制测量线路高程测量地形测量（带状地形图测绘）2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量线路平面控制网的建立，可采用GPS测量、导线测量、三角测量等方法。（一）GPS测量目前，GPS定位技术已广泛应用与各种等级线路控制测量，显著地提高了线路工程测量的效益，改变了传统的线路测量作业模式和质量标准，成为线路测量的一种主要方法。2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量（一）GPS测量GPS控制网的点位除满足GPS要求外，尚需考虑有利于后续用全站仪加密布设附合导线或施工放样的需要。点位应选在沿线路方向离线路中线50~300m、稳固可靠且不易被施工破坏的范围内。一般每隔5km左右设置一对相互通视的、边长为500~1000m的GPS点。2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量（一）GPS测量某高速公路中的一段的GNSS控制网图2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量（二）导线测量1、导线点的布设要求——桩号设置、“断链”及其处理2、导线测量的技术要求3、导线的联测4、导线检核时应注意的问题2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量（二）导线测量——桩号、断链标定路线中线的位置,注明类别和离起点的距离；

(例:

JD

3+135.12

—交点,离起点3135.12m)测量路线纵、横断面的依据；便于计算工程量。距离为50m整数的整桩地物加桩(涵洞)曲线主点桩(ZY)方桩扁桩2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量（二）导线测量——桩号、断链在有比较线的地段，比较线按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ顺序编列。ⅠC1DK0+000ⅠC8DK4+167.05=C26DK8+326.05=C39DK13+125.40方案比较后，当决定采用Ⅰ比较线时，正线C39DK13+125.40点以后的里程不必更改，只需在图上及手薄上分别注明：DK8+326.05

=

DK0+000.00

DK13+125.40

=

DK4+167.05正线与Ⅰ比较线的里程差数为:(13125.40

–

8326.05)–4167.05

=

632.30(m)，称为断链。2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量（二）导线测量——桩号、断链

断链，指的是因局部改线或分段测量等原因造成的桩号不连续的现象。产生原因：分段测量局部改线选线方案比较2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量（二）导线测量——桩号、断链断链点：断链点就是新老桩号不连续的那个点。断链点一般设在改线与老线正好相接的位置，且取在直线上。长链——前里程-后里程>0，桩号重叠为长链短链——前里程-后里程<0，桩号间断为短链2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量（二）导线测量——桩号、断链平面图2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量（二）导线测量——桩号、断链纵断面图2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量（二）导线测量——桩号、断链直曲表2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量（二）导线测量——桩号、断链表示方法：K50+622.760=K50+621.166

等式前面的桩号表示的是改线段的结束桩号，等式后面的桩号是与之相接的老路线桩号。换个角度理解：路线桩号推算到这里（等式前面的桩号），突然不连续了，突然以另一个桩号出现（等式后面的桩号），而这两个不相等的桩号，实地表示的则是同一个位置的点位（计算出来的坐标应该相等）。2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量（二）导线测量——导线检核时应注意的问题换带计算问题在利用国家控制点进行导线检核之前，首先要考虑所用的控制点是否在同一个高斯投影带内，若不在同一投影带内则应进行换带计算。坐标增量的改化问题由于国家控制点坐标均为高斯平面上的坐标，因此在导线检核前必须将坐标增量改化至高斯平面上。2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量（二）导线测量——导线检核时应注意的问题坐标增量的改化问题(1)将坐标增量总和改化至参考椭球面上；改化至参考椭球面的纵、横坐标增量总和根据导线边长与平差后的角度算得的纵、横坐标增量总和导线的平均高程地球平均曲率半径2.2线路初测阶段的测量工作一、线路平面控制测量（二）导线测量——导线检核时应注意的问题坐标增量的改化问题(1)将坐标增量总和改化至参考椭球面上；(2)把改化至参考椭球面的坐标增量总和化算至高斯投影面上。改化至高斯平面的纵、横坐标增量总和导线两端点横坐标的平均值2.2线路初测阶段的测量工作二、线路高程测量

线路高程测量采用水准测量和光电三角高程测量。其任务有两类：建立沿线高程控制点；测定导线点及中桩的高程。2.2线路初测阶段的测量工作二、线路高程测量(一)水准测量根据工作目的及精度的不同，初测阶段的水准测量分为：基平测量沿线路布设水准点，作为线路高程控制点。中平测量测定导线点及中桩的高程。2.2线路初测阶段的测量工作二、线路高程测量(一)水准测量

1、基平测量——沿线路布设水准点，作为线路高程控制点。一般地段每隔约2km设立一点，在工程复杂地段1km设立一点，在300m以上的大桥两端以及隧道洞口附近各设一点。2.2线路初测阶段的测量工作二、线路高程测量(一)水准测量2、中平测量——测定导线点及中桩的高程。一般采用单程水准测量。水准路线应起闭于基平测量时所设立的水准点上。导线点应作为转点，转点高程取位至mm，中桩高程取位至cm。2.2线路初测阶段的测量工作二、线路高程测量(二)光电三角高程测量

基平测量用光电三角高程测量时，可与导线测量合并进行，导线点作为高程转点，高程转点间的距离和竖直角必须往返观测，并宜在同一气象条件下完成。用光电三角高程进行中桩测量时，其高程路线应起闭于基平测量中测定过高程的导线点上，其路线长度不宜大于2km。2.2线路初测阶段的测量工作三、地形测量

初测中的地形测量是测量沿线带状地形图，应尽量以导线点作为测站，必要时可设置一个测站点。地形图的比例尺，一般为1:2000，地形简单的平坦地区可用1:5000，困难地区(地形复杂)使用1:1000。测图带的宽度应能满足纸上定线的需要，一般在选点时根据现场情况决定。对于1:2000测图，测图带宽度在平坦地区约为400～600m，在丘陵地区约为300～400m。测量的方法与一般地形测量的碎部测量相同，已较多采用航测方法。2.2线路初测阶段的测量工作三、地形测量带状地形图图纸长约lm左右，过长外业测图不方便，且易损坏图纸，所以当线路很长时，必须要进行带状地形图的分幅。转角较大的一般在转角点分段，自左到右顺序编号接图位置不宜设在建筑物、路口与交叉跨越等处2.2线路初测阶段的测量工作三、地形测量带状地形图常按线路的里程进行分幅，可按正北方向朝上绘图，也可把线路的方向旋转至左右方向绘图（这时需加绘正北方向线）在已有地形图的地区，可以将路线中线展绘到原有地形图上，再到现场进行修测或补测成带状地形图。另外，也可根据沿线所测的纵、横断面成果绘制带状地形图。2.2线路初测阶段的测量工作三、地形测量2.3线路定测阶段的测量工作

线路定测是根据初步设计及鉴定意见做了纸上定线之后进行的。定测的主要任务是准确地把初步设计的纸上线路测设到实地上，并且结合现场的具体情况改善线路的位置。定测是初步设计与施工设计中间进行的测量工作，因此，定测阶段要为施工设计准备必要的资料。中线测量：将纸上线路测设到实地上的工作，它是依据初测导线点定出设计的纸上线路，再沿此线路测设中线桩(百米桩和加桩)和曲线。2.3线路定测阶段的测量工作交点—路线的相邻直线段的相交之点。是详细测设道路中线的控制点。在初测的带状地形图上进行纸上定线，设计交点的位置，然后实地测设。转点—路线直线段上的点。定线测量中，当相邻两交点互不通视或直线段较长时，每隔200～3O0m设一转点,以便在交点测量转折角和直线量距时作为照准和定线的目标。2.3线路定测阶段的测量工作

在定测工作中，将纸上线路测设到实地的方法有：穿线放线法拨角放线法RTK法全站仪极坐标法2.3线路定测阶段的测量工作一、穿线放线法适用于地形不太复杂，且定测中线离初测导线不远的地区。

1、室内选点

2、测设数据准备

3、现场放线

4、穿线

5、交点定位2.3线路定测阶段的测量工作一、穿线放线法

1、室内选点在初测地形图上，根据纸上线路与初测导线的相互关系，选择定测中线转点位置。其位置一般要选择在地势较高，且互相通视的地方，并且纸上线路的每条直线段最好有三个以上的点，以便核对。2、测设数据准备定测的中线转点初测导线点2.3线路定测阶段的测量工作一、穿线放线法

3、现场放线用经纬仪和光电测距仪或全站仪实地测设各中线转点的支距，以严格控制线路位置。4、穿线根据实地上已放出的点位，用经纬仪检查这些点是否在一条直线上。如偏差不大时，可以适当调整其位置，使位于一条直线上。2.3线路定测阶段的测量工作一、穿线放线法

5、交点定位左偏角右偏角DJDABCabcd

2.3线路定测阶段的测量工作一、穿线放线法

5、交点定位如果交点遇到障碍或位于不能置镜处或交点较远时，一般采用测设副交点的方法来解决。所谓副交点就是当交点不能设桩时，在两切线适当位置选择的辅助点。副交点通常选在便于测角量边处，并且要注明副交点与交点的关系。2.3线路定测阶段的测量工作二、拨角放线法拨角放线法是根据在纸上所量得的设计线路各交点的纵横坐标，计算出每一段直线的距离和方向，从而算得交点上的转向角。外业人员按照这些资料，在现场直接拨角测距，而定出所设计的线路。此法放线可循序前进，较穿线法简便，工效高，但放线误差容易累积。因此一般连续放出若干个交点后应与初测导线点闭合，以检查偏差是否过大，然后重新由初测导线点开始放出以后的交点，以免误差积累。2.3线路定测阶段的测量工作二、拨角放线法放线资料的内业计算放线定交点与初测导线联测2.3线路定测阶段的测量工作二、拨角放线法(一)放线资料的内业计算2.3线路定测阶段的测量工作二、拨角放线法(一)放线资料的内业计算桩号横坐标y

(

m)纵坐标x

(

m)△y△x坐标方位角A交点偏角α拨角C2C15431116263235°18.3′143°07.7′J46－1380.33333198°26.0′0.31620145.4855°39.8′5371533.5098074°05.8′0.96173558.37JD25480216278右7°12.7′187°12.7′556856.5411881°18.5′0.98852562.46JD35535816363左9°25.3′170°34.7′6972283.0570271°53.2′0.95044733.34JD45605516591右55°42.0′235°42.0′595－458－1.29913127°35.2′0.79243750.85JD55665016133……………………………设计值，图上量取放线要素放线要素2.3线路定测阶段的测量工作二、拨角放线法(二)放线定交点桩号横坐标y

(

m)纵坐标x

(

m)△y△x坐标方位角A交点偏角α拨角C2C15431116263235°18.3′143°07.7′J46－1380.33333198°26.0′0.31620145.4855°39.8′5371533.5098074°05.8′0.96173558.37JD25480216278右7°12.7′187°12.7′556856.5411881°18.5′0.98852562.46JD35535816363左9°25.3′170°34.7′6972283.0570271°53.2′0.95044733.34JD45605516591右55°42.0′235°42.0′595－458－1.29913127°35.2′0.79243750.85JD55665016133……………………………2.3线路定测阶段的测量工作二、拨角放线法(三)与初测导线联测纸上线路的交点纸上线路交点对应的实地位置