工程测量技术基础作业指导书

工程测量技术基础作业指导书TOC\o"1-2"\h\u421第1章测量基本概念与测量工作程序 4197101.1测量的定义与分类 4272001.1.1定义 4242601.1.2分类 4322041.2测量工作的基本原则 4180911.2.1可靠性原则 4263941.2.2精确性原则 435451.2.3经济性原则 5219961.2.4科学性原则 529271.2.5规范性原则 5147511.3测量工作程序 569351.3.1测量前准备 5271461.3.2测量实施 5155691.3.3测量数据处理与分析 5308601.3.4测量成果提交 54185第2章测量误差与精度评定 5292832.1测量误差及其来源 5288362.1.1误差的定义 5262912.1.2误差的来源 6225872.2误差分布与精度评定 6220052.2.1误差分布 6157462.2.2精度评定 675832.3精度控制与数据处理 6200132.3.1精度控制 6190092.3.2数据处理 627510第3章水准测量 7193193.1水准测量的原理 753193.2水准仪及其使用方法 782723.3水准路线布设与观测 774173.4水准测量误差分析及消除方法 72084第4章角度测量 898214.1角度测量原理 8253324.2经纬仪及其使用方法 810564.3角度观测方法 814624.4角度测量误差分析及消除方法 921458第5章距离测量与直线定位 9108325.1距离测量方法 9307395.1.1间接测量法 981965.1.2直接测量法 996495.1.3激光测距法 9185865.2直线定位与坐标测量 9324495.2.1直线定位方法 1039875.2.2坐标测量方法 10213695.3全站仪及其使用方法 10133445.3.1全站仪概述 1078905.3.2全站仪的使用方法 10173385.3.3全站仪的数据处理 10177215.4测距仪及其使用方法 10211295.4.1测距仪概述 1035495.4.2测距仪的使用方法 10102435.4.3测距仪的维护与保养 1021341第6章控制测量 1023986.1控制测量概述 1038046.2平面控制网布设 10227396.2.1平面控制网布设原则 10145366.2.2平面控制网布设方法 11142816.3高程控制网布设 1153416.3.1高程控制网布设原则 1128946.3.2高程控制网布设方法 11274276.4控制测量成果整理与检查 11321566.4.1成果整理 11322506.4.2成果检查 1211381第7章地形图测绘 12198287.1地形图基本知识 12295887.1.1地形图比例尺 12313707.1.2地形图坐标系 12316337.1.3地形图投影 12289147.1.4地形图符号和注记 12145607.2地形图测绘方法 12298497.2.1地面测量 1291737.2.2航空摄影测量 13225527.2.3卫星遥感测量 13311977.3地形图的应用 1329667.3.1工程设计 1364637.3.2土地利用规划 13286647.3.3环境保护与治理 13215407.3.4城市规划与建设 13307967.4数字地形图与GIS技术 13155517.4.1数字地形图 13132667.4.2数字地形图的应用 13153027.4.3GIS技术 1427924第8章施工放样 1429718.1施工放样基本原理 14120058.2施工放样方法 14178788.2.1地面放样 14179928.2.2高程放样 14240828.3施工控制网建立与调整 14206138.3.1施工控制网建立 14317848.3.2施工控制网调整 1579308.4施工放样误差分析与控制 15310408.4.1误差来源 15180308.4.2误差控制措施 157769第9章桥梁与隧道测量 1576549.1桥梁测量基本要求 15307859.1.1准确性：桥梁测量应具有较高的准确性，保证桥梁结构的安全和稳定。 15208249.1.2可靠性：测量方法应具备良好的可靠性，避免因测量误差导致桥梁施工过程中的安全隐患。 15297119.1.3连续性：桥梁测量应保持一定的连续性，保证施工过程中数据的连贯性和一致性。 1637509.1.4系统性：桥梁测量应从整体出发，系统地考虑桥梁结构、地形地貌、水文地质等因素，保证测量工作的全面性。 16206339.2桥梁控制网布设与观测 16183799.2.1控制网布设原则：桥梁控制网应遵循均匀、对称、合理的原则，布设于桥梁轴线、主要部位和关键节点。 1652509.2.2控制点选点要求：控制点应选在稳定、易于观测、便于保护的地方，同时避免受到施工影响。 1669499.2.3控制网观测方法：采用高精度全站仪、GNSS等设备进行观测，保证控制网的准确性。 16301639.2.4控制网数据处理：对观测数据进行处理，计算各控制点的坐标，为桥梁施工提供精确的测量依据。 16151579.3隧道测量特点与要求 16182369.3.1测量环境：隧道测量环境复杂，光线暗、湿度大、空间狭小，对测量设备和技术提出更高要求。 16146789.3.2测量精度：隧道施工对测量精度要求较高，应采用高精度设备，保证隧道施工的安全和质量。 16246819.3.3测量连续性：隧道施工过程中，测量工作应保持连续性，及时提供准确的测量数据。 16294989.3.4测量安全性：隧道测量过程中，要充分考虑施工安全，避免因测量工作导致的安全。 16251179.4隧道控制测量与施工测量 1684869.4.1隧道控制测量：通过建立隧道控制网，对隧道施工过程中的关键部位进行精确测量，为隧道施工提供控制依据。 16317169.4.2隧道施工测量：根据隧道控制测量结果，对隧道施工过程中的各个工序进行实时测量，保证施工质量。 16131319.4.3隧道贯通测量：在隧道施工接近尾声时，进行贯通测量，保证隧道两端准确对接。 16185939.4.4隧道沉降观测：对隧道施工过程中可能出现沉降的部位进行定期观测，及时发觉并处理问题，保证隧道安全。 1724239第10章工程测量成果整理与提交 171645210.1测量成果整理要求 173237810.1.1测量数据整理 172877410.1.2测量图表制作 172167810.1.3测量报告编写 173139410.2测量成果质量评价 171985210.2.1数据准确性评价 17381610.2.2图表质量评价 171720710.2.3报告质量评价 17232410.3测量成果提交与归档 182747210.3.1成果提交 182164710.3.2成果归档 18989510.4测量成果审查与验收标准 18353710.4.1审查标准 182744010.4.2验收标准 18第1章测量基本概念与测量工作程序1.1测量的定义与分类1.1.1定义测量是指根据一定的法则，用数值和单位来表达物体或现象的属性、状态、形状、位置等，从而对它们进行比较、分析和控制的过程。1.1.2分类测量可分为以下几种类型：（1）按照测量对象，可分为长度测量、角度测量、面积测量、体积测量、质量测量、温度测量等；（2）按照测量方法，可分为直接测量、间接测量、组合测量、模拟测量和数字测量等；（3）按照测量精度，可分为精密测量、普通测量和粗略测量等；（4）按照测量范围，可分为宏观测量和微观测量等。1.2测量工作的基本原则1.2.1可靠性原则测量结果应具有高度可靠性，保证测量数据正确、真实、有效。1.2.2精确性原则测量应达到预定的精度要求，以满足工程设计和施工的需求。1.2.3经济性原则在满足测量精度和可靠性的前提下，应尽量降低测量成本，提高测量效益。1.2.4科学性原则测量工作应遵循科学的方法和规律，保证测量结果的科学性和合理性。1.2.5规范性原则测量工作应按照国家和行业的相关标准、规范进行，保证测量工作的规范性和统一性。1.3测量工作程序1.3.1测量前准备（1）了解工程概况，明确测量任务和目标；（2）收集相关资料，如设计图纸、地质勘察报告等；（3）制定测量方案，包括测量方法、仪器设备、人员配置等；（4）准备测量工具和仪器，保证其功能良好；（5）组织测量人员培训，提高其业务素质。1.3.2测量实施（1）根据测量方案，进行现场测量；（2）严格按照测量操作规程进行，保证测量数据正确；（3）及时记录测量数据，并进行初步整理；（4）对测量结果进行质量检查，发觉问题及时纠正。1.3.3测量数据处理与分析（1）对测量数据进行整理、计算、分析，得出测量结果；（2）对测量结果进行误差分析，确定误差来源和范围；（3）评估测量结果可靠性，为工程设计和施工提供依据。1.3.4测量成果提交将测量成果整理成报告或图表，提交给相关部门和人员，以便工程设计和施工使用。第2章测量误差与精度评定2.1测量误差及其来源2.1.1误差的定义测量误差是指测量结果与真实值之间的差异。在工程测量中，误差是不可避免的，但可以通过科学方法进行控制和减少。2.1.2误差的来源测量误差主要来源于以下几个方面：（1）人为因素：包括观测者的技术水平、操作规范性和主观判断等；（2）仪器设备：包括仪器的精度、稳定性、磨损和校准情况等；（3）环境因素：如温度、湿度、风力等对测量结果的影响；（4）测量方法：包括测量原理、测量步骤和数据处理方法等；（5）其他因素：如电磁干扰、震动等。2.2误差分布与精度评定2.2.1误差分布测量误差通常符合一定的统计分布规律，常见的误差分布有正态分布、均匀分布和三角分布等。了解误差分布有助于对测量结果进行分析和评定。2.2.2精度评定精度评定主要包括以下指标：（1）绝对误差：测量结果与真实值之间的差值；（2）相对误差：绝对误差与真实值的比值；（3）中误差：反映一组测量数据精度的一个指标，是各个测量值误差平方和的平均数的平方根；（4）极限误差：在给定的置信水平下，测量结果可能达到的最大误差。2.3精度控制与数据处理2.3.1精度控制为提高测量精度，应采取以下措施：（1）选择合适的测量方法和设备；（2）提高观测者的操作技能和责任心；（3）改善测量环境，降低环境因素对测量结果的影响；（4）加强仪器设备的维护和校准；（5）对测量数据进行合理的处理和分析。2.3.2数据处理数据处理主要包括以下步骤：（1）数据筛选：剔除明显错误的测量数据；（2）数据校正：对测量数据进行系统误差和随机误差的校正；（3）数据统计分析：计算测量数据的均值、中误差等统计指标；（4）精度评定：根据统计指标对测量结果进行精度评定；（5）成果整理：整理测量数据，编制测量成果表。第3章水准测量3.1水准测量的原理水准测量是利用水准仪和水准尺，通过测定两点间的高差来确定地面点的绝对高程或相对高程的一种测量方法。其基本原理是依据水准面的几何特性，通过光学或电子设备读取水准尺上的读数，从而计算高差。3.2水准仪及其使用方法水准仪是进行水准测量的主要仪器，包括光学水准仪、电子水准仪等。使用水准仪进行测量时，应遵循以下步骤：（1）选择合适的水准仪，并检查其功能指标，保证满足测量要求；（2）将水准仪架设在稳固的三脚架上，调整水准仪至水平状态；（3）用望远镜瞄准水准尺，读取水准尺上的读数；（4）根据水准尺上的读数，计算两点间的高差；（5）根据需要，进行水准路线的测量。3.3水准路线布设与观测水准路线的布设与观测是水准测量的关键环节，主要包括以下内容：（1）根据测量任务和地形条件，合理布设水准路线；（2）选择合适的水准点，保证水准点的稳定性和可靠性；（3）进行水准观测，按照规定的方法和精度要求，获取水准尺上的读数；（4）根据观测结果，计算各水准点的高程；（5）对水准路线进行闭合或附合，保证测量结果的准确性。3.4水准测量误差分析及消除方法水准测量误差主要包括系统误差和随机误差。为提高测量精度，应采取以下措施：（1）选用精度高的水准仪和水准尺；（2）提高观测水平，严格按照测量规范进行操作；（3）对水准仪进行定期检校，保证其功能稳定；（4）对测量数据进行严密处理，消除或减小系统误差；（5）采用往返测量、闭合测量等方法，提高测量结果的可靠性；（6）对水准路线进行合理设计，避免或减小地形、气象等因素对测量结果的影响。注意：在水准测量过程中，应严格遵守测量规范，保证测量数据的准确性。同时对测量结果进行详细记录和分析，为后续工作提供可靠依据。第4章角度测量4.1角度测量原理角度测量是工程测量中的基本任务之一，它涉及到在空间中确定两条线或两个面之间的夹角。角度测量的基本原理是基于圆的周角为360度，或弧度制下的2π弧度。角度的测量通常采用以下两种方法：（1）直接测量法：通过直接读取仪器刻度盘上的读数来确定角度的大小。（2）间接测量法：通过测量相关的线段长度，然后利用三角函数计算得出角度。在实际测量中，角度的测量精度对整个工程测量的准确性具有重要影响。4.2经纬仪及其使用方法经纬仪是进行角度测量的一种常用仪器，适用于精密的角度测量。其主要组成部分包括望远镜、水平仪、垂直度盘和读数装置。使用方法如下：（1）设置仪器：在测站上平稳放置经纬仪，调整脚螺旋，使圆水准气泡居中。（2）瞄准目标：通过望远镜瞄准目标，调整望远镜的粗调和微调，使目标清晰。（3）读取度盘：当目标准确瞄准后，读取水平度盘和垂直度盘上的读数。（4）计算角度：根据度盘读数和仪器的常数，计算得到测量的角度值。4.3角度观测方法角度观测方法主要包括以下几种：（1）方向观测法：用于测量两个方向之间的角度，如直角、锐角或钝角。（2）后方交会法：通过观测已知点来计算待测点坐标的方法，适用于难以直接观测的情况。（3）全圆观测法：用于测量一系列的角度，从而形成一个完整的圆周。（4）三角测量法：利用三角形的内角和为180度，通过测量三角形的内角来计算各边的位置。4.4角度测量误差分析及消除方法角度测量的误差来源主要包括：（1）仪器误差：由仪器的制造和安装精度引起。（2）观测误差：由操作者的技能和观测条件引起。（3）环境误差：如温度、湿度、风力等对仪器和测量结果的影响。消除或减小误差的方法：（1）选用高精度的仪器，并进行定期校准。（2）提高观测技能，严格按照操作规程进行测量。（3）改善观测条件，如选择合适的观测时间，避开高温、大风等恶劣天气。（4）对观测数据进行适当的处理和修正，以消除系统误差和偶然误差。注意：在实际测量过程中，应结合具体情况，采取相应的方法和措施，保证角度测量的准确性。第5章距离测量与直线定位5.1距离测量方法5.1.1间接测量法介绍三角测量法、三边测量法等间接测量距离的方法，阐述其原理及适用条件。5.1.2直接测量法阐述钢尺量距、电子尺量距等直接测量距离的方法，分析其优缺点。5.1.3激光测距法介绍激光测距的原理、设备及其在工程测量中的应用。5.2直线定位与坐标测量5.2.1直线定位方法阐述极坐标定位法、角度交会定位法、距离交会定位法等直线定位方法，并分析各自的适用场景。5.2.2坐标测量方法介绍平面直角坐标系、高斯平面坐标系等坐标系统，以及坐标测量方法。5.3全站仪及其使用方法5.3.1全站仪概述介绍全站仪的基本组成、工作原理和功能特点。5.3.2全站仪的使用方法详细阐述全站仪的架设、对中、整平、测角、测距等操作步骤，以及注意事项。5.3.3全站仪的数据处理介绍全站仪数据的采集、传输、处理和分析方法。5.4测距仪及其使用方法5.4.1测距仪概述介绍测距仪的分类、原理和主要功能指标。5.4.2测距仪的使用方法阐述手持式测距仪、激光测距仪等不同类型测距仪的操作步骤及注意事项。5.4.3测距仪的维护与保养介绍测距仪的日常维护、保养方法以及常见故障处理。第6章控制测量6.1控制测量概述控制测量是工程测量的基础，其目的是为了在整个工程区域内建立统一的测量控制系统，保证测量数据的准确性、一致性和可靠性。本章主要介绍控制测量的基本原理、方法及其在工程测量中的应用。6.2平面控制网布设6.2.1平面控制网布设原则平面控制网布设应遵循以下原则：（1）保证整个工程区域内的控制点分布均匀、合理；（2）控制点应具有较高的精度和可靠性；（3）便于施工和后续测量工作；（4）满足工程设计和施工要求。6.2.2平面控制网布设方法（1）采用三角测量法、导线测量法、卫星定位测量法等方法进行平面控制网布设；（2）根据工程规模和精度要求，选择合适的测量仪器和设备；（3）按照设计图纸和测量方案，进行控制点的选点和埋石；（4）进行控制网观测，获取控制点的平面坐标；（5）对观测数据进行处理，计算控制点的坐标，并进行精度评定。6.3高程控制网布设6.3.1高程控制网布设原则高程控制网布设应遵循以下原则：（1）保证整个工程区域内的控制点分布均匀、合理；（2）控制点应具有较高的精度和可靠性；（3）与平面控制网相结合，便于后续测量工作；（4）满足工程设计和施工要求。6.3.2高程控制网布设方法（1）采用水准测量、三角高程测量、卫星定位测量等方法进行高程控制网布设；（2）根据工程规模和精度要求，选择合适的水准仪、全站仪等测量仪器；（3）按照设计图纸和测量方案，进行控制点的选点和埋石；（4）进行高程控制网观测，获取控制点的高程；（5）对观测数据进行处理，计算控制点的高程，并进行精度评定。6.4控制测量成果整理与检查6.4.1成果整理（1）将观测数据、计算过程和结果进行整理，编写测量报告；（2）绘制控制点分布图、控制网图等图表；（3）编制控制点坐标表、高程表等相关表格。6.4.2成果检查（1）对控制点坐标、高程进行复核，保证测量成果的准确性；（2）对控制网进行闭合差检验，检查控制网的可靠性；（3）对测量报告、图表和表格进行检查，保证无误。第7章地形图测绘7.1地形图基本知识地形图是地图的一种，主要反映地表的自然形态和人工设施。本章将介绍地形图的基本知识，包括地形图的比例尺、坐标系、投影、符号和注记等内容。7.1.1地形图比例尺地形图比例尺表示地图上距离与实际距离的比值。通常分为数值比例尺和图形比例尺两种。地形图比例尺的选择应根据工程测量的需要和精度要求来确定。7.1.2地形图坐标系地形图坐标系是确定地形图上点位的数学基础。我国常用的大地坐标系有1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系。在地形图测绘过程中，应选择合适的坐标系。7.1.3地形图投影地形图投影是将地球表面的三维地形转换为平面上的二维图形。常用的地形图投影有高斯克吕格投影、横轴墨卡托投影和正轴墨卡托投影等。选择合适的投影方法对提高地形图的精度具有重要意义。7.1.4地形图符号和注记地形图符号用于表示地表的各种地物和地貌。注记则是对地图上各种地物和地貌的文字说明。熟悉地形图符号和注记对于正确理解和应用地形图具有重要意义。7.2地形图测绘方法地形图测绘方法包括地面测量、航空摄影测量和卫星遥感测量等。本节将介绍这些方法的基本原理和操作步骤。7.2.1地面测量地面测量是利用测量仪器在实地进行地形图测绘的方法。主要包括三角测量、导线测量、水准测量和地形测量等。7.2.2航空摄影测量航空摄影测量是利用飞机或其他飞行器搭载的摄影机，从空中对地表进行拍摄，然后通过解析和处理影像，获取地形信息的方法。7.2.3卫星遥感测量卫星遥感测量是利用卫星搭载的遥感设备，从太空中对地表进行观测，获取地表信息的方法。该方法具有覆盖范围广、速度快、成本低等优点。7.3地形图的应用地形图在国民经济建设、国防、城市规划、地质勘探等领域具有广泛的应用。本节将介绍地形图在工程测量中的应用。7.3.1工程设计地形图是工程设计的基础资料，可以反映工程区的地形、地貌、水系、植被等地表信息，为工程设计提供依据。7.3.2土地利用规划地形图可以反映地表的地貌、土壤、植被等地表特征，为土地利用规划提供重要参考。7.3.3环境保护与治理地形图在环境保护和治理方面具有重要作用，如水土保持、地质灾害防治等。7.3.4城市规划与建设地形图是城市规划与建设的基础资料，可以反映城市地形、地貌、交通、基础设施等地表信息。7.4数字地形图与GIS技术计算机技术和地理信息系统（GIS）的发展，数字地形图已成为地形图的主要形式。本节将介绍数字地形图及其在GIS技术中的应用。7.4.1数字地形图数字地形图是将地形图上的地理信息以数字形式存储、处理和展示的地图。数字地形图具有数据精度高、更新方便、易于共享等优点。7.4.2数字地形图的应用数字地形图在工程测量、城市规划、环境保护等领域具有广泛的应用。其应用主要包括地形分析、三维建模、土地管理、灾害评估等。7.4.3GIS技术地理信息系统（GIS）是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的计算机系统。数字地形图在GIS中发挥着重要作用，为地理空间数据的分析和应用提供了基础。第8章施工放样8.1施工放样基本原理施工放样是将设计图纸上的工程构造物位置、尺寸及高程等，按照一定的比例关系，准确地标注到实地地面上，为工程施工提供直接的定位依据。施工放样的基本原理主要包括相似性原理、几何关系原理和测角测距原理。通过这些原理的应用，保证施工放样的准确性和可靠性。8.2施工放样方法8.2.1地面放样地面放样主要包括以下几种方法：（1）极坐标法：通过已知控制点，利用全站仪测量角度和距离，计算出放样点的平面位置。（2）交会法：通过两个或多个已知控制点，利用全站仪测量方向角和距离，计算出放样点的平面位置。（3）三点定位法：通过三个已知控制点，构建一个平面三角形，利用全站仪测量各边长，计算出放样点的平面位置。8.2.2高程放样高程放样方法主要包括以下几种：（1）水准法：利用水准仪和水准尺，通过已知高程点，将设计高程传递到放样点。（2）三角高程法：通过全站仪测量水平角、垂直角和斜距，计算出放样点的高程。（3）气压高程法：利用气压计测量大气压力，结合气象数据和已知高程点，推算出放样点的高程。8.3施工控制网建立与调整8.3.1施工控制网建立施工控制网是施工放样的基础，主要包括以下步骤：（1）收集设计图纸和控制点资料，了解工程规模和施工要求。（2）选择合适的控制点，保证控制点分布均匀、合理，便于施工放样。（3）采用高精度测量仪器，按照国家测绘标准和规范，进行控制点测量。（4）对控制点数据进行处理，建立施工控制网。8.3.2施工控制网调整施工过程中，由于各种原因，控制网可能会出现偏差。为保证施工放样的准确性，需对控制网进行调整：（1）定期检查控制点的稳定性和准确性。（2）对控制点进行复测，发觉偏差及时纠正。（3）根据工程进度和施工需求，适时调整控制网。8.4施工放样误差分析与控制8.4.1误差来源施工放样误差主要来源于以下几个方面：（1）测量仪器误差：包括仪器本身的精度和操作误差。（2）环境因素误差：如温度、湿度、气压等对测量结果的影响。（3）人为因素误差：包括操作者技能、经验不足等导致的误差。（4）数据处理误差：数据计算和处理过程中出现的误差。8.4.2误差控制措施（1）选用高精度、高稳定性的测量仪器，提高测量精度。（2）加强测量人员培训，提高操作技能和责任心。（3）优化测量方法，减少环境因素影响。（4）对测量数据进行严格审核，提高数据处理精度。（5）建立完善的测量质量管理体系，保证施工放样的准确性。第9章桥梁与隧道测量9.1桥梁测量基本要求9.1.1准确性：桥梁测量应具有较高的准确性，保证桥梁结构的安全和稳定。9.1.2可靠性：测量方法应具备良好的可靠性，避免因测量误差导致桥梁施工过程中的安全隐患。9.1.3连续性：桥梁测量应保持一定的连续性，保证施工过程中数据的连贯性和一致性。9.1.4系统性：桥梁测量应从整体出发，系统地考虑桥梁结构、地形地貌、水文地质等因素，保证测量工作的全面性。9.2桥梁控制网布设与观测9.2.1控制网布设原则：桥梁控制网应遵循均匀、对称、合理的原则，布设于桥梁轴线、主要部位和关键节点。9.2.2控制点选点要求：控制点应选在稳定、易于观测、便于保护的地方，同时避免受到施工影响。9.2.3控制网观测方法：采用高精度全站仪、GNSS等设备进行观测，保证控制网的准确性。9.2.4控制网数据处理：对观测数据进行处理，计算各控制点的坐标，为桥梁施工提供精确的测量依据。9.3隧道测量特点与要求9.3.1测量环境：隧道测量环境复杂，光线暗、湿度大、空间狭小，对测量设备和技术提出更高要求。9.3.2测量精度：隧道施工对测量精度要求较高，应采用高精度设备，保证隧道施工的安全和质量。9.3.3测量连续性：隧道施工过程中，测量工作应保持连续性，及时提供准确的测量数据。9.3.4测量安全性：隧道测量过程中，要充分考虑施工安全，避免因测量工作导致的安全。9.