測(cè)繪技術(shù)講座-第五講

1、測(cè)繪技術(shù)講座第五講工程測(cè)量的概述 工程測(cè)量學(xué)研究的對(duì)象及基本內(nèi)容施工放樣測(cè)量的精度 施工控制網(wǎng) 施工放樣的基本方法 曲線的測(cè)設(shè)1 工程測(cè)量學(xué)研究的對(duì)象及基本內(nèi)容工程測(cè)量學(xué)的定義工程測(cè)量學(xué)是一門(mén)應(yīng)用學(xué)科，它是研究地球空間中具體幾何實(shí)體測(cè)量和抽象幾何實(shí)體測(cè)量的理論、方法和技術(shù)。主要研究在工程與工業(yè)建設(shè)、城市建設(shè)與國(guó)土資源開(kāi)發(fā)、水陸交通與環(huán)境工程與減災(zāi)救災(zāi)、國(guó)防建設(shè)等事業(yè)中，進(jìn)行地形和有關(guān)信息的采集與處理、施工放樣、設(shè)備安裝、變形監(jiān)測(cè)與分析預(yù)報(bào)等方面的理論和技術(shù)，以及與之有關(guān)的信息管理與使用。工程測(cè)量的三個(gè)階段勘察設(shè)計(jì)階段主要提供各種比例尺的地形圖、進(jìn)行工程的選址或選線，以及為工程地質(zhì)勘探、水文地質(zhì)

2、勘探以及水文測(cè)驗(yàn)等提供相應(yīng)的測(cè)量工作施工建造階段把圖紙上設(shè)計(jì)好的各種建筑物與構(gòu)筑物按其設(shè)計(jì)的三維坐標(biāo)測(cè)設(shè) 到實(shí)地以提供施工的依據(jù)，并指導(dǎo)將設(shè)備安裝到設(shè)計(jì)的位置上。為此，要建立不同性質(zhì)的控制網(wǎng)，然后進(jìn)行施工放樣運(yùn)營(yíng)管理階段監(jiān)視建筑物與構(gòu)筑物的安全和穩(wěn)定的情況以驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否合理、正確，并定期對(duì)位移、沉陷、傾斜以及擺動(dòng)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)水利工程測(cè)量在水利工程勘測(cè)設(shè)計(jì)階段，測(cè)量工作的主要任務(wù)是為水工建（構(gòu)）筑物的設(shè)計(jì)提供必要的地形資料和其它測(cè)量數(shù)據(jù)，并應(yīng)注意水利工程設(shè)計(jì)使用的地形圖的精度和表現(xiàn)的內(nèi)容方面的特殊要求。一般說(shuō)來(lái)，與國(guó)家基本圖相比，高程精度比平面精度要求更嚴(yán)。此外，還要滿足相關(guān)的勘測(cè)工作的要求，如為

3、地質(zhì)勘探提供地形底圖，聯(lián)測(cè)鉆孔的平面位置和高程，測(cè)定地下水位的高程；在水文勘測(cè)中測(cè)定流速、流向、水深以及提供河流的縱橫斷面圖；為各種專(zhuān)用輸電線、運(yùn)輸線和附屬設(shè)施、材料場(chǎng)等提供地形圖或測(cè)量資料在水利工程施工建造階段，測(cè)量工作的主要任務(wù)是按照設(shè)計(jì)意圖，將設(shè)計(jì)圖紙上建筑物與構(gòu)筑物以一定的精度測(cè)設(shè)于實(shí)地，以指導(dǎo)其施工。此外，有時(shí)還要進(jìn)行施工中的變形觀測(cè)。在工程竣工或階段性完工時(shí)，要進(jìn)行驗(yàn)收和竣工測(cè)量在水利工程施工建造階段，要根據(jù)工程情況對(duì)水工建筑物與構(gòu)筑物進(jìn)行變形觀測(cè)，包括水平位移觀測(cè)、垂直位移觀測(cè)、撓度觀測(cè)和傾斜觀測(cè)線路工程測(cè)量線路工程包括鐵路、公路、輸電線路、輸水線路以及各種地上與地下管線等線型工

4、程。各種線路工程在勘測(cè)設(shè)計(jì)階段、施工建造階段和竣工階段所進(jìn)行的測(cè)量工作，其主要內(nèi)容有中線測(cè)量（含曲線測(cè)設(shè)），縱橫斷面測(cè)量、帶狀地形圖測(cè)繪、施工測(cè)量，以及竣工測(cè)量，具體有勘測(cè)設(shè)計(jì)階段初測(cè)初測(cè) 根據(jù)計(jì)劃任務(wù)書(shū)確定的修改原則和線路基本走向，通過(guò)對(duì)有價(jià)值的線路具體方案的勘測(cè)，從中確定采用的線路，為編制初步設(shè)計(jì)文件提供資料。其主要內(nèi)容包括導(dǎo)線測(cè)量、高程測(cè)量和地形測(cè)量等定測(cè)定測(cè) 根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)文件和確定的線路走向及有關(guān)的構(gòu)造物的布設(shè)方案進(jìn)行測(cè)量。定測(cè)應(yīng)結(jié)合自然條件，通過(guò)實(shí)地放線和局部線路調(diào)整，測(cè)定線路位置及有關(guān)構(gòu)造物的準(zhǔn)確位置，為施工圖設(shè)計(jì)提供資料。其主要內(nèi)容包括中線測(cè)量、高程測(cè)量、橫斷面測(cè)量和地形圖

5、測(cè)繪等施工階段在此階段，首先要檢測(cè)設(shè)計(jì)階段所建立的平面、高程控制樁，在檢測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行中線（包括曲線）測(cè)量，放樣路基和路基邊坡，測(cè)量豎曲線，放樣線路上的建（構(gòu)）筑物軸線及其結(jié)構(gòu)等竣工階段竣工測(cè)量是檢測(cè)工程是否符合設(shè)計(jì)要求，并為運(yùn)營(yíng)管理提供依據(jù)，它應(yīng)在導(dǎo)線測(cè)量和高程測(cè)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行。其主要內(nèi)容包括標(biāo)定中線位置及里程樁，測(cè)定線路中心線縱斷面圖和路基橫斷面圖，在大型建（構(gòu)）筑物附近設(shè)置平面和高程控制點(diǎn)，供工程養(yǎng)護(hù)管理和變形監(jiān)測(cè)時(shí)使用2施工放樣測(cè)量的精度建筑限差與放樣誤差工程建（構(gòu)）筑物的建筑限差是指其竣工后實(shí)際位置相對(duì)于設(shè)計(jì)位置的極限偏差，其大小隨建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)、規(guī)模和用途而異，應(yīng)遵循我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)

6、執(zhí)行，如混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范、鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程、建筑安裝工程施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)程等放樣誤差是指放樣點(diǎn)偏離其設(shè)計(jì)位置的誤差，其容許誤差（）通常認(rèn)為較安全的數(shù)值是建筑限差（）的1/2，其中誤差（m）又是容許誤差的2倍，即m/2/4。放樣誤差的容許值通常會(huì)在設(shè)計(jì)書(shū)中給出放樣點(diǎn)位中誤差m主要由測(cè)量誤差m1、設(shè)計(jì)工藝計(jì)算誤差m2、以及建筑安裝誤差m3組成。通常，測(cè)量誤差m1對(duì)總誤差的影響采用忽略不計(jì)的原則處理，此時(shí)可取m1等于m/2、m/3或m/5。工程建（構(gòu)）筑物放樣的精度要求 建筑物的放樣既要保證其主軸線相對(duì)周?chē)矬w位置具有一定的精度，更要保證建筑物相對(duì)于主軸線和建筑物各部

7、分之間的位置精度建筑物施工放樣的主要技術(shù)要求在工程測(cè)量規(guī)范（GB50026-93）有明確的規(guī)定，可參見(jiàn)表7.3.5、表7.3.7、表7.3.8、表7.3.93 施工控制網(wǎng)施工控制網(wǎng)的定義、作用、類(lèi)型為工程建設(shè)的施工而布設(shè)的測(cè)量控制網(wǎng)稱為施工控制網(wǎng)施工控制網(wǎng)的作用在于限制施工放樣時(shí)測(cè)量誤差的累積，使整個(gè)建筑區(qū)的建（構(gòu)）筑物能夠在平面及高程上均能正確銜接，以便對(duì)工程的總體布置和施工定位起到控制作用，同時(shí)便于不同作業(yè)區(qū)的同時(shí)施工施工控制網(wǎng)通常至少布設(shè)兩級(jí)，即首先布設(shè)顧及整個(gè)建筑區(qū)的首級(jí)控制網(wǎng)，然后再布設(shè)直接用于放樣的次級(jí)控制網(wǎng)控制網(wǎng)可布設(shè)成GPS網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)或建筑方格網(wǎng)施工控制網(wǎng)的特點(diǎn)施工控制

8、網(wǎng)的點(diǎn)位設(shè)置不必像一般控制網(wǎng)那樣要求均勻，而應(yīng)考慮施工放樣的方便施工控制網(wǎng)的精度設(shè)置不必像一般控制網(wǎng)那樣要求均勻，而應(yīng)重點(diǎn)保證某一方向或某幾個(gè)點(diǎn)相對(duì)位置的精度。如為保證橋梁軸線長(zhǎng)度和橋墩定位的準(zhǔn)確性，要求重點(diǎn)保證沿橋梁軸線方向的精度；隧道（洞）施工控制網(wǎng)則要著重保證橫向貫通的精度要求為便利于施工放樣，應(yīng)使由控制點(diǎn)反算的距離與實(shí)地距離之差盡量減小，故樞紐控制網(wǎng)應(yīng)投影到樞紐平均高程面上；橋梁控制網(wǎng)應(yīng)投影到橋墩頂平均高程面上；樞紐控制網(wǎng)應(yīng)投影到樞紐平均高程面上；隧道（洞）控制網(wǎng)應(yīng)投影到隧道（洞）貫通平面上施工控制網(wǎng)常采用施工坐標(biāo)系，其坐標(biāo)軸平行或垂直建筑物的主軸線，或由工程的特定軸線所決定，但是施工

9、坐標(biāo)系應(yīng)與國(guó)家坐標(biāo)系相聯(lián)系為了保證施工過(guò)程中引入高程和標(biāo)定高程，在施工區(qū)要建立以直接水準(zhǔn)測(cè)量為主的高程控制網(wǎng)。高程控制網(wǎng)通常也分兩級(jí)布設(shè)，即基本高程控制網(wǎng)與加密網(wǎng)。在施工期間，還要在建筑物近旁的不同高程面上都布設(shè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，以保證放樣時(shí)通過(guò)一站即可將高程傳遞至建筑物上4 施工放樣的基本方法方向（角度）、距離、高程的放樣方向（角度）的放樣先用正倒鏡按設(shè)計(jì)給出的角標(biāo)定出P1點(diǎn)，多測(cè)回觀測(cè)AOP1取其均值得1，計(jì)算 PP1（1）S/，將P1點(diǎn)移至P點(diǎn)距離的放樣按給出的設(shè)計(jì)距離，放樣出臨時(shí)終點(diǎn)，然后對(duì)該距離反復(fù)測(cè)量取其均值，與設(shè)計(jì)值比較得出差值S，根據(jù)S的符號(hào)和大小，最后標(biāo)定出待放樣距離的終點(diǎn)高程的放

10、樣高程放樣的基本公式為 HiHOaHi高建筑物或深基坑引測(cè)高程時(shí)，一般用鋼帶尺代替水準(zhǔn)標(biāo)尺。此時(shí)，應(yīng)對(duì)鋼尺進(jìn)行尺長(zhǎng)改正和溫度改正，精度要求高時(shí)，還要加上拉力改正P11AOP點(diǎn)位放樣的基本方法極坐標(biāo)法基本公式為當(dāng)用全站儀放樣并顧及對(duì)中、照準(zhǔn)和標(biāo)定誤差時(shí)，則放樣點(diǎn)位中誤差為oASPPP202000)()(tanyyxxSxxyypppp2222222)(cos標(biāo)定目標(biāo)對(duì)中mmmSmmmsp直角坐標(biāo)法當(dāng)施工坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸與建筑物主軸線平行或垂直時(shí)，采用直角坐標(biāo)法放樣較為方便當(dāng)用全站儀放樣并顧及對(duì)中、照準(zhǔn)和標(biāo)定誤差時(shí)，則放樣點(diǎn)位中誤差為ABXYPMXY）標(biāo)定目標(biāo)對(duì)中222222(2)(mmmmxmmm

11、yxp距離交會(huì)法距離放樣時(shí)，先根據(jù)P點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)及控制點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算出邊長(zhǎng)S1、S2和交會(huì)角，利用S1、S2放樣出過(guò)渡點(diǎn)P，然后安置全站儀于P點(diǎn)，測(cè)得P至A、B的距離S、S，計(jì)算S1=S1-S和S2=S2-S。當(dāng)S較小時(shí)，可用歸化圖紙法在實(shí)地標(biāo)定出P點(diǎn)。此時(shí)，交會(huì)點(diǎn)的誤差為2222sin21標(biāo)定mmmmSSpABPPPPS1S2SSS1S2前方交會(huì)法與距離交會(huì)法類(lèi)似，先根據(jù)P點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)及控制點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算出角度1、2，利用S1、S2放樣出過(guò)渡點(diǎn)P，然后觀測(cè)PAB=和PBA=，計(jì)算1=1-和2=2-，進(jìn)而計(jì)算出1=S11和2= S12。當(dāng)PP間距小于0.5m時(shí)，可按歸化法在實(shí)地標(biāo)定出P點(diǎn)ABPPPPS1S

12、2121212自由設(shè)站法在已有3個(gè)及3個(gè)以上已知點(diǎn)的情況下，安置全站儀于任一合適測(cè)站點(diǎn)，觀測(cè)至已知點(diǎn)的距離和方向，按最小二乘法求得測(cè)站點(diǎn)的坐標(biāo)，再根據(jù)測(cè)站點(diǎn)、已知點(diǎn)和放樣點(diǎn)的坐標(biāo)，采用極坐標(biāo)法即可放樣出各放樣點(diǎn)，稱為自由設(shè)站放樣法。目前，這是實(shí)現(xiàn)施工放樣一體化的主要方法CABP3214DE直線的放樣內(nèi)插直線端點(diǎn)測(cè)站法端點(diǎn)測(cè)站法 安置儀器于A點(diǎn)放樣出過(guò)渡點(diǎn)P（設(shè)AP=S1），測(cè)出，計(jì)算出PP= S1 ，在實(shí)地移動(dòng)PP得P點(diǎn)中間測(cè)站法中間測(cè)站法 安置儀器于A點(diǎn)放樣出過(guò)渡點(diǎn)P（設(shè)AP=S1），再安置儀器于P點(diǎn)測(cè)出角，=180 ，計(jì)算出PP= S1S2（ S1 S1 ），在實(shí)地移動(dòng)PP得P點(diǎn)可以證明，

13、中間測(cè)站法 放樣的點(diǎn)位中誤差僅是的端點(diǎn)測(cè)站法 的1/2PPABS1S2外延直線鉛垂線的放樣經(jīng)緯儀交會(huì)垂線法激光鉛垂儀法平面的放樣水平面的放樣激光水準(zhǔn)儀法自動(dòng)激光掃平儀法豎直面的放樣經(jīng)緯儀法（低精度時(shí)）自動(dòng)激光掃平儀法5 曲線的測(cè)設(shè)曲線的類(lèi)別 平面曲線圓曲線 單曲線、復(fù)曲線緩和曲線豎曲線圓曲線的放樣圓曲線的元素與主點(diǎn)圓曲線的元素轉(zhuǎn)向角切線長(zhǎng)T曲線長(zhǎng)L外矢距E切曲差q圓曲線的主點(diǎn)交點(diǎn)JD直圓點(diǎn)ZY曲中點(diǎn)QZ圓直點(diǎn)QZLTqRERLT21sec180tan22）（JDRRTTZYYZQZLEO圓曲線的主點(diǎn)和細(xì)部的放樣圓曲線主點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算設(shè)圓曲線處折線的折線邊為邊i、邊i+1，其方位角為i、i+1，交點(diǎn)坐標(biāo)為xJD、yJD，則直圓點(diǎn)的坐標(biāo)為 xZY xJDTcosi yZY yJDTsini