土木工程測量課件

1、1,第一章 緒論,返回,2,測量學是研究地球的形狀和大小以及確定地面點位的科學。,測定、測設兩部分內(nèi)容。,一、測量學的概念,第一節(jié) 測量學的任務及其應用,3,1、地球的自然表面 2、地球的物理表面水準面 3、地球的數(shù)學表面旋轉(zhuǎn)橢球體面,第二節(jié) 地球的形狀和大小,4,鉛垂線:,重力的方向線稱為鉛垂線基準線,水準面:,任何一點都與重力方向相垂直的面?；蛩陟o止時的表面。,與水準面相切的平面。,水平面:,5,大地水準面:,與平均海水面相吻合并向大陸島嶼延伸而形成的封閉曲面稱為大地水準面測量基準面,所包圍的形體稱為大地體。,地球橢球體:,橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而成的旋轉(zhuǎn)橢球體，又稱地球橢球體。,6,第三節(jié)

2、地面點位的確定,返回,地面點的空間位置須由三個參數(shù)來確定，即該點在大地水準面上的投影位置（x,y）和該點的高程H。,7,測量坐標系與數(shù)學坐標系的區(qū)別：,坐標軸不同,象限旋轉(zhuǎn)順序不同, ,x o y,8,2地面點的高程,（1）絕對高程,地面點到大地水準面的鉛垂距離，稱為該點的絕對高程，簡稱高程，用H表示。,（2）相對高程,地面點到假定水準面的鉛垂距離，稱為該點的相對高程或假定高程。,（3）高差,地面兩點間的高程之差，稱為高差，用h表示。高差有方向和正負。,9,平面坐標：半徑10km范圍內(nèi) 高程：影響大，一般超過200m 即需改正,第四節(jié) 用水平面代替水準面的限度,10,第五節(jié) 測量工作概述,11

3、,測量工作的原則：,1、在布局上遵循“由整體到局部”的原則，在精度遵循“由高級到低級”的原則，在程序上遵循“先控制后碎部”的原則 2、在測量過程中，遵循“隨時檢查，杜絕錯誤”的原則,1、控制測量： 2、碎部測量：,測量工作的程序,12,測距離、角度、高差是測量的基本工作 距離、水平角、高差稱測量三要素 觀測、計算、繪圖是測量工作的基本技能,測量的基本工作：,13,第二章 水準測量,14,一、水準測量原理,水準測量是利用水準儀提供的水平視線，借助于帶有分劃的水準尺，直接測定地面上兩點間的高差，然后根據(jù)已知點高程和測得的高差，推算出未知點高程。,第一節(jié) 水準測量原理,15,a,b,hAB,A、B兩

4、點間高差hAB為：,前進方向,高差等于后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)。,16,二、計算未知點高程,1高差法,大地水準面,HA,HB,17,2視線高法,Hi,18,第二節(jié) DS3水準儀及其操作,水準測量所使用的儀器為水準儀，工具有水準尺和尺墊。,19,一 、DS3微傾式水準儀的構造,水準器,望遠鏡,基座,20,視準軸CC,十字絲交點與物鏡光心的連線,過零點與內(nèi)表面相切的直線 CCLL 構造滿足的主要條件,水準管軸LL：,圓水準器軸LL,過零點的球面法線,LLVV。,21,三、水準儀的操作,1、安置儀器,2、粗略整平,3、瞄準水準尺,4、精確整平,5、讀數(shù),22,視差,水準尺的尺像與十字絲平面不重合。,仔細

5、地轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋，直至尺像與十字絲平面重合。,眼睛在目鏡端上下移動，有時可看見十字絲的中絲與水準尺影像之間相對移動的現(xiàn)象。,產(chǎn)生的原因,消除的方法,23,第三節(jié) 普通水準測量及 其成果整理,24,一、水準點,用水準測量的方法測定的高程控制點，稱為水準點。,25,相鄰兩水準點間的路線稱為測段。,二、水準路線,在水準點間進行水準測量所經(jīng)過的路線，稱為水準路線。,26,在一般的工程測量中，水準路線布設形式主要有以下三種形式：,1附合水準路線,2閉合水準路線,3支水準路線,27,1、測站檢核：變儀器高法和雙面尺法 2、計算檢核： a-b=h=2h平均=2（H終-H起） 3、成果檢核： 附合水準路線：

6、 h理=H終-H始 閉合水準路線： h理=0 支水準路線： h往理+ h返理=0,三、普通水準測量方法,28,回內(nèi)業(yè)計算,35.636,18.334,11.434,+6.900,+3.450,a-b=18.334-11.434=+6.900,(a-b)/2=+3.450,h=+6.900,(h/2)=+3.450,HC-HA=+3.450,29,四、水準測量成果整理,目的：求各點高程,fh= h觀 h理,高差改正數(shù)：,高差閉合差的計算：,關鍵步驟：,30,(一)附合水準路線的計算,已知HA65.376m，HB68.623m，1、2、3為待定高程的水準點。,31,成果合格,32,(二) 閉合水準

7、路線成果計算,BMA,1,2,3,h11.575m,h22.036m,h31.742m,h41.349,n18 L11.0km,n212 L21.2km,n314 L31.4km,n416 L42.2km,HA65.376m,33,閉合水準路線成果計算,5.8,50,-0.068,成果合格,68,12,14,16,26,66.963,64.941,66.699,0,1.587,2.022,1.758,1.323,34,第四節(jié) DS3型水準儀 的檢驗與校正,35,（1）LLVV；,（2）十字絲的中絲VV；,（3）LLCC 。,一、水準儀應滿足的幾何條件,36,二、水準儀的檢驗與校正,37,1圓水

8、準器的檢校,檢校目的：LLVV,檢驗方法 整平圓氣泡，轉(zhuǎn)180，若氣泡仍居中，條件滿足，否則，需校正。,校正方法 校正螺絲校一半，腳螺旋調(diào)一半。,38,2十字絲中絲的檢校,檢校目的：十字絲中絲 VV,校正方法：轉(zhuǎn)動十字絲環(huán)，直至中絲水平,檢驗方法 瞄準一固定點，轉(zhuǎn)動望遠鏡，若該點始終沿中絲移動，說明條件滿足，否則需校正。,39,3水準管的檢校,檢校目的： LLCC,（3）計算,檢驗方法 （1）水準儀在A、B中點測出正確高差hAB （2）水準儀在B點附近，得A尺應有讀數(shù),若 i20，校正。,40,校正方法,轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使十字絲的中絲對準A點尺上應讀讀數(shù)a2，此時視準軸處于水平位置，而水準管氣泡

9、不居中。,用校正針先撥松水準管一端左、右校正螺釘，再撥動上、下兩個校正螺釘，使偏離的氣泡重新居中，最后要將校正螺釘旋緊。,41,第三章 角度測量,42,一、水平角測量原理：,水平角:地面上某點到兩目標的方向線鉛垂投影在水平面上所成的角度。 用表示，0360。,第一節(jié) 角度測量原理,=b-a,43,豎直角 :在同一豎直面內(nèi)，地面某點至目標方向線與水平視線間的夾角，又稱傾角。,090。,視線在水平線的上方，為仰角，符號為正；,視線在水平線的下方，為俯角，符號為負。,二、豎直角測量原理,測量原理：視線水平時的豎盤讀數(shù)為一常數(shù)（90的倍數(shù)）。,44,第二節(jié) DJ6光學經(jīng)緯儀 及其操作,45,一、DJ6

10、型光學經(jīng)緯儀的構造,基座,照準部,水平讀盤,46,三、DJ6光學經(jīng)緯儀的基本操作,安置儀器,瞄準目標,讀數(shù),47,（1）對中 目的：儀器中心與測站點位于同一鉛垂線上。 方法：垂球：誤差3mm 光學：誤差20 ，需校正,瞄準AB中點M ，抬高望遠鏡，撥支架上的偏心 軸承，使十字絲交點對準P點。,65,5豎盤指標差的檢驗,（1）檢校目的：豎盤指標指在正確位置。,（2）檢驗方法,66,第六節(jié) 角度測量誤差與注意事項,67,一、儀器誤差,1.CC不HH橫軸（視準軸誤差）,盤左、盤右觀測取平均值,68,2.HH不VV（橫軸誤差）,盤左、盤右觀測取平均值,69,3.水平度盤的偏心差,盤左、盤右觀測取平均值

11、,70,4.水平度盤刻劃不均勻誤差,多測回觀測，按180/ n變換水平度盤位置,5.儀器豎軸傾斜誤差,無法采用一定的觀測方法加以消除。 在經(jīng)緯儀使用之前應嚴格檢校儀器豎軸與水準管軸的垂直關系。,71,二、觀測誤差,1儀器對中誤差,72,2.目標偏心誤差,73,第四章 距離測量,距離：兩點間的水平長度,74,第一節(jié) 鋼尺量距,75,二、直線定線,在兩點的連線上標定出若干個點，這項工作稱為直線定線。,按精度要求的不同，直線定線分為：,目估定線,經(jīng)緯儀定線,76,相對誤差K應化為分子為的分數(shù)形式。,77,第二節(jié) 視距測量,78,視線傾斜時水平距離的計算公式為：,視線傾斜時高差的計算公式為：,79,第

12、五章 測量誤差的基本知識,80,一、測量誤差的來源,儀 器 觀測者 外界環(huán)境,觀測條件，,稱非等精度觀測,稱等精度觀測,相同，,不相同，,第一節(jié) 測量誤差概述,81,二、測量誤差的分類,系統(tǒng)誤差,偶然誤差,82,1系統(tǒng)誤差,定義：在相同觀測條件下，對某量進行一系列觀測，如果誤差出現(xiàn)的符號和大小均相同，或按一定的規(guī)律變化，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。,特性：累積性。,消除或削減措施：,（2）選擇適當?shù)挠^測方法,（1）進行計算改正,83,2偶然誤差,在相同的觀測條件下，對某量進行一系列的觀測，如果觀測誤差的符號和大小都不一致，表面上沒有任何規(guī)律性，這種誤差稱為偶然誤差。,84,三、偶然誤差的統(tǒng)計特性：

13、（1）在一定的觀測條件下，偶然誤差的絕對值有一定的限值（范圍） （2）絕對值較小的誤差比絕對值較大的誤差出現(xiàn)的概率大（大?。?（3）絕對值相等的正、負誤差出現(xiàn)的概率相同（符號） （4）同一量的等精度觀測，其偶然誤差的算術平均值，隨觀測次數(shù)n的無限增加而趨于零（抵償性）,偶然誤差的數(shù)學期望等于零,85,測量中可用作為衡量精度指標的一個標準,目的：求觀測值的最可靠值，并衡量其精度；指導實際。,86,第二節(jié) 評定精度的標準,精度：指誤差分布的密集或離散的程度，即離散度的大小。 衡量精度的指標：能夠反映誤差離散度大小的數(shù)字,87,在測量工作中，常采用以下幾種標準評定測量成果的精度。,中誤差,相對中誤差

14、,極限誤差,88,Z = F(x1,x2,.,xn),89,第六章 小地區(qū)控制測量,90,第二節(jié) 直線定向,確定直線與標準方向之間的水平角度，稱為直線定向。,91,一、標準方向,1真子午線方向,過地球表面某點的真子午線的切線方向，稱為該點的真子午線方向。,2磁子午線方向,磁子午線方向是在地球磁場作用下，磁針在某點自由靜止時其軸線所指的方向。,3坐標縱軸方向,在高斯平面直角坐標系中，坐標縱軸線方向就是地面點所在投影帶的中央子午線方向。,92,二、表示直線方向的方法,方位角：從直線起點的標準方向北端起，順時針方向量至該直線的水平夾角。,取值范圍：0360。,O,1,標準方向,N,ON為真子午線方向

15、真方位角A ON為磁子午線方向磁方位角Am ON為坐標縱軸方向坐標方位角,93,1,2,N,N,x,12,A12,Am12,(+),(),三、幾種方位角之間的關系,94,五坐標方位角的推算,四、 正、反坐標方位角,95,六、象限角,1象限角,某直線與x軸北南方向所夾的銳角（090），再冠以象限符號，稱為該直線的象限角R。,x(N),y(E),O,RO1,1,(S),(W),2,RO2,3,RO3,4,RO4,(NE),(SE),(SW),(NW),96,2坐標方位角與象限角的換算關系,在第象限,在第象限,在第象限,在第象限,97,1坐標正算（極坐標化為直角坐標）,2.坐標反算（直角坐標化為極坐

16、標）,第三節(jié) 坐標正算與坐標反算,98,第四節(jié) 導線測量,99,測定各導線邊的長度和各轉(zhuǎn)折角，根據(jù)起算數(shù)據(jù)，推算出各邊的坐標方位角，從而求出各導線點的坐標，稱為導線測量。,將測區(qū)內(nèi)相鄰控制點用直線連接而構成的折線圖形，稱為導線。,構成導線的控制點，稱為導線點。,100,一、導線的布設形式,1閉合導線,2附合導線,3支導線,101,1閉合導線,A,B,1,2,3,4,x,求：1、2、3、4點坐標,已知：AB , xB , yB 觀測：各內(nèi)角、各連接邊,102,2附合導線,A,B,x,1,2,3,C,D,x,已知：AB , xB , yB CD , xC , yC,觀測：左角或右角、各連接邊,求：

17、1、2、3點坐標,103,3支導線,A,B,x,1,2,已知：AB , xB , yB 觀測：左角或右角、各連接邊,求：1、2點坐標,104,二、導線測量的外業(yè)工作,1踏勘選點,2建立標志,3導線邊長測量,4轉(zhuǎn)折角測量,5連接測量,105,三、導線測量的內(nèi)業(yè)計算,目的：求各點坐標,關鍵：,（1）角度閉合差的計算和分配,（2）坐標增量閉合差的計算和分配,106,角度檢核條件,閉合導線,附合導線,107,坐標增量檢核條件,閉合導線,附合導線,108,1、閉合導線的坐標計算,263.40m,201.60m,231.40m,200.40m,241.00m,1,2,3,4,x,5,109,1,2,3,4

18、,5,1,2,1,2,3,4,5,1,閉合導線坐標計算表,110,三、附合導線坐標計算,A,B,1,2,3,4,C,D,111,附合導線坐標計算表,112,第七節(jié) 高程控制測量,113,三角高程測量原理,i,v,D,hAB,大地水準面,HA,HB,對向觀測，其較差不應大于0.4D（m）,114,第七章 地形圖的測繪,115,第一節(jié) 地形圖的基本知識,116,地面上有明顯輪廓的，天然形成或人工建造的各種固定物體稱為地物。,地球表面的高低起伏狀態(tài)稱為地貌。,地形圖：按一定的比例尺，用規(guī)定的符號表示地物、地貌平面位置和高程的正射投影圖。,117,一、地形圖的比例尺,1地形圖比例尺的概念,地形圖上任一

19、線段的長度與它所代表的實地水平距離之比，稱為地形圖比例尺。,2比例尺的表示方法,數(shù)字比例尺,圖示比例尺,118,3比例尺精度,地形圖上0.1mm的長度所代表的實地水平距離，稱為比例尺精度，用表示，即,幾種常用地形圖的比例尺精度,119,用途：（1） 確定測圖時的量距精度；,（2）可確定測圖的比例尺。,120,二、地形圖的分幅和編號,梯形分幅（國際分幅）：按經(jīng)緯線 矩形分幅：按坐標格網(wǎng) 編號：圖幅西南角坐標公里數(shù)編號xy,121,三、地形圖的圖框外注記,1、地形圖的圖名,2、圖號,3、圖廓和接合圖表,122,地形圖上表示地物類別、形狀、大小及位置的符號稱為地物符號。,比例符號,非比例符號,半比例

20、符號,地物注記,四、地物符號,123,五、地貌符號等高線,124,1、等高線的概念,地面上高程相同的相鄰各點連成的閉合曲線，稱為等高線。,2、等高距和等高線平距,相鄰等高線之間的高差稱為等高距，也稱為等高線間隔，用h表示。,相鄰等高線之間的水平距離稱為等高線平距，用d表示。,125,3、幾種基本地貌的等高線,（1）山頭和洼地的等高線,（2）山脊與山谷的等高線,(3)鞍部的等高線,(4)陡崖和懸崖的表示方法,126,4、等高線的分類,（1）首曲線,（2）計曲線,（3）間曲線,（4）助曲線,127,5、等高線的特性,（1）同一條等高線上各點的高程相同。,（2）等高線必定是閉合曲線。如不在本圖幅內(nèi)閉

21、合，則必在相鄰的圖幅內(nèi)閉合。,（3）除在懸崖、陡崖處外，不同高程的等高線不能相交。,（5）山脊、山谷的等高線與山脊線、山谷線正交。,（4）等高線平距小，表示坡度陡，平距大表示坡度緩，平距相等則坡度相等。,128,第三節(jié) 碎部測量的方法,129,在地形圖測繪中，決定地物、地貌位置的特征點稱為地形特征點，也稱碎部點。,一、碎部點的測定方法,130,第八章 地形圖的應用,131,第一節(jié) 地形圖的識讀,一、一般性識讀 1、圖外注記識讀： 2、地物識讀： 3、地貌識讀,132,坐標系統(tǒng)： 高程系統(tǒng)： 等高距：1米 圖式,測圖單位： 測圖日期：,1、圖外注記識讀：,10.0 20.0,12.0 20.0,

22、12.0 22.0,10.0 22.0,133,第二節(jié) 地形圖的基本應用,134,一、在圖上確定某點的坐標,二、在圖上確定兩點間的水平距離,三、在圖上確定某一直線的坐標方位角,四、在圖上確定任意一點的高程,五、在圖上確定某一直線的坡度,135,第九章 測設的基本工作,136,第一節(jié) 已知水平距離、 水平角和高程的測設,137,一、已知水平距離的測設,根據(jù)給定的起點、直線的方向和兩點間的水平距離，將另一端點在地面上標定出來。,A,B,D,1,138,鋼尺測設,用鋼尺直接丈量兩次，相對誤差在1/30001/5000內(nèi)取平均。,A,DAB,B1,B2,B,139,二、已知水平角的測設,根據(jù)已知水平角

23、和一個已知方向，將另一方向在地面上標定出來。,A,B,D,1,140,（1）在O點安置經(jīng)緯儀，盤左位置瞄準A點，使水平度盤讀數(shù)為 。,1一般方法,盤左、盤右分中法。,A,O,B,B1,B2,（2）轉(zhuǎn)動照準部，使水平度盤讀數(shù)恰好為值，在此視線上定出B1點。,（3）盤右位置，同法定出B2點。,（4）取中點B，則AOB就是要測設的角。,141,2精確方法,A,O,B,B1,1,（1）先用一般方法測設出B1點。,（2）用測回法對AOB1觀測若干個測回，求出平均值1，并計算出1。,（3）量取OB1的水平距離。,（4）計算改正距離。,（5）自B1點沿OB1的垂直方向量出距離BB1，定出B點，則AOB就是要

24、測設的角度。,142,三、已知高程的測設,已知高程的測設，是利用水準測量的方法，根據(jù)已知水準點，將設計高程測設到現(xiàn)場作業(yè)面上。,143,1在地面上測設已知高程,某建筑物的室內(nèi)地坪設計高程為45.000m，附近有一水準點BM.3，其高程為H3=44.680m。現(xiàn)在要求把該建筑物的室內(nèi)地坪高程測設到木樁A上，作為施工時控制高程的依據(jù)。,大地水準面,144,大地水準面,（1）BM.3和A之間安置水準儀，在BM.3立水準尺;,測得后視讀數(shù)為1.556m，,此時視線高程為：,（2）計算A點水準尺尺底為室內(nèi)地坪高程時的前視讀數(shù)：,145,大地水準面,0.000,（3）上下移動豎立在木樁A側面的水準尺，直至水準儀的水平視線的讀數(shù)為1.236m時，緊靠尺底在木樁上畫一水平線，其高程即為45.000m。,146,第二節(jié) 點的平面位置的測設方法,147,一、直角坐標法,直角坐標法是根據(jù)直角坐標原理，利用縱橫坐標之差，測設點的平面位置。,148,x:600.00m,y:500.00m,x:700.00m,x:650.00m,x:620.00m,y:600.00m,y:580.00m,y:530.00m,a,b,c,d,1計算測設數(shù)據(jù),建筑物的長度,建筑物的寬度,測設a點的測設數(shù)據(jù)：,149,2點位測設方法,1) 點安置經(jīng)緯儀 2）瞄準點，沿方向測設y (30.00m),定出m點，繼續(xù)測設建