建筑工程测量-修订编选

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1、情景一、大比例尺地形图的测绘 单元一：小地区控制测量 情景一、大比例尺地形图的测绘 单元一：小地区控制测量 第一章 （一）测量的基础知识第一章 （一）测量的基础知识 第一节 一、建筑工程测量的任务 第一节 一、建筑工程测量的任务 1.测量学的概念 研究地球形状、大小和地表（包括地面上各种物体）的几何形状及其空间位 置的科学。 测量工作的基本任务：求得点的规定坐标系中的坐标值。 2.建筑工程测量的主要任务 (1) 勘察设计阶段：地形图，提供设计依据； (2) 施工阶段：施工前放线； 施工中轴线（斜）控制、高程（层高）控制； 竣工测量的竣工图； (3) 施工及运营阶段的监测； 3.建筑工程测量工作

2、的分类 第二节 二、测量工作的基准面和基准线第二节 二、测量工作的基准面和基准线 1.地球的形状和大小 （1）地球表面起伏最大值/地球 半径20/6371 很小；如图 1-1 所示。 （2）地球表面 71%的都是水。 图 1-1 地球的形状 2.测量工作的基准面和基准线 铅垂线：某点的重力方向线，可用悬挂垂球的细线方同来表示； 水平线：与铅垂线正交的直线； 水平面：与铅垂线正交的平面称为水平面； 水准面：处处与重力方向垂直的连续曲面，任何自由静止的水面都是水准面； 大地水准面：与不受风浪和潮汐影响的静止海水面相吻合的水准面。 铅垂线、大地水准面是测量工作的基准线和基准面。 第三节 三、地面点位

3、的确定第三节 三、地面点位的确定 1.确定地面点位的方法 测量工作的实质：确定地面点的空间位置。 点的空间位置 （三维） =该点在水准面或水平面 （球面或平面） 的位置 （二维） + + 该点到大地水准面的铅垂距离（一维）。如图 1-2 所示。 图 1-2 三维空间 2.地面点的高程 绝对高程地面点到大地水准面的铅垂距离，简称高程 ： 用 H 表示，如。 如图 1-3 所示。 图 1-3 地面点高程 3.地面点的坐标 （1）地理坐标 （2）平面直角坐标 以西南角为坐标原点，纵轴为 X 轴，横轴为 Y 轴， X 轴正向为正北方向，负向为 正南方向，Y 轴正向为正东方向，负向为正西方向（上北下南左

4、西右东），象限 以顺时针方向编号。如图 1-4 所示。 4.空间直角坐标 空间直角坐标主要用于卫星定位。 图 1-4 平面直角坐标象限 第四节 四、以水平面代替水准面的限度第四节 四、以水平面代替水准面的限度 1.在 10km 为半径的圆面积之内进行距离测量时，可以用水平面代替水准面，而 不需考虑地球曲率对距离的影响。 2.就高程测量而言，即使距离很短，也应用水准面作为测量的基准面，即应 顾及地球曲率对高程的影响。 第五节 五、测量工作的基本内容与基本原则 第五节 五、测量工作的基本内容与基本原则 1.测量工作的基本内容 主要目的：确定点的坐标和高程 测量工作的基本内容：高程测量、角度测量、距

5、离测量 测量工作一般分外业和内业两种。 2.测量工作的基本原则 “从整体到局部、先控制后碎部”基本原则 “步步有检核” 第六节 六、测量误差的基本知识 第六节 六、测量误差的基本知识 1.测量误差来源 （1）误差来源 （2）常用测量形式：按观测条件分为 （3）粗差（错误）与误差 不同概念，为避免粗差，一方面要认真，另一方面要 有检校措施。 2.测量误差的分类 （1）系统误差 产生原因：仪器、工具制造或校正不完善； 特性：具有规律性、累积性的误差； 影响：有些可用计算改正或用观测方向消除。 （2）偶然误差 产生原因：由人、仪器、外界条件等多方面因素造成。 影响：误差值不大，如采用一定方法或计算消

6、除系统误差，则偶然误差居主要地 位，其值不可消除，只能随观测次数趋于无限时，误差平均值趋于零。 3.衡量精度的标准 用真误差直接比对， 方法简单但难以操作， 引入几个指标作为衡量精度的标 准。 （1）中误差 n 次等精度观测条件下，计算每次观测的真误差 ，按下式计算中误差。 （2）容许误差 偶然误差的绝对值不应超过一定的限值，为容许误差 （3）相对误差 对于误差具有累积性的观测应用相对误差来评定。 相对误差为绝对误差的绝对值与相应量之比。 4.误差传播定律 用于由直接观测值推导计算出非直接观测值（高差、内角和、视距测量等） （1）一般函数的误差传播 线性函数的误差传播 （2）运用误差传播定律的

7、步骤 先写函数式，再求全微分，最后计算观测值函数中误差。 【注】1）角度问题，必先化为弧度； 2）观测值必须独立。 5.等精度直接平差 （1）求最终观测值 时算术平均值为未知量的真值， 但测量次数有限， 但以算术平均值 为未知量的最终观测值。 （2）评定精度 n 次等精度观测， 计算算术平均值 L， 计算每次观测值与 L 间差值的改正数 V， 第七节 一、控制网的定义与分类第七节 一、控制网的定义与分类 1.定义：在测区内选择若干有控制意义的控制点，按一定的规律和要求组成网状 几何图形。 2.分类：国家控制网、城市控制网和小地区控制网。 第八节 二、控制测量的定义与内容第八节 二、控制测量的定

8、义与内容 1.定义：为建立控制网而进行的测量工作。 2.内容：平面控制测量、高程控制测量和三维控制测量。 第九节 三、平面控制测量的定义、方法及等级第九节 三、平面控制测量的定义、方法及等级 1.定义：确定控制点平面位置的工作。 2.方法：常规有三角测量和导线测量，还有 GPS 测量（三维坐标）。 3.国家（一、二、三、四等）、城市、工程。 第十节 四、小地区控制网的定义及分类第十节 四、小地区控制网的定义及分类 1.定义：一般面积在 15km2 以下范围内建立的平面控制网。 2.分类：首级控制网和图根控制网。 第二章 （三）高程测量 第二章 （三）高程测量 第一节 一、水准测量原理第一节 一

9、、水准测量原理 水准测量的基本测法是：如图 3-1 所示，已知A点的高程为，只要能测出A 点至B点的高程之差，简称高差。 图 3-1 水准测量原理示意图 则点的高程就可用下式计算求得： 用水准测量方法测定高差。 的原理如图 3-1 所示， 在A、 B两点上竖立水准尺， 并在A、B两点之间安置架可以得到水平视线的仪器即水准仪，设水准仪的水 平视线截在尺上的位置分别为M、 N， 过A点作一水平线与过B点的竖线相交于C。 因为BC的高度就是A、B两点之间的高差。所以由矩形MACH 就可以得到计 算的公式： 综上所述要测算地面上两点间的高差或点的高程，所依据的就是一条水平视线， 如果视线不水平，上述公

10、式不成立，测算将发生错误。因此，视线必须水平，是 水准测量中要牢牢记住的操作要领。 第二节 二、水准仪的技术操作 第二节 二、水准仪的技术操作 水准仪的技术操作按以下四个步骤进行：粗平照准精平读数。 1.粗平 粗平就是通过调整脚螺旋，将圆水准气泡居中，使仪器竖轴处于铅垂位置， 视线概略水平。具体做法是：用两手同时以相对方向分别转动任意两个脚螺旋， 此时气泡移动的方向和左手大拇指旋转方向相同， 然后再转动第三个脚螺旋使气 泡居中，如此反复进行，直至在任何位置水准气泡均位于分划圆圈内为止。 图 3-2 左手原则 在操作熟练后，不必将气泡的移动分解为两步，视气泡的具体位置而转动任两个 脚螺旋直接使气

11、泡居中。 2.照准 照准就是用望远镜照准水准尺， 清晰地看清目标和十字丝。 当眼睛靠近目镜 上下微微晃动时，物像随着眼睛的晃动也上下移动，这就表明存在着视差。有视 差就会影响照准和读数精度。 消除视差的方法是仔细且反复交替地调节目镜和物 镜对光螺旋，使十字丝和目标影像共平面，且同时都十分清晰， 3.精平 精平就是转动微倾螺旋将水准管气泡居中，使视线精确水平，其做法是 ： 慢 慢转动微倾螺旋，使观察窗中符合水准气泡的影象符合。左侧影像移动的方向与 右手大拇指转动方向相同。由于气泡影像移动有惯性，在转动微倾螺旋时要慢、 稳、轻、速度不宜太快。 4.读数 读数就是在视线水平时， 用望远镜十字丝的横丝

12、在尺上读数。 读数前要认清 水准尺的刻画特征，呈像要清晰稳定。为了保证读数的准确性，读数时要按由小 到大的方向，先估读 mm 数，再读出 m、dm、cm 数。 图 3-3 第三节 三、附合水准路线施测及计算方法 第三节 三、附合水准路线施测及计算方法 普通水准测量通常用经检校后的型水准仪施测。水准尺采用塔尺或单面尺， 测量时水准仪应置于两水准尺中间，使前、后视的距离尽可能相等。具体施测方 法如下： (1)置水准仪于距已知后视高程点A一定距离的处， 并选择好前视转点 ，将水准尺置于A点和点上。 (2)将水准仪粗平后，先瞄准后视尺，消除视差。精平后读取后视读数值， 并记入五等水准测量记录表中。 (

13、3)平转望远镜照准前视尺，精平后，读取前视读数值，并记入五等水准测 量记录表中。至此便完成了普通水准测量一个测站的观测任务。 (4)将仪器搬迁到第站， 把第站的后视尺移到第站的转点上， 把原 第站前视变成第站的后视。 (5)按(2)、(3)步骤测出第站的后、前视读数值、，并记入五等水准 测量记录表中。 (6)重复上述步骤测至终点B为止。 点高程的计算是先计算出各站高差： 再用点的已知高程推算各转点的高程，最后求得点的高程。 即： 将上列左边求和得： 从上列右边可知： 需要指出的是，在水准测量中，高程是依次由 、 等点传递过来的， 这些传递高程的点称为转点。转点既有前视读数又有后视读数，转点的选

14、择将影 响到水准测量的观测精度，因此转点要选在坚实、凸起、明显的位置，在一般土 地上应放置尺垫。 第四节 三、校核方法 第四节 三、校核方法 1 计算校核 由公式 (3-7) 看出， B 点对 A 点的高差等于各转点之间高差的代数和，也等 于后视读数之和减去前视读数之和的差值，即： 经上式校核无误后，说明高差计算是正确的。 按照各站观测高差和 A 点已知高程，推算出各转点的高程，最后求得终点 B 的高程。终点 B 的高程 H B 减去起点 A 的高程 H A 应等于各站高差的代数和，即 ： 经上式校核无误后，说明各转点高程的计算是正确的。 2 测站校核 水准测量连续性很强，一个测站的误差或错误

15、对整个水准测量成果都有影 响。为了保证各个测站观测成果的正确性，可采用以下方法进行校核。 变更仪器高法 变更仪器高法 ： 在一个测站上用不同的仪器高度测出两次高差。测得第一次 高差后， 改变仪器高度 ( 至少 10cm) ， 然后再测一次高差。 当两次所测高差之差 不大干 3 5mm 则认为观测值符合要求，取其平均值作为最后结果。若大于 3 5mm 则需要重测。 双面尺法 双面尺法 ： 本法是仪器高度不变，而用水准尺的红面和黑面高差进行校核。 红、黑面高差之差也不能大于 3 5mm 。 3 成果校核 测量成果由于测量误差的影响，使得水准路线的实测高差值与应有值不相 符，其差值称为 高差闭合差 高差闭合差 ，若高差闭合差在允许误差范围之内时，认为外业 观测成果合格；若超过允许误差范围时，应查明原因进行重测，直到符合要求为 止。一般等外水准测量的高差容许闭合差为： 水准测量的成果校核，主要考虑其高差闭合差是否超限。根据不同的水准路线， 其校核的方法也不同，各水准路线的高差闭合差计算公式如下： (1) 附合水准路线：实测高差的总和与始、终已知水准点高差之差值称为附 合水准路线的高差闭合差。即： (2) 闭合水准路线 ： 实测高差的代数和不等于零，其差值为闭合水准路线的高差 闭合差。即： (3) 支水准路线