毕业设计-工程测量的基本内容和方法

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1、工程测量的基本内容和方法1工程测量的基本内容和方法(江西九江 332000)摘 要 ：工程测量一词具有十分广泛的内涵，它贯穿于工程建设项目的全过程。从工程建设立项到工程建设项目竣工投入使用及在使用过程中的质量安全监测的全部过程都伴随着工程测量。它是实现工程建设项目规划设计和结构设计意图的最有力的工具和保障。工程测量的基本程序包括基点控制测量和规划图、结构图的放样测量。基点控制测量和规划图、结构图放样测量均包括水平控制、放样测量和高程控制、放样测量。关键词 ：工程测量、基点控制测量、放样测量、水平测量、高程测量工程测量的基本内容和方法21工程测量的基本内容及特点工程测量(engineering

2、survey)一词具有较为广泛的内涵。在测绘界，人们把工程建设中的所有测绘工作统称为工程测量。实际上它包括了工程建设的全过程，即从勘测、设计、施工和竣工后使用管理的各个阶段所进行的各种测量工作。它是直接为各种建设项目的勘测、设计、施工、安装、竣工、监测以及营运管理等一系列工程所有工序服务的。可以这样说，没有测量工作为工程建设提供数据和图纸，并及时与之配合和进行指挥，任何工程建设都无法进行和完成。任何一个建设项目的最初阶段都必须进行基础测量工作，基础测量又可分为项目准备阶段的规划测量、地基勘察测量、场地平整测量和项目施工阶段的基础(桩位)放样测量和其他结构放样测量。这两个阶段的工程测量过程实际上

3、就是将规划设计和结构设计意图进行实地放样的过程。这一系列的工程测量工作所要贯穿的一个重点，那就是准确。工程测量的主要任务是采用专用测量器具，通过一定的技术方法把设计图纸的标定的位置、数据、几何形状真实的放样到实地。测量放样的成果直接影响到工程建设项目的质量等级、结构安全及建成后的使用功能。工程测量的最基本的出发点就是控制点。在测量工作开始之前施工方必须从建设方得到由相关机构提供的两个以上的精确的已知坐标点作为场内控制点。而这样的坐标点通常是相关机构由 2 级（省市级）控制网引出的 3 级甚至是 4 级控制点。施工方得到的控制点将被视为基准点，并忽略其误差产生的影响。当然，一般情况下这样的控制点

4、的精确度足够满足相关规范要求。工程测量的基本内容和方法3为 了 限 制 误 差 的 累 积 和 传 播 ， 保 证 测 图 和 施 工 的 精 度 及 速 度 ， 测 量工 作 必 须 遵 循 “从 整 体 到 局 部 ， 先 控 制 后 碎 部 ”的 原 则 。 即 先 进 行 整 个 测 区的 控 制 测 量 ， 再 进 行 碎 部 测 量 。 控 制 测 量 的 实 质 就 是 测 量 控 制 点 的 平 面位 置 和 高 程 。 测 定 控 制 点 的 平 面 位 置 工 作 ， 称 为 平 面 控 制 测 量 ； 测 定 控 制点 的 高 程 工 作 ， 称 为 高 程 控 制 测

5、量 。工程测量的基本内容和方法42工程测量的程序和基本方法2.1. 控制网的布设形式控制网具有控制全局，限制测量误差累积的作用，是各项测量工作的依据。对于地形测图，等级控制是扩展图根控制的基础，以保证所测地形图能互相拼接成为一个整体。对于工程测量，常需布设专用控制网，作为施工放样和变形观测的依据。2.1.1 水平控制网的布设形式2.1.1.1 三角网网形在地面上选定一系列点位 1，2，使互相观测的两点通视，把它们按三角形的形式连接起来即构成三角网。如果测区较小，可以把测区所在的一部分椭球面近似看做平面，则该三角网即为平面上的三角网（如图 2-1） 。三角网中的观测量是网中的全部（或大部分）方向

6、值。图 2-1 中每条实线表示对向观测的两个方向。根据方向值即可算出任意两个方向之间的夹角。若已知点 1 的平面坐标（ ） ，点 1 至点 2 的平面边长 ，坐标方位1,yx2,1s角 ，便可用正弦定理依次推算出所有三角网的边长、各边的坐标方位角2,1和各点的平面坐标。这就是三角测量的基本原理和方法。以图 2-1 为例，待定点 3 的坐标可按下式计算：（2-1）CBsin2,13,（2-2）A,图 2-1工程测量的基本内容和方法5（2-3）3,1,3,1,sincoyx（2-4）3,13,即由已知的 ， ， ， 和各角观测值的平差值 , , 可推算求得 ，2,s,1xy ABC3x同理可依次求

7、得三角网中其他各点的坐标。3y起算数据和推算元素为了得到所有三角点的坐标，必须已知三角网中某一点的起算坐标（）,某一起算边长 和某一边的坐标方位角 ，我们把它们统称为三1yx2,1s2,1角测量的起算数据（或元素） 。在三角点上观测的水平角（或方向）是三角测量的观测元素。由起算元素和观测元素的平差值推算出的三角形边长、坐标方位角和三角点的坐标统称为三角测量的推算元素。工程测量中三角网起算数据的获得在工程测量中，三角网起算数据可由下列方法求得：a.起算边长 当测区内有国家三角网（或其他单位施测的三角网）时，若其精度满足工程测量的要求，则可利用国家三角网边长作为起算边长。若已有网边长精度不能满足工

8、程测量的要求（或无已知边长可利用）时，则可采用电磁波测距仪直接测量三角网某一边或某些边的边长作为起算边长。b.起算坐标 当测区内有国家三角网（或其他单位施测的三角网）时，则由已有的三角网传递坐标。若测区附近无三角网成果可利用，则可在一个三角点上用天文测量方法测定其经纬度，再换算成高斯平面直角坐标，作为起算坐标。保密工程或小测区也可采用假设坐标系统。c.起算方位角 当测区附近有控制网时，则可由已有网传递方位角。若工程测量的基本内容和方法6无已有成果可利用时，可用天文测量方法测定三角网某一边的天文方位角再把它换算为起算方位角。在特殊情况下也可用陀螺经纬仪测定起算方位角。d.独立网与非独立网 当三角

9、网中只有必要的一套起算数据（例如一条起算边，一个起算方位角和一个起算点的坐标）时，这种网称为独立网。图2-2 中各网都是独立网，其中（a）称为中点多边形，是三角网中常用的一种典型图形。如果三角网中具有多于必要的一套起算数据时，则这种网称为非独立网。例如图 2-3 为相邻两三角形中插入两点的典型图形。 和 都是高级三CBA,D角点，其坐标、两点间的边长和坐标方位角都是已知的。因此，这种三角网的起算数据多于一套，属于非独立网，又称为附合网。图中的 、 为待定PQ点。2.1.1.2 导线网导线网是目前工程测量控制网较常用的一种布设形式，它包括单一导线和具有一个或多个结点的导线网。网中的观测值是角度（

10、或方向）和边长。独立导线网的起算数据是：一个起算点的 坐标和一个方向的方位角。yx,导线网与三角网相比，主要优点在于：a.网中各点上的方向数较少，除结点外只有两个方向，因而受通视要求工程测量的基本内容和方法7的限制较小，易于选点和降低觇标高度，甚至无须造标。b.导线网的图形非常灵活，选点时可根据具体情况随时改变。c.网中的边长都是直接测定的，因此边长的精度较均匀。导线网的缺点主要是：导线网中的多余观测数较同样规模的三角网要少，有时不易发现观测值中的粗差，因而可靠性不高。由上述可见，导线网特别适合于障碍物较多的平坦地区或隐蔽地区。2.1.1.3 边角网和三边网边角网是指测角又测边的以三角形为基本

11、图形的网。如果只测边而不测角即为三边网。实际上导线网也可以看做是边角网的特殊情况。上述 3 种布设形式中，三角网早在 17 世纪即被采用。随后经过前人不断研究、改进，无论从理论上还是实践上逐步形成为一套较完善的控制测量方法，这就是“三角测量” 。由于这种方法主要使用经纬仪完成大量的野外观测工作，所以在电磁波测距仪问世以前的年代，三角网是布设各级控制网的主要形式。三角网的主要优点是：图形简单，网的精度较高，有较多的检核条件，易于发现观测中的误差，便于计算。缺点是：在平原地区或隐蔽地区易受障碍物的影响，布网困难大，有时不得不建造较高的觇标。随着电磁波测距仪的不断完善和普及，导线网和边角网逐渐得到广

12、泛的应用。尤其是前者，目前在平原或隐蔽地区已基本上代替了三角网作为等级控制网。由于完成一个测站上的边长观测通常要比方向观测容易，因而在仪器设备和测区通视条件都允许的情况下，也可布设完全的测边网。在精度要求较高的情况下（例如精密的变形监控测量） ，可布设部分测边、部分测角的控制网或边、角全测的控制网。2.2 高程控制网的布设形式工程测量的基本内容和方法8国家高程控制网是用水准测量方法布设的，其布设原则与平面控制网布设原则相同。根据分级布网的原则，将水准网分成四个等级。一等水准路线是高程控制的骨干，在此基础上布设的二等水准路线是高程控制的全面基础；在一、二等水准网的基础上加密三、四等水准路线，直接

13、为地形测量和工程建设提供必要的高程控制。按国家水准测量规范规定，各等级水准路线一般都应构成闭合环线或附合于高级水准路线上。工测高程控制网的布设也应遵守分级布设的原则。关于工测高程控制网的布设方案， 城市测量规范规定，可以采用水准测量和三角高程测量。水准测量分为二、三、四等，作为工测高程控制网或专用高程控制网的基础。首级水准网等级的选择应根据城市面积的大小、城市的远景规划、水准路线的长短而定。首级网应布设成闭合环线，加密网可布设附合路线、结点网和闭合环。只有在山区等特殊情况下，才允许布设水准支线。三角高程测量主要用于山区的高程控制和平面控制点的高程测定。应特别指出的是电磁波测距三角高程测量，近年

14、来经过研究已普遍认为该法可达到四等水准测量的精度，也有人认为可以代替三等水准测量。因而城市测量规范规定：根据仪器精度和经过技术设计认为能满足城市高程控制网的基本精度时，可用以代替相应等级的水准测量。2.2.施工放 样施 工 放 样 （ construction layout） 一 词 的 涵 义 是 把 设 计 图 纸 上 工 程建 筑 物 的 平 面 位 置 和 高 程 ， 用 一 定 的 测 量 仪 器 和 方 法 测 设 到 实 地 上 去 的 测量 工 作 称 为 施 工 放 样 (也 称 施 工 放 线 )。 测 图 工 作 是 利 用 控 制 点 测 定 地 面上 地 形 特 征

15、点 ， 缩 绘 到 图 上 。 施 工 放 样 则 与 此 相 反 ， 是 根 据 建 筑 物 的 设 计工程测量的基本内容和方法9尺 寸 ， 找 出 建 筑 物 各 部 分 特 征 点 与 控 制 点 之 间 位 置 的 几 何 关 系 ， 算 得 距离 、 角 度 、 高 程 等 放 样 数 据 ， 然 后 利 用 控 制 点 ， 在 实 地 上 定 出 建 筑 物 的 特征 点 ， 据 以 施 工 。施 工 放 样 主 要 有 ： 平 面 位 置 的 放 样 、 高 程 放 样 ， 以 及 竖 直 轴 线 放 样。平 面 位 置 和 高 程 均 通 过 对 每 个 特 征 点 的 放 样

16、 实 现 。 特 征 点 的 放 样 通 常采 用 极 坐 标 法 ， 也 可 用 直 角 坐 标 法 和 交 会 法 ， 高 程 放 样 则 常 用 水 准 测 量 方法 。 当 待 放 样 点 同 附 近 控 制 点 的 高 差 较 大 （ 如 放 样 高 层 建 筑 某 层 或 井 下 某点 的 高 程 ） 时 ， 常 用 长 钢 尺 代 替 水 准 尺 测 设 高 程 ， 或 用 电 磁 波 测 距 三 角 高程 测 量 方 法 ； 放 样 竖 直 轴 线 可 用 吊 锤 、 光 学 投 点 仪 或 激 光 铅 垂 仪 等 。 除 使用 经 纬 仪 、 水 准 仪 、 全 站 仪 外 ， 还 可 以 选 择 使 用 激 光 指 向 仪 、 激 光 铅 垂 仪 、激 光 经 纬 仪 、 激 光 水 准 仪 等 ， 以 提 高 放 样 速 度 和 精 度 。做 为 地 基 基 础 施 工 方 用 的 最 多 的