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1、第一节 桥址地形测量外业 一、概述 1、水下地形测量的特点：水下地形看不见,无法选择特征点进行测绘;测点的高程是间接求得;水下地形测量的内容比较简单。 2、水下地形测量的工作程序控制-平面定位-水位观测-水深观测-内业绘图。,第八章 桥梁工程测量,二、测深线、测深点的布设原则视测区水面情况在实地布设一定数量的测深线和测深点。对于沿海港口航道，主测深线方向应垂直于等深线的总方向或航道轴线。特殊地区的测深线方向与等深线之夹角应小于45度。必要时应平行于岸线布设测深线。对于内河航道测量，测深线应垂直于河流流向、航道中心线或岸线方向；弯曲河段可布成扇形；对流速大、横向测深线布设困难时，可布设成斜向测深
2、线。在实际工作中，也可采用散点法测量水深。测深线间距：沿海，图上1cm；内河，图上1.5-2cm。内河航道测量中，测深线间距可用钢尺、皮尺、视距等法确定，然后在测深线方向上设立两个导标，供测船瞄准用。,三、测深工具 1、测深杆适用于水深小于5m以内且流速不大的浅水区。 2、测深锤测深锤重约3.5kg，水深与流速较大时可用5kg以上的重锤。 3、回声测深仪适用范围广。H=CT/2 C=1500m/s,4多波束测深仪多波束测深系统是在回声测深仪基础上发展而来的，回声测深仪只能沿测线测量水深值，而多波束测深仪是一种能够一次给出与航向垂直的剖面内几十个甚至上百个水下测点水深值的测量仪器。多波束测深仪具
3、有测量范围大、速度快、精度高、记录数字化以及成图自动化等优点，它把测深技术从点、线扩展到面，并进一步发展到立体测深和自动成图。该系统的接收换能器采用均匀线列阵，在垂直于航线的平面120度开角内，用波束器组成25个波束来接收水底返回的声波。每束波的夹角为2.4-5度。,Xi为第i号波束所测水深点距换能器垂足距离. Hi为第i号波束所测的换能器到底深度.,国产仪器最大设计深度200m,所能覆盖的垂直于航线平面的宽度为680m。,5双波束回声测深仪双波束回声测深仪，即采用宽、窄两种波束相结合进行水深测量，宽、窄波束共同作业，宽、窄波束发射机在同一换能器上同时发射声波信号，机器记录的两种测深扫描显示在
4、同一记录面上，只是亮度控制不同。,四、水位观测 （一）、水位站 1、水位站设置的目的为了计算确定深度基准面与航行基准面以及为水深测量提供水位改正值，需要在测区内布设足够数量的水位站。 2、种类在沿海地区，可布设长期、短期与临时等三种水位站，而在内河地区，则可布设基本水位站以及基本与临时两种水尺。,3、设置地点在选择水位站的位置时，应能充分反映测区的水位变化为原则，并应符合下列规定：（1）无沙洲、浅滩阻隔；无雍水。无回流现象；水流可以自由流通；（2）不直接受风浪、急流冲击影响，不易被船只碰撞；（3）能牢固地设置水尺或自记水位计，便于水位观测和水准联测。对于水位变化复杂的地区（例如河口、港湾以及狭
5、窄水道、分汊水道等地区），应在水深测量前设立水位站观测水位，以便掌握水位变化的特点。,（二）、水位观测 1、水尺直立式：应用最广，它有木制和搪瓷的两种，上面刻有米、分米、厘米的刻划。这种水尺可安置在木桩上或钉在现有建筑物（桥墩、闸墙）上面。矮桩式：在易受水流、漂浮物撞击以及河床土质松软，不宜设置直立式水尺时，可设立矮桩式水尺。它是用木桩打入土中1.5m以下，露出地面520cm，其顶部锯平钉一圆头钉。当设置两根或两根以上水尺时，相邻两根水尺宜有0.10.2m的重叠。,3、水位观测水尺零点高程用图根水准测量方法测定。观测水尺时，应尽可能地接近它，水面读数至cm。有风浪时，应读波峰和波谷读数，取其平
6、均值，水位即为水尺零点高程加上水尺读数。对于矮桩式水尺，观测时可用一根轻便木尺，置于桩顶圆头钉上，量得水深，加上桩顶高程，即得水位。 在水下地形测量中，测点的高程等于水位减去水深，因此，水位观测应与测量水深同时进行。严格地讲，计算每个测点的高程时应该用测量该点水深时的工作水位。因为水面的涨落是不断变化的，满足这一要求难以做到，也是不必要的。,在生产实际中，系利用测区附近的基本水尺或在测区设立临时水尺，定时观测水位，根据观测水位计算测深时的工作水位。水位观测的时间间隔，一般按测区水位变化大小而定，当水位的日变化10cm时，每次测深前、后各观测一次，取平均值作为测深时的工作水位。在受潮汐影响的水域
7、，一般每1030分钟观测水位一次。测深时的工作水位，根据测深记录纸上记载的时间内插求得。另外，当测区有显著的水面比降时，应分段设立水尺进行水位观测，按上下游两个水尺读得的水位与距离成比例内插测深时的工作水位。,在编制河流纵断面图和计算水面比降时，需要河流在同一时间的各点水面高程。这些高程通常称为同时水位（或瞬时水位、假定水位）；水面比降（水面坡度）：同一瞬间两处水面高差与其距离之比。 为了获得同时水位，若施测河段不长时，可以在拟测水位处，于规定的同一瞬间，同时打下与水面齐平的木桩，桩顶的高程即代表该处特定时刻的水面高程，以后将桩顶与水准点进行高程联测，即能获得水面各点的同时水位。当河段较长时，
8、则需将不同时间的观测水位（工作水位）换算成所需时刻的同时水位。,（三）、深度基准面深度基准面：水深测量获得的深度是从瞬时海面起算的，同一地点不同时刻测得的深度都不一样。为了绘制海图必须规定一个固定的水面作为深度的起算标准，将测得的水深统一换算到这一固定水面，这个固定水面即深度基准面。确定深度基准面的原则是,既要考虑测船的航行安全，又要充分提高航道的利用率。若深度基准面定高了，会出现图载水深大于实际水深，依此海图航行，很可能发生搁浅等事故。若深度基准面定低了，使本来可以航行的航道可能误认为水浅而不能通过，从而降低了航道的利用率。,五、测深点的定位 1、断面索量距法 2、交会法 3、极坐标法,4、
9、全站仪定位 直接利用全站仪，按方位一距离的极坐标法进行定位。观测值通过无线通信可以立即传输到测船上的便携机中，立即计算出测点的平面坐标，与对应点的测深数据合并在一起；也可存储在电子手簿中或全站仪的内存中。到内业时由数字测图系统软件，可自动生成水下地形图。这种定位及水下地形图自动化绘制方法，目前在港口及近岸水下地形测量中用得越来越多。它不但可以满足测绘大比例尺（如1：500）水下数字地（形）图的精度要求，而且方便灵活，自动化程度高，精度高。,5、GPS差分定位 GPS定位技术的应用，可以快速地测定测深仪的位置。GPS单点定位精度为几十米，这对于远海小比例尺水下地形测量来说，可以满足精度要求，但对
10、于大比例尺近海（或江河湖泊）水下地形测量的定位工作就显得不够，必须用差分GPS技术进行相对定位。测量时将GPS接收机与测深仪器组合，前者进行定位测量，后者同时进行水深测量。利用便携机（或电子手簿）记录观测数据，并配备一系列软件和绘图仪硬件，便可组成水下地形测量自动化系统。,6、无线电定位法 1）圆系统定位岸上AB两点设两电台(副台)接收机、发射机、定向天线。测船P上设主电台-接收机、发射机、全方向天线、显示设备。,定位时，主台发射一定频率的电磁脉冲，经天线以30万KM/S的速度向所有方向辐射，当电磁波到达副台时，经接收放大，向船上发射回答脉冲，当主台收到回答脉冲后，就能精确地测定发射脉冲和回答
11、脉冲之间的时间间隔t，则两者之间的距离D=vt/2，D值可在显示器上读出。为了使岸上的每个电台都能只回答预先规定的脉冲，船上的电台发射机应发射两种不同频率的脉冲，而岸上电台的接收机各自调谐到相应的频率。这样测船P在显示器上读取两个距离D1和D2，就可在预先绘制好的图板上确定船的位置。,为了解决双值解的问题，岸上电台应用定向天线。其辐射宽度在水平面内为87.5,在竖直面内为5，即可,2）、双曲线系统定位在岸上设置BC两副发射台和A主发射台，主台与副台间距离分别为S1和S2，P为测船位置，上设有无线电定位仪。根据一动点到两定点距离之差为定值时，其轨迹为双曲线。,设AB两发射台为两定点，向P点发射电
12、磁波到P点的时间分别为t1 和t2，则距离D1=vt1 ，D2=vt2 由P点至AB两台的距离差为D2-D1=V（t2 - t1 ）=Vt=300t(m/m)现以AB两台为焦点，根据不同的时间差就可以在图板上绘制一组双曲线，同理经AC为焦点也可绘制 一组双曲线。由于双曲线的对称性，会出现双值解问题。,1s=10-6m,为解决这个问题，可使副发射台B接到主发射台A的信号后延迟一个固定的时间i再发射信号，i值的大小可由仪器设计人员确定，假定B台发射时间比A台发射延迟了1=2500m(微秒)，这样测船在P点收到AB两台发射信号的时间差t=2500+（t2-t1）按该时间差绘制的一组双曲线，可解决双值
13、解问题。,第二节 水下地形内业 一、内业工作的主要内容 1、将外业观测记录汇总，逐点核对 2、计算各测点的高程 3、在图纸上展绘控制点 4、展绘各测点位置，并注记高程 5、描绘等深线图,二、测点展绘方法（观测角度时） 1、半圆仪展点法该法适于测区范围较小地区 2、辐射线格网法该法适于测区范围较大，用上法需要接尺展点其误差较大由岸上两控制点绘出两组簇辐射线构成的定位格网。用于前方交会法定位。射线的起始方向可起坐标北或某一固定目标。可按需要绘制不同的角值，当绘示测点时，用内插法确定其交会的方向线。,3、三杆分度仪展点法当用六分仪在测船上进行后方交会定位时，测得两个角度，可用该法。,六分仪,该仪器由
14、三杆（左、中、右）、中心针、度盘和两个分微尺等组成由于三杆较长，故展点误差较小，该法适用于测范围大的水域，内业展点时，根据角度观测值，使三杆所夹角分别为、，交使三杆通过图上展出的相应的控制点，此时中心针所定点即为测点在图上的位置。,第三节 纵横断面测绘为掌握河道的演变规律以及满足水利工程设计的需要，可在有代表性的河段上布设一定数量的横断面，定期测量水深。 一、横断面的选择可在图上或实地选择横断面的位置。 应选取在水流较平缓且能控制河床变化的地方； 尽量避开不易测深的地方； 应垂直于水流方向且间距适中；,一般河段3-5KM设一断面，在河流急转、交叉口及沿河两岸的城镇处应加设断面。位置选取定后，应
15、在两岸各端点打一大木桩或埋设混凝土桩，应埋在最高洪水位以上，为防损坏可在两端点内侧10-20m处加设一个内侧桩。横断面端点应与控制点联测，确定其平面位置和高程。,二、横断面的测绘方法 1）测深：方法同前 2）定位：方法同前交会法：已知端点O1、O2点坐标，求得b和，当测船行至断面上线时发出信号，测水平面角和水深，即可计算S,六分仪侧方交会法在D、O两点立标杆，利用六分仪测 角，同时测水深。外业结束后，对观测成果进行整理，检查。在坐标格纸上绘出横断面图，同时注明垂直、水平比例尺、观测日期及观测时平均水位。,三、 纵断面图的编绘河流纵断面是沿河道深泓点（河床最深点）剖开的断面，用横坐标表示河长，纵
16、坐标表示高程，将这些深泓点连接起来，就得河底纵断面形状。 1、纵断面图的主要功能内容：河底线、水位线、主要居民地、工矿企业、交通设施、水文站、水位站、水准点及其它水工建筑物。 2、编绘方法利用已收集的水下地形图、河道横断面图及有关水文、水位资料进行编绘。若少某内容则需要补测。,3、步骤 1）、量取河道里程：在已有的地形图上从某一固定点累计量距，图上读至0.1mm， 2）、换算同时水位为了在纵断面图上绘出同时水位线，应首先计算出各点同时水位，通常根据工作（观测）水位进行了换算。,如图HA、HB、HM分别为某一日于三点测得的工作水位，及另一天某时刻A、B点的同时水位hA、hB，求该时刻M点的同时水位hM 。,A、假定各点间的落差改正数的大小与各点间的落差成正比，求M点的落差改正数 由上游水位站推算时：,由下游水位站推算时,以上两式可相互校核。,B、假定各点间落差改正数的大小与各点间的距离成正比，按距离内插求改正数 从上游水位站推算：,
