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1、公路工程测量电子教案绪论一、公路工程测量在公路建设中的作用1、测量学的分类1）大地测量学2）普通测量学3）摄影测量学4）工程测量学5）海洋测量学6）地图测量学2、测量工作在工程建设中的主要任务1）测绘大比例尺地形图2）施工放样和竣工测量3）变形观测3公路工程测量在公路中的作用1）勘测设计阶段2）施工阶段3）竣工阶段4）运营阶段二、平面直角坐标系和点的高程（一）、地面点的定位体系1基准面1.1 大地水准面（1）几个重要的名词a.铅垂线：离心力和地心引力的合力称为重力，重力的作用线即为铅垂线。（它是测量工作的基准线。）b.水准面：假想静止不动的水面延伸穿过陆地，包围了整个地球，形成一个闭合的曲面，
2、这个曲面称为水准面。（无数个）c.大地水准面：在无数个水准面中，其中与平均海水面相吻合的称为大地水准面。（它是测量工作的基准面。）（2）大地水准面的特性：a.不规则性（但处处与铅垂线垂直）；b.唯一性。(3)大地水准面的作用：a.点位的投影面；b.高程的起算面1.2 总椭球体图1-1总椭球体(i)定义：选用一个非常接近大地水准面，并可用数学表达式表示的规则几何形体来表示地球总的形状。这个数学形体就是由一个椭圆，绕其短轴旋转所形成的椭球 体。长半轴 a6378140 m短半轴b6356755 m扁率= ( a - b )/ a 1 / 298.257(二)坐标(1) 地理坐标系N图1-2 地理坐
3、标(2)平面直角坐标(1)高斯平面直角坐标系 定义：从首子午线开始，自西向东每 6。划分一带，将该带展开，近似看成平面。或是 从东经1 30子午线开始，自西向东每3 划分一带，将该带展开，近似看成平面f 案都 秣 IT* ftB 7” 7ft* Ad： 电ina 114“ l，M 1“口 ”，* HR* 174* tftTP 西经）图”3投影分带带中央子午线经度及带号： 对于6。带：第N带的中央子午线经度 Lo = 6 N - 3经度L的带号N = L / 6 +1 对于3 带：第n带的中央子午线经度l 0 = 3n经度 l 的带号 n = ( l -1 0 30 ) / 3 +1 坐标(X
4、,Y)Y坐标值加上500km ,再冠以带号。图1 - 4高斯平面电角坐标的投影iX中始即：t二一qnaliii-J(b)图I - S 高斯平面白角坐标（2）独立平面直角坐标系坐标原点（选在测区的西南角）X Y轴方向（横轴为 Y ;纵轴为X ）第 I、 II、 III、 IV 象限（南）图I - 6 独立平面直角坐标1.3.4高程坐标系:“195国家高程基准”的青岛国家原水准基点高程H = 72.289 m1985国家高程基准”的青岛国家水准基点高程H = 72.260 m高程：地面点到大地水准面的铅垂距离，一般用 H表示。又称绝对高程或海拔。高差：地面上两点高程之差，一般用 h表示。（hAB
5、= Hb - Ha ）相对高程：地面点到假定水准面的铅垂距离。又称假定高程。绝对高程：地面上一点到大地水准面的铅垂距离，又称海拔。图1.7 高程和高差三、测量的基本原则1测量的基本工作控制测量、碎部测量以及施工放样的实质都是为了确定点的位置，而点位的确定都离不开距离、角度和高差这三个基本观测量。因此，测量的三项基本工作是：距离、角度、高差是确定地面点位置的三个基本元素。则基本工作为(1)测高；(2)测角；(3)测距。(具体方法请分别参考第二章水准测量、第三章角度测量、第四章距离测量。)2、测量的基本原则和方法(1)在测量布局上， 用整体到局部”；在测量精度上， 用高级到低级”；在测量程 序上，
6、先控制后碎部”；作用：a.保证精度，减少误差积累；b.加快进度。(2)在测量过程中，随时检查，杜绝错误作用：防止错、漏的发生，以免影响后续工作。3、测量的度量单位(1)度分秒制1 圆周=360 o ; 1 o = 60 ; 1 = 60。(2)弧度制P = 180 o / 冗p o = 180 o / 冗=57 o .295 779 5p = 180 o *60 / 冗二 3 437 .746 77 3 438 o = 180 o *60*60 / 冗=206 264 .806 206 265 四、水平面代替水准面对距离的影响 D = D - D = R ( tan - 60) D3 / 3R
7、 2 D / D = ( D / R) 2 / 3影响较小，通常在半径10km测量范围内，可以用水平面代替大地水准面图1 - x 水平胤代酹水淮向的影响准面对高程的影响(R + Ah )2 = R2 + D 21.4.2水平面代替水2 R A h + A h2 = D 2 h = D2 / 2 R影响较大，因此不能用水平面代替大地水准面图1 - 8 水平时代替水潴面的影响第一章公路中线测量第一节公路测量的基本技术内容公路一般由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道、防护与加固工程、附属工程、交通安全设施和各种标志组成。目前我国公路采用两阶段设计和一阶段设计。在两阶段设计中分初测和定测；在一阶段设计中为定
8、测。1、初测阶段的主要技术工作内容有：平面控制测量高程控制测量收集沿线的水文，地质等资料带状地形图的测量。2、定测阶段主要技术工作内容有：测定路线中线：即交点、转点、转折角、设置中线里程桩、测设圆曲线、缓和曲线、纵横断面图。收集有关资料，为路线纵坡设计，工程量计算等道路的技术设计提供详细测量资料。3、施工阶段其主要技术工作内容有：在实地恢复中线。按施工要求测设中桩，边桩，桥涵，加护工程等的具体平面位置和高程。测量验收，以检验施工是否符合设计要求。习题：1、目前我国公路设计采用哪几种形式？2、初测、定测、施工测量阶段的主要技术工作内容有哪些?第二节路线定线测量中线定线测量中，要根据初步设计文件，
9、 优化设计选定一条，准确测定路线的位置和构造物 的位置。一、公路中线测设方法。（一）、极坐标法此方法是根据公路导线点坐标和公路中线上各点坐标之间的关系，计算测设数据，然后在实地标出点位的方法。可不设置交点桩，测设时应一次测出整桩和加桩，也可只测设直线和曲线控制点桩，其余中桩用链距法测设。1）测设数据的计算设P为公路中线上的点，其坐标为（xp, yp）, A, B为导线点，坐标分别为（xa, ya）, （xb,yb）。则A P两点间的距离 SAP和坐标方位角 AP的计算公式分别为：APxp xaAB直线的方位角为：ABarctan直线AB与AP的夹角为AB AP此时应注意象限，其解决的方法是当
10、Ax 0 时力口 3600控制点的坐标已知，1、点P在直线段上的坐标计算、设公路起点直线段的桩号为l0（x, y）,直线段上任意一点p的桩号为ip（xp, yp） o p点所在直线段的方位角为0,则p点的坐标可按下式计算xp ypX0(lp l0)cos 0Y0(l p 10) sin 0（2）、测设方法（用全站仪放样）图11在控制点A安置仪器，后视 B点度盘配置零或AP。转动照准部，使水平度盘读数为3或AB在视线方向上量取水平距离SAP,彳导p点的位置。在P点的位置钉桩，桩上钉钉。2、点P在纯圆曲线上设P点至ZY或YZ的弧长为Li, R为圆的半径,则P点的坐标计算公式为:P点的坐标转换公式:
11、X=Rsin ( li 180 ) RY=R1-cos (li 1800)RXp=Xzh+Xcos0+YsinYp=Yzh+Xsin0+Ycos3、带有缓和曲线的坐标计算(1)第一段缓和曲线部分，缓和曲线的参数方程为:,15 x l ft 40R2l：l3 y 6RlsP点转换为公路中线控制坐标系中的坐标为:Xp= xZH +xcos 0+ysinYp= yZH +xsin 0+ycos 0（2）圆曲线部分，P点在圆曲线的坐标计算公式为:x=Rsin +qy=R (1-cos ) +plp ls 1800利用坐标平移转换公式，将上式的局部坐标化为控制坐标系下的坐标计算为:0+ 0)0 + 0)
12、Xp= xzh+xcos ( 0+0) +ysin (Yp=yzh +xsin ( 0 + 0) +ycos (其中0缓和曲线切线的方位角。（3）第二段缓和曲线的中桩坐标计算以HZ点为坐标原点，计算第二段缓和曲线的中桩坐标。P点的局部坐标参数方程同第一段。但坐标转换计算公式中的转角改为180, 0为缓和曲线切线的方位角即ZH点到交点JD的方位角；为公路的转角。0（二）、支距法是根据纸上定线线位与控制点位置的相互关系，采用量取支距的办法， 测设出路线上的特征点，并据此穿线定出交点和专点。如图 1 3所示，其步骤如下：1）量支距（放点）在地形图上量取出中线与控制点的支距长度，至少量三处支距，并使该
13、三点相互通视。2）、测设支距3）、穿线由于各点不一定在同一条直线上，在各点的平均位置找出A、B两点钉桩，随即取消其他各临时测钎。（三）图解法就是在地形图上量取测设参数的方法。（四）拨角防线法适用于针对纸上定线而言。（五）根据公路中线上的以知直线点测设交点。第三节交点和转点的测设-、交点的测设（一）、交点定义：路线的转折点，即两个方向直线的交点，用JD来表示。（二）方法：1 .等级较低公路：现场标定。2 .高等级公路：测地形图一一图上定线一一实地放线。（三）实地放线的方法分类1、放点穿线法：放直线点 穿线 定交点(1)放点可采用支距法(垂直于导线边的距离)、导线相交法或极坐标法。图12(2)穿线
14、定出一条尽可能多的穿过或靠近直线上点(如P1、P2、P3点)的直线ARP1P2BP42P3图13(3)定交点(一)交点的测测设、如图14,在B点安置仪器，盘左照准 A点，制动照准部，总转望远镜成前视状态。、在望远镜视线方向上的交点的概略位置，打下两个木桩，俗称骑马桩。在桩顶标出a1和b1两点。、再用盘右照准 A点，制动望远镜，再次倒转望远镜成前视状态。、在望远镜视线方向上于骑马桩的桩顶分别再次标出a2和b2点。、在骑马桩的桩顶分别取 a1和a2, b1和b2的中点订上小钉。、用细线将a、b两点连接。、将仪器置于 C点，盘左照准 D点纵转望远镜，前视细线 ab,在视线与细线相交处打下 木桩，并在桩顶标定视线与细线的交点。、再以盘右照准定 D并制动照准部，再倒转望远镜，前视细线ab
