路橋工程測(cè)量課件學(xué)習(xí)情境一道路工程測(cè)量

1、路橋工程測(cè)量課件學(xué)習(xí)情境一道路工路橋工程測(cè)量課件學(xué)習(xí)情境一道路工程測(cè)量程測(cè)量目目錄錄認(rèn)識(shí)道路工程測(cè)量和確定地面點(diǎn)位認(rèn)識(shí)道路工程測(cè)量和確定地面點(diǎn)位掌握測(cè)量工作原則和測(cè)量誤差的基礎(chǔ)知識(shí)掌握測(cè)量工作原則和測(cè)量誤差的基礎(chǔ)知識(shí)過(guò)過(guò)渡渡頁(yè)頁(yè)認(rèn)識(shí)道路工程測(cè)量和確定地面點(diǎn)位認(rèn)識(shí)道路工程測(cè)量和確定地面點(diǎn)位學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1 按研究的對(duì)象和應(yīng)用的不同，測(cè)量學(xué)通常可分為以下幾個(gè)分支學(xué)科。 （一）普通測(cè)量學(xué)（一）普通測(cè)量學(xué) 研究將地球自然表面局部地區(qū)的地物和地貌按一定比例尺測(cè)繪成大比例尺地形圖的基本理論和方法的學(xué)科，屬于測(cè)量學(xué)的基礎(chǔ)部分。“一、測(cè)量學(xué)的分類一、測(cè)量學(xué)的分類學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1（二）大地測(cè)量學(xué)（二）大地測(cè)

2、量學(xué) 研究地球形狀、大小和重力場(chǎng)及其變化，通過(guò)建立區(qū)域和全球三維控制網(wǎng)、重力網(wǎng)并利用衛(wèi)星測(cè)量等方法測(cè)定地球各種動(dòng)態(tài)的理論和技術(shù)的學(xué)科?！耙?、測(cè)量學(xué)的分類一、測(cè)量學(xué)的分類學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1（三）攝影測(cè)量學(xué)（三）攝影測(cè)量學(xué) 研究利用攝影或遙感技術(shù)獲取地物和地貌的影像并進(jìn)行分析處理，以繪制地形圖或獲得數(shù)字化信息的理論和方法的學(xué)科?！耙弧y(cè)量學(xué)的分類一、測(cè)量學(xué)的分類學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1 （四）工程測(cè)量學(xué)（四）工程測(cè)量學(xué) 研究工程建設(shè)和自然資源開發(fā)中各個(gè)階段進(jìn)行的控制測(cè)量、地形測(cè)繪、施工放樣、變形監(jiān)測(cè)及建立相應(yīng)信息系統(tǒng)的理論和技術(shù)的學(xué)科。 “一、測(cè)量學(xué)的分類一、測(cè)量學(xué)的分類學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1（五）海洋測(cè)繪

3、學(xué)（五）海洋測(cè)繪學(xué) 研究海洋定位，測(cè)定海洋大地水準(zhǔn)面和平均海面、海底和海面地形、海洋重力、磁力、海洋環(huán)境等自然和社會(huì)信息的地理分布，以及編制各種海圖的理論和技術(shù)的學(xué)科?！耙?、測(cè)量學(xué)的分類一、測(cè)量學(xué)的分類學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1 道路工程測(cè)量屬于工程測(cè)量學(xué)的范疇，它是道路工程在勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和組織管理等階段，應(yīng)用測(cè)量?jī)x器和工具，采用一定的測(cè)量技術(shù)和方法，根據(jù)工程施工進(jìn)度和質(zhì)量要求，完成各種測(cè)量工作。 道路工程測(cè)量的主要任務(wù)如下所述?！岸?、道路工程測(cè)量的任務(wù)二、道路工程測(cè)量的任務(wù)學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1（一）大比例尺地形圖的測(cè)繪一）大比例尺地形圖的測(cè)繪 在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，應(yīng)測(cè)繪道路工程所在地區(qū)的大比例尺地形

4、圖，以便詳細(xì)地表達(dá)地物和地貌的現(xiàn)狀。 在施工階段，有時(shí)需要測(cè)繪更詳細(xì)的局部地形圖，或者根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)變化的需要，測(cè)繪反映某施工階段現(xiàn)狀的地形圖?！岸?、道路工程測(cè)量的任務(wù)二、道路工程測(cè)量的任務(wù)學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1在竣工驗(yàn)收階段，應(yīng)測(cè)繪編制全面反映工程竣工時(shí)所有道路、管線和園林綠化等方面現(xiàn)狀的地形圖?！岸⒌缆饭こ虦y(cè)量的任務(wù)二、道路工程測(cè)量的任務(wù)學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1（二）建（構(gòu)）筑物的放樣二）建（構(gòu)）筑物的放樣 在施工階段，不管是基礎(chǔ)工程、主體工程還是裝飾工程，都要先進(jìn)行放樣測(cè)量，確定建（構(gòu)）筑物不同部位的實(shí)地位置，并用樁點(diǎn)或線條標(biāo)定出來(lái)，然后才能進(jìn)行施工。每道工序施工完成后，還要及時(shí)對(duì)施工各部位的尺寸

5、、位置和標(biāo)高進(jìn)行檢驗(yàn)、校核測(cè)量?！岸?、道路工程測(cè)量的任務(wù)二、道路工程測(cè)量的任務(wù)學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1（三）建（構(gòu)）筑物的變形觀測(cè)（三）建（構(gòu)）筑物的變形觀測(cè) 對(duì)一些大型的、重要的或位于不良地基上的建（構(gòu)）筑物，需要測(cè)定其在建（構(gòu)）筑物荷重和外力作用下隨時(shí)間而發(fā)生的變形，以監(jiān)測(cè)其穩(wěn)定性。 建（構(gòu)）筑物的變形一般有沉降、水平位移、傾斜、裂縫等?！岸⒌缆饭こ虦y(cè)量的任務(wù)二、道路工程測(cè)量的任務(wù)學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1 測(cè)量工作的主要研究對(duì)象是地球的自然表面。 地球的自然表面極為復(fù)雜，有高山、丘陵、平原、盆地、湖泊、河流和海洋等高低起伏的形態(tài)，其中最高的珠穆朗瑪峰高出海水面達(dá) 8844.43，而最低的馬里亞納海溝

6、低于海水面達(dá) 11034 ?！叭⒌厍虻男螤詈痛笮∪?、地球的形狀和大小學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1 但是這樣的高低起伏，相對(duì)于地球巨大的半徑來(lái)說(shuō)還是很小的，仍可忽略不計(jì)。 由于地球表面上海洋的面積約占 ，而陸地面積僅占 ，因此人們?cè)O(shè)想有一個(gè)靜止的海水面，向陸地延伸包圍整個(gè)地球，形成一個(gè)封閉的曲面，把這個(gè)曲面看作地球的形體?！叭?、地球的形狀和大小三、地球的形狀和大小學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1 由于潮汐的作用，導(dǎo)致海水面高低不同，假定其中有一個(gè)平均高度的靜止海水面，則它所包圍的形體稱為大地體，代表了地球的形狀與大小。 我們把這個(gè)平均高度的靜止的海水面稱為大地水準(zhǔn)面?！叭?、地球的形狀和大小三、地球的形狀和大小學(xué)習(xí)單元

7、學(xué)習(xí)單元1 大地水準(zhǔn)面上的重力位處處相等，并與其上的重力方向處處保持著正交。 地球上任何一點(diǎn)都要受到地球引力和地球自轉(zhuǎn)的離心力的作用，這兩個(gè)力的合力稱為重力，重力的方向線稱為鉛垂線，所以水準(zhǔn)面處處與鉛垂線正交。鉛垂線是測(cè)量工作的基準(zhǔn)線，大地水準(zhǔn)面是測(cè)量工作的基準(zhǔn)面?！叭?、地球的形狀和大小三、地球的形狀和大小學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1 建立坐標(biāo)系是為了確定地面點(diǎn)的位置，在測(cè)量工作中，可用地理坐標(biāo)系和平面直角坐標(biāo)系表示地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系。 （一）地理坐標(biāo)系（一）地理坐標(biāo)系 地理坐標(biāo)系是用經(jīng)緯度表示地面點(diǎn)位置的球面坐標(biāo)，可分為天文坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系。“四、地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系四、地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)

8、單元1（二）平面直角坐標(biāo)系二）平面直角坐標(biāo)系 在工程測(cè)量中為了使用方便，常采用平面直角坐標(biāo)系來(lái)表示地面點(diǎn)位，下面介紹常用的兩種平面直角坐標(biāo)系?！八?、地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系四、地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元11.高斯平面直角坐標(biāo)系 當(dāng)測(cè)區(qū)范圍較小時(shí)，可把地球表面當(dāng)作平面來(lái)看待。 而當(dāng)測(cè)區(qū)范圍較大時(shí)，就不能把地球上很大一塊表面當(dāng)平面看待，這時(shí)，要用平面直角坐標(biāo)來(lái)表示地面點(diǎn)，必須采用適當(dāng)?shù)牡貓D投影方法?！八?、地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系四、地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1 按一定數(shù)學(xué)法則，把參考橢球面上的點(diǎn)、線投影到平面上的方法叫做地圖投影，投影的方法有多種，我國(guó)采用的是高斯投影?！八摹⒌孛纥c(diǎn)位置的坐標(biāo)系

9、四、地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元12.獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系 大地水準(zhǔn)面雖是曲面，但當(dāng)測(cè)量區(qū)域（如半徑不大于 的范圍） 較小時(shí)，可以用測(cè)區(qū)中心點(diǎn) 的切平面來(lái)代替曲面。 如圖 1-1a 所示，地面點(diǎn)在投影面上的位置就可以用平面直角坐標(biāo)來(lái)確定?！八?、地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系四、地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1 測(cè)量工作中采用的平面直角坐標(biāo)如圖 1-1b 所示。 規(guī)定南北方向?yàn)榭v軸，并記為 軸， 軸向北為正，向南為負(fù)；東西方向?yàn)闄M軸，并記為 軸，軸向東為正，向西為負(fù)。 地面上某點(diǎn) 的位置可用 和 來(lái)表示?！八摹⒌孛纥c(diǎn)位置的坐標(biāo)系四、地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1 平面直角坐標(biāo)系中象限按順時(shí)針?lè)?/p>

10、向編號(hào)， 軸與 軸互換，這與數(shù)學(xué)上的規(guī)定是不同的，其目的是為了定向方便，將數(shù)學(xué)中的公式直接應(yīng)用到測(cè)量計(jì)算中，不需作任何變更。 原點(diǎn) 一般選在測(cè)區(qū)的西南角，如圖1-1a 所示，使測(cè)區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的坐標(biāo)均為正值?！八?、地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系四、地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1“四、地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系四、地面點(diǎn)位置的坐標(biāo)系圖 1-1獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系原理圖學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1 （一）絕對(duì)高程（一）絕對(duì)高程 地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱為該點(diǎn)的絕對(duì)高程，簡(jiǎn)稱高程，或稱海拔，用 表示，如圖 2所示。 地面點(diǎn) 、 點(diǎn)的絕對(duì)高程分別為 、。“五、地面點(diǎn)高程位置的確定五、地面點(diǎn)高程位置的確定學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1“五

11、、地面點(diǎn)高程位置的確定五、地面點(diǎn)高程位置的確定圖 1-2地面點(diǎn)的高程學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1 （二）相對(duì)高程（二）相對(duì)高程 當(dāng)測(cè)區(qū)附近尚無(wú)國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)，而引測(cè)絕對(duì)高程有困難時(shí)，可采用假定高程系統(tǒng)，即假定一個(gè)水準(zhǔn)面作為高程基準(zhǔn)面，這種由任意水準(zhǔn)面起計(jì)算的地面點(diǎn)高程即地面點(diǎn)至任意水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱為相對(duì)高程，也叫假定高程?！拔?、地面點(diǎn)高程位置的確定五、地面點(diǎn)高程位置的確定學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1（三）高差（三）高差 地面兩點(diǎn)間的絕對(duì)高程或相對(duì)高程之差稱為高差，用 表示，如圖 1-3 所示。如 、 兩點(diǎn)高差為“五、地面點(diǎn)高程位置的確定五、地面點(diǎn)高程位置的確定學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元1“五、地面點(diǎn)高程位置的確定五、地面點(diǎn)

12、高程位置的確定圖 1-3高程與高差過(guò)過(guò)渡渡頁(yè)頁(yè)掌握測(cè)量工作原則和測(cè)量誤差的基礎(chǔ)知識(shí)掌握測(cè)量工作原則和測(cè)量誤差的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2 （一）測(cè)量誤差的含義（一）測(cè)量誤差的含義 測(cè)量工作中的大量實(shí)踐表明，對(duì)某一未知量進(jìn)行多次重復(fù)觀測(cè)時(shí)，不論測(cè)量?jī)x器多么精密，觀測(cè)者多么仔細(xì)認(rèn)真，所測(cè)得的各次結(jié)果總會(huì)存在差異。例如，往、返丈量某段距離若干次，或重復(fù)觀測(cè)某一角度，觀測(cè)結(jié)果都不會(huì)一致。“一、測(cè)量誤差概述一、測(cè)量誤差概述學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2 再如，測(cè)量某一平面三角形的三個(gè)內(nèi)角，其觀測(cè)值之和常常不等于理論值 。 由此可見，某量的各觀測(cè)值相互之間或觀測(cè)值與理論值之間往往存在著某種差異，這種差異說(shuō)明觀測(cè)中存在

13、誤差。 這種觀測(cè)值與真值或理論值之差稱為測(cè)量誤差?！耙?、測(cè)量誤差概述一、測(cè)量誤差概述學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2 （二）測(cè)量誤差的分類（二）測(cè)量誤差的分類 測(cè)量誤差按其對(duì)測(cè)量結(jié)果影響的性質(zhì)，可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差?！耙?、測(cè)量誤差概述一、測(cè)量誤差概述學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元21.系統(tǒng)誤差 在相同觀測(cè)條件下，對(duì)某量進(jìn)行一系列的觀測(cè)，如果誤差的大小及符號(hào)表現(xiàn)出一致性傾向，即按一定的規(guī)律變化或保持為常數(shù)，則這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。“一、測(cè)量誤差概述一、測(cè)量誤差概述學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元22.偶然誤差 在相同觀測(cè)條件下，對(duì)某量進(jìn)行一系列的觀測(cè)，如果誤差的大小及符號(hào)都沒(méi)有表現(xiàn)出一致性的傾向，表面上看沒(méi)有任何規(guī)律可循，則這種誤差稱

14、為偶然誤差。 如瞄準(zhǔn)目標(biāo)的照準(zhǔn)誤差、讀數(shù)的估讀誤差等?！耙?、測(cè)量誤差概述一、測(cè)量誤差概述學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2（三）偶然誤差的特征三）偶然誤差的特征 從表面上看，單個(gè)偶然誤差沒(méi)有任何規(guī)律，但是隨著對(duì)同一量觀測(cè)次數(shù)的增加，大量的偶然誤差就能表現(xiàn)出一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，觀測(cè)次數(shù)越多，這種規(guī)律性越明顯?！耙弧y(cè)量誤差概述一、測(cè)量誤差概述學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2 精度是指誤差分布的密集或離散程度。 如果在一定觀測(cè)條件下進(jìn)行觀測(cè)所產(chǎn)生的誤差分布較為密集，則表示觀測(cè)精度較高；反之，如果誤差分布較為離散，則表示觀測(cè)精度較低。 為了衡量觀測(cè)結(jié)果的精度，必須建立衡量精度的指標(biāo)?！岸?、衡量測(cè)量精度的指標(biāo)二、衡量測(cè)量精度的指標(biāo)學(xué)習(xí)

15、學(xué)習(xí)單元單元2 常用的衡量測(cè)量精度的指標(biāo)有中誤差、極限誤差和相對(duì)誤差。 （一）中誤差一）中誤差 在相同觀測(cè)條件下，做一系列的觀測(cè)，并以各個(gè)真誤差的平方和的平均值的平方根作為評(píng)定觀測(cè)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，稱為中誤差，通常用 表示，“二、衡量測(cè)量精度的指標(biāo)二、衡量測(cè)量精度的指標(biāo)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2即 式中 “二、衡量測(cè)量精度的指標(biāo)二、衡量測(cè)量精度的指標(biāo)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2 （二）極限誤差（二）極限誤差 偶然誤差的第一特性表明，在一定的觀測(cè)條件下，誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過(guò)一定的限值?！岸⒑饬繙y(cè)量精度的指標(biāo)二、衡量測(cè)量精度的指標(biāo)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2（三）相對(duì)誤差三）相對(duì)誤差 中誤差和真誤差都是絕對(duì)誤差，誤差的大小與觀測(cè)

16、量的大小無(wú)關(guān)。 然而，有些量如長(zhǎng)度，絕對(duì)誤差不能全面反映觀測(cè)精度，因?yàn)殚L(zhǎng)度丈量的誤差與長(zhǎng)度大小有關(guān)。 “二、衡量測(cè)量精度的指標(biāo)二、衡量測(cè)量精度的指標(biāo)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2 在測(cè)量工作中，有一些未知量是不能直接測(cè)定的，須借助其他的觀測(cè)量按一定的函數(shù)關(guān)系間接計(jì)算求得。 函數(shù)關(guān)系的表現(xiàn)形式分為線性函數(shù)和非線性函數(shù)兩種。 由于直接觀測(cè)值含有誤差，因而它的函數(shù)必然存在誤差。 建立觀測(cè)值中誤差與函數(shù)中誤差之間關(guān)系的定律，稱為誤差傳播定律?！叭?、誤差傳播定律三、誤差傳播定律學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2 （一）最可靠值的求?。ㄒ唬┳羁煽恐档那笕?設(shè)在相同觀測(cè)條件下，對(duì)某一量觀測(cè)了 次，其觀測(cè)值為 ，則該量的算術(shù)平均值為“四

17、、等精度獨(dú)立觀測(cè)量的最可靠值與精度的評(píng)定四、等精度獨(dú)立觀測(cè)量的最可靠值與精度的評(píng)定學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2 （二）精度評(píng)定（二）精度評(píng)定 1.觀測(cè)值的改正數(shù) 未知量的最或然值與觀測(cè)值之差稱為觀測(cè)值的改正數(shù)，用 表示，即“四、等精度獨(dú)立觀測(cè)量的最可靠值與精度的評(píng)定四、等精度獨(dú)立觀測(cè)量的最可靠值與精度的評(píng)定學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2 將上式兩端求和得 2.觀測(cè)值中誤差 由上式可知，一列觀測(cè)值的改正數(shù)之和為零，常以此作為計(jì)算的檢驗(yàn)、校核。“四、等精度獨(dú)立觀測(cè)量的最可靠值與精度的評(píng)定四、等精度獨(dú)立觀測(cè)量的最可靠值與精度的評(píng)定學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2 在實(shí)際測(cè)量工作中，觀測(cè)量的真值 是未知的。 在等精度觀測(cè)中，往往只知道算

18、術(shù)平均值 和觀測(cè)值改正數(shù) ，也就是說(shuō)不能用式 來(lái)計(jì)算觀測(cè)值中誤差。 “四、等精度獨(dú)立觀測(cè)量的最可靠值與精度的評(píng)定四、等精度獨(dú)立觀測(cè)量的最可靠值與精度的評(píng)定學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2經(jīng)推導(dǎo)后得出 該式就是利用觀測(cè)值的改正數(shù)計(jì)算等精度觀測(cè)值中誤差的公式，也稱為貝塞爾公式， 代表每一次觀測(cè)值的精度，故稱為觀測(cè)值中誤差。3.算術(shù)平均值的中誤差“四、等精度獨(dú)立觀測(cè)量的最可靠值與精度的評(píng)定四、等精度獨(dú)立觀測(cè)量的最可靠值與精度的評(píng)定學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2 （一）權(quán)（一）權(quán) 不等精度觀測(cè)時(shí)，用以衡量觀測(cè)值可靠程度的數(shù)值，稱為觀測(cè)值的權(quán)，通常以 來(lái)表示。 觀測(cè)值精度愈高權(quán)就愈大，它是衡量可靠程度的一個(gè)相對(duì)性數(shù)值。“五、不等精度獨(dú)立觀測(cè)量的最可靠值與精度評(píng)定五、不等精度獨(dú)立觀測(cè)量的最可靠值與精度評(píng)定學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)單元單元2 設(shè)觀測(cè)量 的中誤差為 ，其權(quán) 的計(jì)算公式為 （二）加權(quán)平均值及其中誤差二）加權(quán)平均值及其中誤差 設(shè)對(duì)某一未知量進(jìn)行 次不等精度獨(dú)立觀測(cè)，“五、不等精度獨(dú)立