工程測量基本知識

工程測量根本知識工程測量學(xué)，研究工程建立在規(guī)劃設(shè)計、建筑施工、運行管理各個階段所進展的各項測量工作的理論、方法、技術(shù)。工程測量的任務(wù)包括建立測量控制網(wǎng)；提供規(guī)劃設(shè)計所需要的地形圖、斷面圖與其他有關(guān)資料；工程施工放樣，施工測量，竣工測量；工程運行管理期間的沉陷、位移、變形等平安監(jiān)測工作。一、 根底知識測量工作中，地面點的空間位置是用坐標(biāo)與高程來表示〔確定〕的。表示地面點平面位置的常用坐標(biāo)有地理坐標(biāo)、平面直角坐標(biāo)，小范圍內(nèi)也可用極坐標(biāo)；高程是地面點到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，稱為該點的絕對高程，也稱海拔。目前，我國以黃海平均海水面作為大地水準(zhǔn)面。1985年決定采用新確定的黃海平均海水面作為我國的高程起算面，稱為“1985年黃海高程系”。之前，我國曾以天津大沽平均海水面作為大地水準(zhǔn)面。距離、水平角及高程是確定地面點相對位置的三個根本幾何要素，那么距離測〔丈〕量、水平角測量及高程測量是測量的根本工作。結(jié)合工作實際，本著學(xué)習(xí)根底知識、掌握根本技能的原那么，現(xiàn)重點學(xué)習(xí)距離丈量、普通水準(zhǔn)測量〔高程、視距、斷面測量〕。二、 距離丈量地面點的平面位置是該點投影到水平面上的位置，因此，兩點之間的圖上距離是指兩點之間的水平距離。距離丈量一般是丈量兩點之間的水平距離，如果測得的是傾斜距離，就要進展折算?！惨弧尘嚯x丈量常用工具距離丈量常用的工具有鋼尺、皮尺、繩尺、花桿、測釬等。丈量精度要求高時，一般使用鋼尺；精度要求低時，可用皮尺或繩尺；花桿主要是用來標(biāo)志位置、標(biāo)定方向；測釬用來標(biāo)志位置或記數(shù)已測過的整尺次數(shù)?！捕称教沟孛嬉话憔鹊木嚯x丈量丈量平坦地面上兩點〔應(yīng)設(shè)有明顯的標(biāo)志〕之間的水平距離，由兩人各持尺子的一端，從一點量向另一點，當(dāng)兩點之間的距離大于一個尺段時，后面的人〔后尺手〕對準(zhǔn)起始刻度、并指揮前面的人〔前尺手〕調(diào)整丈量方向與兩點連線一致，目估調(diào)整使尺子水平并拉緊，然后標(biāo)示出尺子終點位置，依次逐尺段進展測量、標(biāo)記、記錄與計算，最終求得兩點之間的水平距離；當(dāng)兩點之間的距離缺乏一個尺段時，可直接拉緊、調(diào)平，并分別讀取起止點讀數(shù)，然后計算兩點之間的距離，或一端對準(zhǔn)起始刻度、另一端直接測讀水平距離數(shù)?！踩硟A斜地面一般精度的距離丈量[img=380,158][/img]在傾斜地面上丈量兩點之間的水平距離，一般由高處往低處分段〔階梯狀〕進展。后尺手對準(zhǔn)起始位置，前尺手拉平尺子、讀記數(shù)據(jù)、在讀數(shù)位置〔尺子的終端刻度或適當(dāng)位置，以方便拉平尺子與做標(biāo)記為宜〕懸掛垂球、將對應(yīng)點投放在地面上〔作為下一測段的起點〕，至此完成一個測段的丈量；依次類推，可完成斜坡上A、B之間的水平距離丈量，見圖1-1。當(dāng)兩點高程、且兩點之間斜坡較平順時，也可直接沿斜坡丈量傾斜距離，然后按勾股定理推算水平距離?！菜摹齿^高精度的距離丈量進展較高精度的距離丈量，多是直接丈量兩點之間的斜距，然后按兩點之間的高差修正，推算出水平距離；只準(zhǔn)用鋼尺進展丈量，并用拉力器控制拉尺子的拉力到達某值；每次丈量的距離不能超過一個尺子的長度，分段進展丈量時，尺段分界點設(shè)置固定樁及準(zhǔn)確的標(biāo)志〔如鐵釘、紅點〕；同一尺段需反復(fù)、屢次〔可每次變化起始與末端讀數(shù)〕丈量，取平均數(shù)作為兩點之間的距離。精度要求高時，不能采用目估水平、階梯分段、以及連續(xù)多尺段長距離丈量的方法。三、普通水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量是利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線、讀取水平視線在水準(zhǔn)尺上的相應(yīng)讀數(shù)、并據(jù)以推算高差〔或由點的高程推算未知點的高程〕及視距〔通過測量數(shù)據(jù)推算水準(zhǔn)儀至測點之間的水平距離〕的一種測量方法。這就是水準(zhǔn)測量的原理。依據(jù)精度的不同，水準(zhǔn)測量分為等級水準(zhǔn)測量與普通〔等外〕水準(zhǔn)測量。我國的等級水準(zhǔn)測量由高到低依次分為一、二、三、四等，等級以外的水準(zhǔn)測量稱為等外水準(zhǔn)測量或普通水準(zhǔn)測量。等級水準(zhǔn)測量與普通水準(zhǔn)測量的原理一樣，根本工作方法一樣；但等級測量對所用儀器、工具、以及觀測與計算方法都有更高或特殊要求。以下僅按普通水準(zhǔn)測量講述?！惨弧乘疁?zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺1、 水準(zhǔn)儀的構(gòu)造普通水準(zhǔn)儀由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、及基座三局部組成?！?〕望遠(yuǎn)鏡：由目鏡、十字絲、物鏡組成。通過轉(zhuǎn)動物鏡的對光螺旋，可進展物鏡的對光，使觀測目標(biāo)的成像變得清楚；通過轉(zhuǎn)動目鏡的調(diào)節(jié)螺旋，可使十字絲變得清晰；十字絲由四條線組成，垂直的一條為縱絲、中間較長的一條橫絲為中絲、上下兩條短的橫絲分別稱為上下絲?！?〕水準(zhǔn)器：包括長水準(zhǔn)管與圓水準(zhǔn)器。長水準(zhǔn)管位于望遠(yuǎn)鏡旁側(cè)，通過調(diào)整〔轉(zhuǎn)動微傾螺旋〕可使長水準(zhǔn)管與望遠(yuǎn)鏡一起作微小的上下俯仰變化，當(dāng)長水準(zhǔn)管氣泡居中時，望遠(yuǎn)鏡中的視線便成水平；圓水準(zhǔn)器在基座上，用以標(biāo)示儀器的粗略整平?！?〕基座：主要由腳螺旋、圓水準(zhǔn)器組成。儀器通過基座與三腳架連接，支承在三腳架上。2、 水準(zhǔn)儀的安設(shè)整平與使用〔1〕安設(shè)三腳架：翻開三腳架，放置在擬安設(shè)位置，通過移動支架腿的位置、蹬踩支架腿使支架尖角入土、使三腳架穩(wěn)固并使架頭大致水平?！?〕安設(shè)儀器：將儀器安置〔用螺栓連接〕在三腳架上，擰緊中心螺旋。〔3〕粗略整平：轉(zhuǎn)動腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，即實現(xiàn)粗略整平。整平時，一般是先轉(zhuǎn)動〔同時或分別轉(zhuǎn)動〕兩個螺旋，使氣泡處在兩螺旋連線的中間對應(yīng)位置，然后轉(zhuǎn)動第三個螺旋，使氣泡居中；也可不分先后順序，視情調(diào)整腳螺旋，使氣泡居中即可。為了提高粗略整平的質(zhì)量，可轉(zhuǎn)動儀器〔變換圓水準(zhǔn)器的位置〕，反復(fù)檢驗、整平?！?〕細(xì)整平：轉(zhuǎn)動儀器，瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺〔觀測目標(biāo)〕，調(diào)節(jié)對光使目標(biāo)圖象及十字絲清晰后，再進展細(xì)整平，儀器的細(xì)整平，是通過轉(zhuǎn)動微傾螺旋、使長水準(zhǔn)管的氣泡居中〔從視窗內(nèi)觀察，使兩個“半U形氣泡〃的像吻合，呈現(xiàn)“U"形〕。一定注意：每次讀數(shù)前都要檢查長水準(zhǔn)管的氣泡是否居中，必須使其居中〔細(xì)整平〕后再讀數(shù)?！?〕儀器的使用：轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，旋緊制動螺旋；調(diào)節(jié)目鏡〔轉(zhuǎn)動目鏡調(diào)節(jié)螺旋〕，使觀測者清晰看到十字絲；轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋，使觀測者清晰看到水準(zhǔn)尺〔圖象〕；轉(zhuǎn)動儀器的水平微動螺旋，使十字絲的豎絲照準(zhǔn)尺面中央；同時利用目鏡調(diào)節(jié)螺旋與物鏡的對光螺旋、通過反復(fù)交替調(diào)節(jié)、消除視差〔視差是指尺像沒落在十字絲平面上，即當(dāng)眼睛靠近目鏡并上下微動時，十字絲橫絲在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)隨之變動〕，使尺像落在十字絲平面上；每次細(xì)整平后，再進展讀數(shù)。3、水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺是進展水準(zhǔn)測量時用于讀數(shù)的工具。水準(zhǔn)尺有不同的種類，可分別適用于精度不同的水準(zhǔn)測量。用于等級水準(zhǔn)測量的水準(zhǔn)尺是直式雙面尺。所謂雙面尺，不僅兩面的顏色不同〔一面是黑白相間的分劃，稱為黑面，為主尺；另一面為紅白相間的分劃，稱為紅面，為輔尺〕，而且兩面的數(shù)字標(biāo)注不同〔黑面的尺底從零開場，而紅面的尺底從4687毫米或4787毫米開場〕，測量時，尺子的兩面都要讀數(shù)，特用以檢查校核讀數(shù)，這種雙面尺又要成對〔一個4587,一個4787〕使用。用于普通水準(zhǔn)測量的水準(zhǔn)尺有直式尺、折式尺、塔尺三種。尺長3?5米；不管是單面分劃、還是雙面〔黑面——黑白相間的分劃；紅面——紅白相間的分劃〕分劃，尺面的數(shù)字標(biāo)注都是尺底從零開場；尺面的分劃一般是到整厘米，也有的到半厘米，每分米及整米處標(biāo)注相應(yīng)數(shù)字〔米、分米〕。水準(zhǔn)尺的讀數(shù)：首先讀取米與分米數(shù)字，當(dāng)十字絲橫絲處在水準(zhǔn)尺上兩個數(shù)字之間時，選取較小的數(shù)字；其次讀取厘米數(shù)，由較小的數(shù)字開場、向較大的數(shù)字方向讀取，能準(zhǔn)確地讀取厘米數(shù)〔數(shù)數(shù)有多少個整分劃、折算出厘米數(shù)〕；第三是讀取毫米數(shù)，對于不是整厘米的分劃，要約估讀取到毫米?！捕掣叱虦y量1、水準(zhǔn)點進展高程測量時，高程的控制點〔其具體高程值隨不同的高程系統(tǒng)而

不同，如黃海高程、大沽高程〕，稱為水準(zhǔn)點〔BM〕。水準(zhǔn)點分為等級水準(zhǔn)點與普通水準(zhǔn)點。等級水準(zhǔn)點，是用較高等級的測量方法測設(shè)、并設(shè)有永久性固定標(biāo)志的控制點；普通水準(zhǔn)點，是用較低等級或普通水準(zhǔn)測量方法測設(shè)〔從等級水準(zhǔn)點引測確定〕、一般只是設(shè)有木樁等臨時標(biāo)志的控制點。2、 施測路線為了便于觀測與計算各點高程、檢查測量成果，實施水準(zhǔn)測量時，須按照一定的施測路線進展。施測路線，即依次由各測點〔水準(zhǔn)點、待測點、以及臨時增加的輔助測點〕所組成的測量路線，也稱為水準(zhǔn)路線。水準(zhǔn)路線分為附合水準(zhǔn)路線、閉合水準(zhǔn)路線與支水準(zhǔn)路線三種形式?！?〕附合水準(zhǔn)路線：從一個水準(zhǔn)點出發(fā)，測經(jīng)各待測點，測至另一個水準(zhǔn)點完畢。通過比擬本次測得的高差是否與兩個水準(zhǔn)點之間的實際高差〔準(zhǔn)確〕相等或相近〔在允許誤差范圍內(nèi)〕，判斷測量成果的精度是否到達要求；假設(shè)成果可用，還可根據(jù)測站數(shù)、測量距離、兩個水準(zhǔn)點之間的實際高差，對測量誤差進展修正?！?〕閉合水準(zhǔn)路線：從一水準(zhǔn)點出發(fā)，測經(jīng)各待測點，最后再測回〔往返路線不同〕到原水準(zhǔn)點，形成一個閉合圈?！?〕支水準(zhǔn)路線：從一水準(zhǔn)點出發(fā)，測完所有待測點后，再按原路線測回〔也稱為往返觀測〕到原水準(zhǔn)點。3、 觀測讀數(shù)、記錄計算〔1〕選擇適當(dāng)位置安設(shè)儀器：儀器距各測點的距離適宜，到前后兩

測尺的距離盡可能相近、最遠(yuǎn)距離一般不超150m;儀器的高度適宜，能看到各測尺并在尺子上的讀數(shù)不宜太大或太小，力求使觀測者操作舒適；將儀器安設(shè)在視線開闊的地方，保證看到測尺?！?〕讀數(shù)與記錄：瞄準(zhǔn)豎立于測點〔水準(zhǔn)點、待測點等〕上的水準(zhǔn)尺，細(xì)整平后，讀取中絲所在位置的讀數(shù)；準(zhǔn)確記錄讀數(shù)：但凡在高程點上的讀數(shù)〔包括水準(zhǔn)點上的讀數(shù)、及轉(zhuǎn)點上的第二次讀數(shù)〕記為“后視讀數(shù)〃；在未知高程的點上的讀數(shù)記為“前視讀數(shù)〃，如果在同一個測站〔每安設(shè)一次儀器，為一個測站〕連續(xù)測多個待測點的高程，也可將中間待測點上的讀數(shù)記為“間視讀數(shù)〃，而只將本測站的最后一個讀數(shù)記為“前視讀數(shù)〃?！?〕計算高程如圖1-2,點的高程+該點上的水準(zhǔn)尺讀數(shù)〔后視讀數(shù)〕=儀器的視線高程〔簡稱視線高〕；同一測站的各點具有一樣的視線高；測點的高程=視線高程-測點上的水準(zhǔn)尺讀數(shù)〔間視或前視讀數(shù)〕。[img=439,211][/img]圖1—1—5水準(zhǔn)測量原理圖中：A點的高程，記為HA;在A點上的讀數(shù)〔后視讀數(shù)〕為a;B點為待測點，在B點上的讀數(shù)〔前視讀數(shù)〕為b；那么：視線高==HA+a；B點的高程HB==HA+a-b；其中，a-b=/h〔高差〕高程測量的記錄計算格式可參照下表：表1—1—1高程測量記錄計算表地點： 日期：年月日觀測者：測站測點測站測點后視視線高間視前視高程備注測線： 天氣： 記錄者：〔三〕視距測量視距是借助儀器的視線測得的儀器中心至水準(zhǔn)尺所在位置之間的水平距離。視距測量是用視距絲、按幾何光學(xué)與三角學(xué)原理、測定水平距離與高差的一種測量方法。用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀都可以進展視距測量，經(jīng)緯儀既可以提供水平視線、也可以利用傾斜視線進展視距測量，應(yīng)根據(jù)地形條件選擇使用水準(zhǔn)儀或經(jīng)緯儀。水準(zhǔn)儀與經(jīng)緯儀的十字絲都有上、中、下三條橫絲，利用中絲測算高程，利用上、下絲測算距離〔可將上、下絲稱為視距絲〕。儀器中心至水準(zhǔn)尺所在位置之間的水平距離〔即視距〕的大小與上下絲讀數(shù)差成正比、與視線是否水平〔傾斜程度用豎直角表示〕有關(guān)。1、 視線水平的視距測量當(dāng)?shù)匦伪葦M平坦時，可借助于水平視線進展視距測量。用水準(zhǔn)儀或經(jīng)緯儀都可進展視線水平的視距測量，選用水準(zhǔn)儀比擬方便、簡單。視線水平時，視距D=KL。其中，K為視距系數(shù)，制造儀器時使K=100；L為上、下絲讀數(shù)之差。視線水平時，儀器安設(shè)點與水準(zhǔn)尺放置點之間的高差/h=i-v。其中，i為儀器高；v為中絲讀數(shù)如果儀器安設(shè)點高程，那么可求得水尺點的高程：水尺點高程=儀器點高程+i-v2、 視線傾斜的視距測量當(dāng)?shù)貏萜鸱兓^大、不便用水平視線進展視距測量時，可用傾斜視線進展視距測量，視線傾斜的測量只能使用經(jīng)緯儀。視線傾斜時，視距〔水平距離〕D=KL*cos2a式中：K為視距系數(shù)，K=100;L為上、下絲讀數(shù)之差；a為豎直角〔仰角為正、俯角為負(fù)〕視線傾斜時，儀器安設(shè)點與水準(zhǔn)尺放置點之間的高差為：/h=1/2*KL*sin2a+i-v式中：i為儀器高；v為中絲讀數(shù)。如果儀器安設(shè)點高程，那么可求得水尺點的高程?！菜摹硵嗝鏈y繪1、斷面及斷面測量斷面圖與剖面圖既有一樣之處、也有所區(qū)別，描述不同對象時，兩者突出的重點不同。地形的斷面圖，相當(dāng)于用一個假想的剖切平面在指定位置并沿指定方向?qū)⒌孛媲虚_，一般只畫出剖切平面與地外表的交線；建筑物或物體的斷面圖，也是用一個假想的剖切平面在指定位置并沿指定方向?qū)⒔ㄖ锘蛭矬w切開，需畫出剖切平面與建筑物或物體接觸局部的圖形；而對于剖面圖，不僅要畫出接觸局部的圖形，還要表示出剖面材料。斷面圖有位置及方向之分，常用的有縱斷面圖與橫斷面圖。斷面測量，實際就是在斷面位置〔或樁號〕已經(jīng)選定的情況下，測量出斷面上所選擇測點的高程與各測點之間的水平距離,根據(jù)高程與水平距離即可繪制出斷面圖。實施斷面測量，一般使用水準(zhǔn)儀或經(jīng)緯儀，可采用丈量距離+高程測量的方法來完成，也可用視距測量的方法完成。當(dāng)采用視距測量方法進展斷面測量時，所用儀器必須安設(shè)在斷面位置上、及選擇的測點上。采用丈量距離+高程測量的方法，可不受此限制，只要測出測點的高

程即可，操作比擬簡單。斷面位置確實定：縱斷面一般選擇在擬建或已建建筑物的軸線位置；橫斷面與軸線垂直，橫斷面一般選擇在整里程樁〔如公里、百米、五十米〕、斷面尺寸變化、地形變化等有代表性的位置。測點的選擇：縱斷面上的測點一般選擇整里程樁、地形變化處、已建建筑物尺寸變化處、以及距離太長時的加點等；橫斷面上的測點一般選擇斷面中心樁〔對應(yīng)軸線的位置〕、邊界點、地形變化點、棱角拐點、尺寸變化點等。斷面測量記錄計算格式如下：表1—1—2 斷面測量記錄計算表地點： 日期：年月日 觀測者：根據(jù)斷面測量的成果〔水平距離、高程〕，可繪制出斷面圖。斷面圖通常繪制在方格紙上，紙的上下方向〔縱軸〕表示高程，左右方向〔橫軸〕表示水平距離。斷面圖的繪制主要包括：

〔1〕選擇比例尺：根據(jù)斷面的實際尺寸與選用的紙張大小，確定適宜