rA公路工程施工測(cè)量教學(xué)文案

《公路工程施工測(cè)量》課程教學(xué)課件貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程總負(fù)責(zé)廖中霞課程總設(shè)計(jì)王鋒

測(cè)量科學(xué)技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展以及國(guó)防建設(shè)中的重要地位不斷提高，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。----寧津生課程的性質(zhì)公路工程施工測(cè)量。專(zhuān)業(yè)課；路橋?qū)I(yè)的基本技術(shù)；公路工程建設(shè)的主要導(dǎo)向技術(shù)。學(xué)習(xí)課堂教學(xué)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)、實(shí)習(xí)教學(xué)。根據(jù)課堂教學(xué)需要開(kāi)展實(shí)訓(xùn)教學(xué)，完成必要的作業(yè)；實(shí)習(xí)教學(xué)將作為獨(dú)立課程在課堂教學(xué)之后進(jìn)行。通過(guò)課堂教學(xué)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)、實(shí)習(xí)教學(xué)達(dá)到掌握公路工程施工測(cè)量技術(shù)的目的。希望努力學(xué)習(xí)，刻苦訓(xùn)練，真正掌握公路工程施工測(cè)量技術(shù)，為公路工程建設(shè)服務(wù)。學(xué)習(xí)情景一

公路工程施工進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備階段的施工測(cè)量單元1公路工程施工測(cè)量的概述一、本單元重點(diǎn)公路工程測(cè)量的任務(wù)和作用。二、本單元難點(diǎn)地面點(diǎn)位的表示方法。三、課時(shí)分配講授2學(xué)時(shí)。1.1介紹公路

測(cè)量在公路工程建設(shè)中占有非常重要的地位，從公路與橋梁的勘測(cè)設(shè)計(jì)，到施工放樣、竣工檢測(cè)無(wú)不用到測(cè)繪技術(shù)。例如公路在建設(shè)之前，為了確定一條經(jīng)濟(jì)合理的路線(xiàn)，必須進(jìn)行路線(xiàn)勘測(cè)，繪制帶狀地形圖和縱、橫斷面圖，并在圖上進(jìn)行路線(xiàn)設(shè)計(jì)，然后將設(shè)計(jì)路線(xiàn)的位置標(biāo)定在地形圖上，以便進(jìn)行施工。當(dāng)路線(xiàn)跨越河流時(shí)，必須建造橋梁，在建橋之前，測(cè)繪橋址河流兩岸的地形圖，測(cè)量河床斷面、水位、流速、流量和橋梁軸線(xiàn)的長(zhǎng)度，以便設(shè)計(jì)橋臺(tái)橋墩的位置，最后將設(shè)計(jì)位置測(cè)設(shè)到實(shí)地。當(dāng)路線(xiàn)跨越高山時(shí)，為了降低路線(xiàn)的坡度，減少路線(xiàn)的長(zhǎng)度，多采用隧道穿越高山。在隧道修建之前，應(yīng)測(cè)繪隧址大比例尺地形圖，測(cè)定隧道軸線(xiàn)、洞口、豎井等位置，為隧道設(shè)計(jì)提供必要的數(shù)據(jù)。在隧道施工過(guò)程中還需要不斷地進(jìn)行貫通測(cè)量以保證隧道構(gòu)造物的平面位置和高程正確貫通。

測(cè)量學(xué)是測(cè)定地面點(diǎn)的空間位置，將地球表面地形和其他地理信息1.2目前公路工程施工測(cè)量的內(nèi)容及其應(yīng)用1．完成外業(yè)測(cè)量準(zhǔn)備工作；2．用水準(zhǔn)儀測(cè)量高程；3．用光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)量角度；4．用視距法進(jìn)行地形測(cè)量；5．操作、使用、維護(hù)、檢校常規(guī)測(cè)繪儀器；6．操作和使用全站儀；7．記錄和計(jì)算測(cè)量成果；8．實(shí)施大比例尺地形圖的測(cè)繪和公路中線(xiàn)與縱、橫斷面測(cè)量；9．計(jì)算并設(shè)置圓曲線(xiàn)和緩和曲線(xiàn)；10．進(jìn)行工程施工放樣。一、測(cè)量的基本工作測(cè)量工作的基本內(nèi)容是確定地面點(diǎn)的位置。它有兩方面的含義，一方面是將地面點(diǎn)的實(shí)際位置用坐標(biāo)和高程表示出來(lái)；另一方面是根據(jù)點(diǎn)位的設(shè)計(jì)坐標(biāo)和高程將其在實(shí)地上的位置標(biāo)定出來(lái)。要完成上述任務(wù)，必須用測(cè)量?jī)x器通過(guò)一定的觀測(cè)方法和手段測(cè)出已知點(diǎn)與未知點(diǎn)之間所構(gòu)成的幾何元素，才能由已知點(diǎn)導(dǎo)出未知點(diǎn)的位置。點(diǎn)與點(diǎn)之間構(gòu)成的幾何元素有：距離、角度和高差，這三個(gè)基本元素稱(chēng)之為測(cè)量三要素。二、測(cè)量工作的原則和方法在進(jìn)行某項(xiàng)測(cè)量工作時(shí)，往往需要確定許多地面點(diǎn)的位置。假如從一個(gè)已知點(diǎn)出發(fā)，逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量和推導(dǎo)，最后雖可得到欲測(cè)各點(diǎn)的位置，但這些點(diǎn)很可能是不正確的，因?yàn)榍耙稽c(diǎn)的測(cè)量誤差將會(huì)傳遞到下一點(diǎn)。這樣積累起來(lái)，最后可能達(dá)到不可允許的程度。因此測(cè)量工作必須依照一定的原則和方法來(lái)防止測(cè)量誤差的積累。在實(shí)際測(cè)量工作中應(yīng)遵循的原則是：在測(cè)量布局上要“從整體到局部”；在測(cè)量精度上要“由高級(jí)到低級(jí)”；在測(cè)量程序上要“先控制后碎部”，也就是在測(cè)區(qū)整體范圍內(nèi)選擇一些有“控制”意義的點(diǎn)，首先把它們的坐標(biāo)和高程精確地測(cè)定出來(lái)，然后以這些點(diǎn)作為已知點(diǎn)來(lái)確定其他地面點(diǎn)的位置。這些有控制意義的點(diǎn)子組成了測(cè)區(qū)的測(cè)量骨干，稱(chēng)之為控制點(diǎn)。采用上述原則和方法進(jìn)行測(cè)量，可以有效的控制誤差的傳遞和積累，使整個(gè)測(cè)區(qū)的精度較為均勻和統(tǒng)一。三、控制測(cè)量的概念為了測(cè)定控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程所進(jìn)行的測(cè)量工作稱(chēng)之為控制測(cè)量。它包括平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量?？刂茰y(cè)量是整個(gè)測(cè)量過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，它起著控制全局的作用。對(duì)于任何一項(xiàng)測(cè)量任務(wù)，必須先進(jìn)行整體性的控制測(cè)量，然后以控制點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行局部的碎部測(cè)量。例如大橋的施工測(cè)量，首先建立施工控制網(wǎng)，進(jìn)行符合精度要求的控制測(cè)量，然后在控制點(diǎn)上安置儀器進(jìn)行橋梁細(xì)部構(gòu)造的放樣。在國(guó)家廣大的區(qū)域內(nèi)，測(cè)繪部門(mén)已布設(shè)了高精度的國(guó)家平面控制網(wǎng)和國(guó)家高程控制網(wǎng)。國(guó)家基本的平面和高程控制按照精度的不同，分為一、二、三、四等，由高級(jí)到低級(jí)逐級(jí)布設(shè)。由于國(guó)家基本的平面和高程控制點(diǎn)的密度(如四等平面控制點(diǎn)的平均間距為4km)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足地形測(cè)圖和工程建設(shè)的需要，因此，在國(guó)家基本控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上還須進(jìn)行小區(qū)域的平面和高程控制測(cè)量。本書(shū)在后續(xù)章節(jié)中將詳細(xì)講述小區(qū)域控制測(cè)量(即平面控制測(cè)量——導(dǎo)線(xiàn)和小三角測(cè)量；高程控制測(cè)量——水準(zhǔn)測(cè)量)的布網(wǎng)形式和測(cè)量與計(jì)算方法。1.3地面點(diǎn)的表示方法我們知道，地面點(diǎn)是相對(duì)于地球定位的。如果選擇一個(gè)能代表地球形狀和大小且相對(duì)固定的理想曲面作為測(cè)量的基準(zhǔn)面，就可以用地面點(diǎn)在基準(zhǔn)面上的投影位置和高度來(lái)確定地面點(diǎn)空間位置。一測(cè)量的基準(zhǔn)面實(shí)際測(cè)量工作是在地球的自然表面上進(jìn)行的，而地球自然表面是很不規(guī)則的，有陸地、海洋、高山和平原，通過(guò)長(zhǎng)期的測(cè)繪工作和科學(xué)調(diào)查了解到，地球表面上海洋面積約占71%，陸地面積占29%。人們把地球總的形狀看作是被海水包圍的球體，也就是設(shè)想有一個(gè)自由平靜的海水面，向陸地延伸而形成一個(gè)封閉的曲面，我們把這個(gè)自由平靜的海水面稱(chēng)為水準(zhǔn)面。水準(zhǔn)面是一個(gè)處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面。水準(zhǔn)面在小范圍內(nèi)近似一個(gè)平面，而完整的水準(zhǔn)面是被海水包圍的封閉曲面。因?yàn)榉仙鲜鏊疁?zhǔn)面特性的水準(zhǔn)面有無(wú)數(shù)個(gè)，其中最接近地球形狀和大小的是通過(guò)平均海水面的那個(gè)水準(zhǔn)面，這個(gè)惟一而確定的水準(zhǔn)面叫大地水準(zhǔn)面，大地水準(zhǔn)面就是測(cè)量的基準(zhǔn)面。

由于地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻，導(dǎo)致地面上各點(diǎn)的重力方向即鉛垂線(xiàn)方向產(chǎn)生不規(guī)則的變化，因而大地水準(zhǔn)面實(shí)際上是一個(gè)有微小起伏的不規(guī)則曲面。如果將地面上的圖形投影到這個(gè)不規(guī)則的曲面上，將無(wú)法進(jìn)行測(cè)量計(jì)算和繪圖，為此必須用一個(gè)和大地水準(zhǔn)面的形狀非常接近的可用數(shù)學(xué)公式表達(dá)的幾何形體來(lái)代替大地水準(zhǔn)面。在測(cè)量上是選用橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而成的參考旋轉(zhuǎn)橢球體面，作為測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面。二、參考橢球體的參數(shù)1．1980年以后IAG-75參數(shù):R=6378140米，α=1/298.257，推算值b=6356755.288米。2．1954年北京坐標(biāo)系參數(shù):前蘇聯(lián)克拉索夫斯基參數(shù)，R=6378245米，α=1/298.3，推算值b=6356863.019米。3．平均參數(shù):R=6371000米。三、大地坐標(biāo)系統(tǒng)大地坐標(biāo)系統(tǒng)是以參考橢球體面為基準(zhǔn)面的球面坐標(biāo)系，通常以大地經(jīng)度和大地緯度表示，簡(jiǎn)稱(chēng)經(jīng)度(L)，緯度(B)。L、B或稱(chēng)為大地坐標(biāo)。B:29°33′45.″8036L:119°51′28.″7441四、高斯平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)大地坐標(biāo)表示地面點(diǎn)的球面坐標(biāo)，工程設(shè)計(jì)上需要點(diǎn)位平面位置。工程建設(shè)在地球曲面上完成，工程設(shè)計(jì)均在平面上進(jìn)行。“平面”與“曲面”必然有矛盾。高斯平面直角坐標(biāo)系是一種應(yīng)用廣泛的坐標(biāo)系統(tǒng)，可以解決這類(lèi)問(wèn)題。高斯投影的幾何意義：1)沿N、S兩極在參考橢球面均勻標(biāo)出子午線(xiàn)(經(jīng)線(xiàn))和分帶。2)假想一個(gè)橫橢圓柱面套在參考橢球面上。3)地球表面投影到橫橢圓柱面上。4)展開(kāi)成高斯平面。沿N、S兩極在參考橢球面均勻標(biāo)出子午線(xiàn)(經(jīng)線(xiàn))和分帶。按經(jīng)差

L分帶邊緣子午線(xiàn)中央子午線(xiàn)假想一個(gè)橫橢圓柱面套在參考橢球面上地球表面投影到橫橢圓柱面上地球的投影紅線(xiàn)是投影線(xiàn)

取出地球的投影---剪開(kāi)---壓平后高斯平面的特點(diǎn)1)投影后的中央子午線(xiàn)NBS是直線(xiàn)，長(zhǎng)度不變。2)投影后的赤道ABC是直線(xiàn)，保持ABC⊥NBS。3)離開(kāi)中央子午線(xiàn)的子午線(xiàn)投影是以二極為終點(diǎn)的弧線(xiàn)，離中央子午線(xiàn)越遠(yuǎn)，弧線(xiàn)的曲率越大，說(shuō)明離中央子午線(xiàn)越遠(yuǎn)投影變形越大。高斯平面直角坐標(biāo)系的建立建立規(guī)則:①X軸是中央子午線(xiàn)NBS的投影，北方為正方向；②Y軸是赤道ABC的投影，東方為正方向；③原點(diǎn)，即中央子午線(xiàn)與赤道交點(diǎn)用O表示；④四象限按順時(shí)針順序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ排列高斯平面直角坐標(biāo)表示地面點(diǎn)位置如x=2433586.693m，y=38514366.157m。表示的意義:(1)表示點(diǎn)在高斯平面上至赤道的距離;

2433586.693m(2)包括有投影帶的帶號(hào)、附加值500km和實(shí)際坐標(biāo)Y三個(gè)參數(shù)，即y=帶號(hào)N(或n)+500km+Yp

38+500+14366.157m全球高斯投影帶

高斯投影根據(jù)Δ逐帶連續(xù)進(jìn)行，全球連續(xù)

逐帶高斯投影展開(kāi)成如下圖的高斯平面。

L=6

六度帶中央子午線(xiàn)經(jīng)度Lo=6N-3

L=3

三度帶中央子午線(xiàn)經(jīng)度Lo=3n投影帶的中央子午線(xiàn)與編號(hào)

L=6

六度帶中央子午線(xiàn)經(jīng)度Lo=6N-3

L=3

三度帶中央子午線(xiàn)經(jīng)度Lo=3n我國(guó)在大地坐標(biāo)系中的經(jīng)度位置74°～135°六度帶編號(hào)N在我國(guó):在13～23之間。三度帶編號(hào)n在我國(guó):在25～45之間。五、獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系

獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系建立沒(méi)有高斯平面直角坐標(biāo)系那樣嚴(yán)格的規(guī)則，主要表現(xiàn)在:1.坐標(biāo)系X軸所在的中央子午線(xiàn)的經(jīng)度不一定滿(mǎn)足式，可按不同要求采用其他的經(jīng)度，具有一定的隨意性；2.坐標(biāo)軸X軸的正方向不一定指向北極，可根據(jù)工作需要自行確定，具有某種實(shí)用性；

3.坐標(biāo)系原點(diǎn)不一定設(shè)在赤道上，一般設(shè)在有利于工作的范圍內(nèi)，具有相應(yīng)的區(qū)域性。數(shù)學(xué)上的三角公式適用于測(cè)量平面坐標(biāo)系

x=s×cosαy=s×sinα實(shí)際應(yīng)用中的地面點(diǎn)高程的概念絕對(duì)高程：地面點(diǎn)沿其垂線(xiàn)到似大地水準(zhǔn)面的垂直距離。相對(duì)高程：地面點(diǎn)沿其垂線(xiàn)到假定的似大地水