工程测量学实习指导书12.docx
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工程测量学实习指导书12
《工程测量学》实习指导书
宿州学院地球科学与工程学院
测绘与3S技术教研室
2011-5-18
一、实习的意义和目的
《工程测量学》是测绘学科的一门专业课程，该项实习是测绘工程专业教学中实践教学的一个重要环节。
通过实习，达到理论联系实际，使学生对所学专业知识在典型工程（如线路）上进行一次全面的、系统的综合利用，全面培养学生的实践动手能力。
通过对某地区公路勘测设计的实习，达到以下目的：
1、系统掌握一般公路勘测设计的原理、方法及内容；
2、进一步掌握公路线形设计、中线测量、纵横断面测量的基本步骤和方法；
3、熟练应用水准仪、全站仪等常规测量仪器和工具。
二、实习任务及要求
1、设计总说明
（1）设计依据
设计依据《公路勘测规范JTG_C10—2007》和《公路勘察设计》教材并以《工程测量学》教材和《工程测量规范》为辅助参考资料。
根据初测需要，搜集与实习项目相关的技术、经济、社会、自然条件以及测绘等资料。
初步拟定路线起终点、中间控制点及路线基本走向，在地形图上进行研究，拟定勘测方案。
并下达勘察设计任务书。
根据初步确定的勘测方案编写并提交《公路勘测技术设计书》，每人一份，见附录1。
图1线路设计与测量的关系
（2）公路技术指标
公路等级：
三级；
计算行车速度：
30km/h
（3）路线起终点
比例尺：
1：
2000；起点桩号：
K0+000，终点桩号：
K1+000。
（4）设计要求
根据所给资料，进行平、纵、横断面设计及其合理处理，根据线路的曲线半径和转折角可计算曲线的元素，编制直线、曲线及转角一览表。
2、仪器检校
（1）水准仪检验与校正
①圆水准器轴应与仪器旋转轴平行的检验与校正；
②十字丝横丝应与仪器旋转轴垂直的检验与校正；
③i角的检验与校正。
仪器的检验报告
——水准仪
水准仪是用于水准测量的仪器，它主要由望远镜水准器基座三部分组成。
水准测量中是利用视准轴来照准目标，用十字丝截取水准尺度数的。
水准仪的测量方法如下图：
有：
h1=a1+b1h2=a2+b2……h4=a4+b4
即：
∑h=∑（a-b）∑a-∑b
HB=HA+∑h
检验与校正的顺序应使后一项检验不破坏前一项的检验结果。
1.圆水准轴LL与仪器竖轴VV平行的检验与校正
检验原理与方法：
设原水准轴LL与仪器轴VV不平行而有一交角a，假定基准水准面是一个平面，则这种不平行是由于角螺旋的不等高与圆水准器泡下面的校正螺旋不等长所引起的。
检验方法如上图。
校正：
检验时若发现原水准气泡出了圆圈，则转动仪器的角螺旋，使气泡向居中的位置移动，偏离格值的一半，其余一半则由校正针分别拨动原水准器下面的三个校正螺钉进行校正，此时原水准轴LL平行于仪器竖轴。
这样检验校正工作需反复进行，直到仪器转到任何位置气泡都居中为止。
2.十字丝横丝应垂直于仪器竖轴
检验原理与方法
⑴若十字丝横丝已垂直于仪器竖轴，也即横丝是水平的，则用横丝的不同部分在水准尺上读数应该是相同的。
检验时，整平仪器后，瞄准一固定点A，拧紧制动螺旋，用微动螺旋缓慢地转动望远镜，如A点始终在横丝上移动，如图所示，说明条件满足。
否则，如果A点离开了横丝，如图所示，则应校正。
校正方法
打开目镜处的护罩，用螺丝刀松开4个十字丝分划板的固定螺旋，并拨正十字丝环。
也有用螺丝刀松开十字丝环处的止头；螺丝，校正十字丝环的。
3.望远镜视准轴应与水准管轴平行
检验原理与方法
如图，在平坦地面上选择距离大致在100m左右的A,B亮点，并在这两点上打入木桩或设置尺垫。
设视准轴与水准管轴不平行，它们之间的夹角为i。
当水准管气泡居中，即水准管轴水平时，视线将倾斜i角。
由于i角对水准尺读数的影响与距离相等时，i角对水准尺读数的影响也相同，则求得的高差不受其影响，所以检验时将仪器置于地面点A,B的等距离I处，使Da=Db，则高差：
hˊAB=a1-b1
为正确的高差值。
然后将仪器置于A或B的一端，如B端附近（约3～5m），读B尺上的读书b,A尺上的读书a,由此得在点测得的A,B亮点的高差：
hˊˊAB=a2-b2
如果相差大于3mm，则可认为视准轴与水准管轴不平行，应予校正。
校正方法
由图4显见，仪器在Ⅱ点幷读取B尺读数后，因仪器离B点很近，i角对他的影响很小，可忽略不计，可认为B尺上的读数b2为视线水平时的读数，则A尺上的正确读数为
a’2=h’AB+b2
根据上式的计算结果，转动微倾螺旋使横丝对准A尺上读数为a2撇的地方，此时视准轴已水平，但水准管气泡不再居中。
校正时，先用校正针松开水准管一端左右两个螺丝，拨动上下两个校正螺丝，使气泡居中，然后旋紧左右两个螺丝。
这时，水准管轴也处于水平位置，与视准轴平行。
这项校检校正要反复进行，直到Ⅰ、Ⅱ两个测站上测得的高差相差不超过3mm。
全站仪检验与校正
①水准管轴应垂直于仪器旋转轴的检验与校正；
②十字丝竖丝应垂直于横轴的检验与校正；
③视准轴应垂直于横轴的检验与校正；
④横轴应垂直于竖轴的检验；
⑤竖盘指标差的测定；
⑥光学对点器的检验与校正。
检验及校正由小组成员协作完成，并分别提交检验报告。
仪器的检验报告
---全站仪
一：
视准轴垂直于横轴的检验
1检验方法：
视准轴不垂直于横轴的误差c，对水平位置的目标的影响x=c，且盘左，盘右的x绝对值相等而符号相反，此时横轴不水平的影响Xi=0。
则检验方法是：
选择一水平位置的目标A，用盘左，盘右观测之，取他们读书差得到2倍的c值：
2c=L-R±180°
2测量数据：
一测回
二测回
盘左
156°05′35″
156°05′39″
盘右
336°05′28
156°05′39″
2C
7″
8″
3检验结果及结论：
J6级仪器的2C绝对值应小于20″
由观测数据得平均值
2C=7.5″＜20″
则全站仪视准轴垂直于横轴的条件得到满足。
二：
竖盘指标差的检验：
1检验方法：
对一明显目标，用横丝盘左，盘右观测2测回，读垂直度盘天顶距，分别计算竖盘指标差，用公式：
X=1/2[（L+R）-360°]并取平均值。
2观测数据：
一测回
二测回
盘左
83°40′13″
276°20′12″
盘右
83°40′05″
276°20′19″
指标差
12.5
12
3检验结果及结论：
J6级仪器指标差变化容许值为：
25″
则变化为1/2（12.5+12）=12
″＜25″
则全站仪竖盘指标差的条件得到满足。
三：
测距仪加常数的检验：
1检验方法：
在通视良好且平坦的场地上，设置A,B两点，定出AB的中点C。
分别在A,B,C三点上安置三脚架和基座，高度大致相等并严格对中。
测距仪依次安置在A,C,B三点上测距。
在A点时测量距离AC,AB;在C点测量距离AC，CB；B点测量距离AB，CB。
K=AB-（AC+AB）
2观测数据：
在A点：
AB=68.603m
AC=34.640m
在B点：
AB=68.541m
CB=33.947m
在C点：
AC=34.621m
CB=33.964m
3检验结果及结论：
平均值：
AB=68.572mBC=33.956mAC=34.631m
K=33.956+34.631-68.572=0.015m
则该全站仪的加常数为0.015m。
三、准备工作
勘测前应搜集和掌握下列基本资料：
（1）各种比例尺的地形图、航测像片，国家及有关部门设置的三角点、导线点、水准点等资料。
（2）搜集沿线自然地理概况、地质、水文、气象、地震基本烈度等资料。
（3）搜集沿线农林、水利、铁路、公路、航运、城建、电力、通讯、文物、环保等部门与本路有关系的规划、设计、规定、科研成果等资料。
（4）对改建公路除上述资料外，还应搜集原有公路的测设、施工、养护、路况等档案资料。
四、规划选线
公路路线是公路的骨架，选线是整个公路勘测设计的关键，它对公路的使用质量和工程造价都有很大的影响，充分利用有利地形，正确运用技术标准，搞好路线平、纵、横三方面的结合，力求平面短捷舒顺、纵面平缓均匀及横断面经济稳定。
根据工程可行性研究报告拟定的路线基本走向方案，在小比例尺地形图（1：
10000～1：
50000）或航测像片上进行室内研究，经过对路线方案的初步比选，拟定出需勘测的方案（包括比较线）及需现场重点落实的问题。
经过现场踏勘，应根据实际情况对初拟的路线方案和比较方案进行调整或修正，确定路线走廓带后进行初测。
五、勘测设计
1、初测
线路方案确定后，这时就要进行实地初步勘测，称为初测。
初测是对初步方案进行现场勘测，在实地进行选点，标出线路的走向。
再沿着标出的线路进行导线测量、水准测量，带状地形图等的测绘工作，为初步设计提供更详细的地形资料。
（1）控制测量
1）导线测量
首先到现场进行踏勘，了解沿线地形情况，并搜集这一地区原有的测量资料及国家控制点的情况等，据此确定导线的布设形式、等级、与高级控制点的联测等。
导线测量的外业工作主要包括选点、测角和测边三项。
①选点：
根据各自的技术设计，全组同学共同协商出一个统一的导线布设方案。
公路“专控导线”一般多采用附和导线，即将控制导线首、尾分别与国家三角点联结，测定本导线的各个边长和夹角以及与高等级控制网联接角。
由全组同学共同选点并设立标志。
②导线水平角观测：
公路测量中，一般是观测导线前进方向的右角，但也可观测导线的左角。
无论观测左角还是右角，均采用测回法。
在测回间应变换度盘位置，并以左角（也可以右角）起始方向为准。
③导线边长测量：
水平距离用全站仪进行测量。
在外业观测工作结束后，应及时整理和检查外业观测手薄。
检查手薄所有计算是否正确，观测成果是否满足各项限差要求。
确认观测成果符合规范规定后，即可进行内业计算。
要求小组成员每人都要进行观测、记录、前、后视的作业工作，完成后每组提交一份观测记录。
每人设计一套计算表格，独立完成一条导线测量的内业计算（每条导线原则上由记录者计算，观测者检核），每人提交一份计算成果（包括计算表格和控制点成果表）和控制网略图。
注：
若水平角均按一个测回施测，上、下半测回互差
40"；导线角度闭合差
40"
，导线全长相对闭合差
值应满足规范规定的限差要求。
不同等级的导线，其
值的容许值也不同。
如三级导线规定
。
2）等外水准测量
①路线设计：
根据图根导线的布设情况以及各自的技术设计，全组同学共同协商出一个统一的水准路线，尽可能构成附合水准路线和闭合水准路线，并尽可能考虑水准路线的个数与人数相等。
②外业观测：
同导线测量。
③内业计算：
每人设计一套计算表格，独立完成一条水准路线的内业计算（每条水准路线原则上由记录者计算，观测者检核），每人提交一份计算成果（包括计算表格和水准点成果表）和水准路线略图。
注：
水准路线闭合差
。
（2）带状地形图测绘
一般测绘时比例尺常用1∶2000，在地形复杂地段的路线初步设计、施工图设计可采用1∶500或1∶1000比例尺。
线路带状地形图的测绘宽度，一般路中线两侧各100～200m，对1∶5000的地形图，测绘宽度每侧应不小于250m。
《公路勘测规范》中规定：
路线地形图的测绘宽度，当采用“纸上定线法”初测时，路线中线两侧应各测绘200～400m；采用“现场定线法”初测时，路线中线两侧测绘宽度可减窄为150～250m。
1）带状地形图的测绘内容
带状地形图的测绘内容与一般地形图基本相同，按照选定的比例尺测绘出带状范围内的建筑物、构筑物、水系、地形、地貌等。
①各种构筑物的测绘
各种建筑物、构筑物及其主要附属设施应按《工程测量规范》的规定测绘和表示。
各种线状物，如管线、高低压线等应实测其支架或电杆的位置。
道路及其附属设施按实际形状测绘。
公路交叉口应注明每条公路的走向。
铁路应注明轨面高程，公路标注路面类型，涵洞应注明洞底标高；
②水系及其附属物的测绘
对于水系及其附属物的测绘：
海洋的海岸线位置；水渠顶边及底边的高程；堤坝顶部及坡脚的高程；水井井台高程；水塘塘顶边及塘底的高程；河流、水沟等应注明水流方向。
③地形地貌的测绘
地形、地貌、植被、不良地质地带等均应详细测绘并用等高线和国家测绘局制定的“地形图图式”符号及数字表示。
2）带状地形图的测绘方法
带状地形图测绘采用全站仪测绘法测绘，沿线路可能的方向敷设导线点和水准点作为平面和高程的图根控制，按一般地形图测绘的方法和技术要求进行带状地形图测绘。
（3）纸上定线设计
《公路勘测规范》中规定：
各级公路应在地形测量之后，进行纸上定线；受条件限制或地形、方案较简单，也可采用现场定线。
线路初步设计就是在带状地形图上进行的，采用纸上定线的方法研究路线的可能方案，在图上绘出线路的方向、坡度，转弯处曲线连接方式，并经过比较论证确定最后路线方案。
也可结合地形地质等自然因素，平、纵、横三方面综合考虑，现场直接定线，并且合理地确定弯道半径和曲线长度。
根据平原区地形条件和地物分布的特点，路线布设应尽可能顺直短捷，一般采用较长直线，较大半径的曲线及中间加入缓和曲线的线形。
而山岭地区路线方向明确，布设顺山沿水就是横越山岭，在一条相当长的路线中，往往不是一种形式的路线，而是由几种形式的路段相互交替组成。
2、定测
（1）公路中线测量
公路中线测量是通过直线、曲线的测设将中心线具体地敷设到地面上进行的一系列测量。
路线中心线是由一系列的线路转折点（称为交点）组成的，路线中线的平面几何线形由直线和曲线组成。
因此中线测量工作主要包括测设中线上各交点和曲线等。
即以控制点为基础，根据设计路线的地理位置和几何关系计算公路中线上各桩点的坐标，编排中桩坐标表，然后实地放线，同时测定中桩的地面高程。
全站仪测设公路中线步骤：
1）计算放样元素
在中线放样中，全站仪是以极坐标法来放样平面点位的。
因此，需要有两个已知控制点，用以坐标定向。
2）安置仪器并进行有关设置
将仪器安置在测站点上，进行对中整平。
设置包括作业设置、测站设置和后视定向设置等。
注意：
架站尽量选择那些地势较高、通视条件好、可以看到更多中线上点位的位置。
特别是山区，如一个山头上的点可以看到周围几公里的中桩位置，而沿路线两侧架站往往需要好几站才可以敷设完这段中线。
3）开始放样
具体步骤如下：
①在A点安置仪器，后视B点。
②输入仪器高和测站点A的坐标，再输入后视点B的坐标。
③输入棱镜高和待放样点
的点号或坐标后，仪器自动计算出其水平角增量和水平距离，并在屏幕上显示水平角增量。
④松开水平制动，旋转照准部，使水平角增量逐渐变为零，在视线方向上设置棱镜。
⑤在照准棱镜后按有关键进行测量，屏幕显示实测距离与计算距离的差值。
指挥在视线方向上移动棱镜，再次测量后观察其差值，如此反复进行，直至距离的差值等于零即可。
这点即为要放样的点
的确切位置。
⑥在中桩位置定出后，随即测出该桩的地面高程（
坐标）。
这样纵断面测量中的中平测量就无须单独进行，大大简化了测量工作。
重复上述③～⑥步，测设其它中桩位置。
注意：
用钢尺检核相邻点间距是否合格。
要求：
①桩距：
表1中桩间距表
直线（m）
曲线（m）
平原、微丘
山岭、重丘
不设超高
R>60
60
R
30
R<30
50
25
25
20
10
5
注：
此次实习中可将桩距定为直线段50m，曲线段25m；
②精度：
表2中线量距及中桩桩位限差要求
公路等级
距离限差
纵向误差
横向误差
高等级公路
一般公路
1/2000
1/1000
s/2000±0.1m
s/1000±0.1m
10cm
10cm
注：
s是中线桩位测量的长度，以米为单位。
表3曲线测量闭合差限差要求
公路等级
纵向闭合差
横向闭合差（cm）
曲线偏角
闭合差（″）
平原微丘
山岭重丘
平原微丘
山岭重丘
高等级公路
1/2000
1/1000
10
10
60
一般公路
1/1000
1/500
10
15
120
（2）公路的纵横断面测量
设计公路中线在实地标定后，为进行工程施工设计、土石方计算，需详细了解中线沿线的地貌情况，而进行路线断面测量。
1）公路纵断面测量精度要求和测量方法
为了提高测量精度和成果检查，路线水准测量分两步进行：
首先是沿线路方向设置若干水准点，建立线路的高程控制，称为基平测量；然后根据各水准点的高程，分段进行中桩高程测量，称为中平测量。
基平测量的精度要求比中平测量高，一般按四等水准的精度要求，两水准点间高差闭合差：
对于桥头、隧道口或重点工程：
式中：
L——单程水准路线长度（km）
n——测站数
水准点布设时，应尽量靠近中线，以方便中线及施工测量；同时还应设在估计不被后期施工或行车所破坏，高程不变、易于引测、不易风化的岩石或永久性建筑物基座等牢固凸出的地方。
水准点布设密度，应根据地形和工程需要而定。
一般平原微丘区水准点间距不大于2km，山岭重丘区不应超过1km。
另外应在路线起终点、大中桥桥位两岸、隧道进出口、垭口、大型人工构造物等地增设水准点；
中平测量主要是用基平布设的水准点，引测出各中桩的地面高程，作为绘制纵断面图的依据。
中平测量作单程观测，其精度满足：
高速、一级公路：
二级及以下公路：
式中：
L——单程水准路线长度（km）
纵断面测量时，直接在控制点上架仪器，先放样点位，放样完直接测出高程即可。
当然如果地形平坦，也可以用全站仪放样，用水准仪来测高程。
表4纵断面（高程）记录表
桩号0+000
高程
2）公路横断面测量精度要求及测量方法
公路横断面测量的主要目的是测定中桩处垂直于中线方向的地形起伏形态，绘制横断面图，为路基设计、计算土石方数量以及施工放边桩之用。
逐桩实测路线横断面。
横断面的测量范围，应根据地形、地质、地物及设计需要确定。
一般中线左右宽度不小于20m，现场记录。
其精度满足：
一级公路：
高程：
水平距离：
二~四级公路：
高程：
水平距离：
式中：
——测点与路线中桩的高差（m）
——测点到路线中桩的水平距离（m）
用全站仪进行横断面测量
直接法：
直接在中桩点上架设全站仪，对中整平后，量取仪器高和棱镜高，然后指挥棱镜手在横断面上每个变化点处立杆，分别测得中桩至左右两边各横断面特征点的平距和高差。
当一条横断面测量结束后，再把仪器搬迁到下一个中桩点上，继续重复上述测量步骤。
对边测量：
将全站仪架设在测区内视野开阔，操作安全的位置，经对中整平后，便可逐条测量横断面上各特征点的数据。
①进入对边测量模式：
程序——对边测量——选择适用于横断面测量的（A-B,A-C）对边测量类型；
②照准一条横断面中桩点A上的棱镜，按F1测量键，显示仪器至中桩点A之间的水平距离HD；
③照准立于横断面特征点B上的棱镜，按F1测量键，显示仪器至特征点B之间的水平距离HD；
④按设置键，则中桩点A与横断面特征点B之间的水平距离dHD和高程dVD显示出来，直接将其记录在横断面记录表中；
⑤再照准立于横断面特征点C的棱镜，按F1测量键，显示仪器至特征点C之间的水平距离HD；
⑥按设置键，则中桩点A与横断特征点C之间的水平距离dHD和高程dVD显示出来，直接将其记录在横断面记录表中；
重复上述步骤，依次照准剩余横断面各特征点，分别测出中桩A与它们各点之间的水平距离和高差，并建起记录在横断面记录表中。
直到该横断面所有特征点测量完毕后，按ESC键返回前一个模式。
重复上述步骤，依次照准下一个横断面的中桩及各特征点处的棱镜，分别测出该断面中桩至各特征点的水平距离和高差，并将其记录在横断面记录表中。
注意：
①各横断面从下往上排列，桩号写在断面下方（+）号对准路中心；
②左边平距记为负，右边记为正。
③采用以下格式记录测量数据：
表5横断面（距离、高程）记录表
桩号0+000
距离
高程
（3）纵横断面图绘制
在公路设计中，为估算工程量，需要沿线路或垂直于线路方向绘制地面的断面图，即要绘制地面纵横断面图。
①纵断面图
以中桩的里程为横坐标，以其高程为纵坐标而绘制的。
比例尺选择：
通常横向采用与地形图相同的比例尺，而纵向要比横向大10倍，以突出地形起伏状况。
横向1：
2000或1：
1000，纵向1：
200或1：
100。
平原微丘区，建议使用1：
100山岭重丘区建议使用1：
200。
②横断面图
根据横断面测量中得到的各点间的平距和高差，绘出各中桩的横断面图。
在断面图上应标定中桩位置和里程，并逐一将地面特征点画在图上，再连接相邻点，即绘出横断面的地面线。
（4）土方量计算
横断面绘制完后，就要计算各桩号的土方量。
六、技术总结
前述所有任务完成后，整理全部成果，并开小组会议编写《公路勘察技术总结报告》，每人一份。
七、实习计划和安排
第一天：
实习动员与领仪器
第二天：
踏勘测区与技术设计并提交《公路勘测技术设计书》
第三天：
选线
第四天：
踏勘选点、设立标志
第五至七天：
外业数据采集并提交观测记录
第八天：
绘制带状地形图测绘
第九天至第十天：
中线测量
第十一至第十三天：
纵横断面测量
第十四天：
绘制横断面图，并计算土方量
第十五天：
提交成果、返还仪器、实习总结
注：
遇到阴雨天气或其它原因使实习安排拖延，应按上述计划补上被耽搁的实习内容。
八、实习组织与纪律
1、实习组织及注意事项
在系领导指导下，组成公路勘察实习队。
领导小组由系领导和指导教师组成，班委会和团支部干部配合做好有关工作。
全班同学按每五人一个组，在外实习期间里，每人轮换实习工作的组织实施与对外联络。
2、实习纪律及注意事项
（1）严格遵守学生手册中有关规定；
（2）树立严肃认真的工作态度，严格执行有关地形测量的规定；
（3）搞好组内和组间的团结协作；
（4）加强组织性和纪律性，工作过程中不乱说、不打闹；
（5）必须认真参加所有实习阶段的工作，出测和收测时要步调一致，更不得无故缺席。
不得相互代替工作，一经发现按作弊处理。
（6）对所领仪器和工具应精心照料、分工负责。
对违章操作和保管不当造成损坏或遗失，按实验室制度由个人和小组负责赔偿。
（7）在外作业时，来往车辆和行人较多，均应注意仪器和人生安全。
遇到特殊情况时，应及时由组长向领导小组成员汇报。
九、实习成绩评定办法
实习成绩根据实习期间每个同学的工作表现、提交成果的质量综合评定，具体评定方法：
项目
满分
综合表现
10分
公路勘察技术设计书
10分
选线
5分
初测
20分
中线测量
15分
纵横断面测量
15分
纵横断面图绘制
10分
土方量计算
5分
公路勘察技术总结报告
10分
总分
100分
说明：
初测中：
控制测量占7分，带状地形图测绘占7分，内业成图占6分；纵横断面测量中：
纵断面测量占8分，横断面测量占7分。
十、实习所用的仪器和工具（以小组为例）
1、仪器
全站仪一套，S3水准仪一套。
2、工具
记录夹一个。
3、耗材
导线测量记录本和水准测量记录本各一本，红油漆一桶，毛笔一支，水泥钉一盒，木桩若干。
4、资料
《公路勘察实习指导书》；
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