工程测量导线常用计算公式.docx
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工程测量导线常用计算公式
二〇一二年八月二日
一、方位角的计算公式
二、平曲线转角点偏角计算公式
平曲线直缓、缓直点的坐标计算公式三、.
四、平曲线上任意点的坐标计算公式
五、竖曲线上点的高程计算公式
六、超高计算公式
七、地基承载力计算公式
八、标准差计算公式
九、坐标中线测量与计算
十、全站仪的使用方法和坐标测量步骤
一、方位角的计算公式
1.字母所代表的意义:
x:
QD的X坐标1y:
QD的Y坐标1x:
ZD的X坐标2y:
ZD的Y坐标2S:
QD~ZD的距离
的方位角ZD~QD:
α.
计算公式:
2.
?
?
?
?
22yyx?
?
S?
?
x1122y?
y1)当y-y>0,x-x>0时:
?
12?
arctg1122x?
x12y?
y-x>0时:
y2)当-y<0,x?
12arctg?
360?
?
1212x?
x12yy?
时:
-x<0x3)当12?
arctg?
180?
?
12x?
x12二、平曲线转角点偏角计算公式
1.字母所代表的意义:
α:
QD~JD的方位角1α:
JD~ZD的方位角2β:
JD处的偏角
2.计算公式:
β=α-α(负值为左偏、正值为右偏)12三、平曲线直缓、缓直点的坐标计算公式
1.字母所代表的意义:
U:
JD的X坐标
V:
JD的Y坐标
)JD~ZH:
方位角(A.
23?
?
LLLD?
?
:
曲线的切线长,Tsss?
?
?
T?
tgR?
?
22R224R240?
?
D:
JD偏角,左偏为-、右偏为+
2.计算公式:
直缓(直圆)点的国家坐标:
X′=U+Tcos(A+180°)
Y′=V+Tsin(A+180°)
缓直(圆直)点的国家坐标:
X″=U+Tcos(A+D)
Y″=V+Tsin(A+D)
四、平曲线上任意点的坐标计算公式
1.字母所代表的意义:
P:
所求点的桩号
B:
所求边桩~中桩距离,左-、右+
M:
左偏-1,右偏+1
C:
JD桩号
D:
JD偏角
L:
缓和曲线长sA:
方位角(ZH~JD)
U:
JD的X坐标
V:
JD的Y坐标
23?
?
LLLD?
?
T:
曲线的切线长,sss?
tg?
?
T?
R?
?
22R224R240?
?
:
直缓桩号T-I=C.
J=I+L:
缓圆桩号
?
DR:
圆缓桩号LJH?
?
?
s180K=H+L:
缓直桩号
2.计算公式:
1)当P
中桩坐标:
X=U+(C-P)cos(A+180°)mY=V+(C-P)sin(A+180°)m边桩坐标:
X=X+Bcos(A+90°)mbY=Y+Bsin(A+90°)mb2)当I
?
?
2IP?
30?
M?
?
AO
?
RLs?
?
3I?
P?
?
?
?
G?
IP
2R90中桩坐标:
X=U+Tcos(A+180°)+GcosOmY=V+Tsin(A+180°)+GsinO
m?
?
2IP90?
?
?
W
?
RLs边桩坐标:
X=X+Bcos(A+MW+90°)mbY=Y)+Bsin(A+MW+90°mb
3)当J
?
?
?
?
L90?
P?
JM90?
?
LJ?
P90?
?
?
ssO?
A?
M?
?
A?
?
?
?
?
?
RRR?
?
?
?
JP90?
?
sinG?
2R
?
R中桩坐标:
3?
?
30?
LL?
?
?
?
?
?
ssOcosM?
Tcos?
A?
180?
?
GL?
cosA?
X?
U?
?
?
?
sm2?
RR90?
?
?
?
3?
?
30L?
L?
?
?
?
?
?
ssO?
180?
sin?
L?
?
GsinA?
MT?
YV?
sinA?
?
?
?
sm2?
RR90?
?
?
?
?
?
JP?
90?
?
W?
R边桩坐标:
X=X+Bcos(O+MW+90°)mbY=Y+Bsin(O+MW+90°)mb4)当H
?
?
2KP?
30?
M?
180?
?
O?
AMD?
?
RLs?
?
3P?
KG?
K?
P?
2R90中桩坐标:
X=U+Tcos(A+MD)+GcosOmY=V+Tsin(A+MD)+GsinO
m?
?
2KP?
90?
?
W?
RLs边桩坐标:
X=X+Bcos(A+MD-MW+90°)mbY=Y)MW+90°-+Bsin(A+MDmb
P>K时5)当-K)cos(A+MD)中桩坐标:
X=U+(T+PmK)sin(A+MD)P-Y=V+(T+m)+Bcos(A+MD+90°边桩坐标:
X=Xmb)=Y+Bsin(A+MD+90°Ymb;若要以“度”“米”;角度测量单位:
注:
计算公式中距离、长度、桩号单位:
“弧度”为角度测量单位,请将公式中带°的数字换算为弧度。
竖曲线上点的高程计算公式五、
1.字母所代表的意义:
R:
曲线半径方向的坡度ZY~JD:
i1方向的坡度~YZ:
iJD2:
曲线的切线长TE:
外失距x:
竖曲线上的点到直圆或圆直的距离y:
竖曲线上点的高程修正值计算公式:
2.
Rii?
T?
2122T?
ER2.
2x?
y
R2超高计算公式六、
1.字母所代表的意义:
i:
路拱坡度0:
超高坡度ib:
缓和曲线长Lsb:
所求点~路中线距离1C---C:
从直缓开始,到路左右坡度一致的距离,即图中x0:
所求点~直缓或缓直的距离xh:
超高值b
960960
480480480480设计标高设计标高i0=1.5%i0=1.5%i0=1.5%i0=1.5%旋A---C---96960
480480480480设计标高设计标高i0=1.5%ibi0=0.0%ib旋旋转转轴轴B---BD---DLC=LSX0DBAC
X0/2X0/20缘边侧外i道%车b行×00bii0ii×1b1旋转轴bb行车道i内侧边缘×b0001iiiibDBCAHY(YH)ZH(HZ)
2.计算公式(公式1):
(绕中线旋转)2iL行车道外侧边缘行车道内侧边缘s0?
x相对于路中线超高值?
?
0ii?
X0=2×i0/(i0+ib)×Lsb0hb=-(b1+bx)×i0X≤x0x时)当x≤1hb=b1×(i0+ib)×X/Ls-b1×i00hb=-(b1+bx)×X/LS×ibX≥x0?
?
xiib?
超高计算公式1行车道外侧边缘:
b01?
?
bhib10Ls行车道内侧边缘行车道外侧边缘i0:
路拱坡度ib:
超高坡度hb=(-i0-(ib-i0)×X/Ls)×bhb=(-i0+(i0+ib)×X/Ls)×b?
?
行车道内侧边缘:
L:
缓和曲线长sibb?
h?
?
01bxb:
到路中线距离X:
所求点到ZH(HZ)距离2)当x≥x0时超高计算公式2?
?
xiib?
行车道外侧边缘:
b01h?
?
bib01Ls?
?
xb?
b?
行车道内侧边缘:
x1hi?
bbLs
3.计算公式(公式2):
?
?
?
?
xi?
i行车道外侧边缘:
?
?
0bbh?
i?
?
?
?
1b0L?
?
s?
?
?
?
x?
ii行车道内侧边缘:
?
?
0bb?
?
hi?
?
?
10bL?
?
s七、地基承载力计算公式
1.字母所代表的意义:
N:
锤击数
M:
地基承载力
2.计算公式(公式1):
(绕中线旋转)?
?
2?
.?
0785N?
M100注:
贯入深度为30cm,单位为MPa
八、标准差计算公式
1.字母所代表的意义:
:
样本平均值X:
样本标准差S.
计算公式:
2.
2n?
?
n?
?
?
?
2?
2Xn?
X?
?
XX?
ii?
?
1?
i基于整个样本总体的标准差:
1i?
?
?
S2nn2n?
?
n?
?
?
?
2?
2XXn?
?
?
X?
Xii?
?
基于样本估算标准差:
1i?
1?
i?
S?
?
?
1n1?
nn?
九、坐标中线测量与计算采用全站仪测量线路中线,其基本的原理就是:
利用假定坐标系或大地坐标系,测量各交点的坐标,并计算中线上的任意一点的坐标,利用坐标放样的原理,把各中桩在地面,以备后续测量。
上确定(打桩)
(一)控制点测设由于线路通常较长,为确保测量各交点坐标的准确性,通常在线路的全长,每隔一定的距离设置一个坐标控制点,该控制点的坐标是测量该段线路交点的坐标基准点。
因此,坐标中线测量的第一步就是进行控制点的测量。
一、控制点的布设
XD2D3JD9JD4
JD5JD2DJD3JD11-2
JD6JD8
JD7D1Y
5-1
图
控制点布置在线路沿线两侧,点位尽量放置在较高的位置上,能够看见越长的线路越
好。
点位要固定,不能有移动的现象。
尽量设置在建筑物的顶上等位置,若在没有建筑物的地区,则应在地上打入大木桩,在桩顶上订小钢钉。
两相邻的控制点能够相互通视,距。
D2、D3—500m的范围之内。
如图5-1,控制点为D1、离在50m二、控制点坐标测量控制点坐标测量可以分成两类,其一是有提供大地坐标系的,即提供地上固定的两可通视点及其坐标。
其二是不能提供大地坐标系统的,可以自己假定坐标系统。
(一)无已知的大地坐标,坐标系统是假定的假定坐标时应注意坐标的起点位置最好数据能大,以免中线测量的时候出现负坐标。
。
,10000)如第一点的坐标假定为(10000(
进行前视测量瞄准远处一固设置测站点,输立仪D点,瞄D对中,整目二)测量键。
出现坐向。
按置零键。
(假定坐标)。
有ENTER标后按保存数据。
已知点,D2仪器搬至转度显示方位角与水输入测站点D2旋的对中整平。
瞄准盘,重复平角,按设置键的坐标,后视点D1输入“”。
D1点,使此时水平盘的量下测大D1控D2制—度数为个地的方位角。
点。
坐1
控制点测量程序图5-2标,坐标系统是已知的大地坐标系统是已知的,必须提供已知的两点坐标和实地的点位。
其测量出来的坐标。
S1、S2均是大地坐标。
如提供两点点位与坐标,
按设置S2。
瞄准设置后视点,输,设置测站点,输入立仪于S1键。
使此时水平对中,整平输入入点名S2坐标S1点名、(大,
S1盘的度数为S2地坐标)。
坐标。
—S2的方位角。
实旋转度盘,测量点,仪器搬至D1瞄准S1旋转度或S2,的坐控制点按设置键。
使水重复盘,D1输入测站点点名训标。
并存盘。
后视点输入度的数D1为,盘量测下平“S1”S2。
或的或制控个—D1S1S2项点。
方位角。
2
控制点测量程序5-3图
目:
在实训场地进行三个控制点的测量,假定坐标系统。
课时。
实训时间:
2
(二)坐标计算求另一点的坐标、已知某点的坐标,1,JDD2,瞄准置罗盘仪于D1,后视1X的距离L得方位角β,测JD—D1D2101β得+LX=Xcos01JD1D1JD4βY=Y+Lsin0JD11D1JD5JD2JD3……的坐标。
同理测JD、JDJD1322、已知二点坐标,求方位角与距离。
L1JD6已知JD(X、Y)AAA
D1)X、YJD(BBBY22)?
?
(YY(X?
X)用L=ABABAB图5-4交点坐标计算Y?
Y0AB=arctg+n*180βAB
X?
XABAβB的时候必须是点坐标减点坐标。
注意:
计算ABn=0
Y、△X>0,当△n=1Y>0、△X<0,△n=1、△X<0,△Y<0n=2、△X>0,△Y<0L同理得,βBCBC,а<0时为左偏。
时为右偏аβ-а=β当>0ABBBC3、计算线路中桩坐标
(1)直线段
已知:
方位角аJD(X,Y),,ABAAA直线上P点到JD的距离为DA1ABP的坐标为:
则1а·cos+DX=XABP1Aаsin·+D=YYAB
AP1
直线段坐标计算5-5图
。
的切线长T注意:
距离D=P1的桩号—JDA的YZ桩桩号+JDA段任一点)点坐标计算(ZH-HY
(2)第一缓和曲线P2用直线段上求坐标法求得。
Y)ZH(X,ZHZHаcos=X+SX·
P2ZHZHP2-sin·аY=Y+ZH-P2P2ZHP2ZH-△а=аа+HP2ABZH-
”。
”,左偏为“-JD右偏为“+B:
先算弦长S222BC=X+YSHH5L=L-XH
22LR40S3L图5-6第一缓和曲线段坐标计Y=H
RL6S点的桩号之差)L为P2到ZHL=P2-ZH(2YL30H△а=arctg或△а=HH
?
XRLHS(3)圆曲线段P3点坐标计算(HY-YH段任一点)
X=X+S·cosаHY-P3P3HY
·sinа=YY+SABP3HYHYP3-
sinS=2R·φ90LHY-P3φ=
?
RL=P-HY3а=а+β+φ0P3HYAB-
90Ls=а++φAB
?
R
当JD右偏时用“+”,左偏时用“-”。
园曲线段坐标计算5-7图BHY到点的桩号之差L——P3的弦长——SHY到P3φ——所对应的弦切角L段任一点)YH-HZ点的坐标(P4第二缓和曲线)4(.
X=X+T·cosа先求BCHZB
BCаsinY=Y+T·BCBHZа·cosX=X+HZ-P4
P4HZ)аcos(180+=X+SP4-HZHZP4HZ-+△аа=X-S·cos(BCHZ
)HY=Y+S·sinаP4HZP4HZ-=Y+S·sin(180+а)HZP4HZ-+·sin(а△а)=Y-SHBCHZ
当右偏时用“-”,左偏时用“+”。
第二缓和曲线段坐标计图5-7222=X+YSHH5LX=L-H
2240RLS3LY=H
6RLSYH=arctg△аH
XH
(三)坐标放样
在内业计算中,计算出所有的中桩坐标后,到现场把各中桩在实地放样出来,是后续的水准抄平的前沿工作。
中桩的放样工作是运用全站仪坐标测设的原理进行的。
1、坐标放样的步骤
(1)设置测站点
1)立仪器于控制点A,对中、整平。
2)进入放样模式。
3)输入测站点A坐标。
(2)设置后视点
1、输入后视点B坐标。
的方位角。
A-B,按“设置”键。
使此时的水平盘的读数为B、瞄准后视2.
(3)中桩放样
1)进入点放样模式。
2)输入待放样点的坐标。
3)旋转水平盘,使“旋转角”为“0”。
4)指挥棱镜落在中丝上,并按“测量”键。
5)根据显示的距离“+”、“-”号,指挥棱镜延长或缩短棱镜与仪器之间的距离。
直至距离显示为“2mm-3mm”,下令打桩。
6)下一个放样点,重复2—5的工作步骤。
2、注意事项
全站仪放样时应注意每次搬站后应首先进行后视,归坐标系统。
其次,在放样过程中指挥棱镜前进和后退应准确,避免重复工作。
对于棱镜手,在立棱镜时应确保棱镜垂直,在小距离移动时应利用小钢尺量测,确保快速准确测量。
十、全站仪的使用方法和坐标测量步骤
全站仪的功能
1、角度测量(angleobservation)
(1)功能:
可进行水平角、竖直角的测量。
(2)方法:
与经纬仪不异,若要测出水平角∠AOB,则:
1)当精度要求不高时:
瞄准A点——置零(0SET)——瞄准B点,记下水平度盘HR的大小。
2)当精度要求高时:
——可用测回法(methodofobservationset)。
操作步骤同用经纬仪操作一样,只是配置度盘时,按“置盘”(HSET)。
2、距离测量(distancemeasurement)
PSM、PPM的设置——测距、测坐标、放样前。
1)棱镜常数(PSM)的设置。
一般:
PRISM=0(原配棱镜),-30mm(国产棱镜)
)(乘常数)的设置。
PPM)大气改正数(2.
输入测量时的空气温度(TEMP)、气压(PRESS),或经计算后,输入PPM的值。
(1)功能:
可测量平距HD、高差VD和斜距SD(全站仪镜点至棱镜镜点间高差及斜距)
(2)方法:
照准棱镜点,按“测量”(MEAS)。
3、坐标测量(coordinatemeasurement)
(1)功能:
可测量方针点的三维坐标(X,Y,H)。
(2)测量原理
若输入:
方位角,测站坐标(,);测得:
水平角和平距。
则有:
方位角:
坐标:
若输入:
测站S高程,测得:
仪器高i,棱镜高v,平距,竖直角,则有:
高程:
(3)方法:
输入测站S(X,Y,H),仪器高i,棱镜高v——瞄准后视点B,将水平度盘读数设置为——瞄准方针棱镜点T,按“测量”,便可显示点T
的三维坐标。
4、点位放样(Layout)
(1)功能:
根据预设的待放样点P的坐标,在实地标出P点的平面位置及填挖高度。
(2)放样原理
1)在大抵位置立棱镜,测出当前位置的坐标。
2)将当前坐标与待放样点的坐标比拟较,得距离差值dD和角度差dHR
或纵向差值ΔX和横向差值ΔY。
3)根据显示的dD、dHR或ΔX、ΔY,逐渐找到放样点的位置。
5、步伐测量(programs)
(1)数据收罗(datacollecting)
(2)坐标放样(layout)
(3)对边测量(MLM)、悬高测量(REM)、平面或物体表面的大测量(AREA)、后方交会(RESECTION)等。
(4)数据存储管理。
包括数据的传输、数据文件的操作(改名、删去、查阅)。
§7.2TOPCONGTS-312全站仪施用简介
仪器面板外不雅和功能申明***
面板上按钮功能如下:
——进入坐标测量标准样式键。
◢——进入距离测量标准样式键。
ANG——进入角度测量标准样式键。
MENU——进入主菜单测量标准样式键。
ESC——用于中断正在进行的操作,退回到上一级菜单。
POWER——电源开关
◢◣——光标左右移动键
▲▼——光标上下移动、翻屏键
F1、F2、F3、F4——软功能键,其功能分别对应显示屏上相应位置显示的命令。
显示屏上显示符号的含义:
V——竖盘读数;HR——水平读盘读数(右向统计);HL——水平读盘读数(左向统计);
HD——水平距离;VD——仪器望远镜至棱镜间高差;SD——斜距;*
——正在测距;
N——北坐标,x;E——东坐标,y;Z——天顶方向坐标,高程H。
***全站仪几种测量标准样式
1、角度测量标准样式
功能:
按ANG进入,可进行水平角、竖直角测量,倾斜改正开关设置。
第1页F1OSET:
设置水平读数为:
0°00ˊ00。
F2HOLD:
锁定水平读数。
F3HSET:
设置任意大小的水平读数。
F4P1↓:
进入第2页。
第2页F1TILT:
设置倾斜改正开关。
F2REP:
复测法。
F3V%:
竖直角用百分号显示。
F4P2↓:
进入第3页。
第3页F1H-BZ:
仪器每一转动水平角90°时,是否要蜂鸣声。
F2R/L:
右向水平读数HR/左向水平读数HL切换,一般用HR。
F3CMPS:
天顶距V/竖直角CMPS的切换,一般取V。
F4P3↓:
进入第1页。
2、距离测量标准样式
功能:
按◢进入,可进行水平角、竖直角、斜距、平距、高差测量及PSM、
PPM、距离单元等设置。
:
进行测量。
F1MEAS页1第
F2MODE:
设置测量标准样式,Fine/coarse/tragcking(精测/粗测/跟踪)。
F3S/A:
设置棱镜常数改正值(PSM)、大气改正值(PPM)。
F4P1↓:
进入第2页。
第2页F1OFSET:
偏心测量方式。
F2SO:
距离放样测量方式。
F3m/f/i:
距离单元米/英尺/英寸的切换。
F4P2↓:
进入第1页。
三、坐标测量标准样式
功能:
按进入,可进行坐标(N,E,H)、水平角、竖直角、斜距测量及PSM、PPM、距离单元等设置。
第1页F1MEAS:
进行测量。
F2MODE:
设置测量标准样式,Fine/Coarse/Tracking。
F3S/A:
设置棱镜改正值(PSM),大气改正值(PPM)常数。
F4P1↓:
进入第2页。
第2页F1R.HT:
输入棱镜高。
F2INS.HT:
输入仪器高。
F3OCC:
输入测站坐标。
F4P2↓:
进入第3页。
第3页F1OFSET:
偏心测量方式。
F2———
F3m/f/i:
距离单元米/英尺/英寸切换。
F4P3↓:
进入第1页。
4、主菜单标准样式
功能:
按MENU进入,可进行数据收罗、坐标放样、步伐执行、内存管理(数据文件编辑、传输及查询)、参数设置等。
***全站仪功能简介
测量前,要进行如下设置——按◢或,进入距离测量或坐标测量标准样式,再按第1页的S/A(F3)。
1、棱镜常数PRISM的设置——进口棱镜多为0,国产棱镜多为-30mm。
(详细见仿单)
2、大气改正值PPM的设置——按“T-P”,分别在“TEMP.”和“PRES.”栏,输入测量时的空气温度、气压。
(或者按照仿单中的公式计算出PPM值后,按“PPM”直接输入)。
申明:
PRISM、PPM设置后,在没有新设置前,仪器将保存现有设置。
一)角度测量(.
按ANG键,进入测角标准样式(开机后默认的标准样式),其水平角、竖直角的测量方法与经纬仪操作方法基本不异。
照准方针后,记载下仪器显示的水平度盘读数HR和竖直度盘读数V。
(二)距离测量
先按◢键,进入测距标准样式,瞄准棱镜后,按F1(MEAS),记载下仪器测站点至棱镜点间的平距HD、镜头与镜头间的斜距SD和镜头与镜头间的高差VD。
(三)坐标测量
1、按ANG键,进入测角标准样式,瞄准后视点A。
2、按HSET,输入测站O至后视点A的坐标方位角。
如:
输入65.4839,即输入了。
3、按键,进入坐标测量标准样式。
按P↓,进入第2页。
4、按OCC,分别在N、E、Z输入测站坐标(X0,Y0,H0)。
5、按P↓,进入第2页,在INS.HT栏,输入仪器高。
6、按P↓,进入第2页,在R.HT栏,输入B点处的棱镜高。
七、瞄准待测量点B,按MEAS,得B点的(XB,YB,HB)。
(四)零散点的坐标放样(不施用文件)
1、按MENU,进入主菜单测量标准样式。
2、按LAYOUT,进入放样步伐,再按SKP,略过施用文件。
3、按OOC.PT(F1),再按NEZ,输入测站