工程测量学文档格式.docx
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其又分为航空摄影与地面摄影等。
工程测量学：
是对各项工程建设服务的测量工作。
（工程不同，测量工作也具有各自的特点和要求，但从根本原理和方法上看，又有许多共同之处。
）
《建筑工程测量》涉及的内容：
普通测量学为建筑工程服务中的测量工作。
三、建筑工程测量的任务与内容：
在工程规划设计阶段，首先要测绘地形图为规划设计提供各种比例尺的地形图和测绘资料；
在施工阶段，要将图纸上设计好的建筑物的平面位置和高程，按设计要求标定在地面上，作为施工的依据。
在施工过程中，要经常对施工和安装工作进行检验、校核，保证所建工程符合设计要求。
在管理阶段，对某些大型的、重要的建筑物还要定期进行变形观测，以确保工程的安全使用。
由此可见，在建筑过程的各个阶段都需要测量，而测量的精度和速度直接影响到整个工程的质量和速度。
如何完成测定和测设任务，引出测量的实质
第二节地面点位的确定
一、测量工作的实质：
测量工作总是要把测定或测设的地物和地貌归结为一些特点，将这些点的位置测出和标定，即可绘出地形图，或在地面上标定它们的位置。
二、地面点位的确定
确定地面点的位置就是要确定它相对于地表面的关系。
地球表面有高低起伏，所以地面点是三维空间点，需要三个独立的量来确定，这三个量就是地面点在地球表面的摄影位置和该点到地球表面的距离，而地球表面凸凹不平，本身不规则，所以以上三个量的确定，须首先明确几个概念：
（一）基本概念：
1、水准面：
地球上自由静止的水面称为水准面。
水准面有无数多个，水准面上处处与铅垂方向成正交（水准面上每一点的重力方向与该面垂直）。
2、大地水准面：
测量学设想静止的平均海平面，延伸穿过陆地和岛屿，围成一个封闭的椭球体曲面称为大地水准面。
它是水准面中特殊的一个，且具有唯一性。
3、水平面：
与水准面相切的平面，称为水平面。
4、铅垂线：
（理解）地球表面物体的受力方向线。
注：
大地水准面、水平面、铅垂线是测量的基准面和基准线。
（二）地面点平面位置的确定：
在小区域工程测量中，可将这个小区域的大地水准面看成水平面，则把地面点投影到这个平面位置上，可用平面直角坐标表示。
（这一水平面就是测量基准面）构成如下图：
注意：
测量坐标系与数学坐标系不同
此坐标系与数学中的不同：
1、坐标轴符号互换；
x（N）
ⅣⅠ
2、二、三象限的位置对调；
Oy（E）
ⅢⅡ
3、象限编号的方向相交。
但在数学中的全部三角方式和符合规则，可直接应用到测量计算中，不需做任何改变。
为避免坐标出现负值以简化计算，坐标原点一般选在测区的西南角。
（三）地面点的高程
高程：
地面点到高程基准面的铅垂距离，称为地面点的高程。
（又称为绝对高程）工程测量中称标高。
绝对高程：
地面点到大地水准面的铅垂距离。
又称海拔，用H表示。
相对高程：
地面点到假定水准面（任意水准面）的铅垂距离。
用H`表示。
介绍资料：
教育学生爱护测量标志，这是责任与义务
高差：
两个地面点的高程差，称为高差。
用h表示。
在我国，以黄海的平均海平面作为基准面，在国家测绘总局的领导下，青岛验潮站测设水准原点的绝对高程，再根据它，在全国布高程控制网。
（水准原点在青岛的一个山洞里，1985年国家高程基准72.260m.）
三、确定地面点位的三个基本要素
如前所述，地面点的平面位置是地面点在投影平面上的坐标（X，Y）和高程（H）决定的，但是，在实际测量中，X、Y、H的值不能直接测定，如何解决这个问题呢？
实际测量工作中，是通过测定点位关系的三个基本要素推算的（间接测定或传递）。
B
x
1、三个基本要素：
地面点间的水平距离、水平角、高差。
如图：
y
C
A
已知B位置，测设三个基本要
素，由B点的三个量推算得C点
的三个量，而唯一确定C点（应
用三角函数）。
2、所以测量中主要是反复的、大量进行下述三项基本工作：
（1）高程测量
（2）水平角测量
（3）水平距离测量
略讲，明其结论
第三节用水平面代替水准面的限度
1、地球曲率对水平距离和水平角的影响，经推算，在半径为10公里圆面积内，误差很小，完全可以忽略，可用水平面代替水准面。
2、地球曲率对高程的影响经推算，影响较大，不可忽略。
第四节测量工作的基本原则
测量应遵循的程序和原则：
“从整体到局部，先控制后碎步，高精度控制低精度”。
此原则优点：
1、可以使各碎步点保证应用的精度、保证整体精度；
2、可以根据控制网把测区分成若干局部，展开几个工作面，同时施测碎步，加快测量进度。
测量工作的基本要求：
测量工作有内外之分；
测量工作首先进行室外作业，然后进行室内作业，测量成果的质量取决于外业，但外业又要通过内业得出成果，因此，不论外业或内业，都必须坚持“边工作边校核”的原则，这样才能保证测量精度和较高的效率。
第二章水准测量
本章首先学习测量基本的工作之一——“高程测量”。
测量地面点高程的测量工作，根据使用仪器和测量方法不同：
可分为水准测量、三角高程测量和气压高程测量。
其中，水准测量是精确测定地面点位的一种主要方法。
第一节水准测量原理
水准测量是利用水准仪提供一条水平视线，借助竖立在地面点上的水准尺，直接测定地面上各点之间的高差，然后根据其中一点的已知高程推算其它各点的高程。
如下图所示：
此图非常重要
“原理”一目了然
已知HA，求HB=？
则在A、B两点间安置水准仪。
图中：
A、B分别为后、前视点，a、b分别为后、前视读数，仪器到A、B的距离分别为后、前视距离。
显然有下式：
hAB=a-b
（1）
HB=HA+hAB
HB=（HA+a）-b
（2）
说明：
在施工测量中常用视线高法，优点明显
1、hAB有正负，hAB表示B点相对于A的高程差，当hAB为正时，表示B点高于A点。
相反，表示A点高于B点。
2、高差的计算有两种方法，其一是高差法，见式
（1）。
其二是视线高法，见式
（2）。
两种方法各有其优点。
上图表示安置一次仪器，称为一个测站，就能测出两点间的高差。
如下图，当A、B相距较远或者高差较大时，就经在两点间临时选定若干转点（常用TP表示），并依次连续地测出相临点间的高差h1、h2、h3……hn才能测出A、B两点之间的高差：
hAB=∑h=（a1-b1）+（a2-b2）+（an-bn）=∑a-∑b
HB=HA+∑h
在水准测量过程中临时选定的立尺点，其上既有前视读数，又有后视读数，这些点称为转点，用TP表示。
转点在测量过程中起转移仪器、传递高程的重要作用，应该选择在坚定稳固的地面上，以免水准尺下沉。
首次涉及测量仪器，要特别强调注意爱护仪器，养成良好习惯与作风
第二节水准测量的仪器和工具
水准测量所用的仪器和工具主要有水准仪、水准尺和尺垫三种。
一、DS3型微倾式水准仪
对照实物进行讲解
水准仪是用于测量地面点高程的仪器。
类型很多在建筑工测量中，常用DS3型微倾式水准仪“D”和“S”分别为“大地测量”和“水准仪”意思，“3”为用该类仪器进行水准测量每公里往、返测高差中的偶然中误差为±
3mm（S05≤0.5mm、S1、S3和S10四种型号）。
（一）望远镜
望远镜是构成水平视线，瞄准目标并对水准尺进行读数的主要部件。
目前主要为内对光望远镜。
如图所示：
主要有物镜、对光透镜、十字丝网和目镜构成。
各部作用：
物镜成缩小倒立实像；
对光透镜使像落在十字丝分划板上；
十字丝对准目标，读取水准尺上读数；
目镜是使十字丝网目标清晰，目镜对光螺旋调节十字丝清晰度；
十字丝分划板构造：
由纵丝、横丝、中丝组成。
十字丝交点与物镜光心的连线，称为望远镜的视准轴。
此轴即水准仪提供的水平视线轴。
（二）水准器
水准器是整平仪器的装置，有管水准器（水准管）和圆水准器两种。
1﹑水准管
此原理可引导学生自己得出
原理：
气泡永远处于管内最高处。
据原理可如此设计：
用玻璃管制成密封容器，管内壁研磨成一定半径的圆弧，管内注液体形成气泡，管两端各有刻划间隔2mm的分划线。
如图，分划线的对称中心，称为水准管零点，过零点与圆弧相切的切线（LL）称为水准管轴。
这样当气泡居中时，LL便处于水平位置，若时水准管轴平行于水准轴，则气泡居中时，水准轴处于水平位置。
水准管上2mm间隔的弧长所对的圆心角T，称为水准管分划值。
即T=2/R·β˝（206265〞）
T反映了水准管灵敏度的大小、圆弧半径越大，T越小，灵敏度越高，用其整平仪器的精度也越高，一般工程用水准仪，T=20˝。
记作20˝/2mm。
为提高水准管的精度和调平速度，目前生产的水准仪都在水准管的上方，设有棱镜组，使气泡两端的半影像符合在一起，即气泡居中，所以这种水准管又叫符合水准器。
2．圆水准器
圆水准器装在仪器的基座上，用来对水准仪进行粗平。
其原理同水准管。
顶面为球面，中央小圆圈中心为圆水准器零点，零点与球心的连线L΄L΄称为圆水准轴。
当气泡中心与零点重合时，表示气泡居中，圆水准器轴处于竖直位置。
若L΄L΄‖VV则VV处于竖直方向。
分划值T越大，常为8΄/2mm
（三）基座
起承上启下的作用。
主要有脚螺旋、轴座、地板和三角压板构成。
用脚螺旋，可粗平仪器。
二﹑水准尺
常用的有双面水准尺和塔尺两种。
为什么红面零点读数为4687和4787？
（一）双面水准尺（略讲），可用于三、四等水准测量，分黑红两面，黑面以零起算，倒字注记，红面从4.687或4.787起算（零点差），正字注记，零点差为4.687和4.787的两根水准组成一对，以资检核，可参实物和课本P2-10学习读数。
（二）塔尺﹙重点介绍﹚，仅用于等外水准测量中，注记有正字和倒字两种。
三﹑尺垫
尺垫由生铁铸成，一般为三角形或圆形底板中央有一个突起的半球形圆顶，下有三尖脚，使用时将三尖脚伸入地下、踩实。
然后将水准尺立于半球形的顶部，以防水准尺下沉和点位移动。
第三节微倾式水准仪的基本操作程序
基本操作步骤为：
安置仪器→粗平→调焦与照准→精平与读数。
一、安置仪器和粗平
调脚架，高度适当，撑稳，架头目估大致水平（尽量使前、后视距离相等）。
然后取出水准仪，用连接螺旋将仪器固定在三脚架上，固定，用脚螺旋使圆水准器气泡居中，称为粗平。
（注意：
气泡运动方向始终与左手大拇指指向一致）
二、调焦与照准
1、目镜调焦（使十字丝成像清晰）
2、粗略照准（照门和准星连线对准水准尺）
3、物镜调焦（使水准尺的像最清晰）
4、精确照准（十字丝纵丝照准水准尺边缘或中央）
5、消除视差：
反复仔细调节物镜、目镜调焦螺旋，直至尺像与十字丝分划板平面重合。
三、精平与读数
强调下一节课实习的注意事项
轻动微倾螺旋，使气泡两端的像重合（注意：
旋转方向与左半侧气泡投影像的移动方向一致），立即根据中丝读取读数。
读至毫米，一般读四位数。
读完后在检查气泡是否居中，如不居中，应再次精平，重新读数。
第四节水准测量的方法
一、水准点和水准路线
国家级的水准点和精度较高的水准点一般均作永久性标志
（一）水准点
水准点是水准测量中测高程的依据，用BM表示（水准测量中已知高程的点，称为水准点）。
水准点有两种：
永久性水准点（须做点之记，以便寻找使用）
临时性水准点
（二）水准路线
在水准测量中，为了避免观测、记录和计算中发生人为误差，并保证测量成果达到一定的精度要求，必须布设某种形式的水准路线，利用一定的条件来检验所测成果的正确性。
一般有以下三种形式：
1、闭合水准路线：
检验条件∑h理=0
2、附合水准路线：
检验条件∑h理=HB-HA
3、支水准路线：
检验条件∑h往理=∑h返理
二、水准测量的方法和记录
如图，已知HA，求HB=？
在每一测站上观测程序为：
1、实际安置、仪器粗平；
2、照准后视尺与调焦、精平，读数a，记录员回读后记入手薄；
3、调焦与照准前视尺、精平，读数b，记录员回读后记入手薄。
（手薄如下：
水准测量手簿
测站
点号
后视读数
前视读数
高差
高程
+
－
1
2
3
计算检核
三、水准测量的测站检验方法：
目的：
防止在测站上出现问题，过程控制
等外水准测量的精度要求：
△h≤5mm
依据：
“边工作边校核”
方法：
1、双面尺法（△h≤5mm）
2、双仪器高法（△h≤5mm）设变仪高约10cm
3、双仪回法（△h≤5mm）
如两次测的高差之差超过5mm，需重测。
四、水准测量成果计算
成果计算时，要先检查野外观测手薄，计算各点间高差，经检核无误，计算高差闭合差。
若符合精度要求，调整闭合差，最后求出各点的高程。
（一）、水准测量精度要求：
fh容=±
40
（mm）平地
12
（mm）山地
其中：
L—km，水准路线长
n—测站数
∑n／∑L>
16站时，用山地公式。
如设计单位根据工程性质有具体要求，应按精度要求施测。
要反复强调，注意思想教育
上次实习课出现的问题：
1）爱护仪器不够，摔尺子等；
2）领借仪器速度慢，操作拖拉；
3）课堂不够严肃认真，个别人迟到，说风凉话；
4）班组长应更负责，领还仪器，组织实习；
5）立尺有问题。
要求大家必须养成良好的爱护仪器的习惯。
引入：
通过前面的外业工作，是否就得出测量结果呢？
没有，外业数据还得通过内业调整计算，处理校核，才能得出最后结果，这是本节学习的内容。
大家知道，水准测量成果不但包括测量结果精确到了什么程度，否则不能称为成果，测量中允许误差存在，但成果计算中要用最科学、合理的办法进行闭合差的调整，测量内业计算仍要遵循“边工作边校核”的原则。
（二）、闭合水准测量成果计算
每一步的校核
举例说明：
已知：
HA=44.856m，求：
H1、H2、H3
1、成果计算表内填写观测数据（计算表略）。
2、计算高差闭合差，进行精度评定
fh=∑h=﹣0.049（m）
=±
71（mm）=±
0.071（m）
显然∣fh∣﹤∣fh容∣精度符合要求，可以平差。
3、调整高差闭合差
Vi=﹣fh*ni∕∑n或Vi=﹣fh*Li∕∑L
hi改=hi测+Vi
检核：
∑Vi=﹣fh∑hi改=0
4、计算待定点高程
Hi=Hi-1﹢hi改检核：
HA推=HA已知
（三）、符合水准测量成果计算：
与闭合水准测量对比学习，找出不同点：
1、fh=∑h-（HB-HA）
2、∑hi改=HB-HA
3、HB推=HB已知
（四）、支线水准路线成果计算：
已知HA=86.785m，往返共测16站，求H1。
计算过程如下：
1、fh=「H往」-「H返」=﹢1.375-1.396=﹣0.021（m）
48（mm）
显然「fh」﹤「fh容」,精度符合，可以平差
2、hA1改=hA1-h1A/2=﹣1.375-1.396/2=﹣1.386（m）
3、H1=HA﹢HA1改=85.399（m）
在实际工作中可列表计算，但在表中应写出精度评定及主要公式，还有检核在表中的应用要学会。
如列式中可按步骤计算，可分为几步：
每步均不可少。
支线水准路线比较简单，故计算也简单，应予以本质上的理解。
第五节水准仪的检验与校正
一、水准仪的轴线及其应满足的条件：
1、水准仪的四条主轴线：
望远镜视准轴CC；
水准管轴LL；
圆水准器轴L′L′；
仪器竖轴VV。
2、应满足的几何条件：
1）CC∥LL
2）L′L′∥VV
3）十字丝横丝⊥VV
其中，CC∥LL为主要条件，因为水准测量关键在于提供一条水平视线，视线是否水平是根据水准管的气泡居中来判断。
3、这些条件在仪器出厂是检验均满足，但由于长期使用和运输中的震动等影响，各部分螺丝松动，各轴线发生变化。
因此，必须对仪器进行检验与校正。
二、水准仪的检验与校正
（一）圆水准器的检验与校正
L′L′∥VV
检验：
转动脚螺旋，气泡居中，将仪器转动180°
，气泡是否居中（若不居中则不平行）。
校正：
转动脚螺旋使气泡回到偏离距离的一半，然后用校正针松开圆水准器的固定螺丝，拨动三个校正螺丝，使气泡居中，如此反复进行，知道满足L′L′∥VV，然后将固定螺丝拧紧。
（二）十字丝的检验与校正
十字丝横丝⊥VV
仪器整平后，用十字丝交点对准远处某点，水平移动望远镜，如果点在横丝上相对移动，则表示满足要求。
松开目镜上的三个螺丝，转动十字丝分划板固定螺旋，直至满足要求，再拧紧螺丝。
思考：
此条件不满足，能否继续使用？
（三）水准管的检验与校正
CC∥LL
1）将仪器置A、B两点中间（严格），采用两次测量（即双仪器高法）的方法取平均值得出AB两点的正确高差hAB;
2）将仪器移至B点附近约3m,读取前视读数b2,b2为正确读数，a2′=b2﹢hAB，如读数的a2与a2′不符，则表明误差存在，且误差为：
i=（a2-a2应′）×
ρ″／AB
对于DS3型水准仪，当i>
20″时，应校正。
首先转动微倾螺旋，使读数与计算出的相等，使水准管气泡居中，然后拧紧左（或右）边的螺丝。
第六节水准测量误差来源及其影响
误差包括：
仪器误差、观测误差和外界条件的影响三个方面。
在水准测量中应根据产生误差的原因，采取相应措施，尽量减弱或消除其影响。
（一）仪器误差
1、视准轴与水准管轴不平行所带来的误差，要求在作业中前后视距离相等的方法来消除。
2、水准尺误差：
要检定误差来源，零点差可设偶数站来消除。
（二）观测误差
1、水准管气泡居中误差：
每次读数前，严格整平。
2、读数误差：
望远镜放大率与最大视线长规定应遵循，以保证读数精度，仔细调焦，消除误差。
3、水准尺倾斜误差：
①气泡的使用②用“摇尺法”来读数。
（三）外界条件的影响
1、地球曲率与大气折光的影响：
要求前后视距离相等，同时选择有利时间，控制视线等。
2、温度的影响：
要防止阳光直接照气泡。
3、仪器和尺垫的影响：
注意和采取一些方法，如“后前前后”的观测程序，往返观测方法，转点的选择等。
思考：
后视转前视时，如气泡不居中，可否用脚螺旋重新整平?
第七节精密水准仪自动安平水准仪简介
一、精密水准仪
配合精密水准，主要用于国家二级水准测量和精度特别高的工程测量中。
我们只作一般了解。
二、自动安平水准仪
与微倾式水准仪的区别主要是由补偿装置代替水准管与微倾螺旋，初平后，即可读取正确读数。
由于自动安平水准仪大大加快了安置使用速度，提高了工效。
在施工中尤其应用广泛。
第三章角度测量
角度测量是测量的三项基本工作之一，它包括水平角测量和竖直角测量。
水平角用以测定地面点的平面位置；
竖直角用以间接测定地面点的高程。
常用DJ6、DJ2型于建筑工程测量中。
第一节水平角测量原理
可回忆水准测量原理，以开拓思路，引导学生理解
水平角是一点到两目标方向线垂直投影在水平面上的角（记为β）。
如图，要测β，须在O点铅垂线上水平放置一个顺时针刻划的圆形度盘（水平度盘），则：
β=b-a
根据上述原理，用于测水平角的仪器，必须具备一个水平度盘（中心在测点的铅垂线上）一个可以上下，左右转动的望远镜，经纬仪就是根据上述原理制成的。
按精度分：
DJ2、DJ6、DJ15。
第二节经纬仪的构造
一、构造（对照实物仪器讲解）
（一）照准部：
主要包括望远镜，读数设备，竖直度盘，水准管和竖轴等。
与水准仪望远镜类似
望远镜是用来照准目标，与水平轴固连一体，组装在支架上。
设有水平制动螺旋或扳手和微动螺旋，望远镜制动螺旋和微动螺旋，照门、准星、目镜和物镜调焦螺旋等。
竖直度盘固定在水平轴一端，与水平轴竖直，且二者中心重合并随望远镜一起旋转，并设有竖盘指标水准管及其微动螺旋。
读数设备较复杂，光线由反光镜进入仪器，最终把水平度盘和竖直度盘及测微器的分划，反映在望远镜的读数显微镜内。
照准部上装有水准管，借以整平仪器。
照准部的螺旋轴，即竖轴，插入轴座。
（二）水平度盘
0˚~360˚顺时针刻划，复测扳手可控制照准部与水平度盘的离合（板上分，板下合），水平度盘的位置见课本图P33图3-3。
有的仪器装置有度盘变换手轮来取代复测扳手，实现配度盘的目的，均可设有测微轮。
包括轴座，脚螺旋和连续板，与水准仪相似，在连接螺旋下面有一挂钩可悬挂垂球进行对中。
此项工作有的仪器装有光学对点器代替垂球对中。
二、读数方法
对照课本P34图3-6图3-7，介绍DJ6仪器的最常见、最主要的两种读数方法。
图3-9、图3-10可作为了解部分简要介绍。
为什么经纬仪使用比水准仪复杂？
第三节经纬仪的使用
经纬仪的使用包括对中、整平、调焦和照准、读数四项基本操作。
（一）对中
对中的目的是使仪器中心与测站点标志中心在同
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