土木工程测量课件

1第一章绪论返回2测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位的科学。测定、测设两部分内容。一、测量学的概念第一节测量学的任务及其应用31、地球的自然表面2、地球的物理表面——水准面3、地球的数学表面——旋转椭球体面第二节地球的形状和大小4铅垂线:重力的方向线称为铅垂线—基准线水准面:任何一点都与重力方向相垂直的面。或水在静止时的表面。与水准面相切的平面。水平面:5大地水准面:与平均海水面相吻合并向大陆岛屿延伸而形成的封闭曲面称为大地水准面——测量基准面所包围的形体称为大地体。地球椭球体:椭圆绕其短轴旋转而成的旋转椭球体，又称地球椭球体。6第三节地面点位的确定返回地面点的空间位置须由三个参数来确定，即该点在大地水准面上的投影位置（x,y）和该点的高程H。7测量坐标系与数学坐标系的区别：•坐标轴不同•象限旋转顺序不同ⅣⅠⅢⅡxoy82．地面点的高程（1）绝对高程地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程，简称高程，用H表示。（2）相对高程地面点到假定水准面的铅垂距离，称为该点的相对高程或假定高程。（3）高差地面两点间的高程之差，称为高差，用h表示。高差有方向和正负。9•平面坐标：半径10km范围内•高程：影响大，一般超过200m即需改正第四节用水平面代替水准面的限度10第五节测量工作概述11测量工作的原则：•1、在布局上遵循“由整体到局部”的原则，在精度遵循“由高级到低级”的原则，在程序上遵循“先控制后碎部”的原则•2、在测量过程中，遵循“随时检查，杜绝错误”的原则1、控制测量：2、碎部测量：测量工作的程序12•测距离、角度、高差是测量的基本工作•距离、水平角、高差称测量三要素•观测、计算、绘图是测量工作的基本技能测量的基本工作：13第二章水准测量14一、水准测量原理水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。第一节水准测量原理15ABabhABbahABA、B两点间高差hAB为：前进方向高差等于后视读数减去前视读数。16二、计算未知点高程1．高差法大地水准面HAABabhAB前进方向ABABhHHHB172．视线高法ABabhAB前进方向大地水准面HAHBHBHibHHaHHiBAi18第二节DS3水准仪及其操作水准测量所使用的仪器为水准仪，工具有水准尺和尺垫。19一、DS3微倾式水准仪的构造水准器望远镜基座20视准轴CC十字丝交点与物镜光心的连线过零点与内表面相切的直线CC∥LL—构造满足的主要条件水准管轴LL：圆水准器轴L′L′过零点的球面法线L′L′∥VV。21三、水准仪的操作1、安置仪器2、粗略整平3、瞄准水准尺4、精确整平5、读数22视差水准尺的尺像与十字丝平面不重合。仔细地转动物镜对光螺旋，直至尺像与十字丝平面重合。眼睛在目镜端上下移动，有时可看见十字丝的中丝与水准尺影像之间相对移动的现象。产生的原因消除的方法23第三节普通水准测量及其成果整理24一、水准点用水准测量的方法测定的高程控制点，称为水准点。25相邻两水准点间的路线称为测段。二、水准路线在水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。BMABMBh1h2h3h412326在一般的工程测量中，水准路线布设形式主要有以下三种形式：1．附合水准路线2．闭合水准路线3．支水准路线27•1、测站检核：变仪器高法和双面尺法•2、计算检核：•∑a-∑b=∑h=2∑h平均=2（H终-H起）•3、成果检核：•附合水准路线：∑h理=H终-H始•闭合水准路线：∑h理=0•支水准路线：∑h往理+∑h返理=0理测hhfh三、普通水准测量方法28测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数ⅠBMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108ⅡTP12.312+1.862+1.8642.424TP20.450+1.8660.558ⅢTP22.077+1.211+1.2131.955TP30.866+1.2150.740ⅣTP32.413+1.512+1.5142.287TP40.901+1.5160.771ⅤTP40.418-1.932-1.9330.533BMC2.350-1.9342.467计算检核∑回内业计算35.63618.33411.434+6.900+3.450∑a-∑b=18.334-11.434=+6.900(∑a-∑b)/2=+3.450∑h=+6.900∑(h/2)=+3.450HC-HA=+3.45029四、水准测量成果整理目的：求各点高程fh=∑h观－∑h理ihinnfvihiLLfv高差改正数：高差闭合差的计算：关键步骤：30(一)附合水准路线的计算已知HA＝65.376m，HB＝68.623m，1、2、3为待定高程的水准点。h1＝＋1.575mh2＝＋2.036mh3＝－1.742mh4＝＋1.446mn1＝8L1＝1.0kmn2＝12L2＝1.2kmn3＝14L3＝1.4kmn4＝16L4＝2.2kmBMA123BMB31点号距离/km测站数实测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注123456789BMA1.08＋1.575－12＋1.56365.376BMA166.93911.212＋2.036－14＋2.022268.96121.414－1.742－16－1.758367.20332.216＋1.446－26＋1.420BMB68.623BMB∑5.850＋3.315－68＋3.427辅助计算mm68m068.0m)376.65m623.68(m315.3)(ABhHHhf测mm96km8.54040Lfhphphff成果合格32(二)闭合水准路线成果计算BMA123h1＝＋1.575mh2＝－2.036mh3＝＋1.742mh4＝－1.349n1＝8L1＝1.0kmn2＝12L2＝1.2kmn3＝14L3＝1.4kmn4＝16L4＝2.2kmHA＝65.376m33点号距离/km测站数实测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注123456789BMA1.08＋1.57565.376BMA111.212－2.036221.414＋1.742332.216－1.349BMA65.376BMA∑辅助计算闭合水准路线成果计算5.850-0.068hphff成果合格mm68测hfhmm96km8.54040Lfhp＋68＋12＋14＋16＋2666.96364.94166.6990＋1.587－2.022＋1.758－1.32334第四节DS3型水准仪的检验与校正35（1）L′L′∥VV；（2）十字丝的中丝VV；（3）LL∥CC。一、水准仪应满足的几何条件36二、水准仪的检验与校正371．圆水准器的检校检校目的：L′L′∥VV•检验方法•整平圆气泡，转180°，若气泡仍居中，条件满足，否则，需校正。•校正方法•校正螺丝校一半，脚螺旋调一半。382．十字丝中丝的检校•检校目的：十字丝中丝VV•校正方法：转动十字丝环，直至中丝水平•检验方法•瞄准一固定点，转动望远镜，若该点始终沿中丝移动，说明条件满足，否则需校正。393．水准管的检校•检校目的：LL∥CC•（3）计算•检验方法•（1）水准仪在A、B中点测出正确高差hAB•（2）水准仪在B点附近，得A尺应有读数ABhba22ABDaai22若i20″，校正。40校正方法转动微倾螺旋，使十字丝的中丝对准A点尺上应读读数a2′，此时视准轴处于水平位置，而水准管气泡不居中。用校正针先拨松水准管一端左、右校正螺钉，再拨动上、下两个校正螺钉，使偏离的气泡重新居中，最后要将校正螺钉旋紧。41第三章角度测量42一、水平角测量原理：•水平角:地面上某点到两目标的方向线铅垂投影在水平面上所成的角度。•用β表示，0˚～360˚。第一节角度测量原理=b-a43竖直角α:在同一竖直面内，地面某点至目标方向线与水平视线间的夹角，又称倾角。0˚～±90˚。视线在水平线的上方，为仰角，符号为正；视线在水平线的下方，为俯角，符号为负。二、竖直角测量原理测量原理：视线水平时的竖盘读数为一常数（90˚的倍数）。44第二节DJ6光学经纬仪及其操作45一、DJ6型光学经纬仪的构造基座照准部水平读盘46三、DJ6光学经纬仪的基本操作安置仪器瞄准目标读数47（1）对中目的：仪器中心与测站点位于同一铅垂线上。方法：垂球：误差3mm光学：误差1mm1、安置仪器（2）整平目的：使仪器竖轴处于铅垂位置，水平度盘处于水平位置。方法：升降脚架使圆气泡大致居中；转脚螺旋，使长气泡居中。48第三节水平角的观测测回法方向观测法491．测回法的观测方法ABO（1）在测站点O安置经纬仪（2）盘左位置:顺时针转动照准部观测（3）盘右位置:逆时针转动照准部观测50测回法观测手簿测站竖盘位置目标水平度盘读数半测回角值一测回角值各测回平均值°′″°′″°′″°′″O左A00130B982048981918右B2782112A1800142981930981924第一测回O第二测回左A900106B1882036右BA820362700054981930981942981936981930512．方向观测法的观测方法（1）在测站点O安置经纬仪OABCD（2）盘左位置:顺时针转动照准部观测（3）盘右位置:逆时针转动照准部观测52全圆方向观测法测站测回数目标读数2C=左-（右±180）平均读数=[左+（右±180）]/2归零后的方向值各测回归零方向值的平均值略图及角值盘左盘右°′″°′″″°′″°′″°′″O12ABCDAABCDA00212374415110290415014510021818002083301443+1000213+8290285221744051800200+10+12+121501447110285837441000206（00210）00000374200110264815012379003301274534200302424015579003252700318601549+7+8203018+6900322240155320030213074528+612745312700322+8900326（900324）00000374207110265715012290000037420411026521501233ABCDO53第四节竖直角观测54竖直角计算公式270°90°180°0°0°90°180°270°LααRαα盘左位置盘右位置盘左位置：LL90盘右位置：270RR一测回竖直角：)(21RL55竖盘指标偏离正确位置的差值x角，称为竖盘指标差。竖盘指标差)360(21)(21RLxLR56竖直角观测（1）在测站点O安置经纬仪（2）盘左位置：BAO（3）盘右位置：57竖直角观测手簿测站目标竖盘位置竖盘读数°′″半测回竖直角°′″指标差″一测回竖直角°′″备注12345678OA左952200右2643648-52200-52312-36-52236OB左右8112362784554+84724+84554-45+8463958第五节经纬仪的检验与校正59一、经纬仪的轴线及各轴线间应满足的几何条件经纬仪的主要轴线有:竖轴VV、横轴HH、视准轴CC、水准管轴LL。经纬仪各轴线之间应满足以下几何条件：（1）LLVV；（2）十字丝竖丝HH；（3）CCHH；（4）HHVV；（5）竖盘指标指在正确的位置60二、经纬仪的检验与校正611．照准部水准管轴的检校（1）检校目的：LLVV大致整平，水准管平行于一对脚螺旋的连线，整平，转180，气泡偏一格以上，需校正校正螺丝校一半，脚螺旋改一半。（2）检验方法（3）校正方法622．十字丝竖丝的检校（1）检校目的：竖丝HH瞄准一固定点，