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土木工程测量一、1.测量学的概念：测量学是研究如何测量地球或地球局部区域的形状并把测量结果用数据或图形表示出来的科学。2.测量学研究的对象是地球。二、1.测量学的分类：按照测量的对象和任务不同，测量学主要分为以下几种：（1）大地测量学：主要是建立国家级大范围的控制网.（2）普通测量学：主要是建立小范围的控制网，在小地区内进行一些测量可以不考虑地球曲率的影响。（3）工程测量学（4）摄影测量学：利用摄影来进行测图，主要研究对象是利用各种仪器所获得的图像信息，经过室内分析及处理投摄的影像转换成正投影图。（5）海洋测量学：属于水下测量，其测量方法和手段和陆地截然不同。（6）地图制图学：是研究各种地图的制作理论、工艺技术和应用的学科。2.大地水准面：我们设想把平均静止的海水面向陆地延伸而形成的封闭曲面，称为大地水准面。3.大地水准面的有关说明：a.大地水准面是一个略有起伏的不规则曲面。b.大地水准面上处处与铅垂线方向垂直。c.大地水准面所包围的球体可以代表整个地球形状。d.大地水准面是测量学的基准面，铅垂线是测量学的基准线。4.水平面：与水准面相切的平面称为水平面。三、确定地面点位的方法：1、确定地面点位的要素：a.点到大地水准面的铅垂距离，即绝对高程。b.点在大地水准面上的投影位置,即坐标。2、地面点的高程：分为绝对高程和相对高程两种。（1）绝对高程：点到大地水准面的铅垂距离，称为绝对高程。用H表示，今后提到的高程一般指绝对高程。（2）相对高程：地面点到任一高程基准面的铅垂距离，称为相对高程。3、地面点的平面位置（1）地理坐标：即经度和纬度。（2）高斯平面直角坐标系。（3）独立坐标系。4、高斯平面直角坐标系一.建立高斯平面坐标系的步骤：（1）分带：沿赤道一圈每隔6度或3度分一带，共分60带或120带。（2）投影：中央子午线：每一带最中间的那根子午线，称为该带的中央子午线。用一个大圆柱去套地球，要求大圆柱要和中央子午线相切，假设在地心放一个点光源，把地球表面的每一带投影到圆柱面上。投影后，再把圆柱面展开铺平，中央子午线作为坐标纵轴即x，赤道作为横轴即y轴，交点为坐标原点O。为了使地面上的点位和坐标建立起一一对应关系，规定在横坐标值即y值前面加上带号。注：我国的高斯平面坐标系：我国处在北半球即赤道以北，所以x坐标均为正值，但y坐标有正有付，为了使y坐标均为正值，规定x轴向西平移500公里。二、对水平角的影响：对于面积为100km2范围内的多边形，用水平面代替水准面时，在一般测量工作中，对角度的影响可以忽略不计。三、对高程的影响：进行高程测量中，即使在很短的距离内也必须考虑地球曲率的影响。四、测定和测设的概念：1、测定：把地面上原有的点、建筑物的平面位置在地形图上标定出来，这一过程称为测定。2、测设：把地形图上设计好的点、建筑物的平面位置和高程在地面上标定出来，这一过程称为测设。五、DS3型微倾水准仪的构造：水准仪由望远镜、水准器、基座三部分构成1、望远镜：作用：瞄准水准尺，并对水准尺进行读数。构成：物镜、对光透镜、物镜对光螺旋、十字丝分划板、目镜、目镜对光螺旋视准轴：十字丝交点和物镜光心的连线，称为视准轴。物镜：由一组透镜组组成。作用：把远处目标的像反映到望远镜的镜筒内。目镜：也是由一组透镜组成。作用：是将物镜所成的实像放大成为虚像，DS3型微倾水准仪放大率一般不小于28倍。十字丝分划板：是安装在目镜筒内的一块平板玻璃，上面刻有两条垂直的长丝，称为十字丝，分别叫做竖丝、横丝（也叫中丝），水准仪读数一般为中丝读数。在中丝的上下还刻有两条对称的短丝，称为视距丝，作用可以读取距离。对光透镜和物镜对光螺旋：两者的主要作用是通过调节物镜对光螺旋从而使对光透镜移动，从而使目标的像落在十字丝分划板上。水准器：水准器是水准仪上一个重要部件，主要是用来整平仪器和视准轴是否处于水平位置。水准器有圆水准器和管水准器两种。六、DS3型微倾水准仪的构造：水准仪由望远镜、水准器、基座三部分构成。基座：基座由轴座、脚螺旋、连接板组成。仪器上部通过竖轴插入轴座内，脚螺旋用来调节圆水准器使圆气泡居中。整个仪器通过连接板连接螺旋与三脚架相连接。水准仪上各种螺旋的名称及其作用：1.物镜对光螺旋：使远处目标的像清晰。2.目镜对光螺旋：使十字丝清晰。3.脚螺旋：使圆水准器气泡居中。4.制动螺旋：固定或松开望远镜。5.微动螺旋：使望远镜左右微微摆动。6.微倾螺旋：使管水准器气泡居中。七、水准仪的使用：1、安置仪器：把水准仪安置在脚架上并拧紧连接螺旋。三点要求：（1）要双手抱仪器（2）脚架高度要适中（3）架台要大致水平2、粗略整平：（1）概念：调节脚螺旋，使圆水准器气泡居中。（2）方法：记住一句话，气泡移动方向始终与转动脚螺旋的左手大拇指移动方向一致。3、瞄准水准尺：（1）目镜对光：转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。（2）初步瞄准：松开制动螺旋，转动望远镜，利用望远镜上的准星、照门瞄准水准尺，然后拧紧制动螺旋。（3）物镜对光：转动物镜对光螺旋，使水准尺成像清晰。（4）精确瞄准：转动微动螺旋，使水准尺影像处在视场中央。（5）消除视差：视差：物镜对光后，眼睛在目镜端上下微微地移动，若发现十字丝和水准尺影像有相对移动的现象，则称为视差。产生原因：水准尺没用恰好成像于十字丝分划板上。消除方法：反复调节目镜和物镜对光螺旋，直至视差消除。4、精确整平：调节微倾螺旋，是管水准器气泡居中，即豆芽瓣重合。5、读数：读取中丝读数。要求：直接读出米、分米、厘米、估计到毫米。八、水准测量的实施路线：1、符合水准路线2、闭合水准路线3、支水准路线九、水准测量的检核方法：1、计算校核2、测站检核：在同一测站测得的结果是否一致，称为测站检核。常用的有两种方法。（1）双仪器高法：对于普通水准测量，两次测得高差之差的绝对值应小于6mm.（2）双面尺法：3、成果检核：计算检核只能发现计算是否有误，测站检核只能检验一个测站上是否存在错误或误差是否超限，但对于一条水准路线来说，测站检核不足以说明测量全过程的精度是否符合要求：如仪器本身误差。只有通过成果检核才能知道。十、水准测量时取前后视距相等可以消除以下误差：1、视准轴不平行于水准管轴产生的误差。2、大气折光的影响产生的误差。3、地球曲率的影响产生的误差。十一.水平角：空间相交的两条直线在水平面上的投影所夹得角度称为水平角。用β表示。经纬仪的组成：由照准部、水平度盘、基座三部分组成。十二、经纬仪上各种螺旋的名称及其作用：1、物镜对光螺旋：使远处目标的像清晰。2、目镜对光螺旋：使十字丝清晰。3、读数显微镜调焦螺旋：使读数清晰。在读数时，要通过反光镜把光线充分反射到进光孔中。4、水平制动螺旋：固定或松开照准部。5、水平微动螺旋：使照准部左右微微摆动。6、望远镜制动螺旋：固定或松开望远镜。7、望远镜微动螺旋：使望远镜上下微微摆动。8、竖盘指标水准管微动螺旋：使竖盘指标水准管气泡居中。9、光学对中器调焦螺旋：使地面上的点位清晰。10、脚螺旋：使水平度盘上的水准管气泡居中。11、度盘控制螺旋：使水平度盘转动12、轴座固定螺旋：固定轴座。十三、经纬仪的读数方法：测微尺读数：读数要求：直接读出度、分估计到秒且秒数应估计成6的倍数。十四、经纬仪的使用步骤：1、安置仪器：注意事项：（1）脚架高度要适中（2）架台要大致水平。（3）要双手抱仪器。（4）连接螺旋暂时不要拧紧。2、对中：对中目的：使仪器中心和角的顶点处在同一条竖直线上。对中方法：有垂球对中和光学对中两种方法。3、整平：整平目的：使水平度盘处于水平位置。整平方法：首先使水平度盘水准管平行于任意一对脚螺旋的连线，两手相向转动着一对脚螺旋，使水准管气泡居中，注意气泡移动方向始终和转动脚螺旋的左手大拇指移动方向一致，然后把仪器转动90度，再调节第三个脚螺旋，使气泡居中。如此反复进行两到三次，直至仪器转动任一位置气泡都居中为止。4、照准目标：（1）用望远镜上的对点器照准目标，然后固定水平制动螺旋和望远镜制动螺旋。（2）调节物镜对光螺旋，使目标的像清晰。（3）调节目镜对光螺旋，使十字丝清晰。（4）调节水平微动螺旋和望远镜微动螺旋，使目标的像处在十字丝中心。5、读数。十五、水平角观测方法：有测回法和方向观测法两种。测回法：适用于观测两个方向之间的单角。方向观测法：适用于同一点多个方向之间的夹角。1、测回法观测水平角的步骤：（1）、在O点安置经纬仪，对中整平。（2）、盘左照准A点，读取读数a1（3）、松开制动螺旋，顺时针转动照准部，盘左照准B点，读取读数b1（4）、松开制动螺旋，翻转望远镜，盘右照准B点，读取读数b2(5)、松开制动螺旋，逆时针转动照准部，盘右照准A点，读取读数a2(6)、计算：上半测回β1＝b1－a1下半测回β2＝b2－a2若β1－β2≤40取β＝（β1＋β2）／2十六、角度测量时采用盘左盘右观测可以消除或减小的误差：1、度盘刻划不均匀产生的误差。2、照准部偏心产生的误差。3、视准轴不垂直于横轴产生的误差。4、横轴不垂直于竖轴产生的误差。5、竖盘指标差的影响。钢尺量距的一般方法1、测量工具：主要工具：钢尺。规格有20m、30m、50m等几种2、钢尺量距的精密方法需要考虑的因素：温度影响、尺长影响、拉力影响、高差影响十七、施工测量的目的和内容：1、施工放样的概念：施工放样又称为测设，把地形图上设计好的建筑物、构筑物的平面位置和高程在地面上标定出来，这个过程就称为施工放样。2、施工测量的目的：把地形图上设计好的建筑物、构筑物的平面位置和高程在地面上标定出来，作为施工的依据。3、施工测量的内容：（1）施工控制网的建立（2）建筑物的定位（3）建筑物主要轴线的测设（4）建筑物的细部测设（5）工程竣工测量（6）建筑物的变形观测十八、高程测设：已知：地面上有一点A，在A点附近有一电杆要求：在电杆上标出标出一点B，使B点比A点高0.450米。测设过程：（1）在A点和电杆之间安置水准仪，在A点立一塔尺，望远镜照准塔尺得后视读数为a；（2）假设B点塔尺上的读数b，计算B点塔尺上的读数b∵HA+a=HB+b∴b=a－(HB－HA)=a－0.450（3）在电杆侧面上立一塔尺，望远镜照准塔尺，上下移动塔尺，当读数恰好为（a－0.450）时，在尺底电杆侧面上画一标志，即表示B点的高程位置。十九、点的平面位置放样：1、直角坐标法2、极坐标法3、距离交会法4、角度交会法二十、建筑基线：建筑基线的测设方法：建筑基线一定是先设计再测设。（1）依据建筑红线测设建筑基线。（2）依据原有建筑物测设建筑基线。（3）依据控制点的坐标测设建筑基线。二十一、建筑物的定位1、概念：把建筑物的边轴线交点在地面上标定出来，这一过程称为建筑物的定位。。2、定位方法：（1）依据原有建筑物(建筑基线)进行定位；（2）依据建筑方格网进行定位；（3）依据导线网进行定位。二十二、建筑物的放线1、概念：根据已定位的建筑物的边轴线交点，详细测设其它各轴线的交点并据此用白灰在地面上撒出基槽开挖边界线，这一过程称为建筑物的放线。。2、专业术语：（1）角桩：建筑物的边轴线交点桩；（2）中心桩：其它各轴线的交点桩；（3）轴线控制桩：又称为引桩。(4)龙门板、龙门桩。