工程测量学习指导.docx

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工程测量学习指导

《 工 程 测 量》课 程 学 习 指 导 书

第一部分说明

一、课程的性质，教学目的，任务和教学基本要求

1、课程的性质：

“工程测量”是建筑工程专业一门实用性很强的专业基础课。

2、教学目的与教学任务：

通过本课程教学，使学生在掌握专业所必需的测量基本理论、基本知识，掌握本专业有关测量学的基本技能。

本课程主要是涉及普通测量学和工程测量学的内容，着重介绍一般测量仪器的构造与使用、大比例尺地形图的测绘与应用，以及一般工程的施工测量。

针对学生学历层次、课时量，课程内容有所删减。

3、教学的基本要求：

掌握测量学的基本理论与基础知识。

掌握DS3水准仪、DJ2经纬仪及钢尺的操作技能。

学会在建筑施工中使用地形图及有关测量资料。

初步掌握施工放线的基本方法，能进行建筑物的定位与放线。

二、本学习指导书与课程的关系

本学习指导书根据教材的内容编写，与教科书一致，是辅导教材，旨在引导学生自学，加强对知识的理解和实际操作能力的训练。

第二部分正文

第一章绪论

本章阐述测量学的任务及其在建筑工程中的作用，要求了解地面点位的确定方法和原则。

第一节工程测量学的任务

测量学是研究如何确定地面点之间的相对位置、将地球表面的地形绘制成地形图，以确定地球形状与大小的科学。

其主要任务是为工程建设和科学研究服务。

对工程而言就其性质可分为测绘与测设。

测量学在建筑工程中应用广泛：

在设计阶段测绘地形图；在施工阶段：

确定建筑物的平面和高程；在施工过程中；经常对施工和安装工作进行检验、校核；在管理阶段：

对大型的重要的建筑物长期进行变形观测。

由此，它对保证工程的规划、设计、施工等方面的质量与安全营运都具有十分重要的意义。

第二节地球的形状和大小

测量工作是在地球表面上进行的，所以必须了解地球的形状和大小。

地球上自由静止的水面，称为水准面。

与水准面相切的平面称为水平面。

水平面和铅垂线是测量的基准面和基准线。

大地水准面是水准面中的一个特殊的水准面，它是静止的平均海水面延伸穿过大陆岛屿所形成的闭合曲面。

由于地球内部质量分布不均匀．所以地面上各点的铅垂线方向随之产生不规则的变化。

测量科学工作者根据大量的观测数据，推算了一个非常接近大地水准面，并且可以用数学式表示的几何形体来代替实际的地球形体，作为测量工作的基准面，这就是所谓参考椭圆体。

第三节测量常用的坐标系统

地面点的空间位置可以用点在水准面上或水平面上的位置，以及点到大地水准面的铅垂距离来确定。

因此，确定地面上一点的位置通常是指确定点的坐标和点的高程。

点的坐标系统分为大地坐标系、高斯平面直角坐标系、平面独立直角坐标系。

在小区域的范围内，可以将大地水准面作水平面看待。

由此而产生的误差不大时（即误差在容许范围内）．便可以用平面直角坐标来代替球面坐标。

这样做可以给测量和计算工作带来方便。

地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程或海拔。

如果以任意一个水准面作为高程的起算面，则由地面点到任意水准面的铅垂距离为该点的相对高程或假定高程。

两个地面点之间的高程差称为高差。

第四节地面点位的确定原理

地面上的一切地物和地貌的轮廓都是由一系列的点所组成。

在地面上从事测绘工作时，主要就是测定地物和地貌的轮廓线的那些有代表性的碎部点（特征点）的平面位置的高程，再按规定的比例尺缩绘成地形图。

实际测量工作中应遵循“从整体到局部”，“先控制后碎部”的工作程序，这也是组织测量工作的基本原则。

第五节用水平面代替水准面的限度

当测区范围小，用水平面代替水准面所产生的误差不超过测量与制图的误差时，允许以水平面代替水准面，允许用平面直角坐标系统宋代替球面坐标系统。

对平面位置而言，在半径为10km的面积内是可以用水平面代替水准面的。

在面积为100km2的测区面积内，用水平面代替水准面对水平角测量的影响也可以忽略不计。

而在高程测量中，尽管距离很短，也应该考虑地球曲率对高程的影响。

第二章水准测量

本章阐述水准测量原理，微倾水准仪的构造、使用和检验与校正，要求掌握水准测量的方法和地面点的高程计算。

第一节水准测量原理

测定地面点高程的测量工作，称为高程测量，根据仪器不同分为水准测量，三角高程测量，气压高程测量。

水准测量原理是利用水准仪提供一条水平线，借助竖立在地面点的水准尺，直接测定地面上各点间的高差，然而根据其中一点的已知高程，推算其他各点的高程。

第二节水准仪和水准尺

水准测量所用的仪器有：

水准仪，水准尺和尺垫三种。

DS３型微倾水准仪由望远镜，水准器和基座等部件构成。

水准尺有双面水准尺和塔尺两种。

尺垫用于水准测量中竖立水准尺和标志转点。

使用微倾水准仪的基本操作程序为：

安置仪器、粗略整平（简称粗平）、调焦和照准、精确整平（简称精平）和读数。

第三节水准测量方法

为了统一全国的高程系统、满足各种比例尺测图、各项工程建设以及科学研究的需要，在全国各点埋设了许多固定的高程标志，称为水准点，常用“BM”表示。

水准点有永久性和临时性两种。

水准测量通常是从某一已知高程的水准点开始，引测其他点的高程。

在一般的工程测量中，水准路线主要有三种形式：

闭合水准路线，附合水准路线，支线水准路线。

水准测量的方法和记录。

水准测量的测站检核方法有变动仪高法和双面尺法。

第四节水准测量成果计算

计算水准测量成果计算时，要先检查野外观测手簿，计算各点间高差，经检核无误，则根据野外观测高差计算高差闭合差。

若闭合差符合规定的精度要求，则调整闭合差，最后计算各点的高程。

第五节微倾水准仪的检验与校正

微倾水准仪有四条轴线，轴线应满足的条件：

园水准器轴∥仪器竖轴、十字丝横丝⊥仪器竖轴、水准管轴∥视准轴。

第五节水准测量误差及其消减方法

水准测量误差包括：

仪器误差、水准尺误差、水准管气泡居中误差、读数误差、视差影响、水准尺倾斜误差、仪器和尺垫下沉、地球曲率和大气折光的影响、温度的影响等。

第七节精密水准仪和水准尺

精密水准仪是能够提供水平视线和精确照准读数的水准仪。

主要用于国家一、二等水准测量和高精度的工程测量中。

如国产DS１型精密水准仪。

第八节自动安平水准仪和激光扫平仪

自动安平水准仪不用水准管和微倾螺旋，而是在望远镜中设置一个补偿装置进行水平调整。

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的测量。

经纬仪是测量角度的主要仪器。

本章阐述水平角测量原理，经纬仪的构造，要求学会经纬仪的使用和掌握用测回法测量水平角的方法及竖直角的测量方法，了解经纬仪的检验与校正。

第一节角度测量原理

水平角是一点到两目标的方向线垂直投影在水平面上的夹角，用β表示。

这就是水平角测量原理。

竖直角测量是利用望远镜照准目标的方向线与水平线分别在竖直度盘上的读数，计算出竖直角，两读数之差即为竖直角的角值，用α表示。

这就是竖直角测量的原理。

第二节DJ6型光学经纬仪

DJ６型光学经纬仪主要由基座、照准部和度盘三部分组成。

第三节DJ6型光学经纬仪读数装置和操作使用

读数方法有：

分微尺测微器的读数方法，单平板玻璃测微器的读数方法。

经纬仪的使用包括对中，整平，瞄准和读数四项基本操作。

第四节水平角和竖直角测量方法

当使用经纬仪在实地观测水平角时，为了防止错误和消减仪器误差．以保证观测的结果能达到所需的精度，还必须按一定的操作程序进行观测。

水平角观测的方法，一般根据施测时所使用的仪器，测角的精度要求和目标的多少而定。

在一个测站上，每次只观测一个水平角时，可采用“测回法”。

如在一个测站上每次要同时观测相邻两个或两个以上的水平角时，可采用“方向观测法”或称为“全圆测回法”。

竖直角观测是利用十字系横丝切于目标顶端，调节竖盘水准管气泡居中后，读取竖盘读数，按计算公式算出竖直角。

第五节经纬仪的检验与校正

经纬仪的各轴之间应满足下列几何条件,水准管轴应垂直于竖轴（LL⊥VV）；视准轴应垂直于横轴（CC⊥HH）；横轴应垂直于竖轴（HH⊥VV）；十字丝纵丝应垂直于横丝。

第六节角度测量误差分析及注意事项

水平角的误差有仪器误差（仪器误差的来源，主要为仪器校正之后的残余误差及仪器加工不完善引起的误差）、观测误差（对中误差、目标偏心误差、照准及读数误差）以及外界条件的影响。

第七节电子经纬仪

第四章距离测量

本章阐述钢尺量距和电磁波测距的方法，要求掌握钢尺量距的方法和计算，学会直线定向。

第一节钢尺量距

距离丈量常用的工具有：

钢尺、皮尺、标杆及测钎。

当地面上两点间的距离超过尺子全长时，量距前必须在通过直线两端点的竖直面内，定出若干中间点，并竖立标杆或测钎标明直线方向，以便分段丈量，这种工作称为直线定向。

可采用目估定线。

平坦地面的距离丈量。

平坦地面钢尺量距的相对误差≯1/3000

倾斜地面的距离丈量：

平量法，斜量法。

精密量距操作步骤：

①准备工作：

清理场地，直线定线，测桩顶间高差；②丈量方法；精密量距一般由5人组成，两人拉尺，两人读数，一人测温度兼记录：

尺长方程式：

Ｌt＝Ｌ0＋△Ld＋α（ｔ－ｔ０）L０

尺段长度计算：

尺长改正，温度改正，倾斜改正。

第二节钢尺量距误差及注意事项

第三节视距测量

视距测量是根据几何光学原理用简便的方法间接测出两点间的距离。

当视线水平时，视距测量测得的是水平距离；如果视线是倾斜的，为了求得水平距离，还应测出竖直角。

有了竖直角，又可以求得测站至测点的高差。

所以说．视距测量是一种能同时测得两点之间的距离相高差的简捷而少受地形限制的方法。

其精度虽不及直接量距和其他较精密的量距方法，但能满足测定碎部点的精度要求，因此广泛应用于碎部测量中。

普通视距测量一般是应用望远镜上装有视距丝的经纬仪配合视距尺来进行。

视距常数的确定

第四节电磁波测距

了解电磁波测距仪工作原理。

第五章测量误差的基本知识

本章阐述测量误差的概述：

要求明确衡量精度的标准；中误差、限差、相对误差的含义以及算术平均值及其中误差的计算。

第六章小地区控制测量

本章阐述控制测量的概念，明确控制网的概念，要求掌握导线测量外业工作、导线测量的内业计算以及三、四等水准测量的方法和计算，一般了解小三角测量。

第一节控制测量概述

控制测量是在测区内选定若干个起控制作用的点而构成一定的几何图形，称为控制网，控制网有平面控制网和高程控制网。

精确测定控制点的平面位置（x，y）的工作称为平面控制测量，精确测定控制点高程的工作称为高程控制测量。

平面控制测量的主要方法是三角测量和导线测量。

国家高程控制网是用精密的水准测量方法建立的，它是测绘各种比例尺的地形图的各项工程建设的基本控制。

它分为一、二、三、四等。

第二节直线定向及坐标正反算

确定一条直线与标准方向的关系，称为直线定向。

标准方向的种类：

直子午线方向，磁子午线方向，坐标纵（轴）线方向。

直线方向的表示法：

方位角，真方位角，磁方位角，坐标方位角。

坐标计算的基本公式：

坐标正算；坐标反算；导线各边方位角的推算。

第三节导线测量

在测区内将相邻控制点布设成连续的折线，称为导线。

构成导线的控制点，称为导线点，民线测量就是依次测定各导线的边长和各转折角，根据起算数据，推算各边的坐标方位角，从而求出各导线点的坐标。

导线测量的形成：

闭合导线，附合导线，支导线。

导线测量的外业工作：

踏勘选点及建立标志；埋设标志（临时性标志，永久性标志）；丈量边长：

（直接量距，间接量距）；测转折角（一般用测回法）；导线连接测量。

导线测量的内业工作：

闭合导线坐标计算；角度闭合差的计算及调整，各边坐标方位角的计算，坐标增量闭合差的计算与调整（坐标增量计算，坐标增量闭合差的