工程测量课程设计.docx
《工程测量课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程测量课程设计.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
工程测量课程设计
苟岛环路道路工程施工设计书
制作人：
卢泽华
郭正胜
*****************************************
一、前言
1、工程概况
苟岛环路位于哈尔滨松北区苟岛内，苟岛位于松花江哈尔滨城区段中心区的滨州桥与滨北桥之间，是松花江泛洪区自然形成的梭形江心岛，为河漫滩湿地。
苟岛东西长6．95km，南北宽1．37km，汊河将苟岛分为大岛和小岛，地势西高东低中洼，苟岛将松花江分为南北两汉，南汊为主江道，宽400m，北侧江道宽300m。
总面积约为4．95平方千米，最高点高程120．10m，最低点高程114．00m。
绕苟岛内部区域一周，道路全长约9.4公里，路面宽度为8米。
设计行车速度为30km/h，路幅采用单幅路形式，环路的建设主要有以下作用：
完善苟岛内部道路路网，为苟岛开发创造有利基础设施条件。
2、作业区自然地理概况和已有资料情况
1.2.1作业区自然地理概况
作业区域位于哈尔滨市哈尔滨松北区苟岛，哈尔滨市位于北纬44度以北，四季分明，冬季漫长而寒冷，夏季短暂而炎热，而春、秋季气温升降变化快，属于过渡季节，时间较短。
受地理环境、海陆气团和季风的交替影响，全市各季气候差异显著，变化很大。
冬季在极地大陆气团控制下，气候寒冷干燥；夏季受副热带海洋气团影响，降水充沛，气候温热；春、秋两季因冬、夏季风交替影响，气候多变，春季多大风，降水少，易干旱；秋季降温剧烈，常有霜冻危害。
冬季户外注意防冻。
1.2.2已有资料情况
已有资料是该地区google截图的卫星地图，可以进行图上选点设计，进行精度估算。
《苟岛环路道路工程施工图设计》。
已知控制点A、B的坐标和高程。
3、采用坐标系统
平面坐标系统：
2000国家大地坐标系
高程系统：
1985国家高程基准
时间系统：
北京时间
投影方法：
采用高斯正形投影3°带平面直角坐标系统。
二、技术依据
《全球定位系统（GPS）测量规范》（CH2001-92）
《全球定位系统城市测量技术规程》（CJJ73-97）
《国家三、四等水准测量规范》（GB12898-91）
《公路勘测规范》（JTGC10-2007）
《公路勘测细则》（JTGC10-2007）
《城市道路设计规范》（CJJ37-90）
三、GNSS控制网设计
1、布网要求和原则
根据中华人民共和国测绘行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》和苟岛的具体情况，确定该测区可建立E级GPS网，本测区E级GPS网测量接收机选用：
南方测绘公司的北极星9600单频载波相位卫星接收机（标称精度为5mm+1ppm）。
GPS网测量观测方法采用快速静态测量，作业的基本技术要求：
卫星截止高度角≥15°，同时观测有效卫星数≥4，有效观测卫星总数≥4，观测时段数≥1.6（即60%的测站应再观测一个时段），时段长度≥60min，数据采样间隔10～30s，时段中任一卫星有效观测时间≥15min。
每个时段观测前后各量取一次天线高，两次丈量值之差不应大于3mm，并取平均值作为最后的天线高。
在实际布网设计时遵循以下几个原则：
ⅠGPS网一般应采用独立观测边构成闭合图形，如三角形、多边形或附合线路，以增加检核条件，提高网的可靠性。
ⅡGPS网作为测量控制网，其相邻点间基线向量的精度，应分布均匀。
ⅢGPS网点应尽量与原有地面控制点相结合。
重合点一般不少于3个（不足时应联测），且在网中分布均匀，以可靠地确定GPS网与地面之间的转换参数。
ⅣGPS网点应考虑与水准点重合，而非重合点，一般应根据要求以水准测量（或相当精度的测量方法）进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点。
Ⅴ为了便于GPS的测量观测和水准联测，减少多路径影响，GPS网点一般应设在视野开阔和交通便利的地方。
Ⅵ为了便于用经典方法联测或扩展，可在GPS网点附近布设一通视良好的方位点以建立联测方向，方向点与观测站距离一般应大于300米。
ⅦGPS网必须由非同步独立观测边构成若干个闭合环或附和线路。
各级GPS网中每个闭合环或附和线路中的边数应符合的规定如下表：
级别
A
B
C
D
E
闭合环或附和线路的边数
≤5
≤6
≤6
≤8
≤10
2、选点与埋标
1.选点：
选点时应该在以下方面进行考虑：
①从技术指标方面考虑
图形结构良好，边长适中，对于三角形求距角不小于30°；便于扩展和加密低级网，点位选在视野辽阔，展望良好的地方；为减弱旁折光的影响，要求视线超越障碍物一定的距离；点位能长期保存，宜选在土地坚硬，易于排水的高地上。
②从经济指标方面考虑
充分利用了制高点和高建筑物等有利地形、地物，以便在不影响观测精度的前提下，尽量降低觇标高度；充分利用旧点，以便节省造标埋石费用，同时可避免在同一地方不同单位建造数座觇标，出现既浪费国家资财，又容易造成混乱的现象。
③从安全生产方面考虑
点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压线等应有一定的距离。
2.埋石：
四等导线测量的标石由两块标石组成，下面一块叫做盘石，上面叫柱石，盘石和柱石一般用钢筋混凝土预制，然后运到实地埋设。
预制时，应在柱石预面上印字注明埋设单位以及时间。
标石也可以用混凝土现场浇灌或者石料加工。
盘石和柱石中央埋有中心标志。
埋石时候必须使盘式和柱石上的标志位于同一铅垂线上。
挖基坑，坑底要整平夯实，再填砂石捣固，浇底层混凝土树盘石，然后再盘石上放1-2cm粗沙，树柱石，用混凝土加固，注意两层标石中心的最大偏差不应超过3mm。
若在基岩层上或坚硬的混凝土路面上，可以直接钻孔，将刻有中心标志的胀锚螺栓打入孔内。
网点一般应埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位。
点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用。
在基岩露头地区，也可直接在基岩上嵌入金属标志。
每个点位标石埋设结束后，填写点之记。
点之记样式应符合《工程测量规范》要求。
对设置在田间或乡间道路旁的标志墩需修筑砖（石）台基以避免车辆碰撞标志。
台基边墙距点位不少于1米、四周围用砖（石）块砌筑、基宽不得少于30厘米，地面以上高不得少于50厘米，构筑砂浆不得低于7.5#。
对设立在楼顶、水塔等建筑物顶部的标石、观测台需涂刷5厘米宽的红白相间油漆，并在建筑物女儿墙或护栏内侧安装标志保护宣传牌。
3、GPS网型网型方案设计
GPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接、三角锁连接、导线网连接、星形连接等几种基本方式。
本次主要采用边连接式，每次用至少三台接收机，组成GPS网，能保证网的几何强度，提高网的可靠指标。
4、GPS作业方案
GPS外业工作一方面，要有较多的多余观测，以提高观测成果的精度和可靠性，另一方面，还要考虑各待测点的点位精度的均匀性和各观测时段的独立性。
因此，GPS外业工作的原则是：
①GPS网中各待测点的设站次数应相同；
②优先测量点间距离较近的点，同时沿最短距离欠站；
③应该联测相距较远的高等级已知点；
④GPS网中各待测点每次重复设站都使用不同的接受机。
确定观测时段时，需要分析最新的星历预报并与实地结合的原理选定，选择合适的PDOP值以保证观测精度，确保工作顺利进行，减少作业返工量。
GPS观测及数据记录
天线安置完成后，在离开天线适当位置的地面上安放GPS接收机，接通接收机与电源、天线、控制器的连接电缆，即可启动接收机进行观测。
接收机锁定卫星并开始记录数据后，观测员可按照仪器随机提供的操作手册进行输入和查询操作。
通常来说，在外业观测工作中，仪器操作人员应注意以下事项：
Ⅰ 当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后，方可接通电源，启动接收机。
Ⅱ 开机后接收机有关指示显示正常并通过自检后，方能输入有关测站和时段控制信息。
Ⅲ 接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量、卫星号、相位测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。
Ⅳ 一个时段观测过程中，不允许进行以下操作：
关闭又重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变卫星高度角；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭文件和删除文件等功能键。
Ⅴ 每一观测时段中，气象元素一般应在始、中、末各观测记录一次，当时段较长时可适当增加观测次数。
Ⅵ 在观测过程中要特别注意供电情况，除在出测前认真检查电池容量是否充足外，作业中观测人员不要远离接收机，听到仪器的低电压报警要及时予以处理，否则可能会造成仪器内部数据的破坏或丢失。
对观测时段较长的观测工作，建议尽量采用太阳能电池板或汽车电瓶进行供电。
Ⅶ 仪器高一定要按规定始、末各量测一次，并及时输入仪器及记入测量手簿之中。
Ⅷ 接收机在观测过程中不要靠近接收机使用对讲机；雷雨季节架设天线要防止雷击，雷雨过境时应关机停测，并卸下天线。
5、数据处理方案
3.5.1、数据预处理
为了获得GPS观测基线向量并对观测成果进行质量检核，首先要进行GPS数据的预处理，根据预处理结果对观测数据的质量进行分析并做出评价，以确保观测成果和定位结果的预期精度。
GPS网数据处理分基线向量解算和网平差两个阶段。
各阶段数据处理软件均采用随机所带软件。
处理的主要内容有：
GPS卫星轨道方程的标准化、时钟多项式的拟合和标准化。
3.5.2、基线解算及GPS网平差
Ⅰ 基线解算
基线数据解算采用随机软件包求解，基线解算采用消电离层的双差浮点解或加点离层改正的双差整数解（固定解），其主要技术参数如下：
卫星截止高度角≥150
星历为广播星历或精密星历
采用L1频率或L1L2两个频率
Ⅱ GPS网平差
GPS网的平差计算应用软件在WGS-84空间直角坐标系下进行三维无约束平差，以检查本次GPS网的内符合精度。
同时为将WGS-84坐标系下的GPS基线观测值投影到高斯平面上，并转换到1980西安坐标系或1954北京坐标系中（或地方独立坐标系），采用软件包进行二维约束平差。
四、高程控制网设计
1、图上设计
高程控制网设计采用四等水准测量，以A为起算点做一个闭合水准路线。
路径：
A—D—E—C—B—F—G—A。
2、选点和埋石
水准点选点和GPS点位一致，参见上文GPS选点埋石。
3、四等水准测量技术要求
四等水准测量及普通水准测量严格按照《国家三、四等水准测量规范》中的要求和规范进行测量。
具体技术要求如下：
1．水准仪i角误差小于20″。
2．各等级水准测量应在标尺分划线成像清晰而稳定时进行。
3．在连续各测站上安置水准仪的三脚架时应使其中两脚与水准路线的方向平行而第三脚轮换置于路线方向的左侧与右侧。
4．同一测站上观测时不得两次调焦。
5．观测中不得为了增加标尺读数而把尺桩（台）安置在沟边或壕坑中的方法。
6．四等水准测量按双面尺法单程观测，观测时前、后视距离必须读取上、下丝读数计算（上、下丝读数应记录在手薄中），每测站观测顺序按“后－后－前－前”或“后－前－前－后”均可，按规定格式记录。
7．普通水准测量按双面尺法观测，不必读视距，每测站观测顺序按“后－后－前－前”或“后－前－前－后”均可，按规定格式观测记录；
8．水准测量各段设站数不限，但每测段测站数必须为偶数。
9．因测站观测超限，在本站观测时发现的应立即重测；如迁站后发现，则应从水准点或间歇点开始重测。
10．水准测量基本技术要求：
项目
等级
视线长度（m）
前后视距较差
（m）
任一测段前后视累积差（m）
黑红面读数之差（mm）
黑红面所测高差较差（mm）
高差闭合差（mm）
四等水准测量
≤100
≤3.0
≤10.0
≤3.0
≤5.0
注：
n为总测站数；L为水准路线长度，以km计。
四等水准测量中的主要技术问题是对前后视距的把握不够准确，所以经常造成一定的麻烦。
处理方法是通过量步子来解决这一问题。
4、数据处理
（1）检查外业观测资料；绘制计算略图；抄录手簿数据。
（2）分别计算往、返测高差、环线或附合线路闭合差、各边高差中数。
（3）平差计算（简易平差）。
（4）抄录成果表。
五、施工放样
1、放样前的准备
阅读设计图纸，校算建筑物轮廓控制点数据和标注尺寸，记录审图结果。
选定测量放样方法并计算放样数据或编写测量放样计算程序、绘制放样草图并由第二者独立校核准备仪器和工具，使用的仪器必须在有效的检定周期内。
给仪器充电，检查仪器常规设置：
如单位、坐标方式、补偿方式、棱镜类型、棱镜常数、温度、气压等。
使用有内存的全站仪时，可以提前将控制点（包括拟用的测站点、检查点）和放样点的坐标数据输入仪器内存并检查。
2、放样方法
极坐标法放点:
在控制点上架设全站仪并对中整平，初始化后检查仪器设置：
气温、气压、棱镜常数；输入（调入）测站点的三维坐标，量取并输入仪器高，输入（调入）后视点坐标，照准后视点进行后视。
如果后视点上有棱镜，输入棱镜高，可以马上测量后视点的坐标和高程并与已知数据检核。
瞄准另一控制点，检查方位角或坐标；在另一已知高程点上竖棱镜或尺子检查仪器的视线高。
利用仪器自身计算功能进行计算时，记录员也应进行相应的对算以检核输入数据的正确性。
在各待定测站点上架设脚架和棱镜，量取、记录并输入棱镜高，测量、记录待定点的坐标和高程。
以上步骤为测站点的测量。
在测站点上按步骤1安置全站仪，照准另一立镜测站点检查坐标和高程，记录员根据测站点和拟放样点坐标反算出测站点至放样点的距离和方位角。
测量放样负责人逐一将标注数据与记录结果比对，同时检查点位间的几何尺寸关系及与有关结构边线的相对关系尺寸并记录，以验证标注数据和所放样点位无误。
填写测量放样交样单。
3、中线测量（包括圆曲线的测设）
1、沿中线每隔20m量距定出整桩，并在线路变换出设加桩，在曲线交点处设立交点桩，曲线测设可采用长弦偏角法等。
2、在测区路线图上设计如含有转折点的线路，线路转向处用圆曲线连接。
、测设中线各交点（JD）和转点（ZD）、测距和钉设中桩、测量线路转角。
4、将线路中心线的平面位置测设到地面上，并测出其里程。
测设直线上、圆曲线上的中桩。
5、圆曲线主点的测设
测设步骤：
在JD上架仪器，照准JD1，量取T，得ZY点；
照准JD2，量取T,得YZ点；
在分角线方向量取E,得QZ点；
6、圆曲线的详细测设
偏角法测设各细部点的具体步骤如下：
（1）检核三个主点（ZY、QZ、YZ）的位置，看原先测设的主点位置是否有误。
（2）安置全站仪于ZY点，将水平度盘配置为0度0分0秒，照准JD点。
（3）向右转动照准部，将度盘读数对准1点之偏角值，沿ZY-1方向测设整弦长C以标定细部点1.继续转动照准部，将度盘读数对准2点之偏角值，并从起点1起量弦长C与ZY-2方向相交（及距离与方向交会），以定细部点2，依法逐一测设曲线上所有细部点。
（4）最后应闭合于曲线终点YZ。
及转动照准部，将度盘读数对准YZ点的偏角值，由曲线上最后一个细部点起量出尾端弧长（曲线终点于相邻细部点间弧长不一定是整弧长）。
7、线路精度要求：
直线部分纵向相对误差应小于1/2000，横向误差应小于5cm；曲线部分纵向相对闭合差应小于1/1000，横向闭合差应小于10cm。
里程桩的编号：
0+000,0+020、······，加桩编号按实际距离为准。
4、纵断面测量
4.5.1、基平测量：
在测区范围内，布设一个闭合的路线，根据路线的长度设置水准点，按四等水准测量的观测方法与附近的水准点联测，并求出其高程。
4.5.2、中平测量：
以相邻水准点为一个测段，从一个水准点出发，按等外水准测高量要求逐个测定中桩的地面高程，附合至下一个水准点。
作业中应注意：
为提高作业效率，一个测站可以有若干个间视（前视），并采用视线高方法进行计算，故记录时分清后视、前视和间视，不能有误。
各桩号的高程以桩的地面高程为准，不能测桩顶。
注意水准点的闭合，以及其限差要求，以确保水准测量无差错。
5、纵断面图的绘制
以里程桩为横坐标，比例尺为1:
4000，以高程为纵坐标，比例尺为1:
50，在厘米方格纸上绘出纵断面图。
具体内容的安排，以美观、明确、易懂为好，
6、横断面测量
横断面测量是在各中桩处测定垂直于道路中线方向的地面起伏，然后绘成横断面图。
横断面的测量宽度由路基宽度以及地形情况确定，此次实习要求在中线两侧各测20m。
采用标尺作简易测量。
1、横断面中的距离、高差的读数取位至0.1m，检测互差限差参照规范要求。
2、横断面测量时应逐桩施测，其方向应与路线中线切线垂直。
3、横断面测量时除了观测地势平坦的也宜观测高程变化起伏大的地形点。
7、横断面图的绘制
绘制时，以里程桩为横坐标，比例尺为1:
4000，以高程为纵坐标，比例尺为1:
50，先在厘米纸上标定中桩的位置，由中桩开始逐一将特征点画在图上，再用直线连接，即得断面的地面线。
8、土（石）方量的计算
在横断面图上计算各桩号的填挖面积，然后用平均断面法计算相邻桩号的土石方量。
计算公式为：
式中，
、
为相邻中桩处的横断面，面积分别按填方、挖方计算，d为相邻两中桩距离，可由桩号或纵断面图获取。
9、边桩及边坡的放样
首先用切线支距法或偏角法等定出线路中线里程桩；其次是在每个里程桩上置镜拨其断面方向（即法线方向）放样出路基边桩；然后抄平、移桩。
10、放样检核及资料上交
1、放样结束后应该的检查工作：
①照准控制点，检查后视方向。
②钢尺丈量放样点之间的间距，与理论值进行比较检核，其差值应不大于放样点的允许误差值。
③测量放样负责人逐一将标注数据与记录结果比对，同时检查点位间的几何尺寸关系及与有关结构边线的相对关系尺寸并记录，以验证标注数据和所放样点位无误；
④如果一站不能放样出所有欲放样点，此时需在测站上利用极坐标法测设测站点，第二次设站，开始放样前还须检测已放出的2～3个点位，其差值应不大于放样点的允许误差。
2、全站仪放样应遵循的规范
各类工程及同一工程的不同阶段、不同部位对放样点的精度要求不同，所以对测站点和放样点的精度要求也不相同。
作业时请严格执行《工程测量规范》和《施工测量控制程序》。
如果设计上有特殊要求，按设计要求执行。
六、人员设备配置
1、仪器设备如下表
1.1、全站仪
南方NTS352全站仪仪器1台、对中杆2个、棱镜2个、钢尺1把
1.2、水准仪
J2水准仪1台、脚架1个、水准尺1对、尺垫1对
1.3、GPS
GPS接收机4台、脚架4个、卷尺4个
1.4、其他
对讲机4个、皮尺1个、喷漆2罐、锤子1个、电脑4台、钉子和木桩若干。
2、人员配备
测量人员4人，其中组长1名，组员3名。
七、进度安排和经费预算
1、进度安排
9月21日
9月22-10月27日
10月28日
10月29日
控制网布设
外业观测
成果检核
成果整理
2、经费预算
按照测绘产品定额标准，每人工资5000元，伙食费每人每天20元，其它车费等共计2000元，共计2.5万元。
八、测量成果报告
线路测量按设计要求完成后，提交下列观测成果：
1、仪器检校表；
2、设计书；
3、原始数据和内业数据处理；
4、原始记录和各项计算成果；
5、中线测量坐标表；
6、线路工程测量与施工放样表；
7、纵断面和横断面测量图；
8、逐桩坐标表。
（注：
其中1、2项在每次观测完成后及时报送，以便甲方、设计院、监理单位及有关部门及时掌握情况。
）
升级会员 