《土木工程测量》PPT课件

高程测量的方法分类
1、水准测量(leveling) 2、三角高程测量(trigonometric leveling) 3、气压高程测量(air pressure leveling) 4、GPS测量。(GPS leveling)
10/18/2019
水准点(Bench Mark)
通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为 水准点，一般用BM表示。有永久性和临时性两种。
)0.079 h 0.468
)160.000 H B H A 0.468
10/18/2019
三、水准测量成果的检核
1、 测站检核
（1） 双仪器高法
在每一测站上用两次不同仪器高度的水平视线(改变仪器高度应在 10cm以上)来测定相邻两点间的高差；
如果两次高差观测值不相等，对图根水准测量，其差的绝对值应小 于5mm，否则应重测。
第二章 水准测量 内容提要：
§2－1 §2－2 §2－3 §2－4 §2－5
水准测量概述 水准测量原理 微倾式水准仪和水准尺 水准测量的方法 微倾式水准仪的检验和校正
§2－6 水准测量的误差分析
10/18/2019
第二章 水准测量
高程测量概念（Height Measurement）
根据已知点高程，测定该点与未知点的高差， 然后计算出未知点的高程的方法。
10/18/2019
10/18/2019
实验一 S3水准仪的认识与使用
任务：
熟悉水准仪的结构及操作方法 每人测二组数据，计算h判断高低。
方法：
两人立尺相距大约50m ，两人操作水准仪,水准仪立在两 尺的中间，，测完两组数据之后互换。
注意事项：
（1）服从老师安排，遵守实验室纪律； （2）领仪器时组长签名； （3）注意仪器安全，装箱要到位，上锁； （4）立尺时o点在下； （5）仪器与尺垫不要放在松软的地平即粗略整平仪器。旋转脚螺旋 使圆水准气泡居中，仪器的竖轴大 致铅垂，使望远镜的视准轴大致水 平。 （1）不论圆水准气泡在任何位置， 先用任意两个脚螺旋使气泡移到通 过圆水准器零点并垂直于这两个脚

主要动测方法： S波、R波 R波的检查结果，往往换算为S波波速。 地层剪切波速度的测定 ➢ 可为土的动力特性和地震工程中的分析和设计 提供参数。 工程勘察及地基土类型的划分 ➢ 利用剪切波波速沿地层深度的变化关系可对地 基土进行勘察，从而减少钻探工作量。 复合地基加固效果检测 ➢ 根据原状土的剪切波速测试曲线计算、对应加 固深度范围内的原状土和复合地基的平均波速。
√
√
√
√√
√
√√
√
√√
√ √ √√ √
√
24 《土木工程检测与测试》
交通行业道路路基设计及检测要求的变迁
在道路路基设计、检测中，一直以压实度为主要指标，但由于压实度参数本身的局限性，近年来，在 我国也强调采用变形指标作为道路的重要设计参数。现行的相关设计规范给出路基动态回弹模量设计要求， 代表性的有：
岩体弹性波波速检测技术
■ 岩块（试件）波速测定
岩体弹性波速测定与混凝土中弹性波波速 的测定方法相同。 ① 透射法（常用超声波法）
把振源和接收器放在岩块试件的两端， 通过时间差和试样长度来推算P波波速Vp。 ② 冲击回波法
在试样的同一个端面进行激振和接收， 根据频率和试样长度进行波速测定。
透射法
冲击回波法
主要用于根据荷载-沉降关系曲线确定地基土的 承载力和变形模量及估算地基土的不排水抗剪强 度等。
➢ 浅层平板载荷试验适用于地表浅层地基，特 别适用于各种填土、含碎石的土类； ➢ 深层平板载荷试验试验深度不应小于5m，适 用于深层地基土和大直径桩的桩端土层在承压板 下应力主要影响范围内的承载力试验。
■ 注意事项
跨孔SV波
敲击板法SH波，侧视
17 《土木工程检测与测试》
岩体弹性波波速检测技术

建筑物位移观测——包括主体倾斜观测 、水平位移观测、裂缝观测、挠度观测、日 照变形观测、风振观测和场地滑坡观测等。
一、建筑物主体倾斜测量 1、倾斜原因：
主体倾斜原因——基础不均匀沉降。 主体倾斜观测——测定建筑物顶部相对于底部或各 层间上层相对于下层的水平位移与高差，分别计算 整体或分层的倾斜度、倾斜方向以及倾斜速度。
3. 严密数据处理方法：数据量大，变形量小， 变形原因复杂。
4. 变形资料提供快和准确。
五、变形测量点的设置
变形测量点可分为控制点和观测点（又称为变形点）， 控制点包括基准点、工作基点及联系点、检核点、定向 点。
§13.2 建筑物沉降观测
一、概述
建筑物沉降——是指建筑物及其基础在垂直方向上的变 形即垂直位移，通过测定观测点与基准点之间高差随 时间变化量。
连同原始地形图、地址资料、设计图纸文件、设计 变更资料、验收记录等合编成册。
本课程理论讲解
完成 THE END
通过对变形体动态监测，获得精确观测数据，对 监测数据综合分析，达到以下目的：
对各种工程建筑物在施工或使用过程中的异常变形 作出预报，提供施工和管理方法，以便及时采取措 施，保证工程质量和建筑物安全。 了解变形机理，验证工程设计理论和地壳运动
假说。
对采用新结构、新材料、新工艺性能做出客观 评价。
建立正确的监测预报理论和方法。
观测标志具有可供量测的明晰端面或中心。
观测期较短或要求不高时，采用油漆平行标志或建 筑胶粘帖的金属片标志；
观测期较长时，采用嵌或埋入墙面的金属标志、金 属杆标志或楔形板标志。
要求较高、需要测出裂缝纵横向变化值时，采用坐 标方格网板标志。
裂缝观测标志
裂缝观测标志
2) 裂缝观测的工具与方法

当两点相距较远或高差太大时，则可分段连续进行，从图中可得： 测站:架设仪器的点位 转点：转点起传递高程的作用。
4 水准测量实施与记录对照图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 2 3
水准测量外业的操作演示
四、水准测量成果的检核 (一) 测站检核 1. 两次仪器高法
2. 双面尺法
同一测站，不同仪器高。 △H >10cm
检验：整平后，用横丝的一端对准一固定点P，转动微动螺旋，看P点是否沿着横丝移动。 校正：旋下目镜处十字丝环外罩，转动左右2个“校正螺丝”。
十字丝横丝检校的操作演示
（三）水准管轴∥视准轴（i角）的检校
检验： 平坦地上选A、B两点，约100m。 在中点C架仪器，读取a1、b1
（3）在距B点约2—3m处架仪，读取a2、b2，得h2=a2-b2 。若h2≠h1 ,则水准管轴不平行视准轴。 ① h1无误差 ② b2的误差可忽略不计。 说明：对S3水准仪，若i>20"，需校正。 （4）按下式，可计算出i角： 原因？
判断：
≤
？
按与距离L或测站数n成正比原则，将高差闭合差反号分配到各段高差上。
01
或
02
2、分配原则
计算各待定点高程 用改正后的高差和已知点的高程，来计算各待定点的高程。
待定点的高程（递推公式）：
壹
贰
改正后的高差：
六.水准测量成果整理实例
【例】如图按图根水准测量施测某附合水准路线观测成果略图。BM-A和BM-B为已知高程的水准点，图中箭头表示水准测量前进方向，路线下方的数字为测得的两点间的高差(以m为单位)，n为测站数，试计算待定点1、2、3点的高程。
水准点示意图
二、水准路线(leveling line) 1．闭合水准路线(closed leveling line) 由已知点BM——已知点BM BM 前进方向

第五章 曲线测设
为保证车辆平稳运行，需在线路改变方向处 加设曲线进行过渡。
平面曲线
圆曲线：具有一定半径的圆弧。
缓和曲线：半径R由无穷大渐变
到圆曲线半径。
曲线主要点测设
曲线测设
曲线详细测设
主点测设：在地面上标定出不同线型的分 界点及曲中点。
曲线详细测设：测设出具有一定密度的线路 中线点。
如果使用测距仪或全站仪按任意点极 坐标法测设曲线，则曲线主点和曲线详细点 可同时设出。
［解］1．缓和曲线常数：
0

l0 2R
180


3
2 6
1 6
x0
l0

l 03 40 R 2
59 .987 m
y0

l
2 0
6R

l
4 0
336 R 3
1.200 m
p =（y0 + Rcosβ0）- R=0.300m
m = x0 - Rsinβ0=29.996m
180
l0


:
E 0 ( R p ) sec
R 2

: q 2T L


三、主点里程推算
［例5 -4］已知线路某转点ZD的里程为DK25+536.32， ZD到JD的距离为D= 893.86 m。R = 500 m，l0 = 60 m， Z = 35°51′23″，试计算缓和曲线常数和综合要素 并推算各主点的里程。
点号 ZD JD1 JD2
表5-1 曲线资料
圆曲线半径 R （m）
转向角 （ ° ′ ″）
500
32 15 43 （Y）

22
23
13
2) 瞄准水准尺 先目镜对光：将望远镜对准明亮的背景，旋转目镜调焦螺旋，使十字丝清晰； 松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜上的准星和照门瞄准水准尺，拧紧制动螺旋； 从望远镜中观察目标，旋转物镜调焦螺旋，使目标清晰，再旋转微动螺旋，使竖丝对准 水准尺。 3) 精平 从望远镜的一侧观察管水准气泡偏离零点的方向，旋转微倾螺旋，使气泡大致居中，这 时再从目镜左边的附合气泡观察窗中察看两个气泡影像是否吻合，如不吻合，再漫漫 旋转微倾螺旋直至完全吻合为止。 4) 读数 仪器精平后，应立即用十字丝的横丝在水准标尺上读数。
(4) 水准测量的成果处理 水准测量的成果整理内容包括：测量记录和计算的复核，高差闭合差(closing error)的 计算和检核，高差改正数和各点高程的计算。
1) 高差闭合差计算
20
21
【例2-1】图2.18为按图根水准测量要求施测某附合水准路线观测成果略图。BM-A和BMB为已知高程的水准点，图中箭头表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的 两点间的高差(以m为单位)，路线下方数字为该段路线的长度(以km为单位)，试计算 待定点1、2、3点的高程。
14
§2.3 水准测量方法与成果处理
(1) 水准点 为统一全国的高程系统和满足各种测量的需要，测绘部门在全国各地埋设并测定了很 多高程点，这些点称为水准点(benchmark，通常缩写为BM)。 一、二等水准测量为精密水准测量(precise leveling)，三、四等水准测量为普通水准测 量(general leveling)。 采用某等级的水准测量方法测出其高程的水准点称为该等级水准点； 各等水准点均应埋设永久性标石或标志，水准点的等级应注记在水准点标石或标记面 上。 水准点标石的类型可分为：基岩水准标石、基本水准标石、普通水准标石和墙脚水准 标志四种， 其中混凝土普通水准标石和墙脚水准标志的埋设要求见图2-15，水准点在地形图上的 表示符号见图2-16。

t0 —钢尺检定时旳温度； t —量距时旳温度。
五、钢尺量距成果整顿
精密量距成果应进行下列三项改正
1、尺长改正
ld
l l
l0
2、温度改正
lt (t t0 )l
l — 尺长改正数
l0 — 名义长度
lh
h2 2l
— 实测距离
α — 钢尺膨胀系数 t — 丈量时温度 t0 — 原则温度
f0 — 实测距离
l cos
A
D
α a
a´ o b b´v B
h
计算：
倾斜距离L为：
L Kl Kl cos
L
水平距离D为：
D L cos Kl cos2
高差h为：
i
h D tan i v
A
D
或 h 1 Kl sin 2 i v
2
a a´
o b b´v
B
h
例题：如上图，在A点量取经纬仪高度i=1.400m，望远
x
P2 P1 y
o 高斯平面直角坐标系
二、直线方向旳表达措施
1、方位角
1）方位角旳定义 从直线起点旳原则方向
北端起，顺时针方向量至直 线旳水平夹角，称为该直线 旳方位角；其角值范围为 0°~ 360°。
原则方向北端
2
方位角
2 2 2
1
2
2
真子午线方向
原
则
方
磁子午线方向
向
坐标纵轴方向
真方位角（A） 磁方位角（Am）
镜照准B点标尺，中丝、上丝、下丝读数分别为v=1.400m，
b=1.242m，a=1.558m，α=3°27 ,试求A、B两点间旳水
平距离和高差。

6．2．2 表示直线方向的方法 测量工作中，常采用方位角来表示直线的方向。 方位角：由直线起点的标准方向北端起，顺时针方向量到某直线的水平角度，称为该 直线的方位角。角值由0°～360°。 1)真方位角A 如图6—3，若标准方向PN为真子午线方向， 并用A表示真方位角，则A1、A2分别为直线 Pl、P2的真方位角。 2)磁方位角Am 若PN为磁子午线方向，则各角分别为相应 直线的磁方位角，磁方位角用Am表示。 3)坐标方位角α 若PN为坐标纵轴方向，则各角分别为相应 直线的坐标方位角，用α表示。
2)真方位角与坐标方位角之间的关系 第l章中述及，中央子午线在高斯投影平面上是一条直线，作为该带的坐标纵轴， 而其他子午线投影后为收敛于两极的曲线，如图6-5所示。图中地面点M、N等点的 真子午线方向与中央子午线之间的角度，称为子午线收敛角，用γ表示。 对于某点的子午线收敛角γ，可用下式计算： γ=(L-L0)sinB (6—2) 式中L0——中央子午线的经度； L、B——计算点的大地经度、纬度。 真方位角A与坐标方位角α之间的关系，如图6-5所示，可用下式进行换算： A=α+γ (6—3) 从图6-5和公式(6-2)中均可看出，子午线收敛角y有正有负。在中央子午线以东地区， 各点的坐标纵轴偏在真子午线的东边，γ为正值；在中央子午线以西地区，γ为负值。 3)坐标方位角与磁方位角之间的关系 若已知某点的磁偏角δ与子午线收敛角γ，则坐标方位角α与磁方位角Am之间的换 算可按下式进行：
作业： 习题:6-2
6-3



§6.4 导线测量 (1) 导线的布设形式 导线：将相邻控制点连成直线而构成的折线称为导线(traverse)， 导线点：控制点称为导线点(traverse point)。 导线测量(traverse survey)：是依次测定导线边的水平距离和两相邻导线边的水平夹角，然后 根据起算数据，推算各边的坐标方位角，最后求出导线点的平面坐标。 导线的布设形式有： 闭合导线、附合导线、支导线三种。 用经纬仪测量转折角，用钢尺 测定边长的导线，称为经纬仪 导线；若用光电测距仪测定导 线边长，则称为光电测距导线； 以上两种方法，我们统称为测 角量距导线。此外，还有无定 向导线、实测坐标导线和GPS RTK导线等。下面详细介绍测 角量距导线，而对其他导线仅 作简单的介绍。

08 施工测量
施工测量的基本知识
施工测量的定义
施工测量是土木工程中，为保证 各项建设工程的平面位置和高程 准确且符合设计要求，所进行的
测量工作。
施工测量的特点
施工测量具有实践性强、精度要 求高、与设计联系紧密等特点。
施工测量的原则
先整体后局部，先控制后碎部， 步步有检核。
施工测量的基本工作
建立施工控制网
直接测量法
直接使用测量仪器和工具测量两个方向线之间的夹角。这种方法简 单易行，但精度受限于仪器和工具的精度。
间接测量法
通过测量其他相关参数，利用三角函数公式计算出两个方向线之间 的夹角。这种方法需要较复杂的计算，但可以提高测量精度。
角度测量的误差来源
主要包括仪器误差、人为误差、环境误差等。为了提高测量精度，需 要采取措施减小这些误差的影响。
水准测量的仪器和工具
水准尺和读数显微镜
水准尺是水准测量的基准面，一般用优质木材或玻璃钢制成 ，长为3m、5m或10m。读数显微镜是用来读取水准尺读数 的工具。
水准仪
水准仪主要由望远镜、水准器和基座三个主要部分组成。望 远镜用于瞄准水准尺；水准器用于指示仪器是否处于水平状 态；基座用于支撑仪器和连接三脚架。
《土木工程测量学》ppt课件
$number {01}
目录
• 绪论 • 测量基本知识 • 水准测量 • 角度测量 • 距离测量 • 小地区控制测量 • 大比例尺地形图测绘 • 施工测量
01 绪论
测量学的定义与任务
测量学的定义
测量学是研究地球形状、大小、地球重力场、地面点几何位置以及地球重力场 测定和应用的科学。
总结词：基本概念
详细描述：控制测量是指在一定区域内，为满足地形图测绘、工程规划与施工等 需要，建立统一的高程和平面控制网，以限制测量误差的传播和积累，提高测量 的精度。控制测量有等级划分，不同等级的控制网有不同的精度要求。

二、数字地形图的特点
（1) 测量精度高 （2) 定点准确 （3) 绘图高效且规范 （4）图幅连接自由 （5) 便于比例尺选择 （6）便于地图数据的更新 （7）便于图形的传输 （8）便于数据共享
§10-2 全站仪数字测图原理
一、全站仪组成
1.电源: 机载电池、外接电池
2.测角系统: 绝对编码度盘系统、增量光栅测
必须随记录数据一起转交内业。
• 工作草图绘制的具体简便方法： 1)在进行数字测图时，如果测区有相近比例 尺的地图，则可利用旧图并适当放大复制， 裁成合适的大小(如A4幅面)作为工作草图。 在这种情况下，作业员可先进行测区调查， 对照实地将变化的地物反映在草图上，同时 标出控制点的位臵，这种工作草图也起到工 作计划图的作用。
设备：

全站仪一台(包括电子手簿，电池、充电 器等等配件，小钢尺等等)； 反射棱镜及棱镜杆1～3套； 观测1人， 记录、绘制草图（或便携机操作）1～3人 立镜1—3人，

人员组织：

四、一体化数字测图作业方法
1.草图法（无码法作业）
工作草图：是图形信息编码碎部点间接
坐标计算和人机交互编辑修改的依据。
工程测量 第10章
数字测图基础及其工程应用
第10章 数字测图基础及其工程应用
§10-1 数字测图概述 §10-2 全站仪数字测图原理
§10-3 内外业一体化数字测图
§10-4 GPS-RTK 数字测图 §10-5 数字地形图的工程应用
§10-1 数字测图概述
• 传统的地形测图将测得的观测值用手工图 解的方法转化成图形，绘制于纸张上 • 数字测图是在采集解析数据的基础上，依 靠地形数据的传输、处理、编辑的平台， 产生数字的图形。它的基本特征是数据从 采集、传输、处理到图形编辑输出，不需 要过多的人工干预，整个过程在人机交互 的环境中基本实现自动化。

第一章 绪 论
横圆柱正形投影
第一章 绪 论
第一章 绪 论
纵坐标x:赤道向北为正，向南为负； 横坐标y:中央子午线向东为正，向西为负。
我国位于北半球，x值均为正值。投影带内的横坐标y，有正负， 为了使横坐标y不出现负值，为此： 将3°或6°带投影的纵坐标轴要 西移500 km，即在每带的横坐 标上加500 km。位于中央子午 线以东的各点的横坐标都大于500km， 而位于中央子午线以西的各点的横坐 标，均小于500km。 为了指明该点属于何带，规定在横坐 标y值之前，要写上带号。加上500 km 和带号的横坐标值称为通用值。 未加500 km和带号的横坐标值为自然值。
第一章 绪 论
三 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或海 拔。 两点间的高程差，称为高差。 两点间的高程差 hAB=HB-HA。
2 假定高程 在局部地区或某项工程建设中，当引测绝对高程有困难时，可
以任意假定一个水准面为高程起算面。从某点到假定水准面的垂直 距离，称为该点的假定高程或相对高程。采用假定高程时，应先在 测区内选定一个高程基准点并确定其假定高程值，再以它为基准 推算其他各点的假定高程。
第一章 绪 论
二、 高斯平面直角坐标系 1、高斯投影基本要求：
将地球展开成水平面，将产生三种投影变形：长度变形、角 度变形和面积变形。高斯投影要求投影后的角度保持不变形，同 时长度变化也要尽可能小。 2、高斯投影的规律是： (1) 中央子午线的投影为一条直线，且投影之后的长度无变形； 其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线，且以中央子午线 为对称轴，离对称轴越远，其长度变形也就越大； (2) 赤道的投影为直线，其余纬线的投影为凸向赤道的曲线，并 以赤道为对称轴； (3) 经纬线投影后仍保持相互正交的关系，即投影后无角度变形； (4) 中央子午线和赤道的投影相互垂直 目前我国采用的高斯投影，就是一种横圆柱正形投影。 按投影带不同通常分为6度带和3度带。

1.倍数函数 Z kx
mZ kmx
2.线性函 数
Z k1x1 k2 x2 kn xn
mZ
k12 mx21
k
2 2
mx22
k
2 n
mx2n
应用误差传播定律时应注意以下三点： 1．要正确列立函数式。 2．函数式中观测值必须是独立的。
3．函数式中同时角度观测值和长度观测值时，单位要统一。
同济大学出版社 制作 覃
Z Z f (x1 x1, x2 x2,xn xn )
Z
Z
f
(x1,
x2
,
xn
)
f x1
x1
f x2
x2
f xn
xn
函数Z真误差 表达
同济大学出版社 制作 覃
13
式：
Z
f x1
x1
f x2
x2
辉 f xn
xn
[Z
2
]
f x1
2
[x12
]
f x2
2
[x22
]
f xn
求hAC的中误差： （1）列函数式：hAC=h1+h2 (2) 写出真误差关系式：dhAC=dh1+dh2 (3) 写出中误差关系式：mhAC2=mh12+mh22
mhAC=±5mm
同济大学出版社 制作 覃
18
辉
【例7—4】水准测量从A出发经过B到C结束，已测量A、B间
高差hAB，mhAB=±3mm。若要使A、C两点间高差的中误差 m
Fh 2mfh 30 L
同济大学出版社 制作 覃
22
辉
（二）水平角测量的精度
DJ1、DJ2和DJ6等的角码数字所表示的仪器精度，是指一 测回水平方向中误差分别不大于 1″，2″，6 ″。 DJ6这类仪器测量水平角的限差(即容许误差)可计 算如下： （1）一测回角值的中误差

❖ 用L、R分别表示盘左、盘右时照准目标的竖盘读数，竖直角计算公式如下：
1.对于天顶读数为0°的仪器，即竖盘顺时针注记的仪器：
盘左竖直角 α左=MO-L 盘右竖直角 α右=R-(MO+ 180°)
2. 对于天顶读数为180°的仪器，即竖盘逆时针注记的仪器：
盘左竖直角 α左=L-MO
盘右竖直角 α右=(MO+ 180°) –R
❖ A, Am, α之间的关系：
A= Am +δ
α= Am +δ - γ
A= α+ γ
❖ 正、反坐标方位角；同一直线的正、反坐标方位角之间相差180°。如下图所示： αBO= αOB± 180° x
x
B
αOB
αBO
o
❖ 2.象限角范围：0°~ 90°
第五章 小地区控制测量
❖ 控制点：选定测区内具有控制意义的点位，并使用一定的标志固定下来，精确地测定其位置，作为下一 级测量的依据，这样的点称为控制点。
❖ 减弱误差的措施：多测回法各测回间变换度盘的位置，取各测回均值。
第四章 距离测量和直线定向
❖ 水平距离：两点间连线垂直投影在水平面上的长度。 ❖ 测量方法： ❖ 1.直接测量：皮尺、普通钢尺、铟瓦基线尺。
DAB=nl+q,其中尺长l,整尺段数n，零尺读数q。 ❖ 2.间接测量：视距测量、视差法测量、电磁波测距。
❖ 理论上， α左= α右，故
MO=（L+R- 180° ）/2
❖ 通常α左≠α右，取平均值作为竖直角的结果，即
α= （α左+ α右）/2
上述公式以仰角为例，计算结果为正值，同样也适用于俯角，但计算结果为负值。
竖直指标差
❖ 竖直指标差（x）:当望远镜视线水平，竖盘指标水准管气泡居中时，指标偏离其正确位置的角值，