测量讲座-公路工程测量应用Word

　　公路工程测量应用

　　高 峰

　　高级工程师 新疆交通职业技术学院

　　测量人员应具备的职业道德 严谨求实、质量第一 。严格遵守测绘技术标准、 规范图式和操作规程，真实准确，细致及时，确 保成果质量。 加强学习，大胆实践，与时俱进，积极进取，不 断提高创新意识和能力。 具有较强的集体意识和团队精神，友爱互助，文 明作业。

　　测量人员应具备的基本能力 1)看懂设计图纸，结合测量放线工作能核审图纸中的问 题并能绘制放线中所需的大样图或现场平面图。 2)了解并掌握不同工程类型、不同施工方法对测量放线 的不同要求。 3)了解仪器的构造和原理，并能熟练地使用、检校、维 修仪器。 4)能够对各种几何形状、数据和点位进行计算与校核。 5)熟悉误差理论，能针对误差产生的原因采取有效措施 ，并能对各种观测数据进行处理。 6)熟悉工程测量理论，能针对不同的工程采用不同的观 测方法和校测方法，高精度、高速度地完成测量工作。 7)能够针对施工现场的不同情况，综合分析和处理有关 施工测量中的其它问题。 实践操作中，全站仪和水准仪比较常见，主要是要细 心，积累经验。测量关系重大，首先要保证不出问题，要 有绝对的正确率，其次要速度，工人都等测量好了干活。

　　测量工作中需要做到的几点 1、测量结果的准确、真实。 2、测量过程中的自检、互检、交接检的落实。 3、仪器设备的及时标定与检查。 4、测量工作的前瞻性。 5、完善的技术交底制度。 6、战战兢兢，如履薄冰。

　　公路工程中使用的主要设备

　　水准仪 全站仪 经纬仪 GPS(RTK)

　　仪器设备在操作时应注意的事项

　　水准仪操作注意事项 (1)、测量前，水准仪要进行检验与校正。(仪器使用前的i角误差 的检查。) (2)、测站地面要坚实，脚架应踩稳，防止碰动。 (3)、前后视线要尽量等长，视线不宜过长(100m), 但也不宜过 短(10m). (4)、瞄准标尺时，注意消除视差。每次读数前符合气泡务必严格居 中。 (5)、水准尺应竖直，尺垫应踩实，转点要牢固，在固定标志点 不 得使用尺垫。 (6)、记录要工整，计算要无误，并及时进行校核计算。 (7)、读数要准确，严格按照限差要求，误差超限，必须重测。 (8)、同一测站观测时，不要重复调焦。 (9)、同一测站上仪器和前后视标尺的三个位臵应尽可能接近一条直 线。 (10)、进行水准测量时要进行揺尺。 (11)、基平测量，采用平行测量或两次仪高法和双面尺法。

　　全站仪使用注意

　　事项 1、仪器的校核检验 仪器使用前进行必要的检查包括角度、距离(角度测量一个三角形的内角和180度，距离测量三角 形的三边长度，角度与距离测量应该符合余弦定理的要求) 2、全站仪保管的注意事项 仪器的保管由专人负责，每天现场使用完毕带回办公室；不得放在现场工具箱内。 仪器箱内应保持干燥，要防潮防水并及时更换干燥剂。仪器须放臵专门架上或固定位臵。 仪器长期不用时，应一月左右定期通风防霉并通电驱潮，以保持仪器良好的工作状态。 仪器放臵要整齐，不得倒臵。

　　3、使用时应注意事项 开工前应检查仪器箱背带及提手是否牢固。 装卸仪器时，必须握住提手，将仪器从仪器箱取出或装入仪器箱时，请握住仪器提手和底座，不可 握住显示单元的下部。切不可拿仪器的镜筒，否则会影响内部固定部件，从而降低仪器的精度。应 握住仪器的基座部分，或双手握住望远镜支架的下部。 在杂乱环境下测量，仪器要有专人守护。 当架设仪器在三脚架上时，尽可能用木制三脚架，因为使用金属三脚架可能会产生振动，从而影响 测量精度。 当测站之间距离较远，搬站时应将仪器卸下，装箱后背着走。当测站之间距离较近，搬站时可将仪 器连同三脚架一起靠在肩上，但仪器要尽量保持直立放臵。 仪器任何部分发生故障，不勉强使用，应立即检修，否则会造成测量出现错误。 湿环境中工作，作业结束，要用软布擦干仪器表面的水分及灰尘后装箱。回到办公室后立即开箱取 出仪器放于干燥处，彻底凉干后再装箱内。 冬天室内、室外温差较大时，仪器搬出室外或搬入室内，应隔一段时间后才能开箱。

　　施工测量需要注意的事项

　　1、联测导线

　　11

　　2、复核，补充征地线。 3、复测地面线。

　　4、线路复核，尤其是结构坐标高程复核 5、资料格式的确定

　　6、全线踏勘，重点观察涵洞位臵，以及涵洞长 7、 施工测量中应该预先考虑和谋划的东西。

　　水准仪的I角的检验与调校 水准仪产生i角变化的原因是仪器本身的结构与外业工作条件的变化 而致，仪器中的十字丝是固定在上下的V形槽中，下面的V形槽由弹簧 支撑着，上面是一个压紧调节螺丝。由于因内部与外界环境条件的变 化，如温度、湿度、震动的变化它会产生i角微小的变化，或者，由 于其它内应力的变化而产生不同程度的变化也是不足为奇的。 在用户说明书中已明确，水准仪的i角可由用户自行调整。请参照水 准仪说明书自行调整。 什么是水准仪的i角？水准仪的视准轴在垂直方向与水准轴的夹角。 现在，

　　再扼要地介绍水准仪i角的测定办法，如图所示

　　将水准仪臵平在二支水准标尺的中间，仪器距标尺约30米或40米，前后大约等距 离，读取标尺上的读数得到二点的高差值。搬迁仪器至二支标尺的一内侧或外侧 均可，此时，仪器至标尺的距离分别为近距离的标尺只是几米，而远距离的标尺 已是几十米。同样，测量这二点的高差值，如果二次测得的高差相等，说明仪器i 角为零。高差不等就说明仪器存在着i角的误差。

　　如：仪器在中间，读取A尺的读数a1=0962,B尺的读数b1=1062 仪器在一侧，读取A尺的读数a2=0835,B尺的读数b2=0933 h1=-1062+0962=-0100 h2=-0933+0835=-0098 h=-0098+0100=+2mm 按小角公式计算i角；i=Δ ρ/s=2mm206265”/60000mm=41/6”=7”

　　水准仪i角的允许误差 水准仪i角允许误差的概念应该说有三方面的涵义，也是三种情况 下的不同要求；出厂时工厂调校的允许误差、用户调校时的允许误差 、测量等级或规定所要求的允许误差。如徕卡NA2i角的允许误差： 出厂调校为：8”,用户调校为：20”,但是，根据我国国家水准 测量规范和工程测量规范的要求，用于一、二等水准测量的水准仪， 仪器的i角不应超过15”,用于三、四等水准测量的仪器，仪器的i角 不应超过20”。所以，在用徕卡水准仪NA2加GPM3测微分划板进行一、 二等水准测量时，仪器的i角必须调校至15”以内，在进行三等以下水 准测量时，仪器的i角应在20”以内。 i角的测定也可以按照将水准仪可以放臵在二支水准标尺二外侧的 方法测定仪器的i角。道理是一样的，正确的a4值是； a4=a1’-a2’+a3’

　　7.改正水准仪i角的方法就是转动V形槽上面螺丝钉的位臵，旋进或 旋出。仪器处在不同的位臵请注意加减符号。 3

　　两次仪器高法和双面尺法 两者的区别： 一个是利用仪器升高和降低的方法检查读数有错误否。 另一个是用两个不同颜色面的尺子，分别测两个高差比较， 尺底的起始刻划差一个长数，来检查读数有错误否。 目的保证观测的精度。 测站的概念： 仪器安臵的位臵叫测站。两次仪器高概念： 仪器升降约10公分左右。 两次仪器高的测设方法： 即在一个测站上变换仪器高两次，用两次不同的仪器水平 视线测得两次高差，如果两次高差相等说明测的正确。下 面看施测的过程和记录及高差计算以及高差检核计算。3

　　施工联测 施工联测是保证相邻施工单位正确顺接的重要手段，下列情况下 ，施工单位必须在监理工程师的组织与监督下与相邻施工单位进行施 工界面联合测量： ① 施工开工前，特别是有两个设计或施工单位的路段交界处；路 桥

　　交界处；尤应引起特别的重视，开工前宜反复联测核实。 ② 预制梁、板架设前；路面、桥面、结构层施工摊铺前；现场浇 制梁处于相邻施工单位交界处现场浇注前。 ③ 施工中发现桩位移动；桩点多处损坏；结构线性明显失调等异 常情况时。 ④ 重大设计变更影响到线形、结构物位臵及相邻尺寸关系时；经 业主和设计单位同意，对中线和高程进行必要调整前。 ⑤ 工程竣工前。 施工联测包括高程、中线、控制点等内容，联测后由参与联测的 单位联合编制联测报告，各单位签字确认无误后，报监理工程师审查 。 联测的精度要求，导线应不低于I级导线的精度要求，水准联测其闭合差不应大于20mm(L为联测距离，单位为km)。(6)

　　小三角测量

　　谢谢！

　　竖曲线：H

　　平曲线:(x,y)

　　一、竖曲线竖曲线的线形有圆形和抛物线形两种。 这两种线形计算的结果在应用范围内是完 全相同的。 《标准》规定采用二次抛物线

　　坡差

　　xL Txp

　　i2 i1当 为“+”时，表示凹型竖曲线 当 为“-”时，表示凸型竖曲线L R L T 2

　　i1、i

　　2

　　上坡为正，下坡为负Z'

　　i1

　　B P

　　Iyp E

　　Ti2

　　Y'

　　R A y

　　曲线长

　　切线长外距 切线的纵距

　　T2 E 2R

　　y p

　　x2 p 2R

　　xp

　　为任意点距竖曲线起点(终点)的水平距离

　　P点在变坡点左侧当 凹型竖曲线时：H p H0 (T x p )i1 y p

　　当 凸型竖曲线时：H p H0 (T x p )i1 y p

　　P点在变坡点右侧 当 凹型竖曲线时：H p H0 (T x p )i2 y p

　　当 凸型竖曲线时：H p H0 (T x p )i2 y p

　　备注：H0为变坡点设计高程、R 为竖曲线半径,

　　i1和i2有正负

　　案例：

　　某高架匝道线桥K 0 K 0 150.590 H 0 525.606

　　已知：i1 0.9%i2 3.95% R 3200

　　i2 i1 3.95% ( 0.9%) 3.05%L R 3200 * 3.05 % 97 .6

　　L T 48.8 2T2 48.82 E 0.3721 2R 2 * 3200

　　计算：K0+140的高程L 97.6 101 .79 的里程为：K 0 150 .59 2 2 L 97.6 ' Y 的里程为： K 0 150 .59 199 .39 2 2

　　Z'

　　Z ' K 0 140 K 0x p 140 101.79 38.2138.212 y p 0.228 2 * 3200H p H0 (T x p )i1 y p 525.606 (48.8 38.21) * ( 0.9%) 0.228 525.473

　　二、平曲线1、直线 2、圆曲线3、缓和曲线 4、卵形曲线

　　1、直线已知：

　　x

　　A(xA , y A )α AB , SAB计算： B(x B , y B )?则：o

　　B

　　Ay

　　x B x A SAB CosαAB

　　y B yA SABSin αAB

　　方位角

　　由直线一端的基本方向起，顺时针量至直线的水平角称为直线的方位角，方位角的

　　取值范围0~360度。

　　坐标方位角

　　由坐标北方向起算的方位角，用 表示。

　　坐标方位角α' AB

　　y yB y A arctan arctan| | x xB x AX Bα AB

　　' 第一象限：α AB α A B ' α 180 α 第二象限： AB AB ' 180 α 第三象限： ABxB xA

　　AB

　　第四象限： α AB 360 - α A B '

　　A OyA

　　YyB

　　案例：某桥

　　已知： A(26338.373,17517.523) B(26710.374,17381.131)α AB 17381 .131 17517 .523 136 .392 arctan | | arctan | | 26710 .374 26338 .373 372 .001

　　αAB 20 08'06.6''判断在第四象限

　　αAB 360 20 08'06.6'' 339 51'53.4''

　　2、圆曲线 曲线上任一点P(x,y)

　　X

　　L

　　P

　　YH R Y

　　180L (度) Rπ

　　x RSin

　　HY

　　A

　　y R(1 Cos )

　　1)、直角坐标的平移XP在坐标系XOY的坐标(x,y)

　　X'

　　PP在坐标坐x 'oy'的坐标坐 (x' , y')O'在坐标系XOY的坐标(a,b)

　　O'

　　Y' Y

　　则有： P(x,y)

　　O

　　x x' ay y' b

　　2)、坐标系的旋转 两坐标系原点重合X'

　　X

　　P

　　Y'

　　两坐标轴的夹角为

　　则有两坐标系的关系：

　　O (O')

　　Y

　　x x 'cos θ y'sin θ y y'cos θ - x 'sin θ

　　3)、坐标系平移和旋转 两坐标系原点不重合X'

　　X

　　两坐标轴的夹角为 O 在XOY坐标系中的坐标(a,b)'X''Y'

　　P

　　则有两坐标系的关系：O

　　O'

　　Y'' Y

　　x x 'cos θ y'sin θ a y y'cos θ - x 'sin θ b

　　4)用坐标方位角表示的坐标系平移和旋转公式 坐标方位角 360x x 'cos θ y'sin θ a y y cos θ - x sin θ b' 'X'

　　X

　　X''

　　Y'P

　　公式：x x 'cos y'sin a y x 'sin y'cos bO

　　O'

　　Y'' Y

　　案例：某线

　　已知右转弯圆曲线：起点桩号：OK0+000 起点坐标：X0=26142.396,Y0=17552.650 方 位 角： 271 54' 45.6''

　　半 计算：

　　径：150m

　　终点桩号：OK0+075.552

　　独立坐标系下的计算 180 * 75.552 150 * π

　　28 51'31.46''

　　x ' 150* Sin 72.39776985

　　y' 150* (1 Cos ) 18.6281502

　　在施工坐标系下的计算由： a xo 26142.396 b y 0 17552.650 271 54' 45.6''得： x x 'cos y'sin a 26163.430 y x 'sin y'cos b 17480.914

　　3、缓和曲线

　　我国《标准》规定缓和曲线采用 回旋曲线。X缓和曲线是曲率半径随曲线长度的

　　增大而成反比地均匀减小的曲线，即在回旋线上任一点的曲率半径 与曲线的长 度成反比：

　　HY

　　C ρ l

　　ρZH

　　Y

　　C为回旋曲线的参数，表征回旋线曲率变化的缓急程度,常用 A 2 来代替C: 2

　　A l

　　任一点P的切线角公式：X

　　l2 l2 β 2 2A 2Rl0

　　ρHY点的切线角公式：l0 l2 β0 2 2A 2RZH

　　l0P

　　HY 0

　　l

　　Y

　　缓和曲线的参数方程

　　X

　　R HY

　　点P的坐标(x,y):ZHdx dl. cos dy dl sin

　　l

　　P Y

　　Yx y

　　l

　　0 l

　　co s .d l

　　sin .d l2d

　　l 2 R l0R'

　　R R'

　　HY

　　l

　　P

　　x0dydx

　　dl

　　ZH 用数学级数公式展开x2 x4 x6 cos x 1 ... 2! 4! 6! x3 x5 x7 sin y x ... 3! 5! 7!

　　y

　　X

　　y0

　　co s 1 sin

　　22!

　　44!

　　66!

　　... ...

　　33!

　　55!

　　77!

　　l2 把 代入上式 2 Rl0

　　l4 l8 l 12 cos 1 2 2 2 4 4 4 6 6 6 ... 2 R l0 2! 2 R l0 4! 2 R l0 6! l l l l sin 3 3 3 5 5 5 7 7 7 ... 2 Rl0 2 R l0 3! 2 R l0 5! 2 R l0 7!2 6 10 14

　　代入积分展开：

　　l l l x l 2 2 2 4 4 4 6 5 * 2 R l0 2! 9 * 2 R l0 4! 13* 26 R 6l0 6! l l l l y ... 3 3 3 5 5 5 7 7 7 3 * 2 Rl0 7 * 2 R l0 3! 11* 2 R l0 5! 15* 2 R l0 7!3 7 11 15

　　5

　　9

　　13

　　l5 l9 l 13 x l 2 2 4 4 6 40R l0 3456R l0 599040 R 6 l0 l3 l7 l 11 l 15 y ... 3 3 5 5 7 7 6 Rl0 336R l0 42240 R l0 9676800 R l0