建筑工程测量__教学案

.wd.情景一、大比例尺地形图的测绘单元一：小地区控制测量1.一测量的根基知识第一节 一、建筑工程测量的任务 1.测量学的概念    研究地球形状、大小和地表包括地面上各种物体的几何形状及其空间位置的科学。    测量工作的 基本任务：求得点的规定坐标系中的坐标值。    2.建筑工程测量的主要任务    (1) 勘察设计阶段：地形图，提供设计依据；    (2) 施工阶段：施工前放线；                 施工中轴线斜控制、高程层高控制；                 竣工测量的竣工图；    (3) 施工及运营阶段的监测；   3.建筑工程测量工作的分类 第二节 二、测量工作的基准面和基准线1.地球的形状和大小   1地球外表起伏最大值/地球 半径20/6371很小；如图1-1所示。    2地球外表71%的都是水。图 1-1 地球的形状2.测量工作的基准面和基准线   铅垂线：某点的重力方向线，可用悬挂垂球的细线方同来表示；   水平线：与铅垂线正交的直线；   水平面：与铅垂线正交的平面称为水平面；   水准面：处处与重力方向垂直的连续曲面，任何自由静止的水面都是水准面；大地水准面：与不受风浪和潮汐影响的静止海水面相吻合的水准面。铅垂线、大地水准面是测量工作的基准线和基准面。第三节 三、地面点位确实定1.确定地面点位的方法    测量工作的实质：确定地面点的空间位置。    点的空间位置三维=该点在水准面或水平面球面或平面的位置二维+该点到大地水准面的铅垂距离一维。如图1-2所示。图 1-2 三维空间2.地面点的高程   绝对高程地面点到大地水准面的铅垂距离，简称高程：用H表示，如。如图1-3所示。图1-3 地面点高程3.地面点的坐标    1地理坐标   2平面直角坐标  以西南角为坐标原点，纵轴为X轴，横轴为Y轴， X轴正向为正北方向，负向为正南方向，Y轴正向为正东方向，负向为正西方向上北下南左西右东，象限以顺时针方向编号。如图1-4所示。   4.空间直角坐标    空间直角坐标主要用于卫星定位。图1-4 平面直角坐标象限第四节 四、以水平面代替水准面的限度1.在10km为半径的圆面积之内进展距离测量时，可以用水平面代替水准面，而不需考虑地球曲率对距离的影响。    2.就高程测量而言，即使距离很短，也应用水准面作为测量的基准面，即应顾及地球曲率对高程的影响。第五节 五、测量工作的 基本内容与 基本原那么 1.测量工作的 基本内容     主要目的：确定点的坐标和高程     测量工作的 基本内容：高程测量、角度测量、距离测量     测量工作一般分外业和内业两种。    2.测量工作的 基本原那么     “从整体到局部、先控制后碎部 基本原那么 “步步有检核第六节 六、测量误差的 基本知识 1.测量误差来源1误差来源 2常用测量形式：按观测条件分为3粗差错误与误差 不同概念，为防止粗差，一方面要认真，另一方面要有检校措施。         2.测量误差的分类 1系统误差    产生原因：仪器、工具制造或校正不完善；    特性：具有规律性、累积性的误差；     影响：有些可用计算改正或用观测方向消除。     2偶然误差 产生原因：由人、仪器、外界条件等多方面因素造成。影响：误差值不大，如采用一定方法或计算消除系统误差，那么偶然误差居主要地位，其值不可消除，只能随观测次数趋于无限时，误差平均值趋于零。    3.衡量精度的标准    用真误差直接比对，方法简单但难以操作，引入几个指标作为衡量精度的标准。     1中误差    n次等精度观测条件下，计算每次观测的真误差，按下式计算中误差。2容许误差 偶然误差的绝对值不应超过一定的限值，为容许误差3相对误差    对于误差具有累积性的观测应用相对误差来评定。相对误差为绝对误差的绝对值与相应量之比。    4.误差传播定律     用于由直接观测值推导计算出非直接观测值高差、内角和、视距测量等   1一般函数的误差传播     线性函数的误差传播2运用误差传播定律的步骤     先写函数式，再求全微分，最后计算观测值函数中误差。    【注】1角度问题，必先化为弧度；         2观测值必须独立。     5.等精度直接平差    1求最终观测值    时算术平均值为未知量的真值，但测量次数有限，但以算术平均值为未知量的最终观测值。     2评定精度    n次等精度观测，计算算术平均值L，计算每次观测值与L间差值的改正数V，第七节 一、控制网的定义与分类1.定义：在测区内选择假设干有控制意义的控制点，按一定的规律和要求组成网状几何图形。     2.分类：国家控制网、城市控制网和小地区控制网。 第八节 二、控制测量的定义与内容1.定义：为建设控制网而进展的测量工作。     2.内容：平面控制测量、高程控制测量和三维控制测量。 第九节 三、平面控制测量的定义、方法及等级1.定义：确定控制点平面位置的工作。     2.方法：常规有三角测量和导线测量，还有GPS测量三维坐标。     3.国家一、二、三、四等、城市、工程。第十节 四、小地区控制网的定义及分类1.定义：一般面积在15km2以下范围内建设的平面控制网。     2.分类：首级控制网和图根控制网。 第二章 三高程测量 第一节 一、水准测量原理水准测量的 基本测法是：如图3-1所示，A点的高程为，只要能测出A点至B点的高程之差，简称高差。图3-1 水准测量原理示意图那么点的高程就可用下式计算求得： 用水准测量方法测定高差。的原理如图3-1所示，在A、B两点上竖立水准尺，并在A、B两点之间安置架可以得到水平视线的仪器即水准仪，设水准仪的水平视线截在尺上的位置分别为M、N，过A点作一水平线与过B点的竖线相交于C。因为BC的高度就是A、B两点之间的高差。所以由矩形MACH 就可以得到计算的公式： 综上所述要测算地面上两点间的高差或点的高程，所依据的就是一条水平视线，如果视线不水平，上述公式不成立，测算将发生错误。因此，视线必须水平，是水准测量中要牢牢记住的操作要领。第二节 二、水准仪的技术操作 水准仪的技术操作按以下四个步骤进展：粗平照准精平读数。    1.粗平     粗平就是通过调整脚螺旋，将圆水准气泡居中，使仪器竖轴处于铅垂位置，视线概略水平。具体做法是：用两手同时以相对方向分别转动任意两个脚螺旋，此时气泡移动的方向和左手大拇指旋转方向一样，然后再转动第三个脚螺旋使气泡居中，如此反复进展，直至在任何位置水准气泡均位于分划圆圈内为止。 图3-2 左手原那么 在操作熟练后，不必将气泡的移动分解为两步，视气泡的具体位置而转动任两个脚螺旋直接使气泡居中。     2.照准     照准就是用望远镜照准水准尺，清晰地看清目标和十字丝。当眼睛靠近目镜上下微微晃动时，物像随着眼睛的晃动也上下移动，这就说明存在着视差。有视差就会影响照准和读数精度。消除视差的方法是仔细且反复交替地调节目镜和物镜对光螺旋，使十字丝和目标影像共平面，且同时都十分清晰，     3.精平     精平就是转动微倾螺旋将水准管气泡居中，使视线准确水平，其做法是：慢慢转动微倾螺旋，使观察窗中符合水准气泡的影象符合。左侧影像移动的方向与右手大拇指转动方向一样。由于气泡影像移动有惯性，在转动微倾螺旋时要慢、稳、轻、速度不宜太快。     4.读数     读数就是在视线水平时，用望远镜十字丝的横丝在尺上读数。读数前要认清水准尺的刻画特征，呈像要清晰稳定。为了保证读数的准确性，读数时要按由小到大的方向，先估读mm数，再读出m、dm、cm数。 图3-3 第三节 三、附合水准路线施测及计算方法 普通水准测量通常用经检校后的型水准仪施测。水准尺采用塔尺或单面尺，测量时水准仪应置于两水准尺中间，使前、后视的距离尽可能相等。具体施测方法如下：     (1)置水准仪于距后视高程点A一定距离的处，并选择好前视转点，将水准尺置于A点和点上。     (2)将水准仪粗平后，先瞄准后视尺，消除视差。精平后读取后视读数值，并记入五等水准测量记录表中。     (3)平转望远镜照准前视尺，精平后，读取前视读数值，并记入五等水准测量记录表中。至此便完成了普通水准测量一个测站的观测任务。     (4)将仪器搬迁到第站，把第站的后视尺移到第站的转点上，把原第站前视变成第站的后视。     (5)按(2)、(3)步骤测出第站的后、前视读数值、，并记入五等水准测量记录表中。     (6)重复上述步骤测至终点B为止。 点高程的计算是先计算出各站高差： 再用点的高程推算各转点的高程，最后求得点的高程。     即： 将上列左边求和得： 从上列右边可知： 需要指出的是，在水准测量中，高程是依次由 、 等点传递过来的，这些传递高程的点称为转点。转点既有前视读数又有后视读数，转点的选择将影响到水准测量的观测精度，因此转点要选在坚实、凸起、明显的位置，在一般土地上应放置尺垫。第四节 三、校核方法 1 计算校核     由公式 (3-7) 看出， B 点对 A 点的高差等于各转点之间高差的代数和，也等于后视读数之和减去前视读数之和的差值，即： 经上式校核无误后，说明高差计算是正确的。   按照各站观测高差和 A 点高程，推算出各转点的高程，最后求得终点 B 的高程。终点 B 的高程 H B 减去起点 A 的高程 H A 应等于各站高差的代数和，即： 经上式校核无误后，说明各转点高程的计算是正确的。    2 测站校核     水准测量连续性很强，一个测站的误差或错误对整个水准测量成果都有影响。为了保证各个测站观测成果的正确性，可采用以下方法进展校核。     变更仪器高法 ：在一个测站上用不同的仪器高度测出两次高差。测得第一次高差后，改变仪器高度 ( 至少 10cm) ，然后再测一次高差。当两次所测高差之差不大干 3 5mm 那么认为观测值符合要求，取其平均值作为最后结果。假设大于 3 5mm 那么需要重测。     双面尺法 ：本法是仪器高度不变，而用水准尺的红面和黑面高差进展校核。红、黑面高差之差也不能大于 3 5mm 。     3 成果校核    测量成果由于测量误差的影响，使得水准路线的实测高差值与应有值不相符，其差值称为 高差闭合差 ，假设高差闭合差在允许误差范围之内时，认为外业观测成果合格；假设超过允许误差范围时，应查明原因进展重测，直到符合要求为止。一般等外水准测量的高差容许闭合差为： 水准测量的成果校核，主要考虑其高差闭合差是否超限。根据不同的水准路线，其校核的方法也不同，各水准路线的高差闭合差计算公式如下：     (1) 附合水准路线：实测高差的总和与始、终水准点高差之差值称为附合水准路线的高差闭合差。即： (2) 闭合水准路线：实测高差的代数和不等于零，其差值为闭合水准路线的高差闭合差。即： (3) 支水准路线：实测往、返高差的绝对值