《线路测量》PPT课件.ppt
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1、第四章第四章 线路测量线路测量线路测量线路测量:是指铁路、公路、管道、输电线:是指铁路、公路、管道、输电线路、路、水渠、河道等线状工程在勘测设计、施水渠、河道等线状工程在勘测设计、施工建造和运营管理三个阶段中所进行的测量工建造和运营管理三个阶段中所进行的测量工作的总称。工作的总称。线路测量的任务线路测量的任务:在在勘测设计阶段勘测设计阶段:为线路工程的各设计阶:为线路工程的各设计阶段提供充分、详细的地形资料。段提供充分、详细的地形资料。在施工建造阶段:在施工建造阶段:是在施工开始之前和是在施工开始之前和整个施工过程中,配合施工的进度,将线整个施工过程中,配合施工的进度,将线路中线及其构筑物按设
2、计文件要求的位置、路中线及其构筑物按设计文件要求的位置、形状和规格,正确地放样于地面。形状和规格,正确地放样于地面。在运营管理阶段:在运营管理阶段:检查、监测线路的运检查、监测线路的运营状态,并为线路上各种构筑物维修、养营状态,并为线路上各种构筑物维修、养护、改建、扩建提供资料。护、改建、扩建提供资料。本章主要介绍铁路和公路工程中,线路本章主要介绍铁路和公路工程中,线路测量的有关工作。测量的有关工作。第一节第一节初测导线初测导线第二节第二节初测高程测量初测高程测量第三节第三节初测地形测绘初测地形测绘第四节第四节定测放线和中桩测设定测放线和中桩测设第五节第五节纵横断面测量纵横断面测量第六节第六节
3、线路施工测量线路施工测量初测阶段的测量工作:初测阶段的测量工作:1、大旗:、大旗:根据批准的方案报告,结合现场的根据批准的方案报告,结合现场的实际情况,选点插旗(标旗,红白旗),在地实际情况,选点插旗(标旗,红白旗),在地面上标定线路的大致位置和走向。面上标定线路的大致位置和走向。2、导线测量:、导线测量:沿着大旗指导的方向,布设导沿着大旗指导的方向,布设导线。经过导线外业观测和内业计算求得初测导线。经过导线外业观测和内业计算求得初测导线点的坐标,作为施测带状地形图的平面控制。线点的坐标,作为施测带状地形图的平面控制。第一节初测导线3、水准点高程测量(基平):、水准点高程测量(基平):即于初测
4、导线即于初测导线两侧,在未来施工范围以外,每隔两侧,在未来施工范围以外,每隔2公里左右公里左右埋设水准基点,利用水准测量测算其高程,作埋设水准基点,利用水准测量测算其高程,作为全线高程控制。为全线高程控制。4、导线中桩高程测量(中平):、导线中桩高程测量(中平):以基平水准以基平水准基点为依据,用水准测量的方法测算出所有初基点为依据,用水准测量的方法测算出所有初测导线点上的高程,作为施测带状地形图的高测导线点上的高程,作为施测带状地形图的高程控制。程控制。5 5、地形测量:、地形测量:以初测导线点为控制,以初测导线点为控制,测绘一定宽度的带状地形图,作为纸上定测绘一定宽度的带状地形图,作为纸上
5、定线的依据。线的依据。1 1踏勘选点踏勘选点 根据拟定线路方案,在中小比例尺地根据拟定线路方案,在中小比例尺地 形图上选择导线点的大致位置,通过形图上选择导线点的大致位置,通过 现场踏勘,决定导线点的具体位置,现场踏勘,决定导线点的具体位置,并插上红白旗进行标志。并插上红白旗进行标志。一、初测导线的外业工作一、初测导线的外业工作选择点位时注意尽可能接近线路中线尽可能接近线路中线视野开阔便于观测视野开阔便于观测土质稳定便于保存土质稳定便于保存相邻点位间以相邻点位间以5050400400米为宜米为宜 (采采用用全全站站仪仪或或光光电电测测距距仪仪观观测测导导线线边边长长时时,导导线线点点的的间间距
6、距可可增增加加到到10001000米米,但但应在应在500500米处钉设加桩)米处钉设加桩)根根据据测测绘绘和和专专业业调调查查的的需需要要在在相相邻邻导导线线点间钉设加桩。点间钉设加桩。导线点选定后,应钉设方桩,桩顶与地面导线点选定后,应钉设方桩,桩顶与地面齐平,其上用小钉表示导线点位。以线路前齐平,其上用小钉表示导线点位。以线路前进方向为准,于方桩左侧进方向为准,于方桩左侧30-50厘米处设标厘米处设标志桩(板桩),写明该方桩的初测里程如:志桩(板桩),写明该方桩的初测里程如:CK15+175.42,且面向该方桩。,且面向该方桩。导线上的加桩应钉设板桩,板桩上写明该导线上的加桩应钉设板桩,
7、板桩上写明该点的里程,字面朝向线路起点方向。点的里程,字面朝向线路起点方向。长边上的加点也应钉设方桩和标志桩。长边上的加点也应钉设方桩和标志桩。导线转折角(右角)导线转折角(右角)经纬仪或全站仪用测回法经纬仪或全站仪用测回法观测,精度要求:观测,精度要求:仪器仪器 测回数测回数 两半测回角值较差的限差两半测回角值较差的限差 J2 1 15 J2 1 15 J6 1 30 J6 1 30 导线的边长:导线的边长:可用全站仪、光电测距仪测量。可用全站仪、光电测距仪测量。2 2导线观测导线观测光电测距光电测距:相邻导线点间的距离和竖直角应往返观测各一相邻导线点间的距离和竖直角应往返观测各一测回,导线
8、点到加桩的距离,可只进行往测,测回,导线点到加桩的距离,可只进行往测,但要在相邻导线点上进行检核,两段平距之和但要在相邻导线点上进行检核,两段平距之和与对应导线边长之差不应大于与对应导线边长之差不应大于40mm。距离测。距离测量一测回应读数两次,两次读数间较差的限差量一测回应读数两次,两次读数间较差的限差符合表符合表41的规定时取平均值,平均值应加入的规定时取平均值,平均值应加入气象改正。导线边长应采用往测平距,返测平气象改正。导线边长应采用往测平距,返测平距仅用于检核。距仅用于检核。仪器精度仪器精度等级等级测距测距中误差中误差同一测回同一测回各次读数各次读数互差互差测回间测回间读数读数较差较
9、差往返测往返测平距平距较差较差557510101511202030注:注:mD为仪器的标称精度,为仪器的标称精度,N为单向测回数。为单向测回数。表表41光电测距的限差(光电测距的限差(mm)导线的起点和终点处以及每延伸不远于导线的起点和终点处以及每延伸不远于30km30km处,处,应与国家平面控制点或其它不低于四等的大地点、应与国家平面控制点或其它不低于四等的大地点、GPSGPS点进行联系测量,以检核导线测量的精度。点进行联系测量,以检核导线测量的精度。导线法导线法 联测方法:联测方法:交会法交会法 真北观测真北观测(联测困难或缺少方位角条件)(联测困难或缺少方位角条件)(确定导线上一条边的真
10、方位角,以便进(确定导线上一条边的真方位角,以便进 行角度测量成果的检核。)行角度测量成果的检核。)3 3、联系测量、联系测量 铁铁路路和和公公路路的的初初测测导导线线,必必须须与与国国家家的的测测量量控控制制点点或或其其它它单单位位的的高高级级控控制制点点进进行行联测,以构成附合导线检查测量精度。联测,以构成附合导线检查测量精度。国国家家标标准准工工程程测测量量规规范范中中,铁铁路路工工程程与与一一般般公公路路工工程程对对初初测测导导线线的的限限差差要要求求基本相同。基本相同。新新建建铁铁路路工工程程测测量量规规范范(以以后后简简称称测测规规),对对初初测测导导线线的的各各项项限限差差规规定
11、定如表如表4242。二、初测导线的成果检核二、初测导线的成果检核仪器型号仪器型号项目项目DJ2DJ6水平角水平角检检测测时时较较差(差()2030闭闭合合差差()附附合合导导线线和和闭闭合合导导线线2530延延伸伸导导线线两端测真北两端测真北2530一端测真北一端测真北2530长长度度检检测测较较差差光光电电测测距距仪仪和和全全站站仪(仪(mm)2mD2mD其其它它测测距距方方法法1/20001/2000相相对对闭闭合合差差光光电电测测距距仪仪和和全全站站仪仪水平角平差水平角平差1/60001/4000水平角不平差水平角不平差1/30001/2000其它测距方法其它测距方法水平角平差水平角平差
12、1/40001/2000水平角不平差水平角不平差1/20001/2000附合导线长度(附合导线长度(km)3030注:表中,n为置镜点总数,mD为光电测距仪或全站仪的标称精度,导线长度相对闭合差应为经过两化改正后的值。表表4242铁路初测导线测量限差铁路初测导线测量限差附合导线附合导线导线两端均附合在高级控制点上。导线两端均附合在高级控制点上。延延伸伸导导线线一一端端或或两两端端均均不不与与高高级级点点联联系系,仅仅观测真方位角进行角度测量成果的检核。观测真方位角进行角度测量成果的检核。1 1角度闭合差计算角度闭合差计算0导线起始边坐标方位角导线起始边坐标方位角n 导线终边坐标方位角导线终边坐
13、标方位角导线右角导线右角n角度观测值的个数(包括连接角)角度观测值的个数(包括连接角)附合导线的角度闭合差计算公式附合导线的角度闭合差计算公式:n=An令令0=A0 则则 观测真方位角进行角度测量成果的检核观测真方位角进行角度测量成果的检核.延伸开口导线延伸开口导线:m为导线为导线C0点到点到Cn点间的平均纬度点间的平均纬度l =y ny0为导线为导线C0点到点到Cn点间的横坐标点间的横坐标差差R=6371km为地球的平均半径为地球的平均半径子午线收敛角子午线收敛角的计算公式的计算公式:已知已知C0、C1边的真方位角边的真方位角A01651820导线转角个数导线转角个数n92自自C0到到C92
14、点横坐标增量点横坐标增量y20.658Km平均纬度平均纬度m3812导线右角总和导线右角总和166554835实测实测C92C93边的真方位角边的真方位角An694154检核该段导线角度观测成果。检核该段导线角度观测成果。例例41某初测导线如图某初测导线如图C0C92的子午线收敛角的子午线收敛角 l(yn y0)20.658(Km)解解C92C93边坐标方位角的推算值:边坐标方位角的推算值:n0+n180692945C92C93边坐标方位角的理论值边坐标方位角的理论值nAn 693308角度闭合差角度闭合差fnn323限差限差 fF该段导线角度观测成果符合精度要求。该段导线角度观测成果符合精度
15、要求。己知己知C0点在中央子午线以东点在中央子午线以东12.289km,起,起始边始边C0C1为高级控制点为高级控制点坐标方位角为坐标方位角为01651820其余数据同例其余数据同例41试检核该段导线角度观测成果。试检核该段导线角度观测成果。例例4242 9212.289+20.65832.947kmC92点处的子午线收敛角点处的子午线收敛角C92C93边坐标方位角的理论值边坐标方位角的理论值nAn693209角度闭合差角度闭合差fnn224限差限差fF 该段导线角度观测成果符合精度要求。该段导线角度观测成果符合精度要求。解解C92点横坐标概略值点横坐标概略值导线长度闭合差:根据已知高级控制点
16、的坐标导线长度闭合差:根据已知高级控制点的坐标 进行计算。进行计算。高级控制点:高斯坐标系表示其点位坐标。高级控制点:高斯坐标系表示其点位坐标。初测导线的长度:地面上测量。初测导线的长度:地面上测量。导线长度的检核:导线长度的检核:改化改化 改化改化导线测量成果导线测量成果 大地水准面大地水准面 高斯平面高斯平面(两化改正)(两化改正)2.2.导线长度闭合差的计算与检核导线长度闭合差的计算与检核将导线长度归化将导线长度归化到大地水准面上。到大地水准面上。设地面上两点之设地面上两点之间的距离为间的距离为S,S,对对应的大地水准面应的大地水准面上的距离为上的距离为S S0 0,由由归化改正:归化改
17、正:得得按泰勒级数展开后取至按泰勒级数展开后取至Hm/R的一次项,得的一次项,得令令HS Hm/R则则S0S+H 投影改正:将将大大地地水水准准面面上上的的长长度度S0改改化化到到高高斯斯平平面面上。可按下式计算上。可按下式计算式中,式中,H称为归化改正数;称为归化改正数;g 称为投影改正数。称为投影改正数。某某初初测测导导线线两两端端分分别别与与东东山山三三角角点点和和石石岗岗三三角角点点联联测测,两两点点的的坐坐标标和和高高程程已已列列入入表表4343中中,导导线线全全长长17.266km17.266km,试试计计算算该该导导线线的相对闭合差。的相对闭合差。例例4 4 3 3坐坐标标增增量
18、量闭闭合合差差的的计计算算列列入入表表4343中中,则经两化改正后,该初测导线的长度闭合差为则经两化改正后,该初测导线的长度闭合差为相对闭合差相对闭合差说明该初测导线观测合格。说明该初测导线观测合格。解解序号序号计算项目计算项目X(m)Y(m)H(m)计算方法与说明计算方法与说明1东山三角点东山三角点3880627.5116706127.911996.78已知数据已知数据2石岗三角点石岗三角点3882955.6216719181.812203.56已知数据已知数据3石岗点推算值石岗点推算值3882952.3516719172.58由由1经导线推算经导线推算4fx,fy3.279.23325X,
19、Y2324.8413044.67316Hm2100.17(1+2)/27Hm/R0.0003300.0003306/63710008H0.774.30759Ym(km)212.65(1+2)/2500km10Ym2/2R20.0005570.00055711g+1.30+7.2710512XX,YY2325.3713047.645+8+1113改化后石岗点改化后石岗点3882952.8816719175.551+1214fx,fy2.746.26132表表4343导线长度闭合差计算表(导线长度闭合差计算表(P.96)P.96)其长度闭合差和相对闭合差为其长度闭合差和相对闭合差为 将得出该初测导
20、线角度观测将得出该初测导线角度观测不合格不合格的结论。的结论。如果如果不作两化改正不作两化改正,1.1.高斯坐标系:分带坐标系。高斯坐标系:分带坐标系。三、坐标换带计算三、坐标换带计算坐标换带:将初测导线两端联测的大地点坐标换坐标换带:将初测导线两端联测的大地点坐标换算成同一坐标系的坐标。算成同一坐标系的坐标。有时也会将有时也会将33带与带与66带的坐标进行相互换算。带的坐标进行相互换算。ABBy1y2 X2X1+(m+m1Y1)Y1+x Y2Y0+(n+n1Y1)Y1+y或或X2X1+m+(m1+m2Y1)Y1 Y1+x Y2Y0+n+(n1+n2Y1)Y1 Y1+y2.2.坐标换带计算的基
21、本公式坐标换带计算的基本公式式中:式中:X1,Y1换换带带前前的的坐坐标标值值,由由西西带带换换至至东东带带时时,Y1前取正号,由东带换至西带时前取正号,由东带换至西带时,Y1前取负号;前取负号;X2,Y2换换带带计计算算后后在在邻邻带带坐坐标标系系中中的的坐坐标标值值,由由西西带带换换至至东东带带时时Y2取取负负值值,由由东东带带换换至至西西带带时时Y2取正值;取正值;m、m1、m2、n、n1、n2 换带系数;换带系数;Y0换带计算中辅助点的横坐标;换带计算中辅助点的横坐标;Y1Y1Y0,Y1取坐标系中应有的符号;取坐标系中应有的符号;x、y、x、y换带常数,与换带常数,与Y1有关有关为了便
22、于进行坐标换带计算,国家有关部为了便于进行坐标换带计算,国家有关部门编辑出版了相应的计算表,表门编辑出版了相应的计算表,表4444中摘录中摘录了了3 3带和带和6 6带高斯带高斯克吕格坐标换带表克吕格坐标换带表的部分内容。的部分内容。3 3坐标换带表坐标换带表4 4换带计算的方法和步骤换带计算的方法和步骤 用用书中书中P.98-102P.98-102的算例说明坐标换带计算的算例说明坐标换带计算的方法和步骤。的方法和步骤。任务和目的:沿线布设高程控制点,任务和目的:沿线布设高程控制点,并测定其高程,作为全线的高程控制。并测定其高程,作为全线的高程控制。工作内容:工作内容:1.水准点布设;水准点布
23、设;2.水准点高程测量(基平);水准点高程测量(基平);3.导线中桩高程测量(中平)。导线中桩高程测量(中平)。4-2 4-2 初测高程测量初测高程测量沿线每隔沿线每隔2km左右布设一个。重点工程地段应左右布设一个。重点工程地段应根据实际情况增加水准点的密度。尽量设在距根据实际情况增加水准点的密度。尽量设在距线路线路100米范围内,施工范围以外。米范围内,施工范围以外。水水准准点点可可设设在在不不易易风风化化的的基基岩岩上上或或坚坚固固稳稳定定的的建建筑筑物物上上,或或埋埋设设混混凝凝土土水水准准点点。水水准准点点应应统一编号,并冠以统一编号,并冠以“BM”,以示水准点。,以示水准点。布布设设
24、在在岩岩石石上上的的水水准准点点应应凿凿成成凸凸出出的的球球面面,外外刻刻凹凹槽槽圆圆圈圈并并加加填填红红油油漆漆。建建筑筑物物基基础础、顶顶面面或或凸凸边边上上的的水水准准点点,其其表表面面为为坚坚实实、光光洁洁的的水水平平面面时时,应应在在周周围围凿凿刻刻矩矩形形凹凹槽槽并并加加填填红红油油漆。漆。一、水准点布设一、水准点布设1.水准测量:水准测量:水准仪水准仪精度应不低于精度应不低于DS3级,级,水准尺水准尺宜用整体式标尺,宜用整体式标尺,观测观测相邻两点间一组往返观测或两组并测相邻两点间一组往返观测或两组并测限差限差R单程路线长度的公里数单程路线长度的公里数视线长度视线长度 一般不大于
25、一般不大于150150米米二、水准点高程测量二、水准点高程测量与高级控制点构成附和水准路线与高级控制点构成附和水准路线h1h2hnR1R2Rn2.光电测距三角高程测量:光电测距三角高程测量:可与平面导线测量合并进行。水准点的设置可与平面导线测量合并进行。水准点的设置要求、闭合差限差和检测限差均与水准测量相要求、闭合差限差和检测限差均与水准测量相同。同。水准点光电测距三角高程测量的技术要求水准点光电测距三角高程测量的技术要求距离测距离测回数回数竖直角竖直角往返往返观测观测高程高程较差较差 mm mm边长边长范围范围(m m)测回数测回数最大最大角值角值测回测回间较间较差差指标指标差互差互差差往返
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