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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。工程测量学习指导-工程测量课程学习指导书第一部分说明一、课程的性质，教学目的，任务和教学基本要求1、课程的性质：“工程测量”是建筑工程专业一门实用性很强的专业基础课。2、教学目的与教学任务：通过本课程教学，使学生在掌握专业所必需的测量基本理论、基本知识，掌握本专业有关测量学的基本技能。本课程主要是涉及普通测量学和工程测量学的内容，着重介绍一般测量仪器的构造与使用、大比例尺地形图的测绘与应用，以及一般工程的施工测量。针对学生学历层次、课时量，课程内容有所删减。3、教学的基本要求：掌握测量学的基本理论与基础
2、知识。掌握DS3水准仪、DJ2经纬仪及钢尺的操作技能。学会在建筑施工中使用地形图及有关测量资料。初步掌握施工放线的基本方法，能进行建筑物的定位与放线。二、本学习指导书与课程的关系本学习指导书根据教材的内容编写，与教科书一致，是辅导教材，旨在引导学生自学，加强对知识的理解和实际操作能力的训练。第二部分正文第一章绪论本章阐述测量学的任务及其在建筑工程中的作用，要求了解地面点位的确定方法和原则。第一节工程测量学的任务测量学是研究如何确定地面点之间的相对位置、将地球表面的地形绘制成地形图，以确定地球形状与大小的科学。其主要任务是为工程建设和科学研究服务。对工程而言就其性质可分为测绘与测设。测量学在建筑
3、工程中应用广泛：在设计阶段测绘地形图；在施工阶段：确定建筑物的平面和高程；在施工过程中；经常对施工和安装工作进行检验、校核；在管理阶段：对大型的重要的建筑物长期进行变形观测。由此，它对保证工程的规划、设计、施工等方面的质量与安全营运都具有十分重要的意义。第二节地球的形状和大小测量工作是在地球表面上进行的，所以必须了解地球的形状和大小。地球上自由静止的水面，称为水准面。与水准面相切的平面称为水平面。水平面和铅垂线是测量的基准面和基准线。大地水准面是水准面中的一个特殊的水准面，它是静止的平均海水面延伸穿过大陆岛屿所形成的闭合曲面。由于地球内部质量分布不均匀所以地面上各点的铅垂线方向随之产生不规则的
4、变化。测量科学工作者根据大量的观测数据，推算了一个非常接近大地水准面，并且可以用数学式表示的几何形体来代替实际的地球形体，作为测量工作的基准面，这就是所谓参考椭圆体。第三节测量常用的坐标系统地面点的空间位置可以用点在水准面上或水平面上的位置，以及点到大地水准面的铅垂距离来确定。因此，确定地面上一点的位置通常是指确定点的坐标和点的高程。点的坐标系统分为大地坐标系、高斯平面直角坐标系、平面独立直角坐标系。在小区域的范围内，可以将大地水准面作水平面看待。由此而产生的误差不大时(即误差在容许范围内)便可以用平面直角坐标来代替球面坐标。这样做可以给测量和计算工作带来方便。地面点到大地水准面的铅垂距离，称
5、为该点的绝对高程或海拔。如果以任意一个水准面作为高程的起算面，则由地面点到任意水准面的铅垂距离为该点的相对高程或假定高程。两个地面点之间的高程差称为高差。第四节地面点位的确定原理地面上的一切地物和地貌的轮廓都是由一系列的点所组成。在地面上从事测绘工作时，主要就是测定地物和地貌的轮廓线的那些有代表性的碎部点(特征点)的平面位置的高程，再按规定的比例尺缩绘成地形图。实际测量工作中应遵循“从整体到局部”，“先控制后碎部”的工作程序，这也是组织测量工作的基本原则。第五节用水平面代替水准面的限度当测区范围小，用水平面代替水准面所产生的误差不超过测量与制图的误差时，允许以水平面代替水准面，允许用平面直角坐
6、标系统宋代替球面坐标系统。对平面位置而言，在半径为10km的面积内是可以用水平面代替水准面的。在面积为100km2的测区面积内，用水平面代替水准面对水平角测量的影响也可以忽略不计。而在高程测量中，尽管距离很短，也应该考虑地球曲率对高程的影响。第二章水准测量本章阐述水准测量原理，微倾水准仪的构造、使用和检验与校正，要求掌握水准测量的方法和地面点的高程计算。第一节水准测量原理测定地面点高程的测量工作，称为高程测量，根据仪器不同分为水准测量，三角高程测量，气压高程测量。水准测量原理是利用水准仪提供一条水平线，借助竖立在地面点的水准尺，直接测定地面上各点间的高差，然而根据其中一点的已知高程，推算其他各
7、点的高程。第二节水准仪和水准尺水准测量所用的仪器有：水准仪，水准尺和尺垫三种。DS型微倾水准仪由望远镜，水准器和基座等部件构成。水准尺有双面水准尺和塔尺两种。尺垫用于水准测量中竖立水准尺和标志转点。使用微倾水准仪的基本操作程序为：安置仪器、粗略整平(简称粗平)、调焦和照准、精确整平(简称精平)和读数。第三节水准测量方法为了统一全国的高程系统、满足各种比例尺测图、各项工程建设以及科学研究的需要，在全国各点埋设了许多固定的高程标志，称为水准点，常用“BM”表示。水准点有永久性和临时性两种。水准测量通常是从某一已知高程的水准点开始，引测其他点的高程。在一般的工程测量中，水准路线主要有三种形式：闭合水
8、准路线，附合水准路线，支线水准路线。水准测量的方法和记录。水准测量的测站检核方法有变动仪高法和双面尺法。第四节水准测量成果计算计算水准测量成果计算时，要先检查野外观测手簿，计算各点间高差，经检核无误，则根据野外观测高差计算高差闭合差。若闭合差符合规定的精度要求，则调整闭合差，最后计算各点的高程。第五节微倾水准仪的检验与校正微倾水准仪有四条轴线，轴线应满足的条件：园水准器轴仪器竖轴、十字丝横丝仪器竖轴、水准管轴视准轴。第五节水准测量误差及其消减方法水准测量误差包括：仪器误差、水准尺误差、水准管气泡居中误差、读数误差、视差影响、水准尺倾斜误差、仪器和尺垫下沉、地球曲率和大气折光的影响、温度的影响等
9、。第七节精密水准仪和水准尺精密水准仪是能够提供水平视线和精确照准读数的水准仪。主要用于国家一、二等水准测量和高精度的工程测量中。如国产DS型精密水准仪。第八节自动安平水准仪和激光扫平仪自动安平水准仪不用水准管和微倾螺旋，而是在望远镜中设置一个补偿装置进行水平调整。第三章角度测量角度测量是测量的三项基本工作之一，它包括水平角测量和竖直角的测量。经纬仪是测量角度的主要仪器。本章阐述水平角测量原理，经纬仪的构造，要求学会经纬仪的使用和掌握用测回法测量水平角的方法及竖直角的测量方法，了解经纬仪的检验与校正。第一节角度测量原理水平角是一点到两目标的方向线垂直投影在水平面上的夹角，用表示。这就是水平角测量
10、原理。竖直角测量是利用望远镜照准目标的方向线与水平线分别在竖直度盘上的读数，计算出竖直角，两读数之差即为竖直角的角值，用表示。这就是竖直角测量的原理。第二节DJ6型光学经纬仪DJ型光学经纬仪主要由基座、照准部和度盘三部分组成。第三节DJ6型光学经纬仪读数装置和操作使用读数方法有：分微尺测微器的读数方法，单平板玻璃测微器的读数方法。经纬仪的使用包括对中，整平，瞄准和读数四项基本操作。第四节水平角和竖直角测量方法当使用经纬仪在实地观测水平角时，为了防止错误和消减仪器误差以保证观测的结果能达到所需的精度，还必须按一定的操作程序进行观测。水平角观测的方法，一般根据施测时所使用的仪器，测角的精度要求和目
11、标的多少而定。在一个测站上，每次只观测一个水平角时，可采用“测回法”。如在一个测站上每次要同时观测相邻两个或两个以上的水平角时，可采用“方向观测法”或称为“全圆测回法”。竖直角观测是利用十字系横丝切于目标顶端，调节竖盘水准管气泡居中后，读取竖盘读数，按计算公式算出竖直角。第五节经纬仪的检验与校正经纬仪的各轴之间应满足下列几何条件,水准管轴应垂直于竖轴(LLVV)；视准轴应垂直于横轴(CCHH)；横轴应垂直于竖轴(HHVV)；十字丝纵丝应垂直于横丝。第六节角度测量误差分析及注意事项水平角的误差有仪器误差（仪器误差的来源，主要为仪器校正之后的残余误差及仪器加工不完善引起的误差）、观测误差(对中误差
12、、目标偏心误差、照准及读数误差)以及外界条件的影响。第七节电子经纬仪第四章距离测量本章阐述钢尺量距和电磁波测距的方法，要求掌握钢尺量距的方法和计算，学会直线定向。第一节钢尺量距距离丈量常用的工具有：钢尺、皮尺、标杆及测钎。当地面上两点间的距离超过尺子全长时，量距前必须在通过直线两端点的竖直面内，定出若干中间点，并竖立标杆或测钎标明直线方向，以便分段丈量，这种工作称为直线定向。可采用目估定线。平坦地面的距离丈量。平坦地面钢尺量距的相对误差1/3000倾斜地面的距离丈量：平量法，斜量法。精密量距操作步骤：准备工作：清理场地，直线定线，测桩顶间高差；丈量方法；精密量距一般由5人组成，两人拉尺，两人读
13、数，一人测温度兼记录：尺长方程式：t0Ld（）L尺段长度计算：尺长改正，温度改正，倾斜改正。第二节钢尺量距误差及注意事项第三节视距测量视距测量是根据几何光学原理用简便的方法间接测出两点间的距离。当视线水平时，视距测量测得的是水平距离；如果视线是倾斜的，为了求得水平距离，还应测出竖直角。有了竖直角，又可以求得测站至测点的高差。所以说视距测量是一种能同时测得两点之间的距离相高差的简捷而少受地形限制的方法。其精度虽不及直接量距和其他较精密的量距方法，但能满足测定碎部点的精度要求，因此广泛应用于碎部测量中。普通视距测量一般是应用望远镜上装有视距丝的经纬仪配合视距尺来进行。视距常数的确定第四节电磁波测距
14、了解电磁波测距仪工作原理。第五章测量误差的基本知识本章阐述测量误差的概述：要求明确衡量精度的标准；中误差、限差、相对误差的含义以及算术平均值及其中误差的计算。第六章小地区控制测量本章阐述控制测量的概念，明确控制网的概念，要求掌握导线测量外业工作、导线测量的内业计算以及三、四等水准测量的方法和计算，一般了解小三角测量。第一节控制测量概述控制测量是在测区内选定若干个起控制作用的点而构成一定的几何图形，称为控制网，控制网有平面控制网和高程控制网。精确测定控制点的平面位置(x，y)的工作称为平面控制测量，精确测定控制点高程的工作称为高程控制测量。平面控制测量的主要方法是三角测量和导线测量。国家高程控制
15、网是用精密的水准测量方法建立的，它是测绘各种比例尺的地形图的各项工程建设的基本控制。它分为一、二、三、四等。第二节直线定向及坐标正反算确定一条直线与标准方向的关系，称为直线定向。标准方向的种类：直子午线方向，磁子午线方向，坐标纵(轴)线方向。直线方向的表示法：方位角，真方位角，磁方位角，坐标方位角。坐标计算的基本公式：坐标正算；坐标反算；导线各边方位角的推算。第三节导线测量在测区内将相邻控制点布设成连续的折线，称为导线。构成导线的控制点，称为导线点，民线测量就是依次测定各导线的边长和各转折角，根据起算数据，推算各边的坐标方位角，从而求出各导线点的坐标。导线测量的形成：闭合导线，附合导线，支导线
16、。导线测量的外业工作：踏勘选点及建立标志；埋设标志(临时性标志，永久性标志)；丈量边长：(直接量距，间接量距)；测转折角(一般用测回法)；导线连接测量。导线测量的内业工作：闭合导线坐标计算；角度闭合差的计算及调整，各边坐标方位角的计算，坐标增量闭合差的计算与调整(坐标增量计算，坐标增量闭合差的计算及调整)，导线的坐标的计算。附合导线坐标计算：角度闭合差的计算及调整，坐标增量闭合差的计算。第四节小三角测量小三角测量的特点是边长短，观测时只量12条边的长度，测出网中所有三角形的内角。不考虑地球曲率的影响，按平面三角学公式及近似平差方法处观测成果。小三角测量可设布成单三角锁，中心多边形、大地四边形和
17、线形三角锁等不同图形。小三角测量的外业工作包括：踏勘选点，建立标志，起始边丈量和角度观测。小三角测量内业计算内容包括：外业观测成果的整理，检查、角度调整，边长和坐标计算。第五节交会定点当平面控制点的密度能满足测图或施工放样的要求时，可以用前方交会法加密控制点。此法适用于方便量距或待定点距控制点较远的地方。第六节三、四等水准测量三、四等水准测量主要用于测定施测地区的首级控制点的高程。市网形式一般为闭合水准路线、附合水准路线或结点网。三、四等水准测量主要采用双面水准尺观测法。在测站上的观测程序为用圆水准器整平仪器。(1)后视黑面尺，读上、下视距丝，严格整平水准管气泡；(2)前视黑面尺，读上、下视距
18、丝，严格整平水准管气泡；(3)前视红面尺，读中丝(检查气泡是否居中)；(4)后视红面尺，严格整平水准管气泡，读中丝。以上观测程序简称为“后、前、前、后”。第七节三角高程第七章地形图基本知识本章阐述地形图概述，地形图比例尺，图廓坐标格网，图的分幅，编号，地物符号与地貌符号等大比例尺地形图的基本内容。要求了解这些内容。掌握等高线的含义以及几种典型地貌的等高线的特征。第一节地形图比例尺通过实地测量，将地面上各种地物和地貌的平面位置和高程沿垂直方向投影在水平面上，并按一定的比例尺，用地形图图式统一规定的符号和注记，将其缩绘在图纸上的平面图形，它既表示出地物的平面位置，又表示出地貌形态的情况，称为地形图
19、。地形图上的直线长度与地面上相应直线的水平距离之比，称为地形图比例尺。比例尺可分为数字比例尺和图示比例尺两种。比例尺的精度与比例尺有关，比例尺愈大，图上反映的地物，地貌愈详细、准确，相反，比例尺愈小，图上表示的物，地貌愈简略。第二节地形图的分幅和编号梯形图幅、矩形图幅的分幅及编号方法，数字顺序编号法。第三节地形图图外注记第四节地形图图式地物符号即地形图上表示各种地物的形状，大小和它们位置的符号。它可分为：依比例绘制，不依比例绘制，半依比例绘制的符号以及地物注记。地貌符号在测量工作中常用等高线表示，等高距，等高线平距，等高线的分类(计曲线，间曲线，助曲线)，几种典型地貌的等高线：山头与洼地的等高
20、线，山脊与山谷等高线，鞍部的等高线，峭壁，悬崖等的表示。等高线的特性共五点。第五节地籍图基本知识第八章大比例地形图测绘第一节测图前的准备工作乎面控制点一般是按该点所在方格的上下和左右的方格坐标线来进行展点的，故坐标格网的正确与否，直接影响到控制点精度。因此，坐标格网必须力求精确。直角坐标格网是由正方形组成。正方形边长的大小在大比例尺测图一般为10cm。绘制的方法，通常有对角线法和绘图仪法等。绘制好坐标格网后，应将坐标网线的纵横坐标值注记于其上下、左右边上。然后以此为依据，按各平面控制点的坐标进行展点。点位展出后，以因式规定的符号显示之，并在右侧用分式注明其点号和高程(分子表示点号，分母表示高程
21、)。第二节碎部点平面位置的测绘方法极坐标法。方向交会法。距离交会法。直角坐标法。第三节经纬仪测绘法地形图上地物、地貌测绘得是否正确与详细，取决于选设地物、地貌上的持征点(即碎部的特征点)是否正确，故对碎部点的选设至为重要。对于地物，应选设于地物轮廓线的方向变换点。对于地貌，碎部点应注意选设在地性线的起止点、倾斜变换点、方向变换点上，且这些主要碎部点应按其延伸的顺序测定切不能漏失一点。碎部点最大间距规定见表所示。经纬仪测绘法是将经纬仪安置在测站点上，绘图板安置在经纬仪旁，由经纬仪测出碎部点与已知方向问的夹角以及测站点至碎部点的距离和高差，然后根据上述数据用量角器和比例尺将碎部点位展绘在图纸上并注
22、明其高程，再对照实地描绘地形图(图87)。第四节平板仪测图平板仪测图是以相似形理论为依据，以图解法为手段，将地面点的位置和高程测绘到平面图纸上而成地形图的技术过程。掌握平板仪测量原理及测绘操作步骤。第五节地形图的绘制了解地形图的绘制过程，掌握等高线的勾绘方法。第六节全站仪数字化测图第七节航空摄影测量简介第九章地形图的应用本章阐述地形图应用的基本内容，要求掌握场地平整的土石方估算。第一节地形图阅读地形图是规划、设计、施工中不可缺少的资料。依据地形图进行规划设计时应仔细地阅读和正确地使用地形图。读图是指依据人们所掌握的地形图的基本知识去判别和阅读地形图上所包含的内容。读图时，应掌握第七章中所述的地
23、形图的基本知识，了解和记住一部分常用的地形图图式，懂得基本地貌的等高线表示方法。看清图的比例尺、坐标系统、高程系统、图的编号以及测绘年月等，然后仔细地阅读地形图上所绘的居民点、交通线路、通讯设备、农业状况和文化设施等各种地物，以及这些地物的分布、所在方位、面积大小及性质。表示地形情况的平原、丘陵、洼地、山脊、山谷等内容，均需一一判别和阅读。从而对拟建地区的总的地物分布及总的地貌概况有一个深刻的印象。第二节地形图应用的基本内容求图上某点的坐标，求图上某点的高程，求图上某直线的坡度和距离，量测图形的面积。第三节按设计线路绘制纵断面图纵断面图是显示指定方向地面起伏变化的剖面图。在道路、管道等工程设计
24、中，为进行填挖土(石)方量的概算，或合理地确定线路的纵坡等，均需较详细地了解沿线路方向上的地面起伏情况，为此常根据大比例尺地形图的等高线绘制沿线方向的断面图。为了明显地表示地面的起伏变化情况，纵断面图上的高程比例尺一般比水平距离比例尺大10倍或20倍。第四节按限制坡度在地形图上选线在道路，管线等工程规划中，一般要求按限制坡度选定一条最短路线或等坡度线。具体办法则以最小等交线平距直接相连。第五节确定汇水范围在设计桥梁、涵和排水管道等工程时，都需要知道有多大面积的雨水汇聚到这里，这个面积叫汇水面积。由于地面上的雨水是沿山脊线向两侧分流，所以汇水范围的确定，就是在地形图上自选定的断面起，沿山脊线或其
25、他分水线而求得。第六节场地平整中的土石方估算改造地形的工作称为场地平整，为了使土石方工程合理，即填方和挖方基本平衡，常利用地形图来确定填、挖边界线和进行填、挖土(石)方量的概算，具体方法为：设计成水平场地：绘制方格网，求各方格网点地面高程，计算设计高程，计算方格点填，挖数值确定填挖边界线，计算填挖土石方量。第十章施工测量的基本知识本章阐述施工测量的概述，明确建筑施工控制测量的基本工作，掌握点位放样的基本方法。第一节施工测量概述各种工程在施工阶段所进行的测量工作，称为施工测量，施工测量的内容包括：施工控制网建立，建筑物定位和基础放线，工程施工中各道工序的细部测设以及竣工测量，位移和沉降的变形观测
26、。施工测量的精度比测绘地形图的精度高，施工测量工作直接影响工程质量及施工进度，对测量标志的埋设应特别稳固，并要妥善保护经常检查，及时恢复。第二节建筑施工控制测量为了保护施工测量的精度和速度，使各个建筑物，构筑物的平面位置和高程都能符合设计要求，互相连成统一的整体，施工测量也要遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则。即先在施工现场建立统一的平面控制网和高程控制网，以此为基础，测设各个建筑物和构筑物的位置。施工控制网可以利用原测图控制网。对于一般民用建筑可采用导线网和建筑基线，在面积不大，地势较平坦的建筑场地上，布设一条或几条基准线，作为施工测量的平面控制称为建筑基地，可布设成三点“一”字形，三
27、点“L”字形，四点“T”字形及五点“十”字形等形式。对于工业建筑原则常采用建筑方格网。高程控制根据精度要求可采用四等水准或图根水准网，在大中型的建筑场地上，由正方形或矩形格网组成的施工控制网，称为建筑方格网；建筑方格网它轴线的测设，矩形方格网的测设，施工坐标系与测量坐标系的坐标换算。第三节放样的基本工作建筑物的放样工作实际上是以施工控制点或已有建筑物为依据按图纸上已知的水平距离，水平角和高程，将设计建筑物，构筑物的特征点(如轴线的交点)，放样于实地上。放样已知长度的水平距离，放样已知数据的水平角，放样已知高程。第四节点的平面位置放样在施工现场应根据施工控制网形式，控制点分布情况，地形情况，现场
28、条件及放样精度要求等，选用适当的放样方法，分别有：直角坐标法:根据直角坐标原理，放样地面点的平面位置。它适用于待放样的点靠近控制网的边线，且量距方便的地方。极坐标法：是根据一个水平角和一段距离放样地面点的平面位置。它适用于量距方便，且欲没设的点距控制点较近的地方。角度交会法：是根据前方交会法的原理，用经纬仪从两个控制点分别放样两个已知水平角的方向、交会出点的平面位置。它适用于待放样点离控制点较远或量距较困难的地方。距离交会法：是根据放样的两段距离交会出地面点的平面位置。此法适于待放样点至控制点的距离不超过一尺段长度。第五节圆曲线放样第十一章民用建筑与工业厂房施工放样第一节概述施工测量的主要任务
29、是按设计要求，配合施工进度，测设建筑物的平面位置和高程，以保证各部按图施工。第二节民用建筑施工放样测设前的准备工作；建筑物的定位，根据与原有建筑物的关系定位，根据建筑方格网定位，根据控制点的坐标定位，根据建筑方格网定位，根据控制点的坐标定位；建筑物的放线；施工过程中的测量工作，基础工程施工测量(一般基础及桩基础施工测量)，墙体工程施工测量(弹线定位，皮数杆的设置)，建筑物的轴线投测和高程传递(轴线投测，高程传递)。第三节工业建筑施工测量厂房控制网的测设，厂房柱列轴线的测设，柱列基础的放线，构件的安装测量；柱子的安装测量：安装前的准备工作(柱基弹线，弹柱子中心线和标高线，杯底找平)，柱子的安装测
30、量，柱子校正的注意事项；吊车梁（轨）安装测量。第三节烟囱、水塔施工放样第三节激光技术在施工测量中的应用第十二章线路测量与桥梁、隧道施工测量(见工程测量书)第十三章房屋建筑变形测量和竣工总平面图测绘随着工程建筑的修建，建(构)筑物的基础和地基所承受的荷载不断增加，引起基础及其四周的地层的变形，而建筑物本身因基础变形及其外部荷载与内部应力的作用，也要发生变形，包括建筑物的沉降，倾斜和裂缝。为了建筑物安全使用和积累资料，需对建筑物进行变形观测。工业企业和民用建筑都是按照设计平面图施工的，但是，在施工过程中，可能由于设计时没有考虑到的原因而使设计位置发生变更使工程的竣工位置与设计位置不完全一致。此外，为了绘工程竣工投产后营运中的管理，改建或扩建等提供可靠的图纸资料，一般应编绘竣工总平面图，竣工平图及附属资料，也是考查和研究工程质量的依据之一。竣工平面图的编绘：包括测量控制点，厂房，辅助设施，生活福利设施，架空与地下管线，道路等建筑物和构筑物的坐标，高程，以及厂区内净空地带和尚未兴建区域的地物，地貌等内容。第十四章全球定位系统（GPS）定位原理简介（了解）-