第十一章：路线纵、横断面测量.ppt

第十一章 路线纵、横断面测量11.1 路线纵断面测量路线纵断面测量11.2 线路横断面测量线路横断面测量11.3 全站仪中线测设及断面测量简介全站仪中线测设及断面测量简介11.1 路线纵断面测量(route profile survey)o路线纵断面测量(route profile survey)又称路线水准测量(route leveling)，o其任务是测定中线上各里程桩的地面高程，绘制路线纵断面图，供路线纵坡设计使用。o横断面测量(cross-section survey)是测定中线各里程桩两侧垂直于中线方向的地面各点距离和高程，绘制横断面图，供路线工程设计、计算土石方量及施工时放边桩使用。o为了保证成果的精度和检核的需要，根据“由整体到局部”的测量原则，纵断面测量一般分两步进行：o一是高程控制测量(也称基平测量)，即沿路线方向设置水准点，使用水准测量的方法测量点位的高程；o再是中桩高程测量(也称中平测量)，即利用基平测量布设的水准点，分段进行附合水准测量，测定各里程桩的地面高程。o公路勘测规范对高程控制测量的一般规定是：o公路高程系统，宜采用1985国家高程基准。o同一条公路应采用同一个高程系统，不能采用同一系统时，应给定高程系统的转换关系。o独立工程或三级以下公路联测有困难时，可采用假定高程。o公路高程测量采用水准测量。一、基平测量(principal leveling)o在水准测量确有困难的山岭地带以及沼泽、水网地区，四、五等水准测量可用光电测距三角高程测量代替。o各级公路及构造物的水准测量等级应按表13-8选定，各等水准测量的精度应符合表13-9的规定。二、中平测量 1 1、定义：、定义：在基平测量后提供的水准点高程的基础上，测定各个中桩的在基平测量后提供的水准点高程的基础上，测定各个中桩的高程。高程。2 2、方法：、方法：（1 1）水准仪法）水准仪法 从一个水准点出发，按普通水准测量的要求，用从一个水准点出发，按普通水准测量的要求，用“视线视线高法高法”测出该测段内所有中桩地面高程，最后附合到另一个测出该测段内所有中桩地面高程，最后附合到另一个水准点上。水准点上。图形：水准仪中平测量TP1TP20+0400+0200+0510+0000+0600+1600+2000+180BM1 高速、一级公路：高速、一级公路：二级及以下公路：二级及以下公路：高差闭合差的限差为：高差闭合差的限差为：高差闭合差的限差为：高差闭合差的限差为：mmmmn n具体步骤见下：具体步骤见下：具体步骤见下：具体步骤见下：如图所示如图所示，水准仪置于1站，后视水准点BMl，前视转点TP1，n将观测结果分别记入表中“后视”和“前视”栏内；n然后观测BM1且与TP1间的各个中桩，将后视点BM1上的水准尺依次立于0+000，+050，+120等各中桩地面上，n将读数分别记入表中视栏内。n仪器搬至2站，后视转点TP1，前视转点TP2，n然后观测竖立于各中桩地面点上的水准标尺。n用同法继续向前观测，直至附合到水准点BM2，完成一测段的观测工作。（2）全站仪法 先在先在BM1BM1上测定各转点上测定各转点TP1TP1、TP2TP2的高程，再在的高程，再在TP1TP1、TP2TP2上测定各桩点的高程。其原理即为三角高程测上测定各桩点的高程。其原理即为三角高程测量原理。量原理。o纵断面图(profile map)既表示中线方向的地面起伏，又可在其上进行纵坡设计，是线路设计和施工的重要资料。o纵断面图以中桩的里程为横坐标、其高程为纵坐标进行绘制。o常用的里程比例尺有1:5000、1:2000、1:1000几种。o为了明显地表示地面起伏，一般取高程比例尺比里程为比例尺的1020倍。o纵断面图一般自左至右绘制在透明毫米方格纸的背面，这样，可防止用橡皮修改时把方格擦掉。图12-22为路线设计纵断面图，图的上半部，从左至右绘有贯穿全图的两条线，细折线表示中线方向的地面线，是根据中平测量的中桩地面高程绘制的；三、三、线路纵断面图的绘制线路纵断面图的绘制粗折线表示纵坡设计线。此外，上部还注有以下资料：水准点编号、高程和位置；竖曲线示意图及其曲线元素；桥梁的类型、孔径、跨数、长度、里程桩号和设计水位；涵洞的类型、孔径和里程桩号；其它道路、铁路交叉点的位置、里程桩号和有关说明等。图的下部几栏表格，注记以下有关测量和纵坡设计的资料：l)在图纸左面自下而上填写直线与曲线、桩号、填挖土、地面高程、设计高程、坡度和距离等栏，上部纵断面图上的高程按规定的比例尺注记，但先要确定起始高程(如图中0+000桩号的地面高程)在图上的位置，且参考其它中桩的地面高程，使绘出的地面线处于图上的适当位置。2)在“桩号”栏中，自左至右按规定的里程比例尺注上各中桩的桩号。o3)在“地面高程”栏中，注上对应于各中桩桩号的地面高程，并在纵断面图上按各中桩的地面高程依次展绘其相应位置，用细直线连接各相邻点位，即得中线方向的地面线。o4)在“直线与曲线”栏中，应按里程桩号标明路线的直线部分和曲线部分。o曲线部分用直角折线表示，上凸表示路线右偏，下凹表示路线左偏，o并注明交点编号及其桩号，注明，R，T，L，E等曲线元素。o5)在上部地面线部分进行纵坡设计。o设计时，要考虑施工时土石方量最小、填挖方尽量平衡及小于限制坡度等道路有关技术规定。o6)在坡度和距离一栏内，分别用斜线或水平线表示设计坡度的方向，线上方注记坡度数值(以百分比表示)，下方注记坡长，水平线表示平坡。o不同的坡段以竖线分开。某段的设计坡度值按下式计算：o设计坡度=(终点设计高程起点设计高程)/平距o7)在设计高程一栏内，分别填写相应中桩的设计路基高程。o某点的设计高程按下式计算：o设计高程=起点高程+设计坡度起点至该点的平距11.2 线路横断面测量(route across-profile survey)o路线横断面测量(route cross-section survey)的主要任务是在各中桩处测定垂直于道路中线方向的地面起伏，然后绘成横断面图。o横断面图是设计路基横断面、计算土石方和施工时确定路基填挖边界的依据。o目的目的测定线路各中桩处垂直于中线方向上的地面测定线路各中桩处垂直于中线方向上的地面起伏情况，绘制横断面图，为线路设计提供基础资料。起伏情况，绘制横断面图，为线路设计提供基础资料。o方法方法先确定横断面方向，再测定变坡点间的平距先确定横断面方向，再测定变坡点间的平距及高差。及高差。横断面测量的宽度，由路基宽度及地形情况确定，一般，在中线两侧各测1550m，高程、距离的读数取位至0.lm，检测限差应符合下表的规定。路线 距离 高程高速公路、一级公路（L/100+0.1）（h/100+L/200+0.1）二级及以下公路（L/50+0.1）（h/50+L/100+0.1）注：L测点至中桩的水平距离（m),h测点至中桩的高差（m）。一、横断面方向的确定1、直线段、直线段一般采用普通方向架测定。一般采用普通方向架测定。2 2、圆曲线段、圆曲线段采用求心方向架。采用求心方向架。普通方向架普通方向架求心方向架求心方向架3、缓和曲线段该点的法线方向 选取缓和曲线上的一点选取缓和曲线上的一点NN计算偏角值计算偏角值11后视后视N N点，拨角点，拨角90900 01 1。1212为为P1P1至至P2P2点的方位点的方位角，可由角，可由P1P1、P2P2点的切点的切线支距法坐标求得。线支距法坐标求得。二、横断面的测量方法（一）要求：（一）要求：按前进方向分成左右侧，分别测量横断面方向上各变坡点至按前进方向分成左右侧，分别测量横断面方向上各变坡点至中桩的平距及高差。平距及高差的精度要求一般为中桩的平距及高差。平距及高差的精度要求一般为0.1m0.1m。（二）方法分类：（二）方法分类：1、花杆皮尺法、花杆皮尺法适用于：山区低等级公路。精度低。适用于：山区低等级公路。精度低。2、水准仪法、水准仪法水准仪测高差、皮尺丈量平距。水准仪测高差、皮尺丈量平距。适用于：地形简单地区，精度高。适用于：地形简单地区，精度高。o3、经纬仪视距法、经纬仪视距法o将经纬仪安置在中桩上，照准横断面方向，量取仪器横轴至中桩地面的高度作为仪器高，o用视距测量的方法测量出地形特征点与中桩的平距和高差。o该法适用于地形困难、山坡陡峻路线的横断面测量。o4、全站仪法、全站仪法o全站仪法的操作方法与经纬仪视距法相同，其区别在于使用光电测距的方法测量出地形特征点与中桩的平距和高差。o该法适用于任何地形条件。o一般采用1:100或1:200的比例尺绘制绘制横断面图。o根据横断面测量得到的各点间的平距和高差，在毫米方格纸上绘出各中桩的横断面图。o如右图中的细实线所示，绘制时，先标定中桩位置，由中桩开始，逐一将特征点画在图上，再直接连接相邻点，即绘出横断面的地面线。三、横断面图的绘制 设计线设计线地面线地面线设计高程设计高程o横断面图画好后，经路基设计，先在透明纸上按与横断面图相同的比例尺分别绘出路堑、路堤和半填半挖的路基设计线，称为标准断面图，o然后按纵断面图上该中桩的设计高程把标准断面图套在实测的横断面图上。o也可将路基断面设计线直接画在横断面图上，绘制成路基断面图，o该项工作俗称“戴帽子”。图中粗实线所示为半填半挖的路基断面图。o根据横断面的填、挖面积及相邻中桩的桩号，可以算出施工的土、石方量。设计线设计线地面线地面线设计高程设计高程11.3 全站仪中线测设及断面测量简介 一、基本原理一、基本原理o中线测设：中线测设：计算中桩坐标计算中桩坐标全站仪点位放样（极坐标法）全站仪点位放样（极坐标法）o纵断面测量：纵断面测量：全站仪测量点的高程（电磁波三角高程测量）全站仪测量点的高程（电磁波三角高程测量）o横断面测量：横断面测量：确定横断面点位确定横断面点位全站仪测量点的高程（电磁全站仪测量点的高程（电磁波三角高程测量）波三角高程测量）二、全站仪点的放样功能 点位放样原理；点位放样原理；（1 1）先在放样点的大致位置立棱镜对其进行观测，测出）先在放样点的大致位置立棱镜对其进行观测，测出当前当前棱镜位置棱镜位置的坐标。的坐标。XY后视点后视点测站点测站点当前棱当前棱镜位置镜位置待放样点待放样点距离距离角度角度（2）将当前坐标与放样点的坐标相比较，计算出距离差dD和角度差dHR或纵向差值X和横向差值Y。（3）根据dD、dHR或X、Y，逐渐找到放样点的位置。XY后视点后视点测站点测站点当前棱当前棱镜位置镜位置待放样点待放样点dDdHR附：TOPCON全站仪放样点位的方法 以下介绍的是少量零星点的坐标放样方法：以下介绍的是少量零星点的坐标放样方法：1 1、按、按MENUMENU进入主菜单测量模式。进入主菜单测量模式。2 2、按、按LAYOUTLAYOUT进入放样程序，再按进入放样程序，再按SKPSKP略略过选择文件。过选择文件。3 3、按、按OOC.PTOOC.PT（F1F1），再按），再按NEZNEZ，输入测站，输入测站OO点的点的坐标（坐标（x0,y0,H0 x0,y0,H0）；并在）；并在INS.HTINS.HT一栏，输入仪器一栏，输入仪器高。高。4 4、按、按BACKSIGHTBACKSIGHT（F2F2），再按），再按NE/AZNE/AZ，输入后视，输入后视点点A A的坐标（的坐标（xAxA,yAyA）；若不知）；若不知A A点坐标而已知坐点坐标而已知坐标方位角，则可再按标方位角，则可再按AZAZ，在，在HRHR项输入的值。瞄准项输入的值。瞄准A A点，按点，按YESYES。5 5、按、按LAYOUTLAYOUT（F3F3）：输入待放样点）：输入待放样点B B的坐标的坐标（xB,yB,HBxB,yB,HB）及测杆单棱镜的镜高后，按）及测杆单棱镜的镜高后，按ANGLEANGLE（F1F1）。使用水平制动和水平微动螺旋，使）。使用水平制动和水平微动螺旋，使显示的显示的dHRdHR=0=0，即找到了，即找到了OBOB方向，指挥持测杆单棱方向，指挥持测杆单棱镜者移动位置，使棱镜位于镜者移动位置，使棱镜位于OBOB方向上。方向上。6 6、按、按DISTDIST，进行测量，根据显示的，进行测量，根据显示的dHDdHD来指挥持来指挥持棱镜者沿棱镜者沿OBOB方向移动，若方向移动，若dHDdHD为正，则向为正，则向OO点点方向移动；反之若方向移动；反之若dHDdHD为负，则向远处移动，为负，则向远处移动，直至直至dHDdHD=0=0时，立棱镜点即为时，立棱镜点即为B B点的平面位置。点的平面位置。其所显示的其所显示的dZdZ值即为立棱镜点处的填挖高度，值即为立棱镜点处的填挖高度，正为挖，负为填。正为挖，负为填。7、按、按NEXT放样下一个点放样下一个点C。三、中桩测设的基本程序 1 1、测定线路交点（、测定线路交点（JDJD）的（线路统一）坐标）的（线路统一）坐标（1 1）图上定出交点）图上定出交点（2 2）根据沿线布设的（导线）控制点，用全站仪）根据沿线布设的（导线）控制点，用全站仪“点的放样点的放样”功能，实地测设出交点。功能，实地测设出交点。（3 3）根据实地情况进行交点位置的调整。）根据实地情况进行交点位置的调整。（4 4）根据沿线布设的（导线）控制点，用全站仪）根据沿线布设的（导线）控制点，用全站仪“坐标测量坐标测量”功能测量出交点（功能测量出交点（JDJD）的（线路统一）的（线路统一）坐标。坐标。若测出了交点的两条直线上的若测出了交点的两条直线上的4 4个点坐标，可按数学个点坐标，可按数学方法计算出交点坐标。方法计算出交点坐标。2、中桩（线路统一）坐标的计算（1 1）直线段中桩）直线段中桩由交点坐标和桩号里程，按由交点坐标和桩号里程，按“坐标正算坐标正算”公式，可公式，可计算出各中桩的坐标。计算出各中桩的坐标。（2 2）曲线段中桩）曲线段中桩1）计算出曲线上各中桩在切线支距法坐标系中的）计算出曲线上各中桩在切线支距法坐标系中的坐标。坐标。2）根据“坐标平移与旋转”公式，将切线支距法坐标转换成线路统一坐标。Y Y X X O O Y YO OX XO OX XP P Y YP P X XP PY YP PY YX XO OP3、中桩的实地放样 架全站仪在（导线）控制点或交点上，利用全站仪架全站仪在（导线）控制点或交点上，利用全站仪“点位点位放样放样”功能，放样出各中桩。功能，放样出各中桩。道路中线道路中线测站导线点测站导线点D5后视导线点后视导线点D4四、中桩高程测量（纵断面测量）中桩高程测量是在中桩放样的同时进行的。在中中桩高程测量是在中桩放样的同时进行的。在中桩位置立棱镜，输入仪器高和棱镜高，即可利用桩位置立棱镜，输入仪器高和棱镜高，即可利用全站仪全站仪“三维坐标测量三维坐标测量”功能，在（导线）控制功能，在（导线）控制点上，测出中桩处的地面高程。点上，测出中桩处的地面高程。五、横断面测量 横断面测量也可在中桩测设、纵断面测量的同时进行。横断面测量也可在中桩测设、纵断面测量的同时进行。关键在于如何将棱镜立在中桩的横断面方向上。其方法之关键在于如何将棱镜立在中桩的横断面方向上。其方法之一是：一是：（1 1）在大致横断面方向上的某变坡点）在大致横断面方向上的某变坡点FF处立棱镜，测出处立棱镜，测出点点FF的平面坐标。的平面坐标。（见下图）（见下图）（2）根据测站点B及点F的坐标，计算出方位角BF，将其与方位角BA相减，得角FBA。X测站点测站点BMNAFFFF（3）根据中桩A处的切线角A及切线支距法的x轴的坐标方位角，可得A处切线的方位角，进而得到A处法线方向的坐标方位角AF。X测站点测站点BMNAFFFF（4）由AF和AB可得角BAF。（5）根据FBA、BAF和边长DAB，可计算出DBF。（6 6 6 6）根据）根据）根据）根据DBFDBFDBFDBF，将棱镜从，将棱镜从，将棱镜从，将棱镜从FFFF点移至点移至点移至点移至F F F F点，并测出点，并测出点，并测出点，并测出F F F F处的高程。处的高程。处的高程。处的高程。