工程测量学精选PPT.ppt
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1、工程测量学课件第1页,此课件共64页哦.测量学的分类 测量学按照研究范围和对象的不同,可分为如下几个分支学科:大地测量学:研究整个地球的形状和大小,解决地球表面大地区控制测量和地球重力场问题的学科,分为常规大地测量和卫星大地测量.普通测量学:研究小范围地球表面形状的测绘工作的学科摄影测量学:通过航空对地面进行遥感获取地物和地貌绘制成地形图的学科海洋测量学:研究以海洋和陆地水域为对象进行的测量和绘图工作工程测量学:研究工程建设在设计、施工和管理阶段时的各种测量工作的学科第2页,此课件共64页哦.地面点位的表示方法测量工作的基本任务是确定地面点的空间位置,确定地面点的空间位置,通常用三个量表示:该
2、点的二维球面坐标或投影到平面上的二维平面坐标,以及该点到大地水准面(黄海水平面)的铅垂距离,即确定地面点在投影面上的坐标和点到大地水准面的铅垂距离第3页,此课件共64页哦图形:水准面及大地水准面图图形:水准面及大地水准面图水准面的特性水准面的特性处处与铅垂线正交、封处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面。闭的重力等位曲面。铅垂线铅垂线测量工作的基准线测量工作的基准线第4页,此课件共64页哦.地面点的坐标地理坐标系包括天文地理坐标和大地地理坐标地心坐标系独立平面直角坐标系高斯平面直角坐标系第5页,此课件共64页哦.地面点的高程1.1.绝对高程绝对高程H H到大地水准面的铅垂距离。到大地水准面的铅垂
3、距离。2.2.相对高程相对高程H H到假定水准面的铅垂距到假定水准面的铅垂距离。离。3.3.高高 差差h hABAB=H=HB B-H-HA A=H=HB B-H-HA A第6页,此课件共64页哦.测量工作的程序和原则布局上:由整体到局部布局上:由整体到局部 精度上:由高级到低级精度上:由高级到低级次序上:先控制后细部次序上:先控制后细部测量工作的又一原则:“前一步工作未作检核,不进行下一步工作前一步工作未作检核,不进行下一步工作”。第7页,此课件共64页哦第二部分水准测量.水准点 通过水准测量方法获得其高程的高程控制点,称为通过水准测量方法获得其高程的高程控制点,称为水准点,一般用水准点,一
4、般用BM表示。有永久性和临时性两种。表示。有永久性和临时性两种。水准点示意图水准点示意图第8页,此课件共64页哦.水准路线1 1闭合水准路线闭合水准路线 由已知点由已知点BM1BM1已知点已知点BM1BM12 2附合水准路线附合水准路线 由已知点由已知点BM1BM1已知点已知点BM2BM23 3支水准路线支水准路线 由已知点由已知点BM1BM1某一待定水准点某一待定水准点A A。第9页,此课件共64页哦图形:水准路线布设形式3.3.支水准路线支水准路线BMBM 1 1 2 2 1 1BMBM 2 2 3 3 4 41.1.闭合水准路线闭合水准路线2.2.附合水准路线附合水准路线BM1BM1BM
5、2BM2 1 1 2 2 3 3第10页,此课件共64页哦.水准测量的实施.观测要求 BMABMB1.4441.4441.3241.324TP2TP2h h h h2 2 2 2=+0.120=+0.120=+0.120=+0.1201.8221.8220.8760.876TP3TP3h h h h3 3 3 3=+0.946=+0.946=+0.946=+0.9461.8201.8201.4351.435TP4TP4h h h h4 4 4 4=+0.385=+0.385=+0.385=+0.3851.4221.4221.3041.304h h h h5 5 5 5=+0.118=+0.11
6、8=+0.118=+0.118前进方向1.1341.1341.6771.677TP1TP1h h h h1 1 1 1=-0.543=-0.543=-0.543=-0.543(1)水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。)水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。(2)为及时发现错误,通常采用)为及时发现错误,通常采用“两次仪器高法两次仪器高法”或或“双面尺法双面尺法”。两次仪器高法:高差之差两次仪器高法:高差之差h-h 5mm第11页,此课件共64页哦 BMABMB1.4441.4441.3241.324TP2TP2h h2 2=+0.120=+0.1201.8221.8220.8760.87
7、6TP3TP3h h3 3=+0.946=+0.9461.8201.8201.4351.435TP4TP4h h4 4=+0.385=+0.3851.4221.4221.3041.304h h5 5=+0.118=+0.118前进方向1.1341.1341.6771.677TP1TP1h h1 1=-0.543=-0.543图形:水准测量实施与记录对照图1 12 23 3BMA 1.134BMA 1.134TP1 1.677 -0.543TP1 1.677 -0.543TP1 1.444 TP1 1.444 TP2 1.324 +0.120TP2 1.324 +0.120TP2 1.822 T
8、P2 1.822 TP3 0.876 +0.946TP3 0.876 +0.946第12页,此课件共64页哦4.水准测量成果整理步骤4.14.1计算高差闭合差计算高差闭合差 公式:公式:故对于闭合水准路线,有:故对于闭合水准路线,有:对于附合水准路线,有:对于附合水准路线,有:第13页,此课件共64页哦4.2分配高差闭合差4.2.14.2.1计算高差闭合差的容许值计算高差闭合差的容许值对对于普通水准于普通水准测测量:量:式中,式中,fh容容高差高差闭闭合差限差,合差限差,单单位:位:mm;L水准路水准路线长线长度,度,单单位:位:km;n测测站数站数。第14页,此课件共64页哦4.2.2分配原
9、则 按与距离按与距离L L或测站数或测站数n n成正比原则,将高成正比原则,将高差闭合差反号分配到各段高差上。差闭合差反号分配到各段高差上。4.34.3计算各待定点高程计算各待定点高程 用改正后的高差和已知点的高程,来计用改正后的高差和已知点的高程,来计算各待定点的高程。算各待定点的高程。第15页,此课件共64页哦5.水准测量成果整理实例 【例例】如图按图根水准测量施测某附合水准路线观测成果略如图按图根水准测量施测某附合水准路线观测成果略图。图。BM-ABM-A和和BM-BBM-B为已知高程的水准点,图中箭头表示水准测为已知高程的水准点,图中箭头表示水准测量前进方向,路线上方的数字为测得的两点
10、间的高差量前进方向,路线上方的数字为测得的两点间的高差(以以m m为为单位单位),路线下方数字为该段路线的长度,路线下方数字为该段路线的长度(以以kmkm为单位为单位),试,试计算待定点计算待定点1 1、2 2、3 3点的高程。点的高程。第16页,此课件共64页哦第一步第一步计计算高差算高差闭闭合差:合差:第二步第二步计计算限差:算限差:故可进行闭合差分配例题解算第三步计算每第三步计算每km改正数:改正数:第17页,此课件共64页哦例题解算第四步第四步计计算各段高差改正数:算各段高差改正数:。第五步第五步计计算各段改正后高差后,算各段改正后高差后,计计算算1、2、3各点的高各点的高程。程。改正
11、后高差改正后高差=改正前高差改正前高差+改正数改正数Vi 四舍五入后,使:四舍五入后,使:故有:V1=-8mm,V2=-11mm,V3=-8mm,V4=-10mm。第18页,此课件共64页哦例题解算故可得:故可得:H1=HBM-A+(h1+V1)=45.286+2.323=47.609(m)H2=H1+(h2+V2)=47.509+2.802=50.411(m)H3=H2+(h3+V3)=50.311-2.252=48.159(m)HBM-B=H3+(h4+V4)=48.059+1.420=49.579(m)第19页,此课件共64页哦第三部分 角度及距离测量3.1角度测量 角度分为水平角和竖直
12、角,水平角是地面上一点出发的两条直线之间的夹角在水平面上的投影.竖直角是一个竖直平面内倾斜视线与水平面间的夹角.用经纬仪测量水平角度一般用“测回法”,即盘左盘右各自读取A和B的两个水平度盘读数,角度之差的平均值即为A和B之间的水平角第20页,此课件共64页哦若需要在一个测站上观察多个方向上的水平角,同理将起始方向归为零,依次盘左观测读数,再盘右观测,随着全站仪的使用,测量水平角变的简单可行竖直角观测也很简单,盘左盘右两种状态下依次读取竖盘读数,按照公式计算竖直角但是测量前应该弄清楚竖盘是顺时针全圆标记还是逆时针全圆标记,这关系到竖直角的计算公式第21页,此课件共64页哦.距离测量距离测量的方法
13、有钢尺量距、视距测量、电磁波量距等钢尺量距很简单,主要是保证钢尺在A、B两点之间的直线上(定线),测量距离满足相对误差即可视距测量是利用水准仪或经纬仪中的十字丝在视距标尺上的距离按几何光学原理测距,电磁波量距利用电磁波放射接受,按时间及速度测距目前普遍使用全站仪精确测距钢尺作为辅助测距第22页,此课件共64页哦第四部分控制测量.控制测量的定义控制测量是指在整个测区范围内,选定若干个具有控制作用的点(控制点),设想用直线连接相邻的控制点,组成一定的几何图形(控制网),用精密的测量仪器和工具,进行外业测量,并根据外业资料用准确的计算方法,确定点的平面位置和高程的工作,它分为平面控制测量和高程控制测
14、量第23页,此课件共64页哦.控制测量的目的与作用.为测图或工程建设的测区建立统一的平面控制网和高程控制网.控制误差的积累.作为进行各种细部测量的基准第24页,此课件共64页哦.控制测量分类.按内容分:平面控制测量:测定各平面控制点的坐标X、Y。高程控制测量:测定各高程控制点的高程H。.按精度分:一等、二等、三等、四等;一级、二级、三级(一等网精度最高).按方法分:天文测量、常规测量(三角测量、导线测量、水准测量)、卫星定位测量.按区域分:国家控制测量、城市控制测量、小区域工程控制测量(小于15km2以内范围内的控制网)第25页,此课件共64页哦国家控制网 u平面:平面:国家平面控制网由一、二
15、、三、四等三角网(triangulation network)组成。u高程:高程:国家高程控制网是由一、二、三、四等水准网(leveling network)组成。国家控制网的特点:高级点逐级控制低级点。国家控制网的特点:高级点逐级控制低级点。第26页,此课件共64页哦图形1:国家一、二等平面控制网布置形式一等三角网一等三角网二等三角网二等三角网第27页,此课件共64页哦第28页,此课件共64页哦第29页,此课件共64页哦.导线测量.定义及分类定义及分类1 1导线的定义:导线的定义:将测区内相邻控制点(导线点)连成直线而构成的折线图形。2 2适用范围:适用范围:主要用于带状地区(如:公路、铁路
16、和水利)、隐蔽地区、城建区、地下工程等控制点的测量。第30页,此课件共64页哦.导线布设形式 1闭合导线 多用于面积较宽阔的独立地区。2附合导线 多用于带状地区及公路、铁路、水利等工程的勘测与施工。3支导线 支导线的点数不宜超过2个,仅作补点使用。还有导线网,其多用于测区情况较复杂地区。第31页,此课件共64页哦图形:导线的布设形式 附合导线闭合导线支导线单结点导线(导线网)第32页,此课件共64页哦.导线的外业 1踏勘选点及建立标志2测水平角转折角(左角、右角)、连接角3.量水平边长.联测 第33页,此课件共64页哦.导线的内业计算计算各导线点的坐标(一)几个基本公式(一)几个基本公式1 1
17、、坐标方位角、坐标方位角(grid bearing)(grid bearing)的推算的推算注意:若计算出的方位角注意:若计算出的方位角360360,则减去,则减去360360;若为负值,则加上;若为负值,则加上360360。或:第34页,此课件共64页哦例题:方位角的推算 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 59595959513013013013065656565128128128128122122122122 12121212303012345已知:已知:1212=30=300 0,各各观测角角如如图,求各,求各边坐坐标方位角方位角2323、343
18、4、4545、5151。解:解:2323=1212-2 21801800 0=80=800 0 3434=2323-3 31801800 0=195=1950 0 4545=247=2470 0 5151=305=3050 0 1212=30=300 0(,故与,故与题给的无的无误)第35页,此课件共64页哦.坐标正算公式由A、B两点边长DAB和坐标方位角AB,计算坐标增量。见图有:D DABABABABA AB BXy0 X XABAB Y YABAB其中,其中,XAB=XB-XA YAB=YB-YA X XAB AB=D=DAB AB cos cos ABAB Y YAB AB=D=DAB
19、 AB sin sin ABAB第36页,此课件共64页哦.坐标反算公式由由A、B两点坐标来计算两点坐标来计算AB、DAB D DABABABABA AB BXy0 X XABAB Y YABABAB的具体的具体计计算方法如下:算方法如下:(1)计算:)计算:第37页,此课件共64页哦(2)计算:(3)根据)根据XAB、YAB的正负号判断的正负号判断AB所在的象限。所在的象限。第38页,此课件共64页哦.闭合导线平差计算步骤 1绘制计算草图,在图上填写已知数据和观测数据。2角度闭合差(angle closing error)的计算与调整。115.10100.09108.3294.3867.85
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