个人总结测量基础知识学习2011-08-07.docx

山东省烟台至海阳高速公路工程第三合同 山东鲁桥建设有限公司山东省烟台至海阳高速公路工程第三合同段测量基础知识学习 山东鲁桥建设有限公司二一一年八月十六日 目 录1. 测量基础知识学习。2. 仪器的学习 水准仪学习 全站仪学习 GPS的学习3 工程施工测量放线程序三合同测量基础知识学习 工程测量是一门测定地面点位的科学，它是通过测定点之间的距离、高差和角度三个基本来实现的。工程测量的主要任务是测图、用图、放样。工程测量在建筑定位及基础施工阶段对工程质量的作用：在工程开始施工前，首先通过测量把施工图纸上的建筑物在实地进行放样定位以及测定控制高程，为下一步的施工提供基准。这一步工作非常重要，测量精度要求非常高，关系整个工程质量的成败。假如在这一环节里面出现了差错，那将会造成重大质量事故，带来的经济损失是无法估量。在施工行业里也发生过类似工程质量事故：把图纸上建筑物的正北方向变成了正南方向，事故的处理结果是：把已建好的建筑物重新砸掉，再从零开始，可见建筑物的定位测量是多么的重要。举一例子来说，在基础施工阶段，大桥基础、桩位的施工更加需要准确的工程测量技术保证。根据施工规范的要求，承台的桩位允许偏差很小。一旦桩位偏差超过规范要求，将会引起原承台平面位置发生变化，从而增加了工程成本。严重的桩位偏差将会导致桩位作废，需要重新补桩等处理措施，一方面影响了施工的进度，另一方面，改变了原来的受力计算，对工程埋下了质量的隐患。-可见测量工作对一个工程施工是多么的重要。下面我们学习下测量基础理论知识：1.地球和参考椭球体由于一切测量工作都是在地球上进行的，因此，必须了解地球的形状和大小。地球的表面是不规则的，有高山、丘陵、平原、峡谷、海洋、湖泊和河流等。其中最高的珠穆峰高出海水面8844.43m;最低的太平洋西部马里亚纳海沟最深处低于海水面10911m。虽然这样的高低起伏很大，但相对于半径为6371km的地球而言，还是微小的。自由静止的海水面称为水准面，水准面处处与铅垂线相垂直。由于海水潮起潮落，时高时低，所以水准面会有无数个，将其中通过平均海水面的一个称为大地水准面。大地水准面所围成的形体称为大地体。但是，大地体是一个非常复杂、不规则的形体，其表面为物理面。为便于处理结果，测量上通常以非常接近于大地体的旋转椭球体作为地球的形状。这是一个可以用数学公式表示的几何形体，称为地球椭球体或参考椭球体。地球椭球体是两极之间略为扁平的椭球体，若分别以a、b表示地球椭球体的长半轴和短半轴，其扁率约为：因为地球的扁率很小，当测区面积不大时，可以把地球当作圆球，其半径取6371km。我国从1949年起采用前苏联的克拉索夫斯基椭球，其长、短半轴及扁率分别为：a= 6 378 245m b=6 356 863m 目前我国所采用的参考椭球为1980年国家大地测量参考系（1975国际椭球） a= 6 378 140m b=6 356 755.3m 2.坐标系统与高程系统.坐标系统 地面上的点是空间点，需要三个量来确定。在测量工作中，这三个量通常用地面点在球面或平面上的投影以及地面点到大地水准面的铅垂距离来表示，即确定地面点空间位置的坐标和高程（N.E.Z）。坐标系统分地理坐标-及经度与纬度来表示的，现在国际上一致规定的过英国格林尼治天文台的子午面，经度为0度，垂直于这个子午面为纬度，赤道纬度为0度。高斯平面直角坐标-也就是我们现在实际工作中把空间大地坐标经过投影到高斯平面转换为平面坐标系或也称为国家统一坐标。独立平面直角坐标-当一个工程半径不大于10km的范围时，我们可以不考虑地球曲率影响，而把地球面看作平面，因此可以采用独立平面直角坐标。另注：工程测量的坐标系统与数学上用的平面直角坐标系是不一样的。由于测量中确定直线方向的角度即坐标方位角是从坐标纵轴北端开始按顺时针方向计量的（如下图a），而数学上的角度则是从坐标横轴开始逆时针方向计量的，但数学上有用的三角涵数这是通用的；测量中就以X轴作为纵轴（正向指北），Y轴作为横轴（正向指东）。坐标象限按顺时针方向编号如下图：N XYESIIIIIIIVao.高程系统 绝对高程 绝对高程的基准面是大地水准面。地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程，亦称海拔。如下图，H表示高程，HA和HB为地面点A和B的绝对高程。我国的绝对高程采用青岛观象验潮站经长年观测求得的黄海平均海水面作为高程基准面，其高程为0，并在青岛观象山设立水准原点。我国从1987年开始使用的“1985年国家高程基准”，水准原点的高程为72.260。 相对高程 即假设一个水准面作为高程的起算面，地面点到假设水准面的铅垂距离，就是该点的相对高程，也称为假定高程。如上图HA，和HB，分别为A点B点的相对高程。hAB为A点B点的高差。学习几个重要的名词解释：1 工程测量：是一门测定点位的科学。2 大地水准面：代替海水静止时水面的平均海水面是一个特定的重力等位的水准面，称为大地水准面。3 绝对高程：地面点沿铅垂线方向到大地水准面的距离。4 水准测量：它是用水准仪和水准尺测定地面两点高差的测量。5 水准点： 用水准测量方法建立的高程控制点。6 高差闭合差： 在水准测量中，由于误差的存大，使得两点间的实测高差与理论值不等，其差称为高差闭合差。7 方位角： 以直线端点的子午线北端起算，顺时针方向量至直线的水平夹角。8 误差： 在测量过程中，由于仪器本身不尽完善、观测者的局限性以及外界条件的影响，使得观测值不可避免地与其理论不符，这种不符值称为误差。（比如：在观测三角形内角时，和不等于180。）。9 导线：在测区内把相邻两控制点连成直线而构成的折线称为导线，控制点也可称为导线点。10 转点：当相邻两控制点互不通视时，为测角和量距和测高差需要，应在其连线或延长线上测定一点或数点，称为转点。（其作用主要传递方向和传递高差） 下面我们学习下测量仪器：测量仪器是通过国家质检部门，校准、检定合格的仪器，检定合格的期限为一年，当检定时间过期了，得马上重新组织检定，让质检部门对整个仪器全部检定、校准，出具合格证书。测量仪器作为一个工程的重要检测仪器，对我们工程施工人员要求对仪器有责任且有义务去爱护和妥善保管、正常使用各种测量仪器。因为我们任何一种测量工作都是通过仪器反应出结果，一旦仪器出现误差并且未被发现，出现的结果可能让整个工程成为不合格产品，并且补救已经来不及。所以测量这个工作不能出错误，一出错误那就是大事。1水准仪水准仪是用于高程测量的仪器，可以测量高程，也可以粗测距离；我国将其分为DS0.5、DS1、DS3等几个等级。“D”表示大地测量，“S”表示水准仪（汉语拼音的第一个字母），数字表示仪器所能达到的精度。比如DS3 水准仪的精度为每公里往返测量高差，误差略小或等于3mm。我们现在烟海高速三合同使用的是DSZ2 自动安平的，精度为往返误差2mm/km。 测量水准仪器由水准仪、三脚架、水准尺三部份组成。如下图照片：水准尺读法：如下图中丝读数为1.910m。水准仪可以粗算点到点的距离，如下图上丝读数为2.090m，下丝读数为1.730m，点到点的水平距离=(上丝-下丝)*100m=(2.090-1.730)*100=36m。 高程控制测量的主要技术要求： 测量等级往返较差、附合或环线闭合差（mm）检测已测测段高差之差（mm）适用项目平原、微丘重丘、山岭一等3L3L国家控制网2-3mmkm二等4L4L6Li国家控制网4mmkm三等12L3.5n或15L20Li4000m以上特长隧道、2000m以上特大桥四等20L6.0n或25L30Li高速公路、一级公路、1000-2000m特大桥、2000-4000长隧道五等30L45L40Li二级及二级以下公路、1000m以下桥梁、2000m以下隧道注：计算往返较差时，L水准点间的路线长度（km）；计算附合或环线闭合差时，L为附合或环线的路线长度（km）；n为测站数。Li为检测测段长度（km），小于1km时按1km计算。以上就是平时我们用的水准仪技术要求，提两点注意事项，我们平时工作中经常容易忽略的，在使用水准仪开始工作时，一定要把仪器调试处于水状态，经查验仪器处于水平状态后才能开始工作，如不处于水平状态，重新调一遍，或许还是不能水平状态，就要考虑仪器本身可能处于误差状态。在读数时一定要读准确，扶水准尺的人一定要保持水准尺处于垂直状态；另水准尺是抽式的，一定要使水准尺全部拔出到位，这种错误在实际工作中很容易发生，所以在测量工作中要勤加提醒。以免出错却不知道或重复工作。2 全站仪工程上最早使用的是经伟仪，经伟仪是用来测定角度的仪器（水平角与竖直角），距离只能用米尺来量取，这样很不方便，在距离上也会产生误差，后来用光电经伟仪来速测平面位置点到点的路离，这种光电经伟仪用于100以内，低精度的测量工程中。在工程上大范中还是不能满足日常的需求。为了减小距离上的误差，现在工程上采用一种新型仪器-全站仪，即全站型电子速测仪（Electronic Total Station）。是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域全站仪器，是由全站仪，三脚架，棱镜组组成（如上图）。 全站仪：是由光电测距仪、电子经伟仪和数据处理系统组成。主要是测量人员把数据采集进入全站仪电脑系统，通过操作过程完成每次作业工作。 三角架：在选用三脚架工作时，一定要选择结实牢固的三脚架，因为在工作时，一旦安置好仪器后，直至完成本次作业工作，仪器一直处于水平状态。 棱镜组：棱镜可以架设在三角架上或安置在带水准泡的对中杆上。棱镜是属于全站仪器必不可少的辅助设备。棱镜为直角的光学玻璃体（如下图），即为三棱锥体，ABD，BCD，CAD为反射面，呈等腰直角三角形，面与面互相垂直，反射面镀银；全站仪发射的红外线光线无论从哪个方向入射透射面，棱镜必将入射的光线反射回入射光的全站仪，这样全站仪经电脑处理后就能反应出结果。特别说明的是：其中我们知道棱镜是玻璃体，光在空气中与在玻璃中折射率不一样，在玻璃中比空气中折射率为1.5倍，导致传播的速度比空气中慢，于是我们把仪器到反射棱镜的实际距离和通过玻璃体反射回来的路径之差称为棱镜常数。每套仪器的棱镜常数根据棱镜的厚度和折射率，常数是不一样的。一般国产的-30mm,进口的为0mm。所以我们在使用一套新买的仪器时首先要对棱镜常数进行设置。棱镜常数的设置对使施工放样至关重要。学习下全站仪在施工方面主要用途： 水平角的测量：如下图我们把全站仪架设在O点上对中调平，首先照准A点，仪器上显水平盘读数比如0。0000,然后照准C点，读数为60。0000，即O点的水平角B=60。0000-0。0000=60。0000。 距离测量：如上图，在全站仪架设在O点上，在A点上安放棱镜，照准A点的棱镜中心，这样可以通过全站仪测出OA点的水平距离或斜距。 坐标放样：坐标放样在工程施工中用途最广，如路基的施工、桥梁从桩基到桥面铺装每一个分部分项工程均通过坐标放样来定位的。安放仪器在施工中有两种安放方式a.后方交位，如上图：已知A、C两控制点,把全站仪安放在o点,分别照准A、C两点，通过A、C两控制点的坐标与方位角，仪器自动计算出o点坐标。在完成本次的建站后，就可以测量任意未知点的坐标；或已有已知的坐标点，放出该点的具体位置。后方交会架设全站仪时位置比较任意，主要适用在控制点和未知放样点互不通视的情况。注意:后方交位全站仪安放的位置有要求的。如下图：这两种建站方式是不允许的，图一，因为主站到后视点的边长想差太大，并且建站时主站到其中一后视控制点的距离太近，这样误差累计，比如用一20m的边去放样100m左右的放样点这是不允许的（所以在施工放样时，只能长边放短边，不能短边放边）。图二和图三这种建站方式，主站到后视控制点的夹角如果太小或太大这种方式也不能采用。b.已知建站或称极坐标法：后方交会方法是把全站仪安放在任意未知点，通过两已知控制点坐标和方位角求得主站点的坐标。而已知建站是把全站仪直接安放在控制点上，使仪器对中调平后，只需要照准另一个后视控制点，通过全站仪自动计算模式后，来达到放样的目的就叫已知建站或极坐标法。全站仪安放在已知控制点上，坐标是已知的，照准另一控制点只是为了确定两控制点的方位角，得到一个方向的过程。如下图：全站仪在导线测量的主要技术要求：在每一个新工地开始时，经设计单位交完控制桩位后，施工单位都为组织全线的导线复测工作，复测的工作主要目地是，从标段的起始控制桩开始对水准高程和导线点坐标附合到标段的终点的已知控制点上，经计算是否满足控制点的等级要求规范。测量等级附（闭）合导线长度（km）边数每边测距中误差（mm）单位权中误差（”）导线全长相对闭合差方位角闭合差（”）三等189141.81/520003.6n四等1212102.51/350005n一级612145.01/1700010n二级3.612118.01/1100016n注：表中n为测站数。、3 GPSGPS测量仪器，是通过卫星定位的一种先进科学仪器，近年来广泛用于工程施工行业，GPS相比全站仪来说有很多优点，控制点之间不要求相互通视、定位精度高、观测速度快、功能齐全、操作简便、全天候天全球性作业。 卫星定位，就是卫星在发射的信号均是大地参心坐标系，也就是以椭球的中心为圆心即WGS-84坐标系。我国现在采用坐标系的是1980国家大地坐标系（简称C80），早期采用的是北京1954坐标系（简称P54），通过WGS-84坐标系与我国国家坐标系进行转换后生成的，亦称西安标系，我国把大地原地设在我国中部，陕西泾阳的永乐镇。而我们在工程施工中采用的是平面坐标系，所以在使用GPS之前均