测量学教案第八章大比例地形图测绘管道工程测量

第八章大比例尺地形图的测绘与管道测量教学目的：1.掌握地物、地貌在地形图上的表示方法。2.学会地形测量的方法及地形图的绘制方法。3.掌握管道工程测量要领教学重点：1.地物、地貌的表示方法；2.地形测量的方法及地形图的绘制方法。3.管道工程测量。教学难点：地形测量的方法及地形图的绘制方法。教学资料：测量学教材、教学课件。讲授新课：第八章大比例尺地形图的测绘与管道测量第一节地物和地貌在地形图上的表示方法在地形图上表示的主要内容有地物与地貌两大类。地物：是指地球表面上的具有明显轮廓的各种固定物体，可以分为自然地物与人工地物两类。如房屋、道路、森林等。地貌：地面上高低起伏的形态称为地貌。如高山、深谷和平原等。地形：地物和地貌合称为地形。一、地物的表示方法（用课件辅助教学）地形图图式中地物的符号分为比例符号，非比例符号、线状符号和注记。1.比例符号：将垂直投影在水平面上的地物形状轮廓线，按测图比例尺缩小绘制在地形图上，再配合注记符号来表示地物的符号，称为比例符号。在地形图上表示地物的原则是：凡能按比例尺缩小表示的地物，都用比例符号表示。2.非比例符号：只表示地物的位置，而不表示地物的形状与大小的特定符号称为非比例符号。非比例符号上表示地物中心位置的点叫做定位点。说明：各种非比例符号的定位点不尽相同，根据符号不同的形状来确定。（举例说明）3.半依比例符号：长度按比例表示、宽度不按比例表示的地物符号称为半依比例符号，符号的中心线称为定位线。如小渠、乡村小道等。4.注记符号：对地物加以说明的文字、数字或特有符号，称为注记。（举例说明）二、地貌的表示方法（用课件辅助教学）1、等高线的概念：地面上高程相等的相邻各点所连成的闭合曲线。2、等高距：相邻两条等高线间的高差叫等高距。在一张图上，基本等高距是一个常数。基本等高距地形类别比例尺地形类别比例尺平地（地面倾角2°以下）1：5001：10001：2000山地（地面倾角2°-25°）1：5001：10001：20000.50.50.5,10.5,112丘陵（地面倾角2°-6°）0.50.5,11高山地（地面倾角2°-25°）11.223、等高线平距：相邻两条等高线间的水平距离叫等高线平距。等高线平距的性质：地势越陡，平距愈小，等高线愈稠密。反之，平距愈大，等高线愈稀疏，地势愈平缓。等高线平距处处相等，则地面坡度均匀一致。等高线平距常用d来表示。4、示坡线：垂直于等高线用于指示坡度下降方向的短线。（举例、课件演示）5、等高线的分类：（用课件辅助教学）⑴首曲线：按照测图前选定的等高距测绘的等高线，称为首曲线。⑵计曲线：每隔四条首曲线加粗描绘的等高线称为计曲线。计曲线一般都注记高程。计曲线多的地方，一般不需要示坡线。⑶间曲线：按1/2等高距测绘的等高线称为间曲线。⑷助曲线：按1/4等高距测绘的等高线称为助曲线。首曲线与计曲线是地形图中表示地貌必须描绘的曲线，而间曲线、助曲线根据需要来确定是否描绘。6、等高线的特性：（用课件辅助教学）⑴等高性：同一条等高线上的各点高程相等。但高程相等的点不一定在同一条等高线上。⑵闭合性：等高线是闭合曲线，在本图幅内不能闭合，则在相邻图幅内闭合，绘制等高线时，除遇到建筑物、陡崖、图廓边等中断外，一般不能中断。⑶非交性：除悬崖外，等高线不能相交。⑷正交性：山脊和山谷处等高线与山谷线和山脊线正交。⑸密陡稀缓性：同一幅图内，等高线越密表示地面坡度越陡；等高线越稀表示地面坡度越缓。7几种典型地貌的表示方法⑴山头：山头的等高线呈环网状。⑵鞍部：位于两个山头之间又是两个山谷的对顶处。⑶山脊线：山脊等高线凸向低处。⑷山谷线：山谷等高线凸向高处。⑸特殊地貌：必须用图示中规定的符号来表示。测图时，只要测出其轮廓位置或走向，绘出相应符号即可。特殊地貌，如悬崖、峭壁、陡坎、冲沟等特殊地貌表示方法见课件。第二节测图前的准备工作一、测图纸的准备二、坐标格网的绘制SHAPE三、控制点的展绘坐标格网绘好后，根据图幅所在测区的位置和测图比例尺，将坐标值注记在格网线上，再根据控制点的最大、最小坐标值确定图幅西南角的纵、横坐标值。展点时，先根据已知点的坐标值确定该点所在的方格，用比例内插法计算每一控制点的纵、横坐标，按坐标值截取控制点的位置。图根点展绘后，要对展绘的结果进行检查。即用直尺量出各边的距离并与相应边的已知距离相比较，其误差不得超过图上距离±3mm。上述内容适用于手工绘制地形图。第三节地形测量的方法一、选择碎部点1、地物特征点的选择。反映地物轮廓和几何位置的点称为地物特征点，简称地物点。（1）能用比例符号表示的地物特征点的选择：如居民地等。（2）用半依比例符号表示的地物特征点的选择：如道路、管线等。（3）非比例符号地物特征点的选择：水井、泉眼、纪念碑等。2、地貌特征点的选择（1）能用等高线表示的地貌特征点的选择：如山头、盆地等。（2）不能用等高线表示的地貌特征点的选择：如陡崖、冲沟等。二、地形测图的方法（一）经纬仪测绘法（结合课件讲授）具体操作步骤如下：1.测站上的准备工作安置经纬仪于控制点A，如图所示，测定竖直度盘的指标差x，并用尺子量出仪器高i，记入手簿，见记录表。2.在水平度盘读数为零度时，照准另一控制点B，作为起始方向。3.转动照准部使望远镜瞄准立在碎部点1上的视距尺（一般使中丝对准尺上仪器高i处，此时i=l），读出上、中、下三丝在尺上的读数，并读出水平度盘及竖盘读数，分别记入手簿内。4.算出水平距离D及高差h，并计算碎部点的高程H测点（H测点=H测站+h；式中H测站为测站点的高程）。水平距离计算到分米，高差、高程计算到厘米。5.用量角器和三棱尺将碎部点的位置展绘在图纸上，并注以高程，注记时可用碎部点的点位兼作高程数字的小数点。6.测绘部分碎部点后，在现场参照实际情况，在图上勾绘地物轮廓线与等高线。在施测过程中，每测20~30点后，应检查起始方向是否正确。仪器搬站后，应检查上一站的若干碎部点，检查无误后，才能在新的测站上开始测量。（二）大平板仪测图（结合课件讲解）一、大平板仪的测量原理大平板仪测图法是一种图解测绘法，其测点原理仍是极坐标法，碎部点的水平角是直接图解而得，水平距离用视距方法测量或用皮尺量取。二、大平板仪的构造与附件（一）大平板仪的构造：主要由照准仪、平板、基座组成。1.照准仪：上半部分由永望远镜与竖盘组成，用以瞄视测点、测定水平距离及高差；下面由支柱与直尺连接，沿直尺边可以画出瞄视的方向线。2.平板：60×60cm的方形木板，与基座连接，安装在三脚架上，当作绘图板，可直接在上面测绘地形图。3.基座：图板和基座用三个螺旋连接起来。基座用中心螺旋安装在三脚架上，基座下部有脚螺旋，用以整平图板。另外装有制动和微动螺旋控制图板转动。（二）平板仪的附件1.移点器（对点器）利用移点器可使地面点与图上相应点位于同一铅垂线上。2.长盒罗盘：用以标定图板的方向。3.水准器：有管水准器和圆水准器两种，用来整平图板。三、大平板仪在测站上的安置平板仪的安置包括对中、整平、定向三个工作步骤。1.对中：利用移点器使地面点和图板上相应点位于同一铅垂线上，对中的允许误差一般认为是测图比例尺精度的一半，即：×0.1Mmm,M为比例尺分母。当比例尺小于1：5000时，则可用目估对中。2.整平利用照准仪直尺上的水准器（或单独的水准器），转动平板基座的脚螺旋使平板水平。3.定向=1\*GB2⑴利用罗盘定向：将长盒罗盘紧贴南北方向的图廓线转动图板，使磁针北针对准零线，此时图板已定好方向。=2\*GB2⑵根据已知直线定向：若图上已有测线AB的位置ab。定向时，以照准仪直尺边紧贴ab线，转动图板用照准仪照准地面上的B点，固定图板，此时图板的方向即与实地的方向一致。说明：罗盘定向精度较低，按已知直线定向，定向的直线愈长，则定向的误差愈小。四、大平板仪测图其观测步骤如下：1.安置平板仪于测站A上（包括对中、整平、定向），测定竖盘指标差x，量取仪器高i。2.用照准仪直尺斜边紧贴图上的a点，照准碎部点上所立的尺子，读出上、中、下三丝的读数和竖直角。3.计算出碎部点与测站间的水平距离和碎部点的高程。4.在直尺斜边上，根据计算的水平距离，按比例尺点出碎部点的位置，以点子为小数点注记高程。5.测得部分碎部点后，就应该随即勾绘地形。强调指出：为了防止平板被碰动，需要经常检查平板的定向。五、碎部测量中注意事项1.正确地选择地物点和地貌点对地物点一般只测其平面位置，若地物点可作地貌点时，除测定其平面位置外，还应测定其高程。2.根据地貌的复杂程度、测图比例尺大小以及用图目的等，综合考虑碎部点的密度。一般图上平均2~3cm远应有一个碎部点。在直线段或坡度均匀的地方，地貌点之间的最大间距和碎部测量中最大视距长度不宜超过下表中的规定。地貌点间距表测图比例尺立尺点间隔(m)视距长度单位(m)主要地物次要地物地形点1：50015801001：1000301001501：2000501802501：5000100300350第四节等高线的勾绘等高线的勾绘原理由于相邻两地形点选在地面坡度变化处，可以认为相邻两个地形点间的坡度是均匀的，因此，在图纸上勾绘等高线时，各等高线的位置可以根据点的高程和图上两点间的平距用比例内插法确定。如图所示。在实际工作中，一般采用目估法勾绘等高线。第五节地形图的拼接、检查、清绘、整饰和复制地形图的拼接。在地形图绘制时，当测区面积较大、按照确定的比例尺在一幅图内测绘不完整个测区时，需要分幅测绘。由于测量和绘图误差的影响，在相邻图幅交接处，常出现同一地物错位、同一条等高线错开而使得绘制出的地物与地貌不吻合的现象，如右图所示。为了图幅拼接的需要，测绘时规定应测出图廓外0.5cm以上，拼接时用3-5cm宽的透明纸带蒙在接图边上，把靠近图边的图廓线、格网线、地物、等高线描绘在纸带上，然后交相邻图幅与同一图边进行拼接，当误差在允许范围内时，可将相邻图幅按平均位置进行改正。二、地形图的检查检查方法一般可分为室内检查、巡视检查和使用仪器设站检查。1.室内检查主要检查记录、计算有无错误，图根点的数量和地貌点的密度等是否符合要求，综合取舍是否恰当以及接边要符合要求等。2.巡视检查沿拟定的路线将原图与实地进行对照，查看地物有无遗漏，地貌是否与实地相符，符号、注记等是否正确，发现问题及时改正。3.仪器设站检查采用与测图时同样的方法在原已知点（图根点）上设站，重新测定周围部分碎部点的平面位置和高程，再与原图相比，误差不得超过表中规定数据的2倍。三、地形图的清绘与整饰清绘和整饰必须使用地形图图式。顺序：先图内后图外，先地物后地貌，先注记后符号。图内：图廓、坐标格网、控制点、地物、地貌、符号等。图外：图名、图号、比例尺、平面坐标和高程系统、测绘单位和测绘日期等。注记：除公路、河流和等高线注记是随着各自的方向变化外，其他各种注记字向朝北，等高线高程注记字头指向上坡方向，避免倒置。等高线不能通过注记和地物。经过清绘和整饰后，图上内容齐全，线条清晰，取舍合理，注记正确。清绘原图是地形图的最后成果。四、地形图的复制复制的方法有：制版印刷、静电复印、晒图法等。第六节管道工程测量一、概述管道工程测量是为各种管道的设计和施工服务的。它的任务有两个方面：一是为管道工程的设计提供地形图和断面图；二是按设计要求将管道位置标定于实地。其内容包括下列各项工作：(1)准备资料:收集规划设计区域的1∶10000(或1∶5000)、1∶2000(或1∶1000)地形图以及原有管道平面图、断面图等资料；(2)图上定线:利用已有地形图，结合现场勘察，进行规划和图上定线；(3)地形图测绘:根据初步规划的线路，实地测量管线附近的带状地形图，如该区域已有地形图，则需要根据实际情况对原有地形图进行修测；(4)管道中线测量:根据设计要求，在地面上定出管道的中心线位置；(5)纵横断面图测量:测绘管道中心线方向和垂直中心线方向的地面高低起伏情况；(6)管道施工测量:根据设计要求，将管道敷设于实地所需进行的测量工作；(7)管道竣工测量:将施工后的管道位置，通过测量绘制成图，以反映施工质量，并作为使用期间维修、管理以及今后管道扩建的依据。测量工作必须采用城市或厂区的同一坐标和高程系统，严格按设计要求进行，并要做到“步步有校核”，这样才能保证施工质量。二、管道中线测量管道的起点、终点和转向点统称为管道的主点，主点的位置和管道方向是设计时确定的。管道中线测量就是将已确定的管道位置测设于实地，并用木桩标定。中线定线测量根据管线的起点、转向点和终点的设计坐标与附近地面已有控制点或固定地物点的坐标，用解析法或图解法求出测设数据，然后进行定线测量。转向角测量转向角亦称偏角，即管道由一方向转到另一方向时，转变后方向与原方向之间的夹角。当中线在地面上一经确定后，在交点处可用DJ6型光学经纬仪按一个测回要求施测管线之右角β。由β值推算偏角α，当β＜180°时，αY=180°-β，为右偏角；当β＞180°时，αＺ=β-180°，为左偏角。丈量距离，设置中桩为了测定管线长度、测绘纵横断面图，需从管线起点开始，沿中线方向量距，设置中桩，它包括百米桩、整桩、加桩、控制桩(位于桥梁、隧道洞口等处)。各桩在实地上按里程注明桩号。三、管道纵横断面图测绘1、纵断面图测绘(一)线路水准测量分为水准点高程测量和中桩水准测量。水准点高程用四等水准测量方法测定。中桩水准测量高差闭合差不应超过等外水准测量的精度要求。(二)纵断面图的绘制(1)以各桩之地面高程为纵坐标，各桩之里程为横坐标；(2)绘图时，标高尺起点的高程应选择恰当。(3)依标高尺在相应位置画出各桩号的地面高程点，连接相邻的高程点。(4)设计管道坡度，并把设计坡度位置画在图上。(5)计算各点的设计高程：H设=H起+i·D(6)计算填挖尺数：填挖尺数=H地-H设2、横断面图的测绘首先测定中桩处垂直于中线方向上地面坡度变化点的高程和该点至中线桩的水平距离，然后绘制横断面图。(一)横断面测量方法1水准仪法2水平尺法(亦称抬杆法)(二)横断面图的绘制以中心桩为坐标原点，平距为横坐标，高差为纵坐标，把图画在透明毫米方格纸上，平距和高差的比例尺应相同。四、管道施工测量1、地下管道施工测量(一)槽口放线管道中线定出以后，就可根据中线位置、管径大小、埋设深度和土质情况，决定开槽宽度，并在地面上定出槽边线位置，作为开槽的依据。若横断面坡度比较平缓，开槽宽度B可按下式计算：B/2=b/2+mh或B=b+2mh若横断面坡度比较陡峻，开槽宽度(B1+B2)可按下式计算：B1=b/2+m3h3+m2h2+cB2=b/2+m3h3+m1h1+c(二)施工控制标志的测设管道施工测量的主要任务是根据工程进度的要求，测设控制管道中线和高程位置的施工标志。1、坡度板法(1)埋设坡度板(2)测设坡度钉2、平行轴腰桩法(1)测设平行轴线(2)测出A轴各桩的高程(3)控制槽底高程(4)钉腰桩(5)引测腰桩高程2、顶管施工测量(一)基坑开挖中的测