铁道测量技术.doc

铁道测量技术一、测量技术的任务： 一、测绘：地面图纸。 二、测设：图纸地面。二、测量的基本要素： 一、距离（水平距离或斜距)； 二、角度（水平角和竖直角）； 三、直线的方向； 四、高程。（确定空间点的位置）水准测量的原理一、定义： 水准测量是利用水准仪提供的水平视线来求得两点的高差。 要求：A、B两点的高差等于两个标尺读数之差。即： hAB=a-b 如果A为已知高程的点，B为待求高程的点，则B点的高程为： HB=HA+hAB 二、水准仪和水准尺水准仪是进行水准测量的主要仪器，它可以提供水准测量所必需的水平视线。分类：1 微倾式水准仪（利用水准管来获得水平视线的水准管水准仪）2 自动安平水准仪（利用补偿器来获得水平视线）3 电子水准仪（可自动显示高程和距离）4 水准仪系列标准分为四个等级：DS05、DS1、DS3、DS20。（D是大地测量仪器的代号，S是水准仪的代号，角码表示仪器的精度。其中DS05、DS1、用于精密水准测量，DS3用于一般水准测量，DS20则用于简易水准测量。）三、微倾式水准仪的构造和使用（DS3） 1.构造：（三部分）望远镜：它可以提供视线，并可读出远处水准尺上的读数。水准器：用于指示仪器或视线是否处于水平位置。基座：用于安置仪器，它支承仪器的上部并能使仪器的上部在水平方向转动。2. 使用：1 安置水准仪2 仪器粗略整平3 照准目标（利用望远镜上的准星从外部瞄准水 准尺，再旋转调焦螺旋使尺像清晰，也就是使 尺像落到十字丝平面上。）4 视线的精确整平5 读数（中丝读数，必须读出四位数。）四、水准测量的方法水准测量的任务，是从已知高程的水准点开始测量其他水准点或地面点的高程。（一）水准路线的形式1 附合水准路线 是水准测量从一个高级水准点开始，结束于另一高级水准点的水准路线。这种形式的水准路线，可使测量成果得到可靠的检核。（带状地区、公路、铁路。）2 闭合水准路线 是水准测量从一个已知高程的水准点开始，最后又闭合到起始点上的水准路线。这种形式的水准路线也可以使测量成果得到检核。（用于面积宽阔、独立的范围、房屋建筑。）3 水准支线 是由一已知高程的水准点开始，最后既不附合也不闭合到已知高程的水准点上的一种水准路线。这种形式的水准路线由于不能对测量成果自行检核，因此必须进行往测和返测，或用两组仪器进行并测。（图跟水准测量。）4 水准网 当几条附合水准路线或闭合水准路线连接在一起时，就形成了水准网。水准网可使检核成果的条件增多，因而可提高成果的精度。(二）水准测量的施测方法测点后视读数前视读数高差高程备注+-A2.07350.118已知A点高程=50.118Z11.6241.5260.547Z21.6781.4070.217Z31.5951.3920.286Z40.9211.4020.193B1.5030.58250.7797.8917.2301.2430.582计算检核 -）7.230 -）0.582 -）50.118a-b=+0.661 h=+0.661 HA-HB=+0.661（三）计算检核：检查后视读数之和减去前视读数之和（a-b）是否等于各站高差之和（h），并等于终点高程减起点高程。（四）水准测量成果的检核（）方法：测站检核、水准路线检核。1、 测站检核1 两次仪器高法 在每个测站上一次测得两转点间的高差后，改变一下水准仪的高度，再次测量两转点间的高差。对于一般水准测量，当两次所得高差之差小于5mm时可认为合格，取其平均值作为该测站所得高差，否则应进行检查或重测。2 双面尺法 利用双面水准尺分别由黑面和红面读数得出的高差，扣除一对水准尺的常数差后，两个高差之差小于5 mm时可认为合格，否则应进行检查或重测。 二、水准路线的检核1 附合水准路线 为使测量成果得到可靠的检核，最好把水准路线布设成附合水准路线。对于附合水准路线，理论上在两已知高程水准点间所测得各站高差之和应等于起讫两水准点间高程之差。即 h=H终-H起如果它们不能相等，其差值称为高程闭合差，用fh表示。所以附合水准路线的高程闭合差为： fh=h-(H终-H起)高程闭合差的大小在一定程度上反映了测量成果的质量。2 闭合水准路线 在闭合水准路线上亦可对测量成果进行检核。对于闭合水准路线，因为它起讫于同一个点，所以理论上全线各站高差之和应等于零。即 h=0如果高差之和不等于零，则其差值即h就是闭合水准路线的高程闭合差。即 fh=h3 水准支线 水准支线必须在起终点间用往返测进行检核。理论上往返测所得高差的绝对值应相等，但符号相反，或者是往返测高差的代数和应等于零。即h往=-h返 或 h往+h返=0如果往返测高差的代数和不等于零，其值即为水准支线的高程闭合差。即 fh=h往+h返有时也可以用两组并测来代替一组的往返测以加快工作进度。两组所得高差应相等，若不等，其差值即为水准支线的高程闭合差。故 fh=h1-h2闭合差的大小反映了测量成果的精度。在各种不同性质的水准测量中，都规定了高程闭合差的限值即容许高程闭合差，用Fh表示。一般水准测量的容许高程闭合差为：平地 Fh=40L(mm)山地 Fh=12L(mm)铁路线路水准测量的容许高程闭合差则为：Fh=30L(mm)式中L为附合水准路线或闭合水准路线的长，在水准支线上，L为测段的长，均以公里为单位;n为测站数。当实际闭合差小于容许闭合差时，表示观测精度满足要求，否则应对外业资料进行检查甚至返工重测。（五）闭合差的分配和高程的计算（）当实际的高程闭合差在容许值以内时，可把闭合差分配到各测段的高差上。显然，高程测量的误差是随水准路线的长度或测站数的增加而增加，所以分配的原则是把闭合差以相反的符号根据各测段路线的长度或测站数按比例分配到各测段的高差上。故各测段高差的改正数为：Vi=-fh/L*Li或Vi=-fh/n*ni式中 Li和ni分别为各测段路线之长和测站数； L和n分别为水准路线总长和测站总数。附合水准路线的闭合差检核和分配以及高程计算的实例。附合水准路线上共设置了5个水准点，各水准点间的距离和实测高差均列于表中。起点和终点的高程为已知，实际高程闭合差为+0.075m小于容许高程闭合差0.105m。表中高差的改正数是按第一个公式计算的，改正数总和必须等于实际闭合差，但符号相反。实测高差加上高差改正数得各测段改正后的高差。由起点21的高程累计加上各测段改正后的高差，就得出相应各点的高程。最后计算出终点22的高程应与该点的已知高程完全符合。点号距离(KM)高差(M)改正数(MM)改正后高差(M)高程(M)211.9+1.241-12+1.22963.475BM164.7042.2+2.781-14+2.767BM267.4712.1+3.244-13+3.231BM370.7022.3+1.078-14+1.064BM471.7661.7-0.062-10-0.072BM571.6942.0-0.155-12-0.1672271.527 12.2 +8.127 -75 Fh=h-（H终-H起）=+8.127-（71.527-63.475）=+0.075m Fh=30L=3012.2=105mm fhFh注：对于水准支线，应将高程闭合差按相反的符号平均分配在往测和返测所得的高差值上。例 在A、B两点间进行往返水准测量，已知HA=8.475m，h往=+0.028m，h返=+0.018m，A、B间线路长L=3km，求改正后的B点高程。实际高程闭合差fh=h往+h返=0.028+0.018=+0.046m容许高程闭合差Fh=30L=303=52mm，fhFh，故精度符合要求。改正后往测高差h往=h往+（-）fh/2=+0.028-0.046/2=+0.005m改正后返测高差h返=h返+（-）fh/2=+0.018-0.046/2=0.005m故B点高程HB=HA+h往=8.475+0.005=8.480m角度测量一、角度测量的原理角度测量分为：水平角和竖直角水平角：是指从空间一点出发的两个方向在水平面上投影所夹的角度；竖直角：是指某一方向与其在同一铅垂面内的水平线所夹的角度。二、经纬仪的构造（1） 经纬仪系列分为：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30。（D和J分别是大地测量和经纬仪两词汉语拼音的第一个字母，角码注字是它的精度指标。）（2） 经纬仪构造的装置1 对中整平装置 用以将度盘中心（即仪器中心）安置在过所测角度顶点的铅垂线上，并使度盘处于水平位置。2 照准装置 要有一个望远镜以照准目标，即建立方向线。且望远镜可上下旋转形成一个铅垂面，以保证照准同一铅垂面上的不同目标时，其在水平面上的投影位置不变。它也可以水平旋转，以保证不在同一铅垂面上的目标，在水平面上有不同的投影位置。3 读数装置 用以读取在照准某一方向时水平度盘和竖直度盘的读数。注：经纬仪中目前最常用的是DJ6和DJ2级光学经纬仪。三、经纬仪的安置及水平角的测量方法()（1） 安置：1 对中（固定，挪动架子对中)；2 粗平（拧三脚架）；3 对中（移动仪器）；4 精平（平行两个脚螺旋，转两个；转90， 转一个；反复调直至精平）；5 对中(移动仪器)；6 精平对中精平（反复调节）；7 瞄准（制动微动固定望远镜前上瞄）；8 读数（归零、打开反光镜）。（二）测水平角（测回法）1 盘左瞄准左侧目标A，使水平度盘大致归零，读数A左。2 顺时针转动照准部，瞄准右侧目标B，读取B左。注：盘左所得角值即为：左=B左A左。以上称为上半测回。3 将望远镜旋转180，改为盘右。照准右侧目标B，读取B右。4 逆时针（或顺时针）转动照准部，照准左侧目标A，读取A右。注：盘右所得角值即为：右=B右A右。以上称为下半测回。两个半测回角值之差不超过规定限值时，取盘左盘右所得角值的平均值，=(左+右)2，即为一测回的角值。（平均角值） 测站测点盘位水平读盘读数水平角值平均角值备注1234567OA左1184700723600723610B1912300B右112320723620A2984700注意：1 上下两个半测回所得角值之差，应满足有关测量规范规定的限差，对于DJ6级经纬仪，限差一般为30或40。如果超限，必须重测。2 两个方向相交可形成两个角度，计算角值时始终应以右边方向的读数减去左边方向的读数。如果右方向读数小于左方向读数