线路一体化测量论文.doc

内蒙古科技大学煤炭学院 线路测量结课论文班级： 测量1001姓名： 刘国华学号： 1029315122线路测量数字模型 【摘要】：本文给出了置镜任一点测量线路平面、纵断面和横断面的数学模型，它为正在普及的全站仪进行线路中线测量提供新的理论依据。若配以自动绘图系统，可同时得到所需要的线路平面、纵断面和横断面图。【关键词】：线路平面测量 纵断面测量 横断面测量 线 线路定线测量是施工设计的重要的环节之一。这个阶段的主要测量工作包括放线、线路平面测量、纵断面测量利横断面测量等内容，为施工设计进一步收集资料。【内容】：一、前言 当前，线路的平面测量、纵断面测量和横断面测量是分别进行的。其测量先后程序是平面测量，纵断面测量，横断面测量。随着光电测距仪、全站仪和袖珍计算机在道路勘测中的普及应用，有些勘测单位在进行线路平面测量的同时，利用光电三角高程将线路纵断面一起测之。为了提高工作效率，使线路勘测工作程序化、规范化，在这里对线路勘测的传统理论和方法进一步发展，即可实现置镜中线上或中线外任一点，同时进行线路平面、纵断面和横断面的综合勘测。 二、线路平面测量的数学模型 置镜线路中线上任一点测设任一点的通用数学模型的建立，其形式如下: (1) 对上式进一步扩展，即可得到置镜中线外任一点测设任一点的通用计算公式。以线路中线上的某一点(直线或曲线上的点)为基准站，测出基准站与所选择的测站的联测元素D和B，则置镜中线外任一点测设任一点的计算式为: (2)式中D基准站至所选择的测站之间的距离; 在基准站从x轴正向起，绕经y轴正 向，到基准站与所选测站连线的角度。式(2)与式(1)相比，仅相差联测元素D和B的一项函数。显然，当D=0时，即置镜中线上，式(2)变为式(1)。因此，置镜中线上任一点是置镜中线外任一点测设中线的特例。所以，式(2)称为曲线测设广义综合公式。 式(2)是曲线测设的通用计算模型。它既适用曲线测设计算，又适用于直线测设计算;既适用于置镜中线上，又适用于置镜中线外，而且在理论上也是严格的。 式(2)编有仅以测点里程为唯一变量的袖珍计算机程序。操作计算十分简捷，可在现场随时获得在各种情况下，各种测设方法的测设数据。 三、测点高程计算 在测出中线上点的平面位置后，全站仪可利用光电三角高程求出测站与测点之间的高差。如果知道测站点的高程，很容易求得测点的高程。测点P的高程计算式为: (3)式中：一测站点的高程; D一测站点至测点的水平距离; 测线的竖直角; K大气折光系数; 仪器高度; 反光镜高度; R一地球半径。 四、置镜任一点测量线路横断面的数学模型 利用式(2)测出线路中线上的点之后，如果需要测量该点的横断面，则仪器不动，同样可进行该点横断面的测量。 1.原理 如图1所示，设置镜曲线上任一点.1，利用式(2)和光电三角高程已测出线路中线上p点的平面位置和高程。现仍置镜j点，进行测量p点的横断面。 根据横断面的定义，p点的横断面是指该点法线方向上的断面(图1中的HH )。从置镜点j向横断面HH作垂线交HH于K点，同时作P点的切线与置镜点j的x轴相交。设线段, ，由图可得: (4) 图1式中：置镜点j到测点P之间的曲线转向角，正测为正，反测为负。可由式 (2)的已知数据中得出; 一式(2)所给出的测点角度，从测站 x轴正向起，顺绕y轴正向到测线间的夹角()。 如图1所示，设横断面上有一点E，令其对应的角度为 (角的规定同)，置镜点j至E点的距离为S, E至线路中心的距离为G，则有: (5) 显然，式(4)和式(5)是置镜中线上任一点测量任一点横断面的通用计算公式的数学模型。 当G0时，所测横断面上的点在曲线内侧;当G0时，测点在曲线外测;当G=0时，即中线上的P点。 如图2所示，这是置镜中线外任一点测量横断面的情况。j点是中线外的置镜点，点为基准站。从置镜点j向横断面HH作垂线交于K点，则PK=n, jK=m。由图2可知，m, 的计算式仍同式(4), S, G的计算式仍同式(5)。因此，式(5)、式(4)即是置镜任一点测量线路中线上任一点横断面的通用数学模型。 2.横断面测量方法 置镜任一点测量线路中线任一点横断面的方法不同于传统的横断面测量方法。当中线上的一点P测出后，如果需要测出该点的横断面，设点人员手持反光镜，沿着该点大致的横断面方向选取横向地形变化点立镜。仪器瞄准反光镜后即可得角度，将角代入式(5)，即可得出在此方向横断面上的E点距置镜点的理论距离S和距线路中心P点的理论距离G。由视镜人员根据现在置镜点至反光镜的距离指挥设点人员沿视线方向前进或后退现有距离和理论距离之差，即可定出横断面上的E点。E点是在曲线内侧还是外侧，根据G的数值和符号便可知道。E点的高程同样由光电三角高程求得。 由上可知，式(2), (3), (4), (5)诸式是置镜任一点，同时进行线路中线平面、纵断面和横断面测量的统一数学模型。它有一个使用十分方便的袖珍计算机程序，如果同自动绘图系统相接，可绘出线路中线平面、纵断面和横断面图。 五、结束语 置镜任一点可同时进行线路平面、纵断面和横断面的测量，这是对当前线路测量方法的发展。由上可看出，测量的理论依据是严格的，又适应全站仪或光电测距仪等先进仪器作业。因此，在配有全站仪或光电测距仪的单位，应该优先采用这一新的综合勘测方法，不但可大大提高工作效率，而且还可改善现场工作条件。同时，利用全站仪所采集的数据，由自动绘图机在室内又可进行线路平面、纵断面和横断面图的绘制。参考文献：1. 李玉潮 工程测量 20072.2. 徐绍铨.张华海.杨志强 GPS测量原理及应用 19983.3. 李征航 黄劲松。GPS测量与数据处理M。武汉 武汉大学出版社：20054. 孔祥元,梅是义。控制测量学M。武汉