工程建设中的地形图与应用

第五章工程建设中的地形图与应用,工程测量学-ENGINEERINGGEODESY,张兴福,广东工业大学测绘工程系,xfzhang77,主要内容,工程规划阶段对地形图的要求(道路和工民建)；大比例尺地形图及其应用；(重点)工程竣工图测绘；水下地形图测绘；(简介),本章主要内容和教学目标,目标,通过本章的学习,了解不同工程规划阶段对地形图的要求;掌握大比例尺地形图的应用:按某一方向画断面图、场地平整的土方量计算、工程竣工图的测绘方法；了解水下地形图的测绘方法。,5.1工程规划阶段对地形图的要求,工程建设的规划阶段的测量工作主要是地形图测绘；规划设计也分阶段（总体规划、详细规划）进行；规划设计各阶段所需地形图比例尺不同（总体规划需要较小的比例尺地形图，详细规划需要较大比例尺地形图）；有些工程建设的规划设计需要测绘水下地形图；规划设计用地形图与一般地形图在精度、测绘内容上有差异。,5.1.1水利工程设计对地形图的要求,水利工程设计各个阶段：流域规划；水库设计；水利枢纽初步设计；水利枢纽施工设计；,流域规划,使用1:1万至1:10万比例尺的国家基本地形图，以及水面与河底的纵断面图探讨各个梯级中水利枢纽水头的高低、发电量的大小、回水的分布情况以及流域与水库的面积等，并确定各主要水利枢纽的行式和建造的先后次序。,水库设计,采用比例尺为1:10000至1:50000的地形图解决下述的一些重要问题：确定回水的淹没范围；量测淹没面积；计算总库容与有效库容；设计库岸的防护工程；确定沿库落入临时淹没或永久浸没地区的城镇、工矿企业以及重要耕地，并拟定相应的防护工程措施；设计航道及码头的位置；制定库底清理、居民搬迁以及道路线改建等的规划,枢纽初步设计,采用1:10000或者1:25000比例尺的地形图，以便正确地选择坝轴线的位置。采用1:20000或1:50000比例尺地形图，以研究各类建筑物的布置方案。,水利枢纽施工设计,在施工设计阶段，对于坝区、厂房地区、船闸闸室、引水渠渠道以及引水隧洞的进口等处，可测绘1:1000（有时需1:500）的比例地形图，以便详细地设计该工程各部分的位置与尺寸。,水利工程设计需要的系列地形图,5.1.2道路工程设计对地形图的要求,道路包括道路、桥梁、隧道或地铁；道路工程的设计分：选线（址）初步设计施工设计阶段。,道路工程设计所需要的地形图,选线（址）,初步设计,施工设计,1：1万1：2.5万,1：10001：2000,1：5001：2000,5.1.3工业与民用建筑工程设计对地形图的要求,在工业建筑的设计中，地形图主要是用在总平面运输（简称总图运输）设计部门；地形图比例尺一般为1：1000工业企业设计用地形图的精度的确定依据,工业企业设计用地形图的精度的确定依据,平面精度的确定依据a)平面布置要求地物误差1mm(图上）b)防护(“三防”)设计要求地物误差1mm(图上）高程精度的确定依据a)场地平整和排水设计要求高程误差0.18mb)土方计算要求的高程精度与坡度有关，经测算基本上与1:1000比例尺地形图的高程精度相同,5.2大比例尺地形图及应用,1模拟法测图的地形图精度数字法测图的地形图精度,5.2.1大比例尺地形图的精度,测绘地形图的方法:野外实地测图航测法,模拟法测图的地形图精度,1）模拟地形图平面位置的精度,2）模拟地形图上的高程精度,影响模拟地形图高程精度的因素?,数字法测图的地形图精度,1）数字法测图的平面位置的精度,数字法测图地物点（实地）平面位置中误差（单位：cm）,2）数字法测图的高程精度,影响数字地形图高程精度的因素?,5.2.2大比例尺地形图在工程建设中的应用,地形图的作用,1获得点的坐标2获得两点间的距离3计算两点间的方位角4计算两点间的坡度5确定汇水面积(自学)6计算多边形面积(自学)7画断面图8设计等坡线9土方量计算(场地平整),5.2.2.1按一定方向绘制断面图,5.2.2.2按规定坡度选最短路线,例题:如图所示，欲从河边A点开始向上B点选一条公路。已知等高距为h=2米，规定坡度i=5%，则路线通过相邻等高线的最短路线应该是：,5.2.2.3平整土地,1应用领域?2平整土地的要点:土方量计算,遵循填方与挖方基本平衡的原则3土石方工程量计算的方法:方格网法和断面法,1设计面为水平面时的场地平整,1.在地形图拟建场地内绘制方格网:标出格网点高程(右上角),2.计算设计高程(场地平均高程)角点、边点、拐点和中点,3绘出填、挖边界线,4、计算填、挖高度：各方格点的填、挖高度为该点的地面高程和设计高程之差其值为正表示挖、负表示填，并表注在左上方,5计算填、挖土石方工程量,6放样填、挖边界线和填挖高度,2设计面为倾斜面时的场地平整,例题:有一场地,要平整为从北到南,坡度为8%的倾斜场地,其作业步骤为:,1.绘制方格网（同平面场地）,2.计算设计高程（同平面场地）确定重心,3.确定倾斜面最高点格网线和对低点格网线的设计高程已知AD=40米则设计最高边线与最低边线的设计高差为:H=40*8/100=3.2m则倾斜场地的最高边线和最低边线的设计高程为Ha=Hb=51.8+3.2/2=53.4,Hc=Hd=51.8-3.2/2=50.2,4确定填、挖边界线沿AD和BC边线，内插出平行等高线，与实际等高线的交点即为填挖边界线,5确定格网点的填、挖高度：实际等高线线和设计等高线,6计算填、挖土石方工程量（同平面场地）,7放样填、挖边界线以及填、挖高度（同平面场地）,5.3工程竣工图测绘,一、工程竣工图测量,工程竣工图测量的目的,在新建或扩建的工程时，为了检验设计的正确性，阐明工程竣工的最终成果，作为竣工后的技术资料，就必须提交出竣工图。如为阶段施工时，则每一期工程竣工后，就应作出该期工程的竣工图，以便作为下期工程设计的依据。,竣工测量主要任务：,旧工程扩建和改建原有工程时，必须取得原有工程实际建（构）筑物的平面及高程位置，为设计提供依据。为满足新建工程建成投产后进行生产管理和变形观测的需要，也必须提供工程竣工图。,工程竣工图测量的特点与原则,竣工图的施测精度是以解析数据为依据进行计算的，故精度应以细部坐标点的测量中误差来确定测图内容繁杂根据不同用途而采取不同的技术措施,特点（3点）：,施测竣工图的原则（3点）,控制测量系统应与原有系统保持一致测量控制网必须有一定的精度标准充分利用已有的测量和设计的资料,工程竣工图测量内容和要求,厂区现状标准图：场区现状总图辅助图：局部放大图剖面图：建筑物地下或管线专业分图：水管线、输电线等技术总结报告和成果表,竣工图的内容：地面、地下、架空的建筑物的位置，细部点的坐标、高程及各种元素等。,工业厂区竣工图（5个方面）,图幅：50cm*50cm比例尺坐标和高程系统竣工图测量的精度要求控制网的建立及精度要求,施测竣工图的要求（5点）:,二、总图编绘（自学）,总图编绘的基本要求与规定,工程测量规范对竣工总图编绘的基本要求,竣工总图的比例尺，宜为1500竣工总图应根据现有资料，及时编绘,总图编绘的基本规定(工业与民用建筑竣工总图),总平面及交通运输竣工图绘出地面的建筑物、公路中心线等等设施，矩形建筑物、圆形建筑物中心和半径等。给、排水管道竣工图动力、工艺管道竣工图输电及通讯线路竣工图综合管线竣工图,总图编绘的方法,编绘的资料来自三个方面：,数字化的设计图旧有的白纸图在施工过程中，通过复测检查及竣工时的实测，提交的施工放样检查和竣工资料,方法：总图底图的处理、总图的形成,5.4水下地形图,一、水下地形图的用途,江河湖泊及水库区域的防洪、灌溉、发电和污染治理等离不开水下地形图这一基础资料；在军事上，水下潜艇的活动、近海反水雷作战兵力的使用、战时登陆与抗登陆地段的选择等，其相关区域的水下地形图是指挥作战人员关心的资料；从科学研究的角度上看，为了确定地幔表层及其物质结构、研究板块运动、探讨海底火山爆发与地震等，也需要水下特殊区域的地形图；为了进行国与国之间的海域划界工作，高精度的海底地形图是必备的,水下地形测量的定位方法水位观测水深测量方法水下地形测量河道纵横断面图绘制,水位观测,简单的水位观测站为立在岸边水中的标尺，标尺零点高程通过与水准点联测求得。,深度基准面的概念,海图用水深描述水下地面点竖向位置，水下地形以等深线表示。水深计算的起算面称为深度基准面。在海洋、港湾和河口以往主要采用略最低低潮面，从1956年开始采用理论深度基准面；在内河及湖泊采用最低水位、平均低水位或设计水位等作为深度基准面。,理论深度基准面,理论上可能出现的最低潮面，位于平均海水面以下高度为L的平面处。其中L值由八个主要分潮（M2、S2、N2、K2、O1、K1、P1、Q1）的调和函数，即各分潮平均振幅H和迟角g按一定公式计算获得。,水下地形图测绘,1测深线和测深点的设计与布设,测深线和测深间距,水下地形测量方法,外业,测深船,内业(1)将外业测角和测深数据汇总并逐点核对。(2)由水位观测结果和水深记录计算各测点高程。(3)展绘各测点位置，注记相应高程。(4)在图上钩绘等高线或等深线表示出水下地形的起伏。,河流纵断面图编绘,河流纵断面是指沿着河道深泓点（即河床最深点）的断面。河流断面图的内容包括