工程测量原理与方法

其次讲工程测量学的原理、方法和技术Theory,way,technologyofengineeringsurveying技术、空间测量方法与技术。难 量方法与技术、空间测量方法与技术总课时：4学时讲 授：4学时概述工程测量学与大地测量学、摄影测量与遥感学、地图制图学海洋测绘和测绘仪器学一样，是现代测绘学的分之学科。它即遵循测绘学的根本原理、方法和技术，又为了解决工程和工程建设中的测绘技术问题，工程测量学也观测量和测量定位原理工程测量的实质是：1>〔平X，Y，H〕及其随时间的变化。2>〔X，Y，Z〕通过各种观测量将设计实体放样到实地。观测量：1>角度〔方向〕观测量〔高度角〔线间的夹角〕所用仪器：经纬仪、全站仪2>距离观测量所用仪器：钢尺、皮尺、铟瓦线尺〔叫丈量法或机械法〕〔叫视距法或视差法〕测距仪、全站仪〔叫物理测距法〕GPS全球定位系统〔伪距法〕3>高差观测量两点正常高程之差〔用于工程变形测量〕4>方位角观测量地面上某一方向线与真北方向的夹角〔真方位角〕所用仪器：陀螺仪〔用于矿山、铁路与大路隧道及城市地铁隧道中〕工程测量中测量定位原理工程测量中所承受的坐标系统：1>平面—高斯—克吕格平面直角坐标系或独立平面直角坐标系2>测量定位原理：1>高差与高程的测定点之间的高差〔2-1：Hab=a-b的高程为：H H hab A AB的高差计算：h h S tan CS2ivAB 12 0 12 0 1 2S 为两点之间的实测水平距离， 0

为PN两点间的垂直角i、v ：1 2分别为仪器高和站标高，C1KC K，RB的曲2R率半径。Sd0可以用下式进展计算：h h1(i

v)1(i v)h12 h

1 1 2 2 2 12y(Hm m)hy12式中：

R 2R2hd

1 )tan (2 12 21H A、Bmy A、Bm2＞点的平面直角坐标的测定极坐标法的原理如下：：A、B两点，求P点的坐标X X P

SCOSBPY Y SSINP B BPX X

PYP

B BA Y SSIN B BA PY Y arctan B ABA X XB A各种改正计算得到。当用于放样时过程相反：PAP长、AB和AP的方位角，从而得到放样元素α和S ：AP AB AP(X (X X )2(YBAY)2B AAP通过放样元素在实地上标定出P点测角前方交会的原理：α、β为观测角，P〔如图〕

cotXB

cot(YB

Y)A )P cotcot )YA

cotYB

cot(X X B AP cotcot 2>点的空间三维直角坐标的测定P方交会法，按下式计算：

sin2sin(

cos1 1

tan1 2)

z L 2 1sin sin

1 sin(

)YLsin(21

sin

1 2 1 2) z

tan2

2tan zzZ 1 22

2

sin()1 2

121

和、2 1

为在A、B两点上架设仪器所测的P点的水平角和垂直角，L12

为两台仪器间的垂直角。仪器实测的是方向值r 和rAP BP

，设两台仪器间的方向值为r 和rAP BAr r 则有：1AB APr r2 BP BA我们把确定初始参数r 、r

和L的值称为系统定向。设两台AB BA 12仪器间的高差为：H Ltan12 12其中：L：用基准尺进展丈量得到因此，系统定向主要为确定参数r 、rAB BA通用的地面测量方法和技术一、角度与方向测量1、光学经纬仪测角光学经纬仪是一种一般的测角仪器，在掌握测量中用于各种等级的测角网、边角网、导线网等，在工程测量标准中按测角精度分为DJ1、DJ2、DJ6T2、T3。2、陀螺经纬仪定向①、三北方向及其之间的关系图中：△ C表示仪器常数 子午线收敛角0A0 周密导线边或三角网边的地理方位角0 地面周密导线边或三角网边的坐标方位角 陀螺方位角T C子午线收敛角A 井下定向边的地理方位角 井下定向边的坐标方位角‘ 陀螺方位角T②、陀螺经纬仪的定向作业过程⑴、在地面边上测定仪器常数过测定陀螺方位角 来求算仪器常数。TA 0 T⑵、在井下定向边上测定陀螺方位角30C测定‘TA’T⑶、仪器上井后重测定仪器常数⑷、求算子午线收敛角一般地面周密导线边或三角网边的是坐标方位角 需0要求算的井下定向边，也是要求出其坐标方位角，而不是地理A，因此，需要求算子午线收敛角。A 0 0 0 当仪器所在点在中心子午线以东为正，以西为负，其值0可依据安置仪器点的高斯平面坐标求算：Ky式中： 以分为单位K 由表中查，Y 点的横坐标，KM⑸、求算井下定向边的坐标方位角A 0 T

0 0 T井下定向边的坐标方位角为：T

平 因此：0 T

’T

0 数，可用下式计算：y0y式中： 单位为秒；32.23tg〔1060〕yy和是地面和井下定向点的横坐标。yy0二、长度测量1、机械法包括铟瓦线尺悬空丈量法、皮尺和钢尺量距2、视距法利用视距装置由上下丝进展间接测距的方法。3、电磁波测距其中相位测距使用最广。其测距公式为：1 C D4

0

K C0为真空中的光速，f器常数。测距误差分：固定误差〔与测距无关，比例误差〔与距离成比例大气折射误差和相位测定误差是测距的主要误差。降低相位误差是提高调制信号频率，降低大气折射误差是通过测定沿光路的气象元素〔温度、气压、湿度，所以对于一台仪器影响测距精度最大的是大气折射率误差。三、高程测量1、光学几何水准测量差大小分为：S05、S1、S3、S10。2、电磁波测距三角高程目前，在丘陵、山区电磁波测距三角高程可代替三、四等水准测量。由于折射系数误差对高程测定影响随边长的平方增长，因此，7002100工作中为了提高精度除进展对向观测外有时有意抬高站标高。四、近景摄影测量〔略〕二、电子全站仪〔略〕三、测量机器人〔Georobot〕了人照准和读数。其作业方式有主动式和被动式两种。比例尺测图和施工放样，其测程在数百米以内。监测及大型工程的施工放样测量。四、电子水准仪电子水准仪是通过对标尺的图象经过一段空气在望远镜像平面CCD输、计算、数据处理功能。专用测量方法工程测量的专用测量方法和技术集中反映在仪器上，主要用于周密工程倾斜、基准线〔偏距、定位测量、周密投点。主要特点是高精度、自动化、遥测、持续观测。一、周密角度测量周密角度测量主要承受的是周密光学经纬仪、周密电子经纬仪和周密〔测定某一方向线与真北方向之间的水平角。目前电子经角法，又分编码法、动态法和增量法，前两种属于确定法，后一种属于相对法。测角分粗测和精测两步，由于，光电测角消退了读数误差、度盘偏心误差和刻划误差，所以，其测角精度主要由对中误差、照准误差和外界大气条件的影响。〔两台仪器空间交会〕用于滑坡监测二、周密距离测量法分为干预法和相位法。离〔毫米至米。三、周密水准测量周密水准测量的专用测量方法和技术主要是微水准测量、激光扫平水准测量和液体静力水准测量。前两种承受专用的微型水准尺和激光水1、微水准测量微水准测量：承受短视线的观测方法。上述误差的有效途径。2、液体静力水准测量利方程描述：PgHc或 PgH1 1 1 1

PgH2 2 2 2ρ为液体的密度，g重力加速度，H，C如图：处于封闭状态时，Pρ、ggagbhbhhab目前测定液面高度的方法：①、目视法〕四