期末机考《2343建筑测量》03复习资料

期末机考《2343建筑测量》03复习资料引言建筑测量是土木工程及相关专业的核心技术基础课程，其理论与实践紧密结合，直接服务于工程建设的规划设计、施工放样与运营管理等各个环节。本次期末机考旨在检验同学们对建筑测量基本概念、原理、方法及常用仪器操作的掌握程度。本复习资料将围绕课程核心知识点进行梳理与归纳，力求突出重点、辨析难点，助力同学们高效复习，沉着应考。一、测量学基本概念与基本知识1.1建筑测量的任务与作用建筑测量的首要任务是测定和测设。测定是指使用测量仪器和工具，通过观测和计算，得到地面点的平面位置和高程，或测绘成地形图，为工程建设提供基础资料。测设则是将设计图纸上规划好的建筑物、构筑物的平面位置和高程，按照设计要求在实地标定出来，作为施工的依据。其作用贯穿于工程项目的全过程，是确保工程质量与安全的关键环节之一。1.2地面点位的确定确定地面点的空间位置，需要建立坐标系。在建筑测量中，常用的坐标系包括：*平面直角坐标系：通常以高斯-克吕格平面直角坐标系或独立平面直角坐标系表示。前者适用于较大区域，后者常用于小区域或独立工程项目。在独立坐标系中，一般以子午线方向为X轴（纵轴，向北为正），与之垂直的方向为Y轴（横轴，向东为正）。*高程系：我国目前采用“1985国家高程基准”，以黄海平均海水面为起算面。地面点到该基准面的铅垂距离称为绝对高程（海拔）。当引用绝对高程有困难时，可采用相对高程系统，此时假定一个水准面作为高程起算面。1.3测量的基本工作与原则测量的基本工作包括高程测量、角度测量和距离测量。这三项工作被称为测量的“三要素”。测量工作必须遵循的基本原则：1.由整体到局部，由高级到低级，先控制后碎部：这一原则可以有效减少误差积累，保证测量成果的精度，同时也能提高工作效率，便于分区分段作业。2.前一步工作未作检核不进行下一步工作：这是确保测量成果质量的关键，任何测量成果都必须经过检核，确认无误后方可使用。二、水准测量2.1水准测量原理水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助水准尺来测定地面两点间的高差，进而由已知点高程推算未知点高程的一种方法。其基本原理是通过读取竖立在两点上的水准尺读数，利用几何关系计算高差。若已知A点高程为HA，欲求B点高程HB，在A、B两点间安置水准仪，读取A点尺上读数a（后视读数）和B点尺上读数b（前视读数），则A、B两点间的高差hAB=a-b。因此，HB=HA+hAB。2.2水准仪的构造与使用水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。望远镜用于瞄准目标并读取水准尺读数；水准器（包括圆水准器和管水准器）用于整平仪器，使望远镜视线水平；基座用于支撑仪器并与三脚架连接。水准仪的使用步骤一般包括：安置仪器、粗略整平（圆水准器居中）、瞄准水准尺、精确整平（管水准器居中）和读数。其中，精平与读数是一个连贯的操作过程，在读取读数前必须确保管水准气泡严格居中。2.3水准路线的布设与成果计算水准路线是进行水准测量时所经过的路线，根据测区情况和精度要求，可布设为闭合水准路线、附合水准路线和支水准路线。*闭合水准路线：从一已知高程的水准点出发，沿各待定高程点进行水准测量，最后回到原已知水准点。其高差闭合差理论值应为零。*附合水准路线：从一已知高程的水准点出发，沿各待定高程点进行水准测量，最后附合到另一已知高程的水准点。其高差闭合差理论值应为两已知水准点间的已知高差。*支水准路线：从一已知高程的水准点出发，既不闭合也不附合，而是测定若干待定高程点，最后终止于某一未知点。为检核，支水准路线必须进行往返测量，往返测高差的代数和理论上应等于零（绝对值相等，符号相反）。水准测量成果计算的主要步骤包括：高差闭合差的计算与调整、各待定高程点高程的计算。高差闭合差的调整原则是将闭合差反符号，按与测段长度（或测站数）成正比的原则分配到各测段高差中去。2.4水准测量的误差及注意事项水准测量误差主要来源于仪器误差（如i角误差、水准尺分划误差等）、观测误差（如整平误差、读数误差、视差影响等）和外界条件影响（如地球曲率与大气折光影响、温度变化影响等）。为提高水准测量精度，观测时应注意：*仪器安置应稳固，避免阳光直射。*尽量使前后视距相等，以消除或减弱i角误差和地球曲率、大气折光的影响。*读数前务必消除视差，确保十字丝与水准尺像清晰重合。*水准尺应竖直，可使用尺垫，并选择坚实地面安置。三、角度测量3.1水平角测量原理水平角是指地面上一点到两个目标点的方向线在水平面上的投影所夹的角度，其角值范围为0°～360°。角度测量常用仪器为经纬仪，其基本原理是通过望远镜瞄准不同目标，利用水平度盘读取方向值，进而计算水平角。3.2经纬仪的构造与使用经纬仪主要由照准部、水平度盘和基座三部分组成。照准部包括望远镜、横轴、竖盘、水准器和读数设备等，可绕竖轴旋转；水平度盘是一个刻有分划的圆环，用于测量水平角，某些经纬仪的水平度盘可按需转动；基座用于支撑仪器并与三脚架连接。经纬仪的使用步骤包括：对中、整平、瞄准和读数。*对中：使仪器中心与测站点在同一铅垂线上。*整平：使仪器竖轴竖直，水平度盘处于水平位置，通过调节脚螺旋使管水准器气泡在任何方向都居中。*瞄准：用望远镜十字丝精确瞄准目标，先粗瞄后精瞄。*读数：读取水平度盘和竖直度盘的读数。现代经纬仪多为电子经纬仪，可直接显示数字读数。3.3水平角观测方法常用的水平角观测方法有测回法和方向观测法。*测回法：适用于观测两个方向之间的单角。将仪器安置在测站点O，盘左位置（竖盘位于望远镜左侧）瞄准左目标A，读取水平度盘读数a左；再瞄准右目标B，读取读数b左，得上半测回角值β左=b左-a左。然后盘右位置（竖盘位于望远镜右侧），按相反顺序瞄准B、A，读取读数b右、a右，得下半测回角值β右=b右-a右。若上下半测回角值之差不超过限差，则取其平均值作为一测回角值。*方向观测法：适用于在一个测站上观测两个以上的方向。其操作步骤包括：盘左依次瞄准各目标（包括起始方向）并读数；盘右按相反顺序依次瞄准各目标（包括起始方向）并读数。需要计算归零方向值，并进行测回间的校核。3.4竖直角测量原理与方法竖直角是指在同一竖直面内，视线与水平线之间的夹角，其角值范围为-90°～+90°，仰角为正，俯角为负。竖直角观测时，瞄准目标后，通过读取竖盘读数，根据竖盘注记形式（顺时针或逆时针）计算竖直角。为消除竖盘指标差的影响，通常也采用盘左、盘右观测取平均值的方法。3.5角度测量的误差及注意事项角度测量误差来源与水准测量类似，包括仪器误差（如视准轴误差、横轴误差、竖轴误差、度盘分划误差等）、观测误差（如对中误差、整平误差、瞄准误差、读数误差等）和外界条件影响。观测时应注意：*对中、整平应仔细操作，尤其是对中精度对测角误差影响较大。*瞄准目标时，尽量瞄准目标底部，使用十字丝交点精确照准。*选择有利的观测时间，避免大风、强光等不利天气。*采用盘左、盘右观测取平均值的方法，可以消除或减弱许多仪器系统性误差。四、距离测量与直线定向4.1距离测量方法距离测量是测定地面两点之间的水平距离。常用方法有：*钢尺量距：传统方法，使用经过检定的钢尺直接丈量。精度较高，但受地形限制，劳动强度较大。需进行直线定线、丈量距离，并进行尺长、温度、倾斜等改正。*视距测量：利用经纬仪或水准仪望远镜中的视距丝和视距尺，根据几何光学原理同时测定距离和高差的一种方法。操作简便，但精度较低，适用于碎部测量或精度要求不高的场合。*电磁波测距：利用电磁波（如红外线、激光等）作为载波进行距离测量，常用仪器为全站仪或测距仪。其特点是精度高、速度快、操作简便，是目前工程测量中最主要的距离测量方法。4.2直线定向直线定向是确定直线与标准方向之间的角度关系。标准方向通常有真子午线方向、磁子午线方向和坐标纵轴方向（高斯平面直角坐标系）。表示直线方向的方法有方位角和象限角。*方位角：从标准方向的北端起，顺时针量至某直线的水平夹角，角值范围为0°～360°。以坐标纵轴为标准方向的方位角称为坐标方位角，在工程测量中应用广泛。*象限角：从标准方向的北端或南端起，顺时针或逆时针量至某直线的锐角，角值范围为0°～90°，并需注明所在象限。坐标方位角的推算：在测量工作中，常需要根据一条边的坐标方位角和该边与下一条边的水平夹角，推算下一条边的坐标方位角。应注意左角和右角的区别。五、测量误差的基本知识5.1测量误差的来源与分类测量误差是指观测值与真值之间的差异。根据误差产生的原因和性质，可分为：*系统误差：在相同观测条件下，对某量进行一系列观测，误差的大小和符号固定不变，或按一定规律变化。系统误差具有累积性，可通过采取一定的观测方法或对观测值进行改正来消除或减弱。*偶然误差：在相同观测条件下，对某量进行一系列观测，误差的大小和符号呈现偶然性，从单个误差看无规律，但总体上服从统计规律。偶然误差是不可避免的，但可通过多次观测取平均值来削弱其影响。5.2衡量精度的指标衡量测量成果精度的指标主要有：*中误差：在相同观测条件下，对某量进行n次观测，各真误差平方和的平均值的平方根，称为中误差。它是衡量偶然误差离散程度的指标，中误差越小，精度越高。*相对误差：中误差与观测值之比，通常以分子为1的分数形式表示。用于衡量距离测量的精度。*极限误差（容许误差）：在一定观测条件下，偶然误差的绝对值不应超过的限值。通常取中误差的两倍或三倍作为极限误差。5.3误差传播定律误差传播定律是阐述观测值的中误差与观测值函数的中误差之间关系的定律。在测量工作中，许多未知量是通过直接观测值按一定函数关系计算得到的，利用误差传播定律可以评定这些未知量的精度。掌握误差传播定律，对于分析测量方案的可行性、合理选择仪器和观测方法具有重要意义。六、小区域控制测量6.1控制测量的概念与作用控制测量是在测区内选择若干有控制意义的点（控制点），按一定的精度要求测定其平面位置和高程，构成一定的几何图形。控制测量分为平面控制测量和高程控制测量。其作用是为碎部测量和测设工作提供统一的基准，并限制测量误差的累积，保证测区整体测量精度。6.2导线测量导线测量是平面控制测量的一种常用方法，它是将一系列控制点连成折线形式，并测定各折线边的边长和转折角，再根据起始点的坐标和起始边的方位角，推算各控制点坐标。导线按其布设形式可分为闭合导线、附合导线和支导线。导线测量的外业工作包括：踏勘选点、建立标志、量边和测角。内业工作主要包括：角度闭合差的计算与调整、坐标方位角的推算、坐标增量闭合差的计算与调整、导线点坐标的计算。6.3高程控制测量小区域高程控制测量常用的方法有水准测量和三角高程测量。*水准测量：精度较高，是高程控制测量的主要方法，可布设为闭合水准路线、附合水准路线或支水准路线。*三角高程测量：不受地形条件限制，适用于山区或丘陵地区。它是通过观测两点间的水平距离（或斜距）和竖直角，利用三角学原理计算两点间的高差。七、地形图的基本知识与应用7.1地形图的比例尺地形图比例尺是图上某线段的长度与地面上相应线段的实际水平长度之比。比例尺的表示方法有数字比例尺和图示比例尺。比例尺越大，表示地物地貌越详细，精度越高，但所表示的实地范围越小。7.2地物符号与地貌符号地形图上表示地物的符号称为地物符号，分为比例符号、非比例符号和半比例符号。地貌是指地球表面的高低起伏形态，地形图上常用等高线来表示。等高线是地面上高程相等的相邻各点所连成的闭合曲线。等高距是相邻两条等高线之间的高差。根据等高线的疏密和形状，可以判断地面坡度的陡缓与地貌形态。7.3地形图的识读与应用识读地形图是正确应用地形图的前提，包括读图名、比例尺、坐标系统、高程系统、图幅范围、地物地貌分布等。地形图的应用非常广泛，在工程建设中可用于：确定点的坐标和高程、计算两点间的距离和方位角、绘制断面图、计算土石方量、进行场地平整设计等。八、施工测量的基本工作8.1施工测量的特点与原则施工测量是将设计图纸上的建筑物、构筑物的平面位置和高程，按设计要求在实地标定出来，作为施工的依据。其特点是精度要求高、现场干扰大、与施工进度密切配合。施工测量同样遵循“由整体到局部，先控制后碎部”的原则，并应严格进行检核。8.2测设的基本工作测设（放样）的基本工作包括已知水平距离的测设、已知水平角的测设和已知高程的测设。*已知水平距离的测设：从地面一点出发，沿给定方向，量出设计的水平距离，定出另一端点的位置。*已知水平角的测设：在地面上给定一点和一已知方向，按设计要求的水平角值，将该角的另一条边测设到地面上。*已知高程的测设：利用水准仪，根据已知水准点的高程，将设计高程测设到指定的位置上。8.3点的平面位置测设方法根据控制网的形式、地形条件及测设精度要求，点的平面位置测设方法有：*直角坐标法：适用于施工场地有相互垂直的主轴线或建筑方格网的情况，计算简便，精度较高。*极坐标法：适用于测设点距离控制点较近，且便于量距或使用全站仪的场合，是目前应用最广泛的方法之一。*角度交会法（方向线交会法）：适用于测设点距离控制点较远或量距困难的地区。*距离交会法：适用于测设点至两个控制点的距