《地下管线测量技术》全套教学课件

项目1地下管线测量认知项目1地下管线测量认知.pptx项目2地面点位测量工作.pptx项目3平面控制测量.pptx项目4高程控制测量.pptx项目5GNSS测量技术.pptx项目6地下管线工程测量.pptx项目7数据处理及管线图编绘.pptx项目8地下管线竣工测量与核验测量.pptx全套可编辑PPT课件地下管线测量的目的及意义地下管线普查地下管线测量内容地下管线测量精度地下管线测量前期工作CONTENTS

目录地下管线测量的目的及意义城市地下管线是指城市范围内供水、排水、燃气、热力、电力、通信、广播电视、工业等管线及其附属设施，担负着信息传递、能源输送、排涝减灾以及废物排弃等方面的功能，是城市基础设施的重要组成部分。地下管线测量的目的及意义地下管线测量是在完成地下管线空间位置、空间关系探查及管线属性调查工作的基础上，根据收集、分析已有控制点和地形图资料，对地下管线空间位置(平面坐标、高程坐标)开展的测绘工作。目的则是将工程设计的管线位置测设到实地。地下管线放线测量对已有地下管线测量主要用于城市管网资料及档案的建立，为城市规划和工程建设提供重要的参考数据。已有地下管线测量旨在检查地下管线是否按设计施工、管线空间位置是否满足相关验收规范要求。地下管线竣工测量0201根据测量任务的不同03地下管线测量的目的及意义由于地下管线属于隐蔽工程，城市建设管理重视地上忽视地下，城市在地下管线的规划、建设与管理中仍然存在着一系列的问题，主要表现如下几个方面：缺乏统一管理和科学规划地下管线种类繁多，产权投资分属管理，规划建设与资金投入不同期，各部门缺乏统一协调。存在重地上、轻地下、重审批、轻监管、重建设、轻养护的问题。1管线情况复杂，家底不清目前我国城市地下管线共有八大类30多种，涉及供水、排水、燃气、供热、供电、通信等行业，除市政排水管线外，均由各产权单位自行建设和管理。2管线数据分散，缺乏信息共享由于地下管线权属不同，管线数据的标准、属性在内容及格式存在一定的差异，在技术上导致现有管线资料和数据未能互通、共享。3地下管线超负荷运行随着城市化进程加快，原有配套管线的供给能力难以满足城市发展的新需求，很多城市建设初期埋设的老旧管线超负荷运行，存在一定的安全隐患。4地下管线测量的目的及意义地下管线测量目的：获取地下管线精确、可靠、完整且现势强的几何和属性数据，为城市的规划、设计、施工和管理服务。地下管线测量工作对完善城市管线资料库建设，推动地下管线的规范化、科学化管理具有重要意义。地下管线普查工业供热、居民供热。架空、直埋或暗管埋地敷设，直埋、沟埋、管埋、管块污水管线、雨水管线等。直埋敷设按用途分，工业、生活、消防等。直埋敷设热力管线通信管线排水管线燃气管线电力管线给水管线010203040506按用途分，长距离输气管线、城市燃气管线、工业企业燃气管线。直埋和架空敷设埋地敷设，直埋、沟埋、管埋、管块07工业管线主要有原油、天然气、乙烯、丙烯、汽油等。直埋敷设城市地下管线按行业和从建立专业地理信息系统的角度，可分为给水(原水、自来水、净水、中水)、排水(雨水、污水、合流)、电力、通信(电缆)、燃气(煤气、天然气)、热力(蒸汽、热水、回水)、工业系统、地下综合管廊及其附属设施。地下管线普查地下管线数据更新主要有三种模式：0302三种模式01覆土前跟踪测量，实现地下管线数据的实时更新入库。按区域道路网格化管理的思路，采用专人、专区域，通过巡视，发现地下管线变化情况，进行管线补测，实现管线数据动态更新。采用定期更新或补测补绘方式进行动态更新，地下管线动态更新列入城市基础测绘，费用纳入政府预算，委托相关测绘单位进行管线更新测绘，定期提供一次管线数据。地下管线普查地下管线普查原则管线普查应执行国家法律、法规、规范、标准和制度，履行普查合同规定的义务和职责；遵守国家的法律和政府的有关条例、规定和办法等。0102管线普查的首要职责是遵循国家、行业有关管线普查的标准、规范要求,保证物探、测绘数据的准确性、真实性，并安全、快速、高效地进入管线信息系统，全面保证普查工作规定的要求。地下管线普查030405不得泄露普查项目中需要保密的事项管线普查应坚持科学的态度和实事求是的原则，保持普查成果的正确性管线普查切勿弄虚作假或者随意推断，普查成果的好坏直接关系到政府在规划、设计、施工及运行管理方面的决策。普查成果质量低劣，易造成断电、停水、跑气等事故，引起火灾、爆炸、燃烧，甚至危及生命安全。因普查单位施工不当而造成损失的，普查单位要负责赔偿地形图、测量控制成果、地下管线现况调绘以及形成的管线普查成果基础性资料，管线普查单位在施工过程中需要接触并应用到的资料，普查单位应做好相关资料的保密工作。在进行管线普查时，把普查质量作为普查工作的第一要务，并认真做好适时培训工作，确保普查成果达到国家行业规程规范、合同的要求，保持普查成果的正确性。地下管线测量内容管线测量—是指对管线的特征点、附属设施的几何空间位置进行测量、记录、计算、展绘等工作。管线测绘—采用权属调绘、实地调查、仪器探查和测量方法获取管线空间位置、空间关系及属性，并编绘相关成果的过程。管线点测量方法—极坐标法、GPSRTK法、交会法、几何量测法等。行业标准城市测量规范卫星定位城市测量技术规范全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范城市地下管线探测技术规程管线测绘技术规程管线测绘成果质量检验技术规程管线要素分类代码与符号表达管线信息系统建设技术规范数字测绘成果质量检查与验收国家基本比例尺地形图图式（第一部分1:5001:10001:2000）管线测量工作内容：控制测量和管线点测量1、控制测量平面控制测量指测区内平面等级控制和图根控制测量，是平面位置依据。国家2000坐标。高程控制测量以城市等级水准点为依据，沿管线点，图根点布设水准线路或采用电磁波测距三角高程测量，当采用电磁波三角高程测量方法时与导线测量同时进行。地下管线测量内容目的与作用为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网控制误差的积累作为进行各种细部测量的基准地下管线测量内容控制测量分类按内容分按精度分按方法分平面控制测量高程控制测量一等、二等、三等、四等一级、二级、三级天文测量常规测量（三角测量、导线测量、水准测量）卫星定位测量2、已有地下管线测量管线点的平面位置测量管线点的高程测量管线点坐标和高程的计算管线带状地形测量断面测量采用直接水准连测，也可采用电磁波测距三角高程连测计算应采用经过鉴定认可的平差软件进行计算，计算至毫米，取至厘米地面附属设施及地形地貌等，测量范围依据合同要求一般只需测定横断面，横断面测量应垂直于现有道路、街道进行布置，除测定管线点的位置和高程外，还应测定道路的特征点、地面高度的变化点和地面附属物设施及建（构）物的边沿管线点的平面位置测量可采用GNSS、导线串连法或极坐标法地下管线测量内容3、地下管线定线测量与竣工测量地下管线定线测量以测区内各等级控制为基础布设管线定线导线控制测量，规划路内的管线定线采用规划路定线导线精度即三级导线精度；非规划路管线定线采用图根导线定线。地下管线竣工测量在覆土前进行。如若不能在覆土前施测时，应在覆土前把管线特征点引到地面上，并做好所引管线点的点之记、量好管线与地面高程待测点间的高差以及管线特征点必要的保护工作。地下管线测量内容等级闭合环或附合导线长度（km）平均边长（m）测距中差距（mm）方位角闭合差（º）导线全长相对闭合差三级1.5120

一般包括放线准备、定线作业、成果整理与验收等内容。地下管线测量内容管线定线测量是把图上的设计管线放样(或称测设)到实地的测量。依据线路设计施工图定线条件设计管线的位置、主要点的坐标以及与周围地物的关系设计管线的设计参数、主要点的坐标和其他几何条件

为定线测量布设的导线称定线导线，定线导线一般按三级导线等级布设，主要技术要求应符合《地下管线探测技术规程》CJJ612017相应条款的规定。技术要求管线竣工测量1.基本要求覆土前测量；应将待测点引至地面标示；新建管平面位置相对于邻近控制点的中误差≤±5cm，高程测量中误差≤±3cm。2.作业步骤与方法管线调查管线测量资料整理验收测绘通知单、地下管线点成果表、地下管线成果图、工作说明、内业计算部、外业测算簿、检查报告表、平面设计图，并按顺序装订。地下管线测量内容4、地下管线数字测绘内外业一体化的数字管线测绘模式。

区别于传统地下管线测量，地下管线数字测绘以计算机为核心，在软硬件设备的支撑下，对地下管线空间数据进行采集、传输、数据处理、编辑入库、成果输出等实行一体化处理形成地下管线测量的现代化工艺技术流程系统。

地下管线空间数据采集内容数据处理与成图成图成果输出优点保证管线测绘质量提高工作效率流程清晰劳动强度减轻地下管线测量内容

管线测量质量检查对地下管线测量成果必须进行成果质量检验，质量检验时应遵循“均匀分布、随地下管线图测绘精度”的原则；地下管线与邻近的建筑物、相邻管线以及规划道路中心线的间距较差不得大于图上±0.5mm；质量检查工作均应填写记录，并在作业单位最高一级检查结束后编写测区质量自检报告；1.基本要求每一个测区随机抽查管线点总数的5％进行测量成果质量的检查，复测管线点的平面位置和高程;根据复测结果计算测量点位中误差和高程中误差，当重复测量结果超过限差规定时，应增加管线点总数的5％进行重复测量;再计算和若仍达不到规定要求，整个测区的测量工作应返工重测;2.质量评定标准地下管线测量内容地下管线测量精度按照《城市地下管线探测技术规程》CJJ61的规定，用于测量地下管线的控制点相对于邻近控制点平面点位中误差和高程中误差不应大于50mm。按照《城市测量规范》CJJ8中高程测量的精度等级的划分，城市GNSS高程测量分为四等、图根和碎部三个等级，四等GNSS高程测量最弱点的高程中误差〔相对于起算点〕不得大于士2cm。地下管线点的平面位置测量中误差不应大于50mm(相对于该管线点起算点),高程测量中误差不应大于30mm(相对于该管线点起算点)。对于明显出露的管线，即地面能直接观察到管顶或管底，且使用钢卷尺或量杆能直接测量的，可以达到士25mm的精度要求。地下管线测量前期准备1、收集资料已有的控制测量成果资料（包括平面坐标、高程、控制网图、水准路线图、点之记、成果表和技术总结等）各种比例尺地形图及有关技术说明资料测区内自然、地理、社会情况、气象、交通等历史地下管线普查成果资料管线施工设计资料地下管线测量前期准备2、现场踏勘实地了解测区地物、地貌、地形类别，地球物理条件核查测区及周边已有控制点的实地位置、分布情况，地形图的现势性、测绘成果资料的可靠性了解及核查测区内地下管线的分布情况、地下管线的种类和结构，地下管线的埋设深度、埋设方式、埋设年代及材质等了解城市交通状况，气候特点对施工的影响程度等地下管线测量前期准备在现场实地踏勘的基础上，对收集的资料进行进一步分析，主要从精度、密度和可靠性、准确性、现势性、统一性、一致性、规范性等方面加以分析，确定利用方式：直接利用、修补完善后利用、仅供参考使用、无利用价值等。

3、对现有资料分析和评价平面控制的分析与评价高程控制的分析与评价地形图的分析与评价管线资料的分析与评价遥感影像资料的分析与评价地下管线测量前期准备在收集资料、现场踏勘、资料分析的基础上拟定技术路线、技术方案。测区概况已有资料情况作业依据技术方案资源配置质量保证措施与安全保障措施拟提交成果资料测区位置、作业环境、工作内容与工作量、完成期限控制点、地形图、管线图等规范规程与合同书、设计书等作业方法、要求、措施人员组织与仪器设备4、确定技术路线、技术方案地下管线测量前期准备项目2地面点位测量工作2.1测量学与地下管线工程建设1．大地测量学大地测量学是研究地球表面及其内部较大区域甚至整个地球的形状、大小和位置等内容的测绘学科。2．摄影测量学摄影测量学是研究摄影影像与被摄物体之间的内在几何和物理关系，进行分析处理和解译，以确定被摄物体的形状、大小和空间位置，并判定其性质的一门学科。3．地图学地图学是研究模拟和数字地图的基础理论、设计、编绘、复制的技术方法以及应用的测绘学科，利用地图图形信息反映自然界和人类社会各种形象的空间分布、相互联系及其动态变形。4．工程测量学工程测量学是研究工程建设和自然资源开发中，在规划、勘测设计施工和运营管理各个阶段进行的控制测量、大比例尺地形测绘、地籍测绘、施工放样、设备安装、变形监测及分析与预报等的理论和技术的学科。5．海洋测绘学海洋测绘学是以海洋和陆地水域为对象，研究港口、码头、航道、水下地形的测量以及海图绘制的理论、技术和方法的学科。内容包括海洋大地测量、海道测量、海底地形测量和海图编制。工程测量学在管线工程中的作用:大比例尺地形图测绘、施工测量、变形观测2.2测量工作的基准面和基准线1）地球的形状和大小

地球自然形体：是一个不规则的几何体，海洋面积约占地球表面的71%。

高山陆地丘陵

海洋大地体：大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形体。大地水准面：设想处于完全静止的平均海水面向陆地和岛屿延伸所形成的闭合曲面。

由于大地水准面是一个不规则的曲面，不能用数学公式表述，因而需要寻找一个理想的几何体代表地球的形状和大小。该几何体必须满足两个条件：

①形状接近地球自然形体；②可以用简单的数学公式表示。参考椭球体及参考椭球面参考椭球体一个非常接近大地体，并可用数学式表示几何形体，作为地球的参考形状和大小。它是一个椭圆绕其短轴旋转而形成的形体，故又称旋转椭球体。参考椭球面参考椭球面

参考椭球体外表面，是球面坐标系的基准面。长半径a，短半径b及扁率α，其关系式为：我国目前采用的地球椭球体的参数值为：由于地球椭球体的扁率α很小，当测量的区域不大时，可将地球看作半径为6371km的圆球。参考椭球体2）测量工作的基准线和基准面

测量工作的基准线—铅垂线。测量工作的基准面—大地水准面。测量内业计算的基准线—法线。测量内业计算的基准面—参考椭球面。OG大地水准面铅垂线返回2.3

地面点定位的方法

1）地面点的空间位置可以用点在水准面或水平面上的位置（X，Y）及点到大地水准面的铅垂距离（H）来确定。如地面点：A（X，Y，H）CYABabcX3）地面点的坐标地面点的坐标常用地理坐标、平面直角坐标或空间直角坐标表示。（一）地理坐标以参考椭球面为基准面，以椭球面法线为基准线建立的坐标系。地球表面任意一点的经度和纬度，称为该点的地理坐标，可表示为A(L,B)。如：北京东经116º28′北纬39º54′S纬线NO地轴：地球的自转轴(NS)，N为北极，S为南极。子午面：过地球某点与地轴所组成的平面。子午线：子午面与地球面的交线，又叫经线。起始子午面：通过英国格林尼治天文台的子午面NGS

。纬线：垂直于地轴的平面与地球面的交线。赤道平面：垂直于地轴并通过地球中心的平面WME。赤道：赤道平面与地球面的交线。WE赤道赤道平面起始子午面起始子午线G大地经度：过P点的子午面NPS与首子午面NMS所构成的二面角叫做P点的大地经度，用L表示。大地纬度：过P点的法线Pn与赤道面的夹角叫做P点的大地纬度，用B表示。赤道平面OPM大地经度L大地纬度BnLB起始子午面（首子午面）

SNL取值范围：东经0~180˚西经0~180˚B取值范围：南纬0~90˚北纬0~90˚我国大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇。我国统一采用的坐标系为“1980年国家坐标系”。大地原点：全国统一坐标的起算点。（二）平面直角坐标

由于地理坐标是球面坐标，在工程建设规划、设计、施工中，测量和计算十分不便。投影：将球面坐标按一定的数学法则归算到平面上。即X=F1（L，B）

Y=F2（L，B）我国采用高斯平面直角坐标，小地区范围内也可采用独立平面直角坐标。

高斯平面直角坐标系1、高斯投影的概念高斯投影是一种等角投影。它是由德国数学家高斯(Gauss，1777~1855)提出，后经德国大地测量学家克吕格(Kruger，1857～1923)加以补充完善，故又称“高斯—克吕格投影”，简称“高斯投影”。①测量中大量的角度观测元素，在投影前后保持不变，这样免除了大量投影计算工作；②保证在有限范围内使得地图上图形同椭球上原形保持相似，给识图用图带来很大方便。③投影能方便的按分带进行，并能用简单的、统一的计算公式把各带连成整体。测量对地图投影的要求：NSc中央子午线赤道高斯投影平面赤道中央子午线2、高斯投影的原理

高斯投影采用分带投影。将椭球面按一定经差分带，分别进行投影。高斯投影必须满足：1．高斯投影为正形投影，即等角投影；2．中央子午线投影后为直线，且为投影的对称轴；3．中央子午线投影后长度不变。高斯投影平面赤道中央子午线3、高斯投影的特性（1）中央子午线投影后为直线，且长度不变。（2）除中央子午线外，其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线，并以中央子午线为对称轴。投影后有长度变形。（3）赤道线投影后为直线，但有长度变形。赤道中央子午线平行圈子午线Oxy（4）除赤道外的其余纬线，投影后为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴。（5）经线与纬线投影后仍然保持正交。（6）所有长度变形的线段，其长度变形比均大于l。（7）离中央子午线愈远，长度变形愈大。赤道中央子午线平行圈子午线Oxy4、投影带的划分我国规定按经差6º和3º进行投影分带。

6º带自首子午线开始，按6º的经差自西向东分成60个带。

3º带自1.5º开始，按3º的经差自西向东分成120个带。高斯投影带划分6º带与3º带中央子午线之间的关系如图:

3º带的中央子午线与6º带中央子午线及分带子午线重合，减少了换带计算。

工程测量采用3º带，特殊工程可采用1.5º带或任意带。

按照6º带划分的规定，第1带中央子午线的经度为3º，其余各带中央子午线经度与带号的关系是：L。=6ºN－3º

（N为6º带的带号）例：20带中央子午线的经度为

L。＝6º×20－3º＝117º

按照3º带划分的规定，第1带中央子午线的经度为3º，其余各带中央子午线经度与带号的关系是：

L。=3ºn

（n为3º带的带号）例：120带中央子午线的经度为

L。＝3º×120＝360º

若已知某点的经度为L，则该点的6º带带号N由下式计算：

N＝（取整）+1

若已知某点的经度为L，则该点所在3º带的带号按下式计算：

n＝（四舍五入）5、高斯平面直角坐标系坐标系的建立：x轴

—中央子午线的投影y轴

—

赤道的投影原点O

—

两轴的交点OxyP（X，Y）高斯自然坐标注：X轴向北为正，

y轴向东为正。赤道中央子午线

由于我国的位于北半球，东西横跨12个6º带，各带又独自构成直角坐标系。

故：X值均为正，而Y值则有正有负。世界地图赤道xyo500km

=500000+=+636780.360m=

500000+=+227559.720m国家统一坐标：（带号）（带号）例：有一国家控制点的坐标:x=3102467.280m,y=19367622．380m，（1）该点位于6˚带的第几带？（2）该带中央子午线经度是多少？（3）该点在中央子午线的哪一侧？（4）该点距中央子午线和赤道的距离为多少？（第19带）

（L。=6º×19-3º=111˚）（先去掉带号，原来横坐标y＝367622.380—500000＝-132377.620m，在西侧）（距中央子午线132377.620m，距赤道3102467.280m）不同点：1、x，y轴互异。2、坐标象限不同。3、表示直线方向的方位角定义不同。相同点：数学计算公式相同。

高斯平面直角坐标系与数学上的笛卡尔平面直角坐标系的异同点：高斯平面直角坐标系笛卡尔坐标系ααooyyxxⅠⅠⅢⅡⅡⅣⅣⅢppx=Dcosαy=Dsinαx=Dcosαy=DsinαDD

独立平面直角坐标

当测区范围较小时，可将大地水准面看作平面，并在平面上建立独立平面直角坐标系；地面点的位置可用平面直角坐标确定；坐标系原点一般选在测区西南角（测区内X、Y

均为正值）；原点坐标值可以假定，也可以采用高斯平面直角坐标；规定：X轴向北为正，

Y轴向东为正。OXY测区北（三）空间直角坐标如图所示：

原点O—地球质心

Z轴

—指向地球北极

X轴

—指向首子午面与赤道的交点

Y轴

—过O点与XOZ面垂直如：A（XA，YA，ZA）XZYO2）地面点的高程地面点的高程：

地面点沿铅垂方向到大地水准面的距离。

注：地面点在大地水准面以上，H为正；地面点在大地水准面以下，H为负。如图：HA=166.780mHB=-136.680mA大地水准面HABHB绝对高程：地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程，简称高程，用H表示。地面点A、B的高程分别为HA、HB。相对高程：地面点到假定水准面的铅垂距离，称为该点的相对高程或假定高程。A、B两点的相对高程为HA′、HB′。ABhABHAHBHA′HB′大地水准面黄海平均海水面铅垂线铅垂线假定高程起算面高差:地面两点间的高程之差，称为高差，用h表示。高差有方向和正负。A、B两点的高差为：B、A两点的高差为：A、B

两点的高差与B、A两点的高差，绝对值相等，符号相反，即：ABhABHAHBHA′HB′大地水准面黄海平均海水面铅垂线铅垂线假定高程起算面我国的高程系统：水准原点

全国高程的起算点。1985年国家高程基准（72.260m）1956年黄海高程系

（72.289m）目前我国统一采用1985年国家高程基准。水准原点H0验潮站大地水准面2.4认识测量工作1、对距离的影响水准面上弧长为S，其所对圆心角为θ，地球的半径为R。水平面上直线长为t，其差值为ΔS。相对差值：上式中取R=6371km，则

结论：在半径为10km的圆面积内进行长度的测量时，可以不必考虑地球曲率的影响，即可把水准面当作水平面看待。

S/km

ΔS/mm

ΔS/S

5

1

1/4870000

10

8

1/1220000

20

66

1/304000

50

1027

1/487002、对高程的影响用水平面代替大地水准面时，对高程的影响：结论:

地球曲率的影响对高差而言，即使在很短的距离也必须加以考虑。

Δh

S/km

0.05

0.10

0.20

1

10Δh/mm

0.2

0.8

3.1

78.5

7850返回

确定直线与标准方向之间的水平角度称为直线定向。标准方向真子午线方向磁子午线方向坐标纵轴方向一、标准方向的分类1、真子午线方向

通过地球表面某点的真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向。真子午线的切线方向P1P2

真子午线方向是用天文测量方法或用陀螺经纬仪测定的。陀螺仪GP1-2A2．磁子午线方向

磁子午线方向是磁针在地球磁场的作用下，磁针自由静止时其轴线所指的方向。AP´PP—北极P´—磁北极

磁子午线方向可用罗盘仪测定。

DQL-1型森林罗盘仪DQL-1B型森林罗盘仪3．坐标纵轴方向

我国采用高斯平面直角坐标系，6°带或3°带都以该带的中央子午线为坐标纵轴，因此取坐标纵轴方向作为标准方向。xyoP1P2高斯平面直角坐标系二、直线方向的表示方法1、方位角1）方位角的定义

从直线起点的标准方向北端起，顺时针方向量至直线的水平夹角，称为该直线的方位角；其角值范围为0°~360°。12标准方向北端方位角22222标准方向真子午线方向磁子午线方向坐标纵轴方向真方位角（A）磁方位角（Am）坐标方位角（α）2磁北真北坐标北AmAα1

由于地面各点的真北（或磁北）方向互不平行，用真（磁）方位角表示直线方向会给方位角的推算带来不便，所以在一般测量工作中，常采用坐标方位角来表示直线方向。xyoP1P2γγ坐标北与真北的关系2）几种方位角之间的关系2磁北真北坐标北AmAα1磁偏角δ—真北方向与磁北方向之间的夹角；子午线收敛角γ—真北方向与坐标北方向之间的夹角。当磁北方向或坐标北方向偏于真北方向东侧时，δ和γ为正；偏于西侧时，δ和γ为负。δ-γ3）正、反坐标方位角

直线1-2：点1是起点，点2是终点。α12—

正坐标方位角；α21—

反坐标方位角。α21α12xyoxx12直线2-1：所以一条直线的正、反坐标方位角互差180º2、象限角

某直线的象限角是由直线起点的标准方向北端或南端起，沿顺时针或逆时针方向量至该直线的锐角，用R表示。直线R与α的关系O1O2O3O4（北）（西）y（东）（南）xoⅠⅣⅢⅡRO1RO3RO2RO4αO1αO2αO3αO41234αO1=RO1αO2=180°－RO2αO3=180°＋RO3αO4=360°－RO4三、坐标方位角的推算

α12已知，通过连测求得12边与23边的连接角为β2（右角）、23边与34边的连接角为β3（左角），现推算α23、α34。1234xxxα23α34α12β2β3前进方向1234xxα23α12β2α21前进方向xα34β3α32

由图中分析可知：推算坐标方位角的通用公式：注意：

计算中，若α前>360°，减360°；若α前<0°，加360°。当β角为左角时，取“＋”；若为右角时，取“－”。例题：已知α12=46°，β2、β3及β４的角值均注于图上，试求其余各边坐标方位角。α23=α12＋180°－β24x23146°125°10´5136°30´247°20´解：α34=α23＋180°＋β3=417°20´>360°（417°20´－360°）=57°20´α45=α34＋180°－β4<0°（－10°＋360°）=350°=100°50´=46°＋180°－125°10´=100°50´＋180°＋136°30´=－10°=57°20´＋180°－247°20´返回前进方向7919四、坐标计算公式（1）坐标正算（由α、D，求X、Y）

已知A

（

）

求B点坐标。OyxAB8020注：计算出的αAB

，应根据ΔX、ΔY的正负，

判断其所在的象限。（2）坐标反算（由X、Y，求α、D，）OyxAB已知A（

）B（

）求。

测量工作的基本原则

①1.遵循“从整体到局部、先控制后碎部”的工作原则；②遵循“复测复算、步步检核”的原则；测量工作的基本要求：测量人员应有“质量第一”的观念；测量人员应有严肃认真的工作态度；测量人员应爱护测量仪器与工具；测量人员应确保测量成果的真实性、客观性和原始性。返回821项目3平面控制测量§3.1认识平面控制测量§3.2平面控制测量与施测方法§3.3全站仪的基本结构与使用§3.4导线测量的外业工作§3.5导线测量的内业工作832

1.平面控制网确定控制点平面位置的工作，称为平面控制测量。在全国范围内建立的平面控制网，称为国家平面控制网。一、平面控制测量843

2城市控制网

城市控制网是在国家控制网的基础上建立起来的，目的在于为城市规划市政建设、工业民用建筑设计和施工放样服务。城市控制网建立的方法与国家控制网相同，只是控制网的精度有所不同。3小区域控制网在小区域内（一般面积在15km2以下范围内）建立的平面控制网，称为小区域平面控制网。小区域控制网测量应与国家控制网或城市控制网联测，以便建立统一坐标系统。853

4图根控制网为满足地形测图需要而建立的控制网称为图根控制网，目的是获得能直接用于地形测图的控制点坐标，其控制点称为图根控制点或图根点。图根控制测量也分为图根平面控制测量和图根高程控制测量。图根平面控制测量通常采用图根导线测量、小三角测量和交会定点等方法来建立。8612导线——测区内相邻控制点连成直线而构成的连续折线。导线测量——在地面上按一定要求选定一系列的点依相邻次序连成折线，并测量各线段的边长和转折角，再根据起始数据确定各点平面位置的测量方法。主要用于带状地区、隐蔽地区、城建区、地下工程、公路、铁路等控制点的测量。3.2平面控制测量的实施方法常规方法：三角测量、导线测量、GNSS测量8713导线测量的布设形式附合导线、闭合导线、支导线。AB1DC23AB12345附合导线闭合导线BA12支导线14导线测量的技术要求3.3全站仪的基本构造与使用3.3.1全站仪的基本构造全站仪由以下两大部分组成：1．采集数据设备采集数据设备主要有电子则角系统、电子测距系统，还有自动补偿设备等。2．微处理器微处理器是全站仪的核心装置，主要由中央处理器、随机储存器和只读存储器等构成。测量时，微处理器根据键盘或程序的指令控制各分系统的测量工作，进行必要的逻辑和数值运算以及数字存储、处理、管理、传输、显示等。3.3全站仪的基本构造与使用3.3.2全站仪的使用将仪器安装在三脚架上，精确整平和对中，以保证测量成果的精度，应使用专用的中心连接螺旋的三脚架。

1．架设三角架

将三角架伸到适当高度，确保三腿等长、打开，并使三角架顶面近似水平，且位于测站点的正上方。将三角架腿支撑在地面上，使其中一条腿固定。2．安置仪器和对点将仪器小心的安置到三角架上，拧紧中心连接螺旋，打开激光对点器。双手握住另外两条未固定的架腿，通过对激光对点器光斑的观察调节该两条腿的位置。当激光对点器光斑大致对准侧站点时，使三角架三条腿均固定在地面上。打开电子补偿可激动打开激光下对点，调节全站仪的三个脚螺旋，使激光对点器光斑精确对准测站点。3．圆水准器粗平

调整三角架三条腿的高度，使全站仪圆水准气泡居中。3.3全站仪的基本构造与使用3.3.2全站仪的使用将仪器安装在三脚架上，精确整平和对中，以保证测量成果的精度，应使用专用的中心连接螺旋的三脚架。

4．管水准器精平

第1步：松开水平制动螺旋，转动仪器，使管水准器平行于某一对角螺旋A、B的连线。通过旋转角螺旋A、B，使管水准气泡居中。旋转两脚螺旋使气泡居中最好采用左拇指法，即左右手同时转动两个脚螺旋，并且两拇指移动方向相向，左手大拇指方向与气泡管气泡移动方向相同。第2步：将仪器旋转90°，使其垂直于角螺旋A、B的连线。旋转角螺旋C，使管水准气泡居中。左拇指法3.3全站仪的基本构造与使用3.3.2全站仪的使用将仪器安装在三脚架上，精确整平和对中，以保证测量成果的精度，应使用专用的中心连接螺旋的三脚架。

4．管水准器精平

第1步：松开水平制动螺旋，转动仪器，使管水准器平行于某一对角螺旋A、B的连线。通过旋转角螺旋A、B，使管水准气泡居中。旋转两脚螺旋使气泡居中最好采用左拇指法，即左右手同时转动两个脚螺旋，并且两拇指移动方向相向，左手大拇指方向与气泡管气泡移动方向相同。第2步：将仪器旋转90°，使其垂直于角螺旋A、B的连线。旋转角螺旋C，使管水准气泡居中。左拇指法3.3全站仪的基本构造与使用3.3.2全站仪的使用将仪器安装在三脚架上，精确整平和对中，以保证测量成果的精度，应使用专用的中心连接螺旋的三脚架。

5．精确对中与整平

通过对激光对点器光斑的观察，轻微松开中心连接螺旋，平移仪器（不可旋转仪器），使仪器精确对准侧站点。再拧紧中心连接螺旋，再次精平仪器。重复此项操作到仪器精确整平对中为止。6．关闭激光对点器

注：也可使用电子气泡代替上面的利用管水准器精平仪器，超出±4′范围会自动进入电子水泡界面。3.3全站仪的基本构造与使用3.3.3导线测量的施测方法

1．已知点建站

2．导线测量操作步骤3.3全站仪的基本构造与使用3.3.3导线测量的施测方法

2．导线测量操作步骤96153.4导线测量的外业工作1.踏勘选点及建立标志混凝土桩（永久性）点之记97162.导线边长测量光电测距（测距仪、全站仪）、钢尺量距当导线跨越河流或其它障碍时，可采用作辅助点间接求距离法。河EFGHPb改正内角,再计算FG边的边长：时98173.导线转折角测量一般采用J6经纬仪测回法测量，两个以上方向组成的角也可用方向法。导线转折角有左角和右角之分。当与高级控制点连测时，需进行连接测量。NBA321549918导线测量的内业计算思路：①由水平角观测值β，计算方位角α；②由方位角α、边长D，计算坐标增量ΔX

、ΔY；③由坐标增量ΔX

、ΔY，计算X、Y。（计算前认真检查外业记录，满足规范限差要求后，才能进行内业计算）100212、附合导线的计算

如图，A、B、C、D是已知点，起始边的方位角和终止边的方位角为已知。外业观测资料为导线边距离和各转折角。D4231CAB10122D4231CA（1）计算角度闭合差：如图：以右转折角为例计算。一般公式：同理：以左角计算+）B10223即：（各级导线的限差见规范）检核：（2）闭合差分配（计算角度改正数）：式中：n—包括连接角在内的导线转折角数10324（3）计算改正后的角度β改：计算检核条件：（4）推算各边的坐标方位角α：（用改正后的β改）计算出的，否则，需重算。10425（5）计算坐标增量ΔX、ΔY：（6）计算坐标增量闭合差：由于的存在，使导线不能和CD连接，存在导线全长闭合差：导线全长相对闭合差：10526（7）分配闭合差：检核条件：（8）计算改正后的坐标增量：检核条件：10627（9）计算各导线点的坐标值：依次计算各导线点坐标，最后推算出的终点C的坐标，应和C点已知坐标相同。10728例：C1D423BA前进方向

如图，A、B、C、D是已知点，外业观测资料为导线边距离和各转折角见图中标注。1082920536482904054202470816721561753125214093312560744-13-13-13-13-13-12-7720536352904042202465516721431753112214092012560627236442821107531002711774016901833944721603801125.3698.71114.63116.44156.25641.44

+0.04-107.31

+0.03-17.92

+0.04+30.88

+0.03-0.63

+0.05-13.05-108.03

-0.02-64.81

-0.02+97.12

-0.02+141.29

-0.02+116.44

-0.03+155.70+445.74-107.27-17.89+30.92-0.60-13.00-64.83+97.10+141.27+116.42+155.67+445.63点号观测角（右角）

°´"改正数

˝改正角

°´"A1B234CD辅助计算坐标方位角

α距离

Dm点号A1B234CD增量计算值改正后增量坐标值ΔxmΔymΔxmΔymxmym1536.86837.541429.59772.711411.70869.811442.621011.081442.021127.501429.021283.17-107.84109303.闭合导线的计算闭合导线的计算步骤与附合导线基本相同，需要强调以下两点：(1)角度闭合差的计算n边形闭合导线内角和的理论值应为：11031（2）坐标增量闭合差的计算根据闭合导线本身的特点：理论上实际上北214311132辅助计算点号观测角（右角）

°´"改正数

˝改正角

°´"1234坐标方位角

α距离

Dm点号1234增量计算值改正后增量坐标值ΔxmΔymΔxmΔymxmym1212闭合导线坐标计算表10748308936308933505318431253000730020+13+13+12+12+50359591010748437300328934028936433600000125300030619152155317105.2280.18129.3478.16392.90

-0.02-61.10

-0.02+47.90

-0.03+76.61

-0.02-63.32

+0.02+85.66

+0.02+64.30

+0.02-104.21

+0.01-45.82+0.09-0.07+64.32+47.88+76.58-104.19-45.81-63.34-61.12+85.680.000.00585.68545.81563.34438.88650.00486.76500.00500.00500.00500.0011233②按得152.265,再按和。此时该键功能是“→D.MSD”）,得结果152.1554（）。计算器的使用a.角度加减计算例:求的值。①输入26.4536后按,接着按,在输入125.3018后按;→DEG+→DEG2ndF=→DEG11334b.坐标正算②按,再按,显示数值61.52（约数，ΔxAB）,再按,显示数值109.23（约数，ΔyAB

）。①输入边长125.36后按,接着输入方位角60.3648，再按和;例：已知

,求。a→DEGb2ndFbb11435c.坐标反算②按,再按,显示数值83.04（约数，DAB）；①输入ΔxAB的值45.68后按,接着输入ΔyAB的值69.35,再按b;例：已知求、。a2ndFa11536③再按显示数值56.6275906,接着按和（此时该键功能“→D.MSD”），屏幕显示56.373932（即56°37´39˝）b2ndF→DEG对所得角值的处理原则是：若显示值>0，则该值即为所求的αAB

。若显示值<0，则该值加上360°后，才是所求的αAB。11637四、查找导线测量错误的方法1、个别测角错误的检查基本方法：通过按一定比例展绘导线来发现测角错误点。闭合导线附合导线42131´4´AD2´233´45´5B(1)C(6)C´B´117382、个别边错误的检查例：21341´4´5´5—导线全长闭合差f的坐标方位角凡坐标方位角与或相接近的导线边，是可能发生量边错误的边。11839五、城市图根导线测量的特点及注意事项图根控制点—

直接用于测绘地形图的控制点。图根控制测量—

测定图根点平面位置和高程的工作。由于城市街区道路较多，所以图根控制宜采用导线测量，在高级控制点基础上进一步加密。项目4高程控制测量1）认识高程控制测量2）水准测量的仪器和工具3）高程控制测量的施测方法4）水准测量外业观测5）水准测量的内业计算1国家高程控制网

国家高程控制网的建立采用精密水准测量的方法，又称为国家水准网。国家水准网的布设也是采用从整体到局部，由高级到低级，分级布设逐级控制的原则。按精度分一、二、三、四等4个等级，逐级控制，逐级加密。一等水准测量精度最高，由它建立的一等水准网是国家高程控制网的骨干；二等水准网在一等水准环内布设，是国家高程控制网的基础。国家控制网和城市控制网均由专门的测绘单位承担测量，高程由测绘部门统一管理，为社会各部门服务。三、四等水准网是国家高程控制网的加密，主要为测绘各种比例尺地形图和各项工程建设提供高程的起算数据。4.1认识高程控制测量2工程建设的高程控制网

按照由高级到低级分级布设的原则，工程建设中的高程控制网布设等级分为二、三、四、五等水准和图根水准。根据工程项目测区的大小，各等级水准均可作为测区的首级高程控制，各等级水准测量的主要技术要求参见表4-1、表4-2。首级应布设成环形路线，加密时宜布设成附合路线或结点网。水准点应有一定的密度。4.1认识高程控制测量

1）高差法ABabhAB前进方向大地水准面HAHBHB如果已知A点的高程HA，则B点的高程HB为：4.2高程控制测量的实施方法

2）视线高法ABabhAB前进方向大地水准面HAHBHBHiB点高程也可以通过水准仪的视线高程Hi来计算，即返回下一节

在测量中，有时安置一次仪器，需测定多个地面点的高程，采用视线高法就比较方便。4.3水准测量的仪器和工具水准测量所使用的仪器为水准仪，工具有水准尺和尺垫。国产水准仪按其精度分DS05，DS1，DS3及DS10等几种型号。05、1、3和10表示水准仪精度等级。DS表示大地水准仪。精度等级表示每千米往返测得的高差中数的中误差毫米值。一、DS3微倾式水准仪的构造DS3水准仪主要由望远镜、水准器及基座组成。如图2—3所示图2—3DS3水准仪立体图1、望远镜望远镜的作用是精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数的部件望远镜由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板组成，如图2-4（1）物镜和目镜：物镜是水准仪对准目标的镜头，目镜是眼睛观看的镜头。物镜和目镜采用复合图2-4望远镜纵平面图透镜组，目标经过物镜成像后形成一个缩小实像。（2）十字丝分划板

十字丝分划板由光学玻璃制成，如图2—5

所示。十字丝分划板的作用是瞄准目标和读数用的。移动对光透镜，可使不同距离的目标均能清晰地成像在十字丝平面上。（3）视准轴十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴C-C。视准轴的延长线即为视线，水准测量就是在视准轴水平时，用十字丝的中丝在水准尺上截取读数的。上丝下丝中丝竖丝图2—5十字丝分划板2．水准器（1）管水准器

管水准器用于精确整平仪器。如图2-6所示，它是玻璃管，其纵剖面方向的内壁研磨成一定半径的圆弧形，水准管上一般刻有间隔为2mm的分划线，分划线的中点O称为水准管零点，通过零点与圆弧相切的纵向切线LL称为水准管轴L-L。

水准管轴平行于视准轴。如图2—5所示水准管上2mm圆弧所对的圆心角τ，称为水准管的分划值，水准管分划愈小，水准管灵敏度愈高，用其整平仪器的精度也愈高。DS3型水准仪的水准管分划值为20″，记作20″/2mm。如图2—7所示。

OLL图2-6管水准器图2-7管水准器分划值（2）符合水准器为了提高水准管气泡居中的精度采用符合水准器。如图2—8所示。图2-8符合水准器（3）圆水准器圆水准器装在水准仪基座上用于粗略整平。圆水准器顶面的玻内表面研磨成球面，球面的正中刻有圆圈，其圆心称为圆水准器的点。过零点的球面法线L′L′，称为圆水准器轴。如图2—9所示3、基座：支座作用是支承仪器的上部，并通过连接螺旋与三脚架连接。它主要由轴座、脚螺旋、底板和三脚压板构成。转动脚螺旋，可使圆水准气泡居中。二、水准尺水准尺是进行水准测量时与水准仪配合使用的标尺。常用的水准尺有塔尺和双面尺两种。（1）塔尺是一种逐节缩小的组合尺，其长度为3m～5m，有两节或三节连接在一起，尺面上有宽度为1cm黑白相间的刻划。（2）双面水准尺

尺长为3m，两根尺为一对。尺的双面均有刻划，一面为黑白相间，称为黑面尺，尺底为0.000m；另一面为红白相间，称为红面尺，一直尺的尺底为4.787m,另一直尺的尺底为4.687；两尺差为常数0.1m,这个常数称为尺常数。三、尺垫尺垫是由生铁铸成。一般为三角形板座，其下方有三个脚，可以踏入土中。尺垫上方有一突起的半球体，水准尺立于半球顶面。

图2-10水准尺和尺垫微倾式水准仪的基本操作程序为：

安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数一、安置仪器（1）调整安置脚架松开三脚架架腿的固定螺旋，调整架腿长度，再拧紧固定螺旋，张开三脚架将架腿踩实，使三脚架架头大致水平。（2）架头上连接水准仪

图2-11水准仪的连接从仪器箱中取出水准仪，用连接螺旋将水准仪固定在三脚架架头上。如图2-11所示。二、粗略整平通过调节脚螺旋使圆水准器气泡居中。（1）先调平两个脚螺旋将园水准器置于两脚螺旋之间，用两手按相对方向转动两脚螺旋，使气泡沿两脚螺旋连线方向由a

移至b，调平两个脚螺旋。（2）调平另一个脚螺旋用手转动另一个脚螺旋使气泡由b移至中心，调平脚螺旋。整平时，气泡移动的方向与左手大拇指旋转脚螺旋的方向一致，与右手大拇指旋转脚螺旋时的移动方向相反。如图2-12所示图2-12圆水准器整平三、瞄准水准尺（1）目镜调焦

松开制动螺旋，将望远镜转向明亮的背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝成像清晰。（2）初步瞄准通过望远镜筒上方的照门和准星瞄准水准尺，旋紧制动螺旋。（3）物镜调焦转动物镜对光螺旋，使水准尺的成像清晰。（4）精确瞄准转动微动螺旋，使十字丝的竖丝瞄准水准尺边缘或中央，直至尺像与十字丝平面重合，如图2-13、14所示

图2-13精确瞄准与读数 a）存在视差b）没有视差图2-14视差现象

四、精确整平精确整平简称精平。观察水准气泡窗内的气泡影像，用右手缓慢地转动微倾螺旋，使气泡两端的影像严密吻合。此时视线即为水平视线。如图2-15所示。

五、读数符合水准器气泡居中后，应立即用十字丝中丝在水准尺上读数。读数时应从小数向大数读，直接读取米、分米和厘米，并估读出毫米，共四位数。如图2-16所示，读数是1.336m。读数后再检查符合水准器气泡是否居中，若不居中，应再次精平，重新读数。

图2-16水准尺读数

图2-15精确整平

4.4水准测量外业测量一、水准点及水准路线的布设形式

1、水准点用水准测量的方法测定的高程控制点称为水准点，记为BMx。水准点有永久性和临时性两种。（1）永久性水准点

国家等级水准点设为永久性水准点如图2-17和图2-18所示。建筑工地上的永久性水准点，其形式如图2-189所示。图2-17国家就等级水准点

图2-18墙上水准点

（2）临时性水准点

临时性水准点可用地面上突出的坚硬岩石或用大木桩打入地下，桩顶钉铁钉，作为水准点的标志，如图2-19b示。

图2-19建筑工程水准点a）永久性水准点b）临时性水准点2、水准路线的布设形式分类

在水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。（1）附合水准路线从已知高程水准点出发，沿待定高程的水准点进行测量，最后附合到另一已知高程水准点的水准路线，称附合水准路线。如图2-20BMA

BMB

h1 h2 h3 h4

1

2

3

图2-20附合水准路线

（3）支水准路线从已知高程水准点出发，沿待定高程水准点进行水准测量，既不闭合又不附合的水准路线，称为支水准路线。支水准路线要进行往返测量。图2-22

（2）闭合水准路线

从已知高程水准点出发，沿各待定高程点进行水准测量，最后又回到原出发点的环形路线，称为闭合水准路线BMA

1

hf

hb

图2-22支水准路线

BMA

h1 h2 h3 h4

h5 1

2

3

4

图2-21闭合水准路线

二、水准测量的施测方法

转点用TPx表示，在水准测量中它们起传递高程的作用。如图2-23所示，已知水准点BMA的高程为HA，现欲测定B点的高程HB。1、水准测量观测：A HA

B HB

hAB

大地水准面 D＝1000m

TP1 Ⅰ

TP4 TP3 h1 Ⅱ

TP2 进行方向 h2 2.312 0.450 2.424 0.558 2.014 1.223 1.901 1.108 1.955 0.740 2.077 0.866 h3 2.413 0.901 2.287 0.771 h4 0.418 0.533 2.467 2.350 h5

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

图2-23水准测量的施测

2．观测与记录

表2-1水准测量手簿测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数前视读数+－12345671BM.A1.4530.580132.815TP.10.8732TP.12.5320.770TP.21.7623TP.21.3721.337TP.30.0354TP.30.8740.929TP.41.8035TP.41.0200.564B1.584134.009计算检核∑7.2516.0572.6871.493∑a－∑b=＋1.194∑h=＋1.194hAB=HB－HA=＋1.1943．计算与计算检核（1）计算

每一测站都可测得前、后视两点的高差，即：

……

...

将上述各式相加，得：

则B点高程为：（2）计算检核

为了保证记录表中数据的正确，应对后视读数总和减前视读总和、高差总、B点高程与A点高程之差进行检核，这三个数字应相等

三、水准测量成果检测1、水准路线测量成果检测（2）闭合水准测量路线成果检核

闭合水准路线各测段高差代数和应等于零，即:如果不等于零，则高差闭合差为：（3）支水准测量路线的成果检核

支水准路线往测高差与返测高差的代数和应等于零。

如果不等于零，则高差闭合差为：

（1）附合水准测量的成果检核

附合水准路线各测段高差代数和应等于两个已知高程的水准点间的高差，即

实测高差代数和与其理论高差的差称为高差闭合差14064小地区控制测量一般采用三四等水准测量和三角高程测量。一、三、四等水准测量用于国家高程控制网加密、建立小地区首级高程控制。布设形式：符合水准路线、结点网的形式；闭合水准路线形式；水准支线。14165三、四等水准的主要技术要求等级水准仪型号视线长度m前后视距差m前后视距累积差m视线离地面最低高度m基本分划、辅助分划（黑红面）读数差mm基本分划、辅助分划（黑红面）高差之差mm等级水准仪型号水准尺线路长度km与已知点联测附合成环线观测次数每千米高差中误差mm往返较差、附合或环线闭合差平地mm山地mm三四五图根DS1DS3DS3DS10DS3因瓦双面双