工程测量第5章 工程建设中的地形图与应用.ppt

1、第五章 工程建设中的地形图与应用,1,第五章 工程建设中的地形图与应用,主要内容,工程建设规划设计阶段中地形图的作用 工程规划阶段对地形图的要求,大比例尺地形图的精度要求 在工业企业设计中测图比例尺的选择 大比例尺数字测图及应用 工程竣工图测量与编绘 水下地形图测绘,重点, 工程规划阶段对地形图的要求 大比例尺数字测图及应用 水下地形图测绘,2,5.1 工程建设规划设计阶段中地形图的作用 大致三个阶段： 一、选址阶段（规划） 作用：1）了解拟建设区域内地形、地貌、水文等 2）了解建设区域内的各种工农业设施、建筑情况 3）选择建设场地 4）进行环境影响评价 该阶段为预可行性研究阶段，由规划和设计

2、部门完成 二、初步设计阶段可行性研究 作用：1）方案布设和比较 2）工程量计算 3）环境影响评价（自然和人文环境影响评价）,3,5.1 工程建设规划设计阶段中地形图的作用 三、施工阶段 作用：（1）方案的详细设计 （2）各种工程量的计算 （3）各种施工方案设计等,3,工程建筑设计阶段测图比例尺统计表,比 例 方法,阶 尺,段,（勘测）规划设计,初步设计,施工设计,水利工程,1：10万1：5万,库区：1：1万1：5万 坝址：1：1万1：2.5万,1：10001： 500,坝轴线：1：50001：10000,港口码头 铁路 大桥,1：10万1：5万 线路走向 1：2.5万1：5万,1：50001：

3、1000 1：50001：2000 1：1万1：1000,1：1000 1：10001：,500,地下铁路,1：20001：5000,1：500,工业企业,1：1万 选择厂址,1：20001：5000,1：1000 1： 500,4,地形图比例尺的选择 (一）中小比例尺地形图的特点 一般将1：5001：2000地形图称为大比例尺地形图 1：100001：50000地形图称为中小比例尺地形图 特点：（1）占地面积大 （2）多用途 （二）大比例尺地形图的特点 特点：（1）经济用图主要用于国民经济建设，在测绘时按经济价值取舍 （2）专用性强各施工设计部门自行制定标准，无统一性,5,地形图比例尺的选择

4、,5,二、地形图比例尺的选取 原则： （1）满足规划设计各阶段的要求 （2）易于使用 （3）满足工程精度要求 一般选取方法： （1）总体规划、方案比较阶段，1：5000或更小 （2）初步设计：1：2000 （3）施工阶段：1：1000，1：500，1：200,水利工程设计对地形图的要求 （1）对全流域的比例尺为1:50000或1:100000的地形图，以及水面与河底的纵断面图 目的：研究河谷地貌的特点，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型式和建造的先后次序。 （2）对水库的设计，要采用比例尺为1:10000至1:5000

5、0的地形图. 目的：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、居民迁移以及交通线改建等的规划。,5,水利工程设计对地形图的要求 （3）初步设计阶段，比例尺1:10000或者1:25000的地形图，以便正确地选择坝轴线的位置。坝轴线选定以后，即应在这个划定的枢纽布设地区，提供1:20000或1:50000比例尺地形图，以研究各类建筑物的布置方案。 （4）施工设计阶段， 1:1000或1:500地形图 （5）对于港口码头的设计， 1）初步设

6、计阶段， 1:1000或1:2000的陆上地形图与水下地形图 目的：布置铁路枢纽、仓库、码头、船坞、防波堤以及其他的一些附属建筑物，并且进行方案比较。 2）施工设计阶段：1:500或1:1000,5,一、大比例尺地形图的精度 不同的测图方法有不同的精度。 （1）模拟法地形图上平面位置的精度 模拟地形图的误差来源主要有： 解析图根点的展绘误差m展； 图解图根点的测定误差m图； 测定地物点的视距误差m视； 测定地物点的方向误差m向 地形图上地物点的刺点误差m刺 则地物点平面位置的中误差为：,较平坦（06）地区地形图上地点平面位置中误差,地形点高程的测定误差m形随着视线倾斜角的增大而急剧地增加，同时

7、，在影响等高线高程精度的各种因素中，地形概括误差的影响也是比较大的。因此，欲提高等高线高程的精度，除了要提高地形点高程的测定精度外，必须注意地形点要有一定的密度（即地形点的间距不能太大）。例如工程测量规范中地形点的最大间距d 规定为： 11000 测图 d=30m 12000 测图 d=50m 15000 测图 d=100m,等高线高程中误差,（1）数字法测图的平面位置的精度 数字法测图主要误差来源： 定向误差对地物点平面位置的影响m定； 对中误差对地物点平面位置的影响m中； 观测误差对地物点平面位置的影响m测； 棱镜中心与待测地物点不重合对地物点平面位置的影响 m重。 地物点相对于邻近的图根

8、点的点位（在实地的）中误差为 由公式可看出数字法测图误差项与模拟法测图误差项有很大不同，因此精度有明显的提高。,从表中可见，即使用最低精度的仪器，在观测平距不超过400m时，所测地物点相对于邻近图根点的平面位置中误差可保证在5cm以内（实地），这大大高于模拟法测图的精度，充分体现了数字法测图在精度方面的优势。 （2）数字法测图的高程精度 地物点高程的误差来源主要有：测距误差、测角误差、量测仪器高和目标高误差以及球气差影响。,二、大比例尺地形图在工程建设中的应用 主要应用： （1）绘制地形断面图,（2）按规定坡度选定最短路线 在道路、渠道等工程设计的，常需要按某一限定坡度选一条最短路线或等坡线，

9、以减少建筑费用。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：,这时，即以A为圆心，按地形图比例尺，以40米为半径作圆弧，与48米等高线相交于1或1点，又以1或1为圆心，以40米为半径作弧，与等高线交于2或2，以此类推。然后把这些相邻的点连接起来，可在图上选出两条路线的大致方向。然后到实地踏勘和比较，选出一条较为理想的路线。 （3）地形图在平整土地中的应用确定最少的开挖方量,1,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 竣工测量的任务主要有 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

10、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。,24,工程竣工图的特点 竣工图的施测精度则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. 施测竣工图的原则 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,25,1）厂区现状标准图 2）辅助图 3）剖面图 4）专业图 上、下水管道图 工业管网图 输电线路图（包括地下电缆） 运输线路图。 5）技术总结报告和成果表,27,竣工图的内容

11、：,27,在施测竣工图过程中，同时还要分类编绘各种厂区细部点施测一览表，以及控制点、细部点坐标和高程成果表；表示出各种所需要数据及元素，并绘制草图。有些测图软件带有这方面的内容，可直接打印输出。厂区现状图施测完毕后，还要提出总结报告，说明施测方法，技术要求和达到的精度，以及详细程度和分类情况等。,28,1）图幅主要取决于实际需要。 一般采用5050cm2的图幅面积。 2）比例尺根据图面负荷、用图视读方便及图解精度确定。一般与设计总平面的比例尺一致，由设计人员在任务书中提出的。 3）坐标和高程系统竣工图的坐标和高程系统，应保持原有控制系统，在不得已的情况下，可重建控制网的坐标和高程系统。,施测竣

12、工图的基本要求,工程竣工图测量精度要求 竣工图测量的精度要求 以细部坐标点和细部高程点的精度来衡量的，是确定竣工图及高程精度的标准，应满足工程建设和生产管理的需要。它不取决于地形图比例尺的测绘精度。 竣工图测量的细部点坐标与高程位置中误差应满足工程测量规范所规定的标准, 控制网的建立及精度要求 1）恢复和扩展同等级控制点 检核原有的控制点是否稳定、完好 若控制网点被破坏或不足使用时，需要在原有控制网的基础上恢复和扩展同等级控制点，以满足设计和施工的需要。 恢复测量时的误差为：,可得，扩展同等级控制点的测量误差： 求出测定误差后，就可算出各项有关施测限差，以及选择相应的仪器，确定测角、量距和水准

13、测量的技术要求。 2）重建控制网 当原有控制网点无法利用，可重建控制网，其点的密度与施测要求可按工程测量规范的规定和实际需要而定。 3）控制网的精度要求 施测竣工图的控制网必须满足施测细部坐标点和细部高程点的精度要求；同时兼顾改、扩建和施工放样精度的需要。 对于平面控制网的精度，综合设计和施工定线测量的精度分析得出，测定细部坐标点的图根点精度为9厘米 对于高程测量的精度，厂区内互为最远点的细部高程中误差为5cm。而厂区首级水准网的精度，应采用互为最远点的控制点高程中误差3cm，细部高程点的测定中误差应为1.5cm。,二、总图编绘 （一）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

14、要求是： 竣工总图的比例尺一般为1500。其坐标系统、图幅大小、注记、图例符号及线条，应与原设计图一致。 竣工总图应根据现有资料，及时编绘。重新编绘时，应详细实地检核。对不符之处，应实测其位置、标高及尺寸，按实测资料绘制。 总图编绘的基本规定 1)总平面及交通运输竣工图 应绘出地面的建筑物、构筑物、公路、铁路、地面排水沟渠、树木绿化等设施。 矩形建筑物、构筑物在对角线两端外墙轴线交点，应注记两点以上坐标； 圆形建筑物、构筑物，应注记中心坐标及接地外半径； 所有建筑物都应注记室内地坪标高；, 公路中心的起终点、交叉点，应注记坐标及标高，弯道应注记交角、半径及交点坐标，路面应注记材料及宽度。 铁路

15、中心线的起终点、曲线交点，应注记坐标，在曲线上应注明曲线的半径、切线长、曲线长、外矢矩、偏角诸元素；铁路的起终点，变坡点及曲线的内轨轨面应注记标高。 2）给、排水管道竣工图 给水管道。 应绘出地面给水建筑物、构筑物及各种水处理设施。在管道的结点处，当图上按比例绘制有困难时，可用放大详图表示。管道的起终点、交叉点、分支点，应注明坐标；变坡处应注记标高；变径处应注明管径及材料；不同型号的检查井，应绘详图。 排水管道。 应绘出污水处理构筑物、水泵站、检查井、跌水井、水封井、各种排水管道、雨水口、排出水口、化粪池以及明渠、暗渠等。检查井应注明中心坐标、出入口管底标高。井底标高、井台标高。管道应注意管径

16、、材料、坡度。对不同类型检查井应绘出详图。此外，还应绘出有关建筑物及铁路、公路。,3）动力、工艺管道竣工图 应绘出管道及有关的建筑物、构筑物，管道的交叉点、起终点，应注明坐标及标高、管径及材料。 对于地沟埋设的管道，应在适当地方绘出地沟断面，表示出沟的尺寸及沟内各种管道的位置。此外，还应绘出有关的建筑物、构筑物及铁路、公路。 4）输电及通讯线路竣工图 应绘出总变电所、配电站、车间降压变电所、室外变电装置、柱上变压器、铁塔、电杆、地下电缆检查井等； 通讯线路应绘出中继站、交接箱、分线盒（箱）、电杆、地下通讯电缆人孔等； 各种线路的起终点、分支点、交叉点的电杆应注明坐标；线路与道路交叉处应注明净空

17、高； 地下电缆应注明深度或电缆沟的沟底标高； 各种线路应注明线径、导线数、电压等数据，各种输变电设备应注明型号、容量； 应绘出有关的建筑物、构筑物及铁路、公路。,5）综合管线竣工图 应绘出所有的地上、地下管道，主要建筑物、构筑物及铁路、道路； 在管道密集处及交叉处，应用剖面图表示其相互关系。 （二）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 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。,水下地形图 一、水下地形图的用途 建设现代化的深水港，开发国家深水岸段和沿海、河口及内河 航段，已建港口回淤研究与防治等都需要高精度的水下地形图； 在桥梁、港

18、口码头以及沿江河的铁路、公路等工程的建设中也 需要进行一定范围的水下地形测量； 海洋渔业资源的开发和海上养殖业等都需要了解相关区域的水 下地形； 海洋石油工业及海底输油管道、海底电缆工程和海底隧道，以 及海底矿藏资源的勘探和开发等，更是离不开水下地形图；,32,一、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

19、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,33,水下地形测量,项目原则,二、水下地形测量的特点：,陆地测量,控制原则 地形点选择 地形点的高程 地形点定位测量方法 地形图的内容,从整体到局部 地形点选择看不见地形情况均匀 布设 测点高程水面高程测点水深 水位水尺零点高程水尺读数 水位观测与水深测量尽量同步 水深测量与定位测量要求同步 方法：前后交会，无线电定位系 统、GPS 地形图的内容等高线或等深线， 地形是主要的，地物是次要的,从整体到局部 根据需要选择地形特征点 地形点高程测站高程Ho+s tg+i-v 极坐标等 等高线，地形地物并重 3

20、4,三、水深测量及水位观测,测深工具,36,(1)测深杆(05m) (2)测深绳(20m) 回声测深仪 (3)测深仪 多波束测深仪(0.5300m) 双波束测深仪 激光测深仪,（一）测深杆 由竹杆、硬塑料管、玻璃钢杆或铅合金管等材料作标杆，下端装一直径1015cm的铁底板或木板，每10cm作一标志，测深杆用来测量小于5m的水深。 （二）测深锤 测深锤重为3.5，加一绳子。适用条件： 流速小，船速小，水深小于20m。 （三）回声探测仪 适用条件：水域面积大，水深较深，流速大时使用。 测量深度0.5300m,水流速度7m/s 1.回声测深仪的工作原理 声波在同一介质中匀速传播的原理：当探测器发射一

21、声波后,遇河床底部反射回来,通过测量发射和接收声波的时间，从而计算出距离。 （1）当收发换能器分离时,有: l两换能器之间的距离（又称基线长）,回声探测仪原理,回声测深仪测深原理,脉冲电流,激发器 发射换能器,电源 接收换能器,显示器 放大器,将声能转变,机械振动声能 超声波,水底,回声,为微弱电能,40,显示水深值,Atlas DESO 15 digital dual-frequency echosounder ($30,000),38,(2) 当收发换能器合一时： 2、 声速 声速c与水介质的体积模量E和密度有关 E难于测量 经验公式： t温度 s盐度 静水压力 3. 回声测深仪的组成 发

22、射机 接收机 发射换能器 接收换能器 显示设备 电源 4. 水深值的改正 （1）吃水改正ha 换能器一般安在水面下一定距离的地方，由于水下换能器底面到水面的垂直距离称为换能器吃水正数ha,ha =h-hs h水面至水底的深度 hs换能器底面至水底深度 （2）转速改正hn 测深仪的实际转速ns与设计转速no存在差异。 水深的测定是由记录器记录针移动的速度与回波时间确定的。当转速变化时，所记录的水深值发生变化：,（3） 声速改正hc 当测定的实际声速cm与设计声速co产生差异时，就产生声速改正数。,声速确定采用两种方法： 1）经验公式 2）每月测定测区内0，15，25，35，50，75，100，1

23、50m深度处的声速然后取各层声速的加权平均值作为海面某深度处的平均值 （4）测深值的总改正数,(四)测深点定位 定位方法： 1）前方交会 以行驶的测船为目标，在岸上的两个控制点架设经伟仪进行观测，从而确定船的位置 2）后方交会 在陆地上三个控制点A、B、C立标杆，在测船上用两架六分仪分别测量后方交会角，可以确定船的位置。,3）断面索法 4）极坐标法 5）无线电定位 6）GPS定位 目前大多采用GPS定位 (五)深度基准面概念 水深计算的起算面称为深度基准面（Datum for Sounding Reduction），理论深度基准面是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。在内河和湖泊采用最低水位、平均低水位或设计水位作为深度基准面。 设计水位又称为江河航道设计水位,确定方法有三种: (1)多年低水位平均值法 (2)多年平均水位保证率法多年日平均水位历时曲线上与通航保证率相应的水