测量知识简介.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011-9-19,#,测量知识简介,安全和工程部,米杰,互相学习 开心工作,农耕社会的到来，引导人们走出洞穴，走出丛林。人们可以用劳动创造生活，来把握自己的命运，同时也开始了人工营造屋室的新阶段，并建立了以自己为中心的新秩序，真正意义上的“建筑”诞生了。在母系氏族社会晚期的新石器时代，在仰韶、半坡、姜寨、河姆渡等考古发掘中均有居住遗址的发现。北方仰韶文化遗址多半为半地穴式，但后期的建筑已进展到地面建筑，并已有了分隔成几个房间的房屋,。,中国浙江余姚河姆渡留存大型木构榫卯干阑式房屋。,约公元前,5000,前,3300,年,测量学的发展,及分类,一,、,我国古代测量学的成就,我国是世界文明古国,由于生活和生产的需要,测量工作开始得很早，在测量方面也取得了辉煌的成就。现举出以下几例,。,1,、长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国地图,世界上发现的最早的军用地图。,注：世界上现存最古老的地图是在古巴比伦北部的加苏古巴城（今伊拉克境内）发掘的刻在陶片上的地图。图上绘有古巴比伦城、底格里斯河和幼发拉底河。大约是公元前,2500,年刻制的，距今大约四千余年了。,2,、北宋时沈括的,梦溪笔谈,中记载了磁偏角的发现,。,3,、清朝康熙年间，,1718,年完成了世界上最早的地形图之一,皇与全图,。,在清朝康、雍、乾三位皇帝的先后主持下，自康熙十七年至乾隆二十五年，即,1708,年至,1760,年的五十余年间，是中国大地测量工作取得辉煌成就，绘制全国地图、省区地图和各项专门地图最多的兴盛时期，亦是世界测绘史上首创中外人士合作先例，在一千余万平方公里的中国大陆上完成了大规模三角测量的宏伟业绩。,二、测量学的任务,测量学的任务概括起来有三个方面：,精确测定地面点的平面位置和高程，研究地球的形状和大小；,对地球表面、地壳浅层和外层空间的各种自然和人造体的几何、物理和人文信息数据及其时间变化进行采集、测量、存储、分析、显示、分发和利用；,进行经济建设和国防建设所需要的测绘工作、及推动生产与科技的发展。,三、测量在现实中的作用,1,、,测量在军事的作用,工程测量学的发展也受到了战争的促进。,“,天时，地利，人和,”,是打胜仗的三大要素。,要有地利就要了解和利用地利。地图上详细表示着山脉、河流、道路、居民点等地形和地物，具有确定位置、辨识方向的作用。,地图一直在军事活动中起着重要的作用，这对于行军、布防以及了解敌情等军事活动都是十分重要的。因此，早就成为军事上不可缺少的工具，获得广泛的应用。,人造卫星定位技术早期用于军事部门，后逐步解密才在测绘及其它众多部门中获得应用、海洋测量技术首先是由航海的需要而产生，但其高速发展的动力主要来自军事部门的需要,等等。至今军事测绘部门仍在测绘领域科技前沿对重大课题进行探索和研究,传统上各国测绘部门隶属于军事部门。至今相当多国家的测绘部门仍然隶属于军事部门。随着测绘技术在各方面的应用愈来愈广泛，测绘科技国际间的交流日益频繁，不少国家终于建立了民用的测绘机构,2,、测量在工程建设中的作用,现代的测量学作为一门能采集和表示各种地物和地貌的形状、大小、位置等几何信息，以及能把设计的建筑物、设备等按设计的形状、大小和位置准确地在实地标定出来的技术，在各种工程建设中的应用愈来愈广泛。,勘测设计阶段 为选线测制带状地形图。,施工阶段 把线路和各种建筑物正确地测设到地面上。,竣工测量 对建筑物进行竣工测量。,运营阶段 为改建、扩大建设而进行的各种测量。,变形观测 为安全运营，防止灾害进行变形测量。,在修建宫殿、陵墓时须要平整地基，开凿渠道修建运河须要了解地形的起伏，建造城市时中心线常要定向，开挖地道更需仔细的定向定位定高度,等等。我国的考古工作者研究证实，早在,2000,多年前已经在修建宫殿时有平整地基的措施。,绕度观测。所谓挠度，是指建,(,构,),筑物或其构件在水平方向或竖直方向上的弯曲值；,图,15,一,11,是对梁进行挠度观测的例子。在梁的两端及中部设置三个变形观测点,A,、,B,及,C,，定期对这三个点进行沉降观测，即可依下式计算各期相对于首期的挠度值：,观测点间的距离；,观测点的沉降量。,沉降观测的方法可用水准测量，如果由于结构或其他原因，无法采用水准测量时，也可采用三角高程的方法；,桥梁在动荷载,(,如列车行驶在桥上,),作用下会产生弹性挠度，即列车通过后，立即恢复原状，这就要求在挠度最大时测定其变形值。为能测得其瞬时值，可在地面架设测距仪，用三角高程法观测，也可利用近景摄影测量法测定；,对高耸建,(,构,),筑物竖直方向的挠度观测，是测定在不同高度上的几何中心或棱边等特殊点相对于底部几何中心或相应点的水平位移，并将这些点在其扭曲方向的铅垂面上的投影绘成曲线，就是挠度曲线。水平位移的观测方法，可采用测角前方交会法、极坐标法或垂线法。,等等,四、,测量学科的分类：,测量学科按照研究范围和对象的不同，产生了许多分支科学。一般分为：普通测量学、大地测量学、摄影测量学、工程测量学和制图学。,工程测量是指工程建设和资源开发的勘测设计、施工、竣工、变形观测和运营管理各阶段中进行的各种测量工作的总称。,五、测量的定义,测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面（包含空中、地下和海底）点位的科学。根据它的任务与作用，包括两个部分：,测定（测绘）,由地面到图形。指使用测量仪器，通过测量和计算，得一系列测量数据，或把地球表面的地形缩绘成地形图。,测设（放样）,由图形到地面。指把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置在地面上标定出来，作为施工的依据。,1,、长度单位,英制单位,海里、码、英尺、英寸,市制单位,里、丈、尺、寸、,公制单位,公里、米、分米、厘米、毫米,六、测量单位的产生,长度单位“米”的定义：,十八世纪法国科学院派测量队进行“弧度测量”。随后以测得的子午线弧长的四千万分子一作为长度的基本单位，称为“米”。,为了使用方便，用铂金属制造了几根长一米的尺子，称为米的原尺。,当时，世界各国的长度标准都是由这几根米尺派生复制出来。我国在六十年代之前也一直使用这样的复制尺,米的最早的科学定义是子午线长度的,1/40000000,。,2,、时间单位“秒”的定义,经典的时间标准是用天文测量方法测定的。设将测量仪器的望远镜指向天顶，则某一天起连续两次通过望远镜纵丝的时间间隔就等于,24,时。,1,时的,3600,分之一就等于,1,秒。当然精确的“秒”要用一年甚至几年的时间间隔细分后求得。自二十世纪七十年代起才改用原子钟取得时间的标准。,60,进制单位,度,(d),、分,(m),、秒（,s),10,进制单位,新度,(g),、新分,(gm),、新秒（,gs),弧度单位,一园周,=2,、,=57.3=3434=206265,3,、角度单位,七、单位换算,1km=1000m 1m=10dm=100cm=1000mm,1,英里,=1.6093,公里,1,码,=3,英尺,1,英尺,=12,英寸,=30.48,厘米,1,英寸,=2.54,厘米,1,海里,=1.852,公里,=1852,米,1,里,=500,米,1,丈,=10,尺,1,尺,=1/3,米,1,尺,=10,寸,（一）、长度单位换算,（二）、角度单位换算,1,度（,d,）,=60,分（,m,）,=3600,秒（,s,）,1g(,新度,)=100C(,新分,)=10000CC(,新秒,),1g=0.9d,1c=0.54m 1cc=0.324s,=180/,=57.3,=3438,=206265,工程测量简介,基本测量工作,1,测量水平距离,2,测量水平角,3,测量直线的方向,4,测量点的高程,测量学的发展归根于测量仪器的发展，总的来说是由手工作业向自动化、数字化方向发展。,量距：棍子、尺子,电磁波测距仪,测角：光学经纬仪,电子经纬仪,高程：水准仪电子水准仪,测坐标：传统的方法 全站仪、,GPS,一、水准测量,（一）、水准测量及三角高程的概念,水准测量,是利用水平视线来测量两点间的高差。由于水准测量的精度较高，所以是高程测量中最主要的方法。,三角高程测量,是测量两点间的水平距离或斜距和竖直角,(,即倾斜角,),，然后利用三角公式计算出两点间的高差。三角高程测量一般精度较低，只是在适当的条件下才被采用。,高程测量的任务是求出点的高程，即求出该点到某一基准面的垂直距离。为了建立一个全国统一的高程系统，必须确定一个统一的,高程基准面,，通常采用大地水准面即平均海水面作为高程基准面。解放后我国采用青岛验潮站,1950,1956,年观测结果求得的黄海平均海水面作为高程基准面。根据这个基准面得出的高程称为“,1956,黄海高程系,”。为了确定高程基准面的位置，在青岛建立了一个与验潮站相联系的水准原点，并测得其高程为,72.289m,。水准原点作为全国高程测量的基准点。从,1989,年起，国家规定采用青岛验潮站,1952,1979,年的观测资料，计算得出的平均海水面作为新的高程基准面，称为“,1985,国家高程基准,”。根据新的高程基准面，得出青岛水准原点的高程为,72.260m,。,水准测量是利用水平视线来求得两点的高差。,读数,a,称为“后视读数”；读数,b,称为“前视读数”。点名,(,点号,),：由大写英文字母、阿拉伯数字、汉字、罗马数字等组成。,高程,：地面点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，当该地面点在大地水准面之上时取正值，反之取负值。高差具有方向性，记作，其值可正可负：,（,二）、水准测量的原理,（三）、水准仪和水准尺,微倾式水准仪,自动安平水准仪,数字,(,电子,),水准仪,我国的水准仪系列标准分为：,DS05,、,DS1,、,DS3,和,DS20,水准尺：,尺垫：,（四）、,微倾式水准仪的构造和,使用,1,、,DS3,微倾式水准仪的构造,在一般水准测量中使用较广的,DS3,型微倾式水准仪由下列三个主要部分组成：,望远镜 它可以提供视线，并可读出远处水准尺上的读数。,水准器 用于指示仪器或视线是否处于水平位置。,基座 用于置平仪器，它支承仪器的上部并能使仪器的上部在水平方向转动。,水准仪的构造,2,、水准仪的使用,DS3,水准仪的操作程序：,（,1,）安装水准仪,（,2,）粗略整平,（,3,）调焦与照准,（,4,）精确整平,（,5,）读数。,（五）、,水准测量,的实施,h,A1,=a,1,-b,1,h,12,=a,2,-b,2,h,2B,=a,3,-b,3,h,AB,=h,A1,+h,12,+h,2B,=,a-b,1,2,称为转点，它是传递高程的过渡点，必须保持稳定不动。,（六）、,水准测量的施测,1,、单一水准路线的种类,如下图所示，,1,为附合路线，,2,为闭合路线，,3,为支路线。,2,、四等水准测量的观测步骤,后尺，黑面，读下、上、中三丝读数,前尺，黑面，读下、上、中三丝读数,前尺，红面，读中丝读数,后尺，红面，读中丝读数,四、高层建筑物的高程传递,首,层墙体砌到,1,5m,高后，用水准仪在内墙面上测设一条“十,50”,的水平线，作为首层地面施工及室内装修的标高依据。以后每砌高一层，就从楼梯问用钢尺从下层的“十,50”,标高线，向上量出层高，测出上一楼层的“十,50”,标高线。根据情况也可用吊钢尺法向上传递高程,。,二、角度测量,水平角是指从空间一点出发的两个方向在水平面上的投影所夹的角度；而竖直角是指某一方向与其在同一铅垂面内的水平线所夹的角度，仰角为正，俯角为负。,（一）、经纬仪的构造及其应用,经纬仪是测量角度的仪器。根据测角精度的不同，我国的经纬仪系列分为,DJ07,、,DJ1,、,DJ2,、,DJ6,、,DJ30,等几个等级。,根据测量的需要，经纬仪的构造必须具有以下一些装置：,(1),对中整平装置,(2),照准装置,(3),读数装置,（二）、电子经纬仪构造,与光学经纬仪不同的是，电子经纬仪是从度盘上取得电信号，根据电信号装换成角度，并自动以数字的方式输出，显示在显示器上。电子测角度盘根据取得信号的方式不同，可分为光栅度盘测角、编码度盘测角和电栅度盘测角等。右图为,DJD2,级电子经纬仪，该仪器采用光栅度盘测角，水平、竖直度盘显示读书分辨率为,1,，测角精度可达,2,。液晶显示窗中可显示提示内容、垂直角（,V,）和水平角（,H,）,.,（三）、经纬仪的安装和使用,对中的目的是水平度盘中心语测站点的标志中心位于同一铅垂面上；有垂球对中和光学对中两种方法。,用光学对点器对中和用垂球对中相比，可使对中精度从,3mm,提高到,0.5mm,。,（,1,）、安置三脚架；,（,2,）、安装仪器；,（,3,）、粗略整平,（,4,）、对中测站点,（,5,）、整平,（,6,）、再次对中测站点,（,7,）、再次整平,（,8,）、最后精平，使管水准器对中,（四）、水平角观测,水平角观测的方法，根据观测条件、精度要求、实测时所使用仪器以及观测目标的多少，分为回测法、方向观测法（全圆方向法）和复测法等几种；现场常用的是前两种方法。测回法是侧角的基本方法，但它只使用于观测两个方向之间的单角。,当一个观测站上需要测,3,个或,3,个以上的方向时、通常采用全圆方向法。如右图所示，在测站点上,O,上，用全圆方向法观测,O,点到,A,、,B,、,C,、,D,各方向之间的水平角。,操作步骤：,（,1,）、在测站,O,点上安置仪器，盘左位置瞄准选定起始方向,A,，水平度盘的读数置为略大于,0,度，检查确认精确找准目标,A,后，读水平度盘读数（,a00212,），记入手薄中相应栏内。,（,2,）、松开照准部及望远镜制动螺旋、按顺时针方向依次照准,B,、,C,、,D,各点测得（,b374418,）,（,3,）、继续按顺时针转动照准部再次照准,A,点读得（,a,00218,），称之为“归零”，,a,与,a,的差,06,称为“归零差”。（以上为盘左半测回）,（,4,）、倒转望远镜，盘右方向起始方向,A,读取数值，按逆时针方向依次照准,D,、,C,、,B,、,A,个方向，读数记入手薄，称为盘右半侧回。同样、两次照准,A,点的读数差,12,称为下半测回“归零差”。,水 平 角 观 测 手 薄,（,全圆方向法,）,1,、吊车梁的安装测量,安装前先弹出吊车梁顶面中心线和吊车梁两端中心线，要将吊车轨道中心线投到牛腿面上。然后分别安置经纬仪于吊车轨中线的一个端点上，瞄准另一端点，仰起望远镜，即可将昂车轨道中线投测到每根柱子的牛腿面上并弹以墨线。然后，根据牛腿面的中心线和梁端中心线，将吊车梁安装在牛腿上。吊车梁安装完后，应检查吊车梁的高程，可将水准仪安置在地面上，在柱子侧面测设十,50cm,的标高线，再用钢尺从该线沿柱子侧面向上量出至梁面的高度，检查梁面标高是否正确，然后在梁下用铁板调整梁面高程，使之符合设计要求,。,三、吊车轨道安装测量,安装吊车轨道前，须先对梁上的中心线进行检测，此项检测多用平行线法。首先在地面上从吊车轨中心线向厂房中心线方向量出长度。然后安置经纬仪于平行线一端点上，瞄准另一端点，固定照准部，仰起望远镜投测。此时另一人在梁上移动横放的木尺，当视线正对准尺上一米刻划时，尺的零点应与梁面上的中线重合。如不重合应予以改正，可用撬杠移动吊车梁。,吊车轨道按中心线安装就位后，可将水准仪安置在吊车梁上，水准尺直接放在轨顶上进行检测，每隔,3m,测一点高程，与设计高程相比较，误差应在,3mm,以内。还要用钢尺检查两吊车轨道间跨距，与设计跨距相比较，误劳不得超过,5mm,。,三、坐标测量,测距仪是在传统的光学经纬仪或电子经纬仪上加上测距部分（测距头），测距时将测距部分加上，测角时须将其摘下，这样它存在如下缺点：（,1,）运输、观测不便；（,2,）不便于观测信息处理的实时化、自动化。因此,20,世纪,80,年代出随着电子测角的发展，出现了集电子测角和电子测距于一体的仪器,电子全站仪（,Electronic Total tation,），简称全站仪。全站仪实现了测角、测距的两者同时信息化，仪器内置微处理器，其观测程序控制、观测信息处理均由微处理器完成，实现了观测结果完全信息化、观测信息处理测站自动化、实时化，并可实现观测数据的野外实时存储，以及内业输出等。和以往的单一的电子测角和电子测距相比，全站仪的特点是观测信息处理自动化、测站实时化，极大地方便了测量工作，这是全站仪的突出优点。,10.4.6,全站仪坐标测设法,全站仪不仅具有测设高精度、速度快的特点，而且可以直接测设点的位置。同时，在施工放样中受天气和地形条件的影响较小，从而在生产实践中得到了广泛应用。,全站仪坐标测设法，就是根据控制点和待测设点的坐标定出点位的一种方法。首先，仪器安置在控制点上，使仪器置于测设模式，然后输入控制点和测设点的坐标，一人持反光棱镜立在待测设点附近，用望远镜照准棱镜，按坐标测设功能键，全站仪显示出棱镜位置与测设点的坐标差。根据坐标差值，移动棱镜位置，直到坐标差值等于零，此时，棱镜位置即为测设点的点位。,为了能够发现错误，每个测设点位置确定后，可以再测定其坐标作为检核。,