建筑工程测量教案.doc

第一讲 工程测量的基本理论知识知识目标：熟悉工程测量的任务、内容能力目标：掌握工程测量的一般程序与工作原则一、本课程学习的目的与内容简介 通过设疑、答疑引入工程测量的目的，对照课程目录解说本课程学习的主要内容及能力要求。二、工程测量的概念1.工程测量学的任务和内容工程测量学的含义指的是研究工程建设在勘测设计阶段、施工准备阶段、施工阶段、竣工验收阶段以及交付使用后的服务管理阶段所进行的各种测量工作的一门科学。工程测量学的任务为工程建设服务工程测量学的内容测定和测设工程测量学的实质确定点的位置测定指的是用恰当的测量仪器、工具和测量方法对地球表面的地物和地貌的位置进行实地测量并按照一定的比例尺缩绘成图的过程。（包括图根控制测量、地形测量、竣工测量、变形测量等）测设指的是用恰当的测量仪器、工具和测量方法将规划、设计在图上的建筑物、构筑物标定到实地上，作为施工依据的过程。（包括建筑基线及建筑方格网的测设、施工放样、设备安装测量等）2.建筑工程测量的内容工程规划设计阶段测绘地形图工程施工准备阶段按图样要求实地标定建筑物、构筑物的平面位置和高程施工阶段对施工和安装工作进行检验、校核管理阶段定期进行变形观测（大型和重要建筑物）工程建设的每一个阶段都离不开测量工作，测量的精度和速度直接影响到整个工程的质量和速度。测量放线工进行工程建设的施工测量3. 测量工作的一般程序从整体到局部从高级到低级先控制后细部4. 测量放线工的工作原则严格按建筑工程施工设计图样的要求进行施工测量按建筑工程施工组织设计的安排及时进行有关测量工作严格按测量规范和细则进行测量工作边工作边检核第二讲 工程测量的基本理论知识知识目标：掌握地面点位的确定方法及建筑工程施工图的识读方法能力目标：能识读一般的建筑工程施工图一、地面点位的确定及地球曲率对测量的影响测量的基准线铅垂线测量的基准面：水准面（曲面，大地水准面或任意水准面）水平面（平面，适用于小测区）地面点的确定高程 + 平面位置（地理坐标或平面直角坐标）地球曲率对测量的影响：对距离测量影响相对较小，半径小于10km的测区可以水平面代替水准面对高程测量影响很大，可用公式 h=D2/2R 进行修正或用适当的测量方法消除二、对地形图的要求比例尺精度某比例尺图上0.1mm的实地距离选择测图比例尺的原则：要满足设计对地形图精度的要求要考虑测量工作的经济性与合理性三、建筑工程施工图的识读1. 基本概念建筑物的分类：工业建筑、民用建筑建筑结构的分类：木结构、混合结构、钢结构、钢筋混凝土结构建筑施工图（蓝图）分类：建筑总平面图：有坐标格网、控制点、风玫瑰、等高线等建筑施工图：有平面图、立面图、剖面图、详图及说明，编号为“建施或J”结构施工图：有平面布置图、剖面图、构件详图及说明，编号为“结施或G”暖卫施工图：有平面图、透视图、详图，编号为“暖施”电气施工图：有平面图、系统图、详图，编号为“电施”2. 建筑施工图中的线条、符号及名称线条定位轴线、剖面剖切线、中心线、尺寸线、引出线、折断线、虚线、波浪线索引标志表示图上该部分另有详图。表示方法有四种，如图1-16。符号对称符号、连接符号、钢筋符号、型钢符号、构件符号、门窗符号、其他符号图例总平面及运输图例建筑材料及配件图例建筑配件及运输装置图例卫生设备图例钢筋焊接接头标注方法孔、螺栓、铆钉图例图形符号表示焊缝剖面的基本形式辅助符号表示焊缝的辅助要求常用焊接接头的焊缝代号标注方法3. 识图方法与步骤识图方法先建筑图后结构图先平面图后立（剖）面图先轮廓后细部先粗后细图样与说明对照看建筑施工图与结构施工图对照看识图步骤a.看目录b.看设计总说明c.看平面图d.看立面图、剖面图e.形成一个整体概念后按建筑、结构、详图顺序看图，记下遇到的问题以待解决f.通阅图样后，按不同工序的施工要求，将图样再细读g.在看图中把建筑图和结构图相互对照看，看有无矛盾，结构上能否施工h.看图中，应边看图样边作笔记，记下关键内容，如轴线尺寸、开间尺寸、层高、楼高，主要梁、柱的截面尺寸、长度、高度，砂浆标号、混凝土标号等4. 识读建筑总平面图建筑总平面图特点建筑总平面图是表明新建筑物所在位置及其周围的平面情况布置图。可以是几幅图，也可以是一幅图。（建筑红线范围之内）A.与建筑平面图的区别建筑平面图中的建筑物（构筑物）只采用比例符号表示。B. 与建筑施工平面图的区别建筑施工平面图的内容较多，还包括施工用的临时设施。建筑总平面图识读方法A.识读新建房屋的具体位置B.识读房屋0.000的绝对标高C.识读房屋定位坐标D.识读与房屋建筑有关的事项，如道路、水源干线、下水管道干线、电源引入位置、电杆位置以及有关地物第三讲 误差理论基本知识知识目标：能计算与评定相应的测量误差能力目标：能选用合理的办法减少或消除测量误差，控制测量精度一、测量误差的概念测量误差，也称观测误差，指的是测量值之间或测量值与真值之间的差异。等精度观测，观测条件（包括人、仪器、外界环境）相同的各次观测。二、测量误差的分类1. 系统误差 由于测量仪器、工具构造不完善或校正不准确引起的误差，具有累积性，可以采用恰当的观测程序、观测方法或用计算改正的方法将之消除或削弱。2. 偶然误差由于分辨力、空气透明度、风力、光线等因素引起的误差，这种误差无法完全消除。误差理论就是研究和处理偶然误差的理论。三、偶然误差特性1. 在一定的观测条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定限值。2. 绝对值相等的正误差和负误差出现的概率相等。3. 绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多。4. 当观测次数无限多时，偶然误差的算术平均值的极限为零。四、观测值精度的评定标准1. 中误差 m （必须先知道真值X）各个真误差的平方和的平均值的开方。反映未知量某一批观测值精度的高低，具有整体性，能突出反映测量结果中较大误差的影响。2. 相对误差 1/K进行距离丈量时采用（量距误差与所量的距离长度有关）。1/K = 观测值中误差/观测值3. 极限误差 限一般定两倍中误差为极限误差（出现的概率仅有5%）。 即 限 = 2m五、真值未知情况下的中误差计算1. 观测值的算术平均值（真值未知的情况下采用） x 对于等精度观测，当观测次数无限多时，算术平均值就是真值。观测次数有限时，算术平均值虽不等于真值，但比如何一个观测值更接近真值，是观测对象的最可靠值，也称为最或然值。2. 观测值的改正数 v v = x L（观测值） v = 03. 利用改正数求中误差m2 = vv2/(n-1)六、误差传播定律 各独立观测值的中误差与这些观测值函数的中误差之间的关系的定律，即误差传播定律。1. 倍数函数的中误差若有 z = Kx则有 mz = Kmx2. 和或差函数的中误差（水准测量的中误差） 若有z = x1x2xn则有 m2z = m21+ m22+ +m2n 若各观测值为等精度观测时，m1= m2= =mn=m 则有m2z =nm23. 线性函数的中误差 见公式（2-20）算术平均值的中误差 M2 = m2/n4. 一般函数的中误差 倾斜量距水平距离的精度，见公式（2-23）三角高程测量的高差精度，见公式（2-24）坐标计算中坐标增量的精度，见公式（2-25/26）前方交会定点的点位精度，见公式（2-28/29/30/31）七、不等精度观测的加权平均值及其中误差不等精度观测的加权平均值 x = Pi Li / Pi定权方法：根据中误差定权 Pi = 2/ mi2观测值中误差相等，各组观测次数n不同时，各组平均值的权 Pi = cni水准网测量的权的确定及导线边坐标方位角的权的确定 Pi = c/Ni第四讲 水准测量（一）知识目标：水准测量原理及水准仪的基本结构、使用方法。能力目标：能按要求操作水准仪及准确读数高程是确定地面点位置的一个要素。高程测量的方法：水准测量（精密测定高程）、三角高程测量。一、水准测量原理水平视线测定两点高差推算高程 hAB=a-b (a后视读数，b前视读数) HB=HA+hAB= HA+a-b 二、水准仪1水准仪作用 提供水平视线。2水准仪构造（DS3）望远镜 提供视线水准器 有圆水准器和管水准器两种。水准器气泡居中（由微倾螺旋调整），则视线水平基座 连接三脚架，用其脚螺旋可粗略整平仪器3水准尺和尺垫 水准尺有直尺、折尺、塔尺之分，精度要求高时采用直尺。尺垫即尺台，有三角形、圆形之分，防止尺子下沉。三、水准仪的使用1.安置与粗略整平 支开三脚架，架头基本水平，用连接螺旋将水准仪与三脚架固连，用脚螺旋使圆水准器粗略整平。2.瞄准 松开望远镜制动螺旋，用准星、缺口粗略瞄准。调节目镜螺旋使十字丝清晰；转动物镜对光螺旋，使水准尺的分划呈像清晰；转动微动螺旋使十字丝纵丝对准水准尺。3.精确整平和读数 转动微倾螺旋使水准管的气泡精确居中，并立即读数（由上往下读）。4.消除视差 通过反复调节目镜调节螺旋、物镜对光螺旋使十字丝和水准尺均呈像清晰，眼睛上下晃动时读数稳定。第五讲 水准测量（二）知识目标：水准测量的一般方法和要求能力目标：能利用水准仪按要求完成水准路线的观测一、水准测量的一般方法 水准测量是按照一定的水准路线进行的。 当所测两点的距离或高差过大时，需在两点之间分段进行，逐段安置仪器，依次测出各段高差，而后测算两点的高差。 即 h1=a1-b1 h2=a2-b2 hn=an-bn有 hAB=h=a-b水 准 测 量 手 簿测站测点后视读数（m）前视读数（m）高差（m）高程（m）备注+-1A1.8521.19471.632TP10.6582TP11.6720.312TP21.3603TP21.0290.443TP31.4724TP31.7540.358B1.39673.053=71.632+1.421计算校核a=6.307 b=4.886 h=+1.421 a-b=6.307-4.886=+1.421TP1、TP2、TP3转点，起传递高程的作用。二、水准测量的校核方法和精度要求测站校核1.改变仪高法2.双面尺法黑面为基本面，起始读数为0；红面为辅助面，起始读数有4687mm或4787mm两种。路线校核1.闭合水准路线水准点BM1（Bench Mark）高程已知，由该点出发依次测定1、2、3点的高程后，再回到BM1点组成闭合水准路线。h理=0，但往往h0，存在高差闭合差h,即h=h等外水准测量要求： h允=40L1/2或10n1/22.附合水准路线水准点BM1、BM1高程均已知，从BM1点开始依次测定1、2、3点的高程，最后附合到BM2点上，组成附合水准路线。 理论上h测=H终-H始,实际上两者往往不相等，存在高差闭合差 h=h测-（H终-H始）等外水准测量要求： h允=40L1/2或10n1/23.支水准路线只有一个已知水准点BM1，需要往返测进行校核，高差闭合差h=h往- h返等外水准测量要求： h允=40L1/2或10n1/2 注：路线长度或测站数以单程计。三、水准路线闭合差的调整与高程计算1.闭合和附合水准路线高差闭合差的调整误差与路线长度或测站数成正比，根据这个原则，将闭合差反其符号，按路线长度或测站数成正比分配到各段高差观测值上。 高差改正值为hi=h*Li/L 或 hi=h*ni/n2. 支水准路线高差闭合差的调整 取往测和返测高差绝对值的平均值作为两点的高差值，其符号与往测同。第六讲 经纬仪（一）知识目标：角度测量原理及经纬仪的结构原理能力目标：能按要求操作经纬仪及准确读数一、经纬仪的用途与结构1.经纬仪的用途 可直接测量水平角和竖直角，也可间接测量水平距离和高差。2.光学经纬仪采用光学度盘及手工旋转测微器进行读数。基本结构包括：照准部上部可转动部分，包括望远镜、横轴、竖盘、支架、竖轴、水平度盘水准器及光学读数系统。水平度盘在优质玻璃上刻划了00-3600的分划，度盘分划值为10。基座有三个角螺旋，用于整平仪器；基座借助中心螺旋与三脚架连接。读数方法：采用分微尺测微器（分微尺最小分划为1），直接读出、，估读（6的整数倍）。3.电子经纬仪 采用光电扫描度盘，可自动显示读数，与电子数据相连后，还能自动记录测量数据，使测量数据采集自动化。二、经纬仪的安置与照准用经纬仪观测水平角时，必须把仪器安置在测站上。经纬仪的安置包括对中和整平两项工作。仪器安置后，即可进行照准。1.经纬仪的安置与收仪器项目操作要点安置三脚架一手握住三脚架架头，打开扣带，三腿并在一起，另一手松开脚架各个伸缩螺旋，将脚架伸长； 脚架平台基本水平。脚架撑开的跨度合适脚架打开后，三脚架两两之间约成6070角。脚架高度与身高相适应高度约与嘴平齐；取仪器及连接仪器双手配合打开仪器箱扣，一手开箱，另一手握住水准仪照准部取出，顺手随即将仪器箱关上； 一手拿仪器上架，不得松手，另一手同时拧紧中心螺旋。粗略对中方法架设脚架时大致对准测站点； 用光学对点器对中，眼睛看对中器，双手分别摆弄两个架腿对中。粗略整平方法采用伸缩脚架的方式粗略整平仪器精确整平方法管气泡与两个脚螺旋连线方向平行，双手相对转动两个脚螺旋使气泡居中； 转90度后用第三个脚螺旋使气泡居中。精确对中方法平移仪器的方法精确对中。收仪器方法一手握水准仪照准部，另一手松开所有制动螺旋； 将仪器卸下，一步到位放置好仪器，并随手关箱、上扣。收脚架方法将脚架收拢，松开各个螺旋，将伸长的脚架还原， 拧紧各螺旋，扣好带子。 照准仪器安置好后，即可进行照准目标。a. 调节望远镜目镜使十字丝清晰。b. 松开照准部制动螺旋，转动照准部并通过光学瞄准器大约对准目标，拧紧照准部和望远镜制动螺旋。c. 转动物镜对光螺旋，使物象清晰，并消除视差。d. 转动照准部和望远镜微动螺旋，准确对准目标（应尽可能照准目标基部，且每次都应照准目标的同一部位；当目标窄于十字丝双丝距时宜采用双丝夹，目标宽于双丝距时宜用单丝平分）。第七讲 经纬仪（二）知识目标: 利用经纬仪进行角度测量的原理与方法能力目标：能合理选用观测法实施水平角的观测并完成相应的校核与计算一、水平角观测 测回法适用于观测单角，如右图所示的MON。在测站O点安置经纬仪，分别用盘左、盘右位置照准目标M、N并进行读数。 盘左位置：竖盘在望远镜视准方向的左侧。 盘右位置：竖盘在望远镜视准方向的右侧。（目的：检核及消除仪器误差的影响。） 水平角观测手簿（测回法）测站竖盘位置目标水平度盘读数半测回角值一测回角值各测回平均角值备注o左M00130680542680545680544N680712右M1800142680548N2480730o左M900236680536680542N1580812右M2700248680548N3330836 一个测回的观测程序： 上半测回： M（盘左）N（盘左）MON左 = n左 m左下半测回： N（盘右）M（盘右） MON右 = n右 m右当观测精度达到要求时【一般要求不符值（水平角上、下两个半测回角值差）40】，一个测回的结果为 MON =（MON左 +MON右）/2 全圆测回法适用于观测方向在三个及以上的情况，如右图所示。在测站O点安置经纬仪，分别用盘左（依次照准目标A、B、C、D、A并进行读数）、盘右（依次照准目标A、D、C、B、A并进行读数）位置完成一个测回中的上、下两个半测回。 OA为起始方向，也称零方向，每个半测回均要“归零”，“半测回归零差”要求24。全圆方向法观测手簿测站测回数目标读数2C平均读数左+(右180)/2归零后之方向值各测回归零后之方向值略图及角值盘左盘右 12345678910O1A0 01 00180 01 18-180 01 150 01 090 00 000 00 00B91 54 06271 54 00+0691 54 0391 52 4891 52 45C153 32 48333 32 480153 32 48153 31 33153 31 33D214 06 1234 06 06+06214 06 09214 04 54214 05 00A0 01 24180 01 18+060 01 212A90 01 12270 01 24-1290 01 2790 01 180 00 00B181 54 001 54 18-18181 54 0991 52 42C243 32 5463 33 06-12243 33 00153 31 33D304 06 36124 06 30+6304 06 33214 05 06A90 01 36270 01 36090 01 36注：第6栏： 两倍照准误差2C= 盘左读数-（盘右读数180） （不应大于25）第7栏： 同一方向的平均读数 = 盘左读数+（盘右读数180）/2第八讲 小地区控制测量（一）知识目标：小地区平面控制测量的目的与方法。能力目标：能根据测区布设相应的控制网。一、控制测量概述控制测量的目的 由于测量的误差具有累积性，先进行精度较高的控制测量，再在控制网的基础上进行细部的测量与测设，可有效减少累积误差，保证整个测区观测精度。控制点、控制网及控制测量的概念控制点：根据测量需要在测区内选定的若干个用于起控制作用的点。控制网：将测区内所有的控制点按照一定的方式连接起来所构成的几何图形。控制测量：用一定的测量仪器、工具和测量方法，精确测定测区内控制点的相互位置的过程。有平面控制测量与高程控制测量之分。平面控制测量的主要方法1.三角测量将测区内选定的相邻、相互通视的控制点连接起来组成连续的三角形锁网；在完成基线丈量与各个三角形的内角测量的情况下，根据控制网中任一已知点坐标及任一边的坐标方位角计算出各三角点的平面坐标的过程。一、二、三、四等国家平面控制网均为三角测量控制网，其中一等三角锁最先布设，精度最高，是国家平面控制网的骨架；二等三角网布设于一等三角锁环内，为国家平面控制网的全面基础；三、四等三角网是二等三角网的加密。城市平面控制网：以国家平面控制网为基础布设的平面控制网。小地区平面控制网：面积在15km2以内的测区范围为大比例测图及工程建设而建立的控制网。有首级控制网与图根控制网之分。小三角网的布设形式：单三角锁，如图a所示。中心多边形，如图b所示。大地四边形，如图c所示。线形三角锁，如图d所示。2.导线测量主要用于小地区施测大比例地形图时的平面控制，尤其是在建筑物密集的建筑区以及平坦但通视条件差的隐蔽区，导线测量较三角测量优越性更强。导线布设形式：闭合导线，如图a所示。附合导线，如图b所示。注意：布设的导线边长尽量相等；导线点的布置要均匀，能控制整个测区。高程控制测量1.国家高程控制网 有一、二、三、四等水准线路网，均为精密水准测量，其中一等水准线路环为国家高程控制的骨架；二等水准线路网布设于一等水准线路环内，为国家高程控制的全面基础；三、四等水准线路网是二等水准线路网的加密。2.城市高程控制网以国家高程控制网为基础布设的水准网。3.小地区高程控制网以国家等级水准点为基础，在测区内建立三、四等水准路线或水准网施测图根水准点的高程。水准网间距一般为13km，一个测区至少应设立3个水准点。第九讲 小地区控制测量（二）知识目标：小地区平面控制测量的外业工作内容与要求能力目标：能正确实施导线测量、小三角测量及前方交会测量的外业工作第十讲 小地区控制测量（三）知识目标：导线、小三角网及前方交会测量的内业计算方法能力目标：能根据观测结果完成导线、小三角网及前方交会测量的内业计算一、闭合导线的内业计算1.角度闭合差的调整f=测-理，其中理=（n-2）*180当ff容时，由于角度观测是等精度观测，故一般按照平均分配的原则进行闭合差调整，短边所夹的角可适当多分配一点。根据调整值计算出各内角值。2.坐标方位角的计算根据已知的起始边坐标方位角及调整后的内角，逐次推算每一条边的坐标方位角。前=后+左-180前=后+180-右3.计算坐标增量 x=D*cosy=D*sin4.坐标增量闭合差的计算与调整 闭合导线坐标增量的总和理论值应等于0，即 x=0y=0故闭合导线的实际纵、横坐标增量闭合差为fx=x测fy=y测导线的全长闭合差为fD2= fx2 + fy2全长相对闭合差为 K= fD /D对于图根导线一般要求K1/2000，困难地区K1/1000。当KK容，可进行坐标增量闭合差的调整（将增量闭合差fx、fy分别以相反的符号按与边长成比例地分配到各相应的增量上），增量改正数(精确到cm)xi=-fx*Di/Dyi=-fy*Di/D或xi=-fx*xi/xiyi=-fy*yi/yi5.计算各导线点的坐标根据导线起始点的已知坐标及改正后的增量，依次推算各导线点坐标。x2 = xi + xi2 y2 = yi + yi2x3 = x2 + x23 y3 = y2 + y23 xn = xn-1 + x(n-1)n yn = yn-1 + y(n-1)n闭合导线坐标计算表点号观测角 改正角 坐标方位角 边 长D(m)增量计算值改正后增量坐 标 值点号x(m)y(m)x(m)y(m)X(m)Y(m)123456789101112135 23 0078.16+2+63.72-1+45.26+63.74+45.25500.00500.0012+2089 33 5089 34 10563.74545.252125 48 50129.34+3-75.68-2+104.88-75.65+104.863+1073 00 2073 00 30488.09650.113232 48 2080.18+2-48.47-2-63.87-48.45-63.894+10107 48 30107 48 40439.64586.224304 59 40105.22+2+60.34-2-86.20+60.36-86.221+1089 36 3089 36 40500.00500.00135 23 002359 59 10360 00 00392.90+124.06-124.15+150.14-150.07+124.10-124.10+150.11-150.11辅助计算f=测-理=-50 fD=0.11 fx=x测=-0.09 fy=y测=+0.07f容=80 K=0.11/392.90=1/3572 K容=1/2000二、附合导线的计算附合导线坐标计算表点号观测角 改正角 坐标方位角 边 长D(m)增量计算值改正后增量坐 标 值点号x(m)y(m)x(m)y(m)X(m)Y(m)123456789101112AAB(1)B(1)22334455C(6)C(6)DD略图辅助计算CD= f=CD-CD= fx= fy= fD= f容= K= K容=1/20001.角度闭合差的调整f=CD-CD观测角为左角时，角度闭合差等于所有观测左角（包括两个连接角在内）的和减去所有左角的个数与180的乘积以及终始两已知边方位角差之和，即f=左-n*180+(CD-AB)观测角为右角时f=n*180-右+(CD-AB)注：观测角为右角时，改正数的符号与f符号相同。2.坐标方位角的计算 （同闭合导线的计算）3.计算坐标增量（同闭合导线的计算）4.坐标增量闭合差的计算与调整附合导线坐标增量的总和理论值应等于终点与始点的已知坐标差，即 x理= x终- x始y理= y终- y始故闭合导线的实际纵、横坐标增量闭合差为fx=x测-( x终- x始)fy=y测-( y终- y始)5.计算各导线点的坐标（同闭合导线的计算）第十一讲 小地区控制测量（四）知识目标：三、四等水准测量的要求与方法能力目标：能按照三、四等水准测量要求对测区实施高程控制测量