《公路工程施工測量》課程教學課件貴州交通職業技術學院課程總負責廖中霞課程總設計王鋒

測量科學技術在國民經濟建設和社會可持續發展以及國防建設中的重要地位不斷提高，應用不斷擴大。----寧津生課程的性質公路工程施工測量。專業課；路橋專業的基本技術；公路工程建設的主要導向技術。學習課堂教學、實訓教學、實習教學。根據課堂教學需要開展實訓教學，完成必要的作業；實習教學將作為獨立課程在課堂教學之后進行。通過課堂教學、實訓教學、實習教學達到掌握公路工程施工測量技術的目的。希望努力學習，刻苦訓練，真正掌握公路工程施工測量技術，為公路工程建設服務。學習情景一

公路工程施工進場準備階段的施工測量單元1公路工程施工測量的概述一、本單元重點公路工程測量的任務和作用。二、本單元難點地面點位的表示方法。三、課時分配講授2學時。1.1介紹公路

測量在公路工程建設中占有非常重要的地位，從公路與橋梁的勘測設計，到施工放樣、竣工檢測無不用到測繪技術。例如公路在建設之前，為了確定一條經濟合理的路線，必須進行路線勘測，繪制帶狀地形圖和縱、橫斷面圖，并在圖上進行路線設計，然后將設計路線的位置標定在地形圖上，以便進行施工。當路線跨越河流時，必須建造橋梁，在建橋之前，測繪橋址河流兩岸的地形圖，測量河床斷面、水位、流速、流量和橋梁軸線的長度，以便設計橋臺橋墩的位置，最后將設計位置測設到實地。當路線跨越高山時，為了降低路線的坡度，減少路線的長度，多采用隧道穿越高山。在隧道修建之前，應測繪隧址大比例尺地形圖，測定隧道軸線、洞口、豎井等位置，為隧道設計提供必要的數據。在隧道施工過程中還需要不斷地進行貫通測量以保證隧道構造物的平面位置和高程正確貫通。

測量學是測定地面點的空間位置，將地球表面地形和其他地理信息1.2目前公路工程施工測量的內容及其應用1．完成外業測量準備工作；2．用水準儀測量高程；3．用光學經緯儀測量角度；4．用視距法進行地形測量；5．操作、使用、維護、檢校常規測繪儀器；6．操作和使用全站儀；7．記錄和計算測量成果；8．實施大比例尺地形圖的測繪和公路中線與縱、橫斷面測量；9．計算并設置圓曲線和緩和曲線；10．進行工程施工放樣。一、測量的基本工作測量工作的基本內容是確定地面點的位置。它有兩方面的含義，一方面是將地面點的實際位置用坐標和高程表示出來；另一方面是根據點位的設計坐標和高程將其在實地上的位置標定出來。要完成上述任務，必須用測量儀器通過一定的觀測方法和手段測出已知點與未知點之間所構成的幾何元素，才能由已知點導出未知點的位置。點與點之間構成的幾何元素有：距離、角度和高差，這三個基本元素稱之為測量三要素。二、測量工作的原則和方法在進行某項測量工作時，往往需要確定許多地面點的位置。假如從一個已知點出發，逐點進行測量和推導，最后雖可得到欲測各點的位置，但這些點很可能是不正確的，因為前一點的測量誤差將會傳遞到下一點。這樣積累起來，最后可能達到不可允許的程度。因此測量工作必須依照一定的原則和方法來防止測量誤差的積累。在實際測量工作中應遵循的原則是：在測量布局上要“從整體到局部”；在測量精度上要“由高級到低級”；在測量程序上要“先控制后碎部”，也就是在測區整體范圍內選擇一些有“控制”意義的點，首先把它們的坐標和高程精確地測定出來，然后以這些點作為已知點來確定其他地面點的位置。這些有控制意義的點子組成了測區的測量骨干，稱之為控制點。采用上述原則和方法進行測量，可以有效的控制誤差的傳遞和積累，使整個測區的精度較為均勻和統一。三、控制測量的概念為了測定控制點的坐標和高程所進行的測量工作稱之為控制測量。它包括平面控制測量和高程控制測量。控制測量是整個測量過程中的重要環節，它起著控制全局的作用。對于任何一項測量任務，必須先進行整體性的控制測量，然后以控制點為基礎進行局部的碎部測量。例如大橋的施工測量，首先建立施工控制網，進行符合精度要求的控制測量，然后在控制點上安置儀器進行橋梁細部構造的放樣。在國家廣大的區域內，測繪部門已布設了高精度的國家平面控制網和國家高程控制網。國家基本的平面和高程控制按照精度的不同，分為一、二、三、四等，由高級到低級逐級布設。由于國家基本的平面和高程控制點的密度(如四等平面控制點的平均間距為4km)遠不能滿足地形測圖和工程建設的需要，因此，在國家基本控制點的基礎上還須進行小區域的平面和高程控制測量。本書在后續章節中將詳細講述小區域控制測量(即平面控制測量——導線和小三角測量；高程控制測量——水準測量)的布網形式和測量與計算方法。1.3地面點的表示方法我們知道，地面點是相對于地球定位的。如果選擇一個能代表地球形狀和大小且相對固定的理想曲面作為測量的基準面，就可以用地面點在基準面上的投影位置和高度來確定地面點空間位置。一測量的基準面實際測量工作是在地球的自然表面上進行的，而地球自然表面是很不規則的，有陸地、海洋、高山和平原，通過長期的測繪工作和科學調查了解到，地球表面上海洋面積約占71%，陸地面積占29%。人們把地球總的形狀看作是被海水包圍的球體，也就是設想有一個自由平靜的海水面，向陸地延伸而形成一個封閉的曲面，我們把這個自由平靜的海水面稱為水準面。水準面是一個處處與重力方向垂直的連續曲面。水準面在小范圍內近似一個平面，而完整的水準面是被海水包圍的封閉曲面。因為符合上述水準面特性的水準面有無數個，其中最接近地球形狀和大小的是通過平均海水面的那個水準面，這個惟一而確定的水準面叫大地水準面，大地水準面就是測量的基準面。

由于地球內部質量分布不均勻，導致地面上各點的重力方向即鉛垂線方向產生不規則的變化，因而大地水準面實際上是一個有微小起伏的不規則曲面。如果將地面上的圖形投影到這個不規則的曲面上，將無法進行測量計算和繪圖，為此必須用一個和大地水準面的形狀非常接近的可用數學公式表達的幾何形體來代替大地水準面。在測量上是選用橢圓繞其短軸旋轉而成的參考旋轉橢球體面，作為測量計算的基準面。二、參考橢球體的參數1．1980年以后IAG-75參數:R=6378140米，α=1/298.257，推算值b=6356755.288米。2．1954年北京坐標系參數:前蘇聯克拉索夫斯基參數，R=6378245米，α=1/298.3，推算值b=6356863.019米。3．平均參數:R=6371000米。三、大地坐標系統大地坐標系統是以參考橢球體面為基準面的球面坐標系，通常以大地經度和大地緯度表示，簡稱經度(L)，緯度(B)。L、B或稱為大地坐標。B:29°33′45.″8036L:119°51′28.″7441四、高斯平面直角坐標系統大地坐標表示地面點的球面坐標，工程設計上需要點位平面位置。工程建設在地球曲面上完成，工程設計均在平面上進行。“平面”與“曲面”必然有矛盾。高斯平面直角坐標系是一種應用廣泛的坐標系統，可以解決這類問題。高斯投影的幾何意義：1)沿N、S兩極在參考橢球面均勻標出子午線(經線)和分帶。2)假想一個橫橢圓柱面套在參考橢球面上。3)地球表面投影到橫橢圓柱面上。4)展開成高斯平面。沿N、S兩極在參考橢球面均勻標出子午線(經線)和分帶。按經差

L分帶邊緣子午線中央子午線假想一個橫橢圓柱面套在參考橢球面上地球表面投影到橫橢圓柱面上地球的投影紅線是投影線

取出地球的投影---剪開---壓平后高斯平面的特點1)投影后的中央子午線NBS是直線，長度不變。2)投影后的赤道ABC是直線，保持ABC⊥NBS。3)離開中央子午線的子午線投影是以二極為終點的弧線，離中央子午線越遠，弧線的曲率越大，說明離中央子午線越遠投影變形越大。高斯平面直角坐標系的建立建立規則:①X軸是中央子午線NBS的投影，北方為正方向；②Y軸是赤道ABC的投影，東方為正方向；③原點，即中央子午線與赤道交點用O表示；④四象限按順時針順序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ排列高斯平面直角坐標表示地面點位置如x=2433586.693m，y=38514366.157m。表示的意義:(1)表示點在高斯平面上至赤道的距離;

2433586.693m(2)包括有投影帶的帶號、附加值500km和實際坐標Y三個參數，即y=帶號N(或n)+500km+Yp

38+500+14366.157m全球高斯投影帶

高斯投影根據Δ逐帶連續進行，全球連續

逐帶高斯投影展開成如下圖的高斯平面。

L=6

六度帶中央子午線經度Lo=6N-3

L=3

三度帶中央子午線經度Lo=3n投影帶的中央子午線與編號

L=6

六度帶中央子午線經度Lo=6N-3

L=3

三度帶中央子午線經度Lo=3n我國在大地坐標系中的經度位置74°～135°六度帶編號N在我國:在13～23之間。三度帶編號n在我國:在25～45之間。五、獨立平面直角坐標系

獨立平面直角坐標系建立沒有高斯平面直角坐標系那樣嚴格的規則，主要表現在:1.坐標系X軸所在的中央子午線的經度不一定滿足式，可按不同要求采用其他的經度，具有一定的隨意性；2.坐標軸X軸的正方向不一定指向北極，可根據工作需要自行確定，具有某種實用性；

3.坐標系原點不一定設在赤道上，一般設在有利于工作的范圍內，具有相應的區域性。數學上的三角公式適用于測量平面坐標系

x=s×cosαy=s×sinα實際應用中的地面點高程的概念絕對高程：地面點沿其垂線到似大地水準面的垂直距離。相對高程：地面點沿其垂線到假定的似大地水