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土木工程测量学复习知识点精品文档28页

土木工程测量学复习知识点

1.1土木工程测量学的任务

工程测量的主要任务:

(1)工程控制网的建立(2)地形测绘(3)施工放样(4)设备安装(5)竣工测量(6)变形观测

确定地面点位的方法:

1、确定地面点位的要素:

a点到大地水准面的铅垂距离,即绝对高程。b点在大地水准面上的投影位置,即坐标。

2、地面点的高程:分为绝对高程和相对高程两种。

(1)绝对高程:点到大地水准面的铅垂距离,称为绝对高程。用H 表示,今后提到的高程一般指绝对高程。

(2)相对高程:地面点到任一高程基准面的铅垂距离,称为相对高程。

(3)我国的高程基准:由此测得青岛水准原点高程为72.260米

地面点的平面位置

(1)地理坐标:即经度和纬度。(2)高斯平面直角坐标系。(3)独立坐标系。

高斯平面直角坐标系

1.3用水平面代替水准面的限度

三、对高程的影响:进行高程测量中,即使在很短的距离内也必须考虑地球曲率的影响。

1.4测绘工作的基本原则

一、测量工作的基本内容:

高差测量、水平角测量、水平距离测量是测量工作的三项基本内容。又称为三项基本测量工作。

二、测量工作的基本原则:

1、从整体到局部,先控制后碎部,由高级到低级。

2、前一步测量工作未作检核,绝不进行下一步测量工作。

三、测定和测设的概念:

1、测定:把地面上原有的点、建筑物的平面位置在地形图上标定出来,这一过程称为测定。

2、测设:把地形图上设计好的点、建筑物的平面位置和高程在地面

上标定出来,这一过程称为测设。

2水准仪及水准测量

水准测量的目的:通过测量地面上两点之间的高差h,根据已知点的高程求算未知点的高程。

2.1水准测量的原理

一、水准测量原理:水准测量是利用水准仪所提供的水平视线测定两点间高差的一种方法。

二、水准测量的有关专业术语:

注:水准测量具有方向性,若测AB之间的高差,一定是从A侧到B。(1)后视点A,前视点B(2)后视读数a,前视读数b(3)视线高程Hi (4)测站:安置仪器的地方称为测站。

2.2水准仪的基本构造及使用

水准测量的仪器为:水准仪,工具有:水准尺和尺垫。

我国生产的水准仪有很多种,我们只介绍DS3型微倾水准仪,也是比较常用的一种水准仪,其中D和S分别是大地测量和水准仪的汉语拼音的第一个字母,下标3表示仪器的精度等级,数字越小,精度越高。

一、 DS3型微倾水准仪的构造:

水准仪由望远镜、水准器、基座三部分构成

4、水准仪上各种螺旋的名称及其作用:

共有六种螺旋,分别是

物镜对光螺旋:使远处目标的像清晰。

目镜对光螺旋:使十字丝清晰。

脚螺旋:使圆水准器气泡居中。

制动螺旋:固定或松开望远镜。

微动螺旋:使望远镜左右微微摆动。

微倾螺旋:使管水准器气泡居中。

二、水准尺:

水准尺有塔尺和双面尺两种。用优质的木材、铝合金或玻璃钢制成。

2、双面尺:又称红黑面尺,尺长3米,两根为一对,尺子两面均有分划,黑面分划为基本分划,底部起点为零,红面分划为辅助分划,底部起点不为零。

三、水准仪的使用:

主要讲使用步骤:共分五步。

安置仪器,粗略整平,瞄准水准尺,精确整平,读数

1、安置仪器:

2、粗略整平:

(1)概念:调节脚螺旋,使圆水准器气泡居中。

(2)方法:记住一句话,气泡移动方向始终与转动脚螺旋的左手大拇指移动方向一致。

3、瞄准水准尺:

4、精确整平:

5、读数:

二、水准测量的施测方法:

利用转点进行测量,但测量结果不一定正确。

三、水准测量的实施路线:

1、符合水准路线

2、闭合水准路线

3、支水准路线

四、水准测量的检核方法:

1、计算校核

2、测站检核:在同一测站测得的结果是否一致,称为测站检核。常用的有两种方法。

(1)双仪器高法:对于普通水准测量,两次测得高差之差的绝对值应小于6mm.

(2)双面尺法:

3、成果检核:计算检核只能发现计算是否有误,测站检核只能检验一个测站上是否存在错误或误差是否超限,但对于一条水准路线来说,测站检核不足以说明测量全过程的精度是否符合要求:如仪器本身误差。只有通过成果检核才能知道。

(1)符合水准路线:(2)闭合水准路线:

五、水准测量的内业计算:

包括闭合水准路线的计算和符合水准路线的计算:

计算过程:

(1)列表,把已知数据填入表中;(2)计算高差闭合差fh,对于闭合水准路线,fh=∑h测

对于符合水准路线,fh=∑h测-∑h理

(3)计算高差容许闭合差fh容

fh容=±12√n fh容=±40√L

若fh<fh容,说明测量结果符合要求。

(4)调整高差闭合差:

调整原则:将闭合差以相反的符号,按与测站数或距离成正比的原则分配到各段中去。

(5)计算改正后的高差:实测高差+改正数

(6)计算待定点的高程。

2.4水准仪的检验方法

一、水准仪在使用之前应进行一般性检查:

望远镜成像是否清晰

制动螺旋、微动螺旋、微倾螺旋和对光螺旋是否有效

脚螺旋是否灵活

脚架固定螺旋是否可靠

二、水准仪应满足的几何条件:

圆水准器轴应平行于仪器竖轴;

视准轴应平行于水准管轴

十字丝的横丝应垂直于仪器的竖轴

三、水准仪的检验方法:

圆水准器轴应平行于仪器竖轴的检验方法:

转动脚螺旋,使圆水准器气泡居中,然后将仪器转动180,若气泡仍然居中,则此条件满足,否则需进行校正。

2.5水准测量误差及注意事项

一、水准测量的误差来源:

(一)仪器误差:

1、仪器校正不完善的误差,如水准管轴与视准轴不平行产生的误差。

2、水准尺误差,如分划不准确,尺身弯曲产生的误差,水准尺零点误差。(二)观测误差:

1、水准管气泡居中误差。

2、读数误差

3、视差影响

4、水准尺倾斜误差(三)外界条件的影响

1、仪器下沉

2、大气折光影响

3、温度变化的影响

二、水准测量时取前后视距相等可以消除以下误差:

1、视准轴不平行于水准管轴产生的误差。

2、大气折光的影响产生的误差。

3、地球曲率的影响产生的误差。

3 经纬仪及角度测量

三、测量水平角时对水平度盘的要求:

1、水平度盘一定要水平放置。

2、水平度盘中心一定要和地面上的点位处在同一条竖直线上。

3.2光学经纬仪的基本构造及使用

工程上常用经纬仪的全称:

DJ6级光学经纬仪。D:表示大地测量J:表示经纬仪6:表示经纬仪的精度等级,数字越小,精度越高。

经纬仪的组成:由照准部、水平度盘、基座三部分组成。

一、经纬仪上各种螺旋的名称及其作用::

1、物镜对光螺旋:使远处目标的像清晰。

2、目镜对光螺旋:使十字丝清晰。

3、读数显微镜调焦螺旋:使读数清晰。在读数时,要通过反光镜把光线充分反射到进光孔中。

4、水平制动螺旋:固定或松开照准部。

5、水平微动螺旋:使照准部左右微微摆动。

6、望远镜制动螺旋:固定或松开望远镜。

7、望远镜微动螺旋:使望远镜上下微微摆动。

8、竖盘指标水准管微动螺旋:使竖盘指标水准管气泡居中。

9、光学对中器调焦螺旋:使地面上的点位清晰。

10、脚螺旋:使水平度盘上的水准管气泡居中。

11、度盘控制螺旋:使水平度盘转动

12、轴座固定螺旋:固定轴座。

二、经纬仪的读数方法:

测微尺读数

读数要求:直接读出度、分估计到秒且秒数应估计成6的倍数。

三、经纬仪的使用步骤::

1、安置仪器:

注意事项:(1)脚架高度要适中。(2)架台要大致水平。(3)要双手抱仪器。(4)连接螺旋暂时不要拧紧。

2、对中:

对中目的:使仪器中心和角的顶点处在同一条竖直线上。

对中方法:有垂球对中和光学对中两种方法

3、整平:

整平目的:使水平度盘处于水平位置。

整平方法:首先使水平度盘水准管平行于任意一对脚螺旋的连线,两手相向转动着一对脚螺旋,使水准管气泡居中,注意气泡移动方向始终和转动脚螺旋的左手大拇指移动方向一致,然后把仪器转动90度,再调节第三个脚螺旋,使气泡居中。如此反复进行两到三次,直至仪器转动任一位置气泡都居中为止。

4、照准目标:

(1)用望远镜上的对点器照准目标,然后固定水平制动螺旋和望远镜制动螺旋。

(2)调节物镜对光螺旋,使目标的像清晰。

(3)调节目镜对光螺旋,使十字丝清晰。

(4)调节水平微动螺旋和望远镜微动螺旋,使目标的像处在十字丝中

心。

5、读数。

1.3水平角观测

一、水平角观测方法:

有测回法和方向观测法两种。

测回法:适用于观测两个方向之间的单角。

方向观测法:适用于同一点多个方向之间的夹角。

我们重点学习测回法。

二、测回法观测水平角的步骤:

1、在O点安置经纬仪,对中整平。

2、盘左照准A点,读取读数a1

3、松开制动螺旋,顺时针转动照准部,盘左照准B点,读取读数b1

4、松开制动螺旋,翻转望远镜,盘右照准B点,读取读数b2

5、松开制动螺旋,逆时针转动照准部,盘右照准A点,读取读数a2

6、计算:上半测回β1=b1-a1下半测回β2=b2-a2

若β1-β2≤40取β=(β1+β2)/2

1.4光学经纬仪的检验方法

一、经纬仪应满足的几何条件:

1、照准部水准管轴应垂直于竖轴。

2、十字丝的竖丝应垂直于横轴。

3、视准轴应垂直于横轴。

4、横轴应垂直于竖轴。

5、观测竖直角时,望远镜视线水平,竖盘指标水准管气泡居中时,指

标线所指读数为始读数。

二、角度测量时经纬仪应满足的要求:

1、水平度盘一定要水平放置。

2、水平度盘中心一定要和角的顶点处在同一铅垂线上。

3、望远镜绕水平轴旋转,视准轴一定要扫出一个竖直面。

三、经纬仪的检验方法:

照准部水准管轴应垂直于竖轴的检验方法:

转动照准部使水准管平行于任意一对脚螺旋,相向转动这一对脚螺旋使气泡居中,然后将仪器转动180度,若气泡仍然居中说明条件满足,否则应进行校正。

1.5角度测量误差与注意事项

一、误差来源:

1、仪器误差:

(1)仪器加工制造不完善所产生的误差

(2)仪器校正不精确所引起的误差

2、人为因素的影响:

(1)对中误差(2)整平误差(3)照准误差(4)读数误差

3、外界条件的影响。

一、角度测量时采用盘左盘右观测可以消除或减小的误差:

1、度盘刻划不均匀产生的误差。

2、照准部偏心产生的误差。

3、视准轴不垂直于横轴产生的误差。

4、横轴不垂直于竖轴产生的误差。

5、竖盘指标差的影响。

距离测量的方法:钢尺量距、视距测量、光

电测距

钢尺量距有一般方法和精密方法两种。

4.1钢尺量距的一般方法

一、测量工具:

1、主要工具:钢尺

规格有20m、30m、50m等几种

根据钢尺零点位置的不同有端点尺

和刻线尺之分。

2、辅助工具:测釺、标杆、垂球等。

要往返测量一次,取平均值作为最后结果,测量精度用相对误差k来衡量 K= (│d往—d返│ /d均)在平坦地区,k≤1/3000

5施工放样的基本方法

一、施工测量的目的和内容:

2、施工测量的目的:把地形图上设计好的建筑物、构筑物的平

面位置和高程在地面上标定出来,作为施工的依据。

3、施工测量的内容:

(1)施工控制网的建立

(2)建筑物的定位

(3)建筑物主要轴线的测设

(4)建筑物的细部测设

(5)工程竣工测量

(6)建筑物的变形观测

二、施工测量的特点:

1、施工测量贯穿于施工的全过程

2、施工现场多为立体交叉作业,对施工测量带来很大影响

三、施工放样方法:

1、一般方法

2、精密方法:又称为归化放样。

4.2距离、水平角和高程放样

二、水平角测设:

已知:在地面上有A、P两点,

要求:在地面上测设出B点,使∠PAB=30度,DAB=30米

测设过程:(1)在A点安置经纬仪,对中整平;

(2)盘左照准P点,读取读数

(3)松开制动螺旋,顺时针转动照准部30度,在此方向上量出30米,得B1点

(4)松开制动螺旋,盘右照准P点,读取读数

(5)松开制动螺旋,顺时针转动照准部30度,在此方向上量出30米,得B2点

(6)若B1 B2点不重合,取B1 B2中点作为最后结果。

三、高程测设:

已知:地面上有一点 A,在A点附近有一电杆

要求:在电杆上标出标出一点B,使B点比A点高0.450米。

测设过程:

(1)在A点和电杆之间安置水准仪,在A点立一塔尺,望远镜照

准塔尺得后视读数为a;

(2)假设B点塔尺上的读数b,计算B点塔尺上的读数b

∵ HA+a=HB+b

∴ b= a-(HB -HA)= a-0.450

(3)在电杆侧面上立一塔尺,望远镜照准塔尺,上下移动塔

尺,当读数恰好为(a-0.450)时,在尺底电杆侧面上画一标

志,即表示B点的高程位置。

4.3点的平面位置放样

一、直角坐标法:二、极坐标法:三距离交会法:四、角度交会法:

17、端点尺:以最外端作为零点位置的钢尺。

18、刻划尺:在前端刻有零分划线的钢尺。

19、尺长改正:钢尺实际长度与名义长度的差值。

20、温度改正:钢尺检定时的温度与用之进行丈量时温度一般不相等则由于温度变化引起钢尺本身热胀冷缩所导致的尺长变化。

简答题

1、工程测量的定义及其主要任务是什么?

答:工程测量是一门测定地面点位的科学。其主要任务是:测图、用图、放样(放图)。

3、什么叫大地水准面?测量中的点位计算和绘图能否投影到大地水准面上?为什么?

答:通过平均海水面并延伸穿过陆地所形成闭合的那个水准面。不能,因为大地水准面表面是一个凹凸不平的闭合曲面,这给测量中点位计算以及绘图投影带都会带来很大麻烦。

4、测量选用的基准面应满足什么条件?为什么?

答:条件:1)基准面的形状和大小,要尽可能地接近地球的形状和大小;2)要是一个规则的数学面,能用简单的几何体和方程式表达。这是因为:1)所有的测量工作都是在地球表面进行的,是以地球为参照的,所以要保证测量工作的真实性和准确性;2)为了尽可能地方便测量中繁杂的数据计算处理。

5、水准仪必须满足哪些条件?

答:1)水准管轴平行于视准轴;2)圆水准器轴平行于仪器竖轴;3)当仪器整平后,十字丝必须满足水平的条件。

6、为什么把水准仪安置在距离前后视两根尺子大致相等的地方?

答:可以消除或减弱视准轴水平残余误差、对光透镜进行误差、地球曲率误差、大气折光误差等对高差观测值的影响。

7、为什么水准测量读数时,视线不能靠近地面?

答:尽可能地避免大气折光的影响。

8、转点在测量中起何用?转点前视点变为后视点及仪器搬至下一站的过程中,为什么不宽容许发生任何移动?如何选择转点?

答:起传递高程的作用。若发生移动,则前、后两站所测的不是同一个点,就达不到其转递高程的作用。选择转点首先应考虑其要与前、后两点通视并且与前、后两点之间的距离大致相等,一般应选在质地比较坚硬的地面上。

9、用经纬仪照准在同一竖直面类不同高度的两个点子,在水平度盘上的读数是否一样?在一个测站,不在同一铅垂面上的不同高度的两个点子,两视线之间夹角是不是所测得的水平面?

答:一样。不是,两视线在同一水平面上的投影夹角才是所测得的水平角。

10、什么叫竖直角?在测竖直角时,竖盘和指标的转动关系与测水平角时水平度盘和指标的转动关系有什么不同?

答:在同一竖直面内,一点至目标的倾斜视线与水平视线所夹的锐角。水平度盘是固定不动的,指标随望远镜的转动而转动;而竖直角观测中,指标是不动的,竖直度盘随望远镜的转动而转动。

11、水平角与竖直角的取值范围和符号有什么不同?

答:水平角都为正,取值范围是0度到360度之间;竖直角有正(仰角)有负(俯角),其取值范围是-90度到+90度之间。

12、钢尺量距精度受到哪些误差的影响?在量距过程中应注意些什么问题?

答:1)定线误差,丈量前必面认真定线,在丈量时钢尺必须贴定向点;2)尺长误差,在丈量前应将钢尺交有关部门进行检定。并且由于钢尺尺长误差对量距的影响随距离增长而增大,所以对于比较精密的丈量一定要加尺长改正;3)温度误差,加温度改正数。并且在精密丈量中,必须设法测定钢尺表面的温度,据此加以改正;4)拉力误差,在丈量时要保持拉力均匀;5)钢尺对准及读数误差,量距时钢尺要对准点位;读数时要集中精力,避免把数字读错或颠倒,记录表不能听错、记错。

13、当钢尺的实际长不于钢尺的名义长度时,使用这把尺量距是会把距离量长了还是量短了?若实际长小于名义长度时,又会怎么样?

答:当实际长度小于名义长度时,会把距离量长了;反之,会把距离量短了。

14、为什么红外测距仪要采用两个以上的调制频率?

答:分别用不同调制频率的光波来作为“粗测尺”和“精测尺”,解决了测程与测距精度的矛盾。

15、何为直线定向?

答:确定直线与一基本方向线之间的水平夹角;以表达直线的方位。

16、什么叫象限角?象限角与方位角有何关系?答:以直线端点的子午线北端或南端起算,量至直线的锐角。它与坐标方位角之间的换算关系如下表所示。

象限Ⅰ,换算公式:北东:R=α

象限Ⅱ,换算公式:南东: R=180度-α

象限Ⅲ,换算公式:南西:R=α-180度

象限Ⅳ,换算公式:北西:R=360度-α

17、真方位角、磁方位角均可直接测定,坐标方位角一般不能直接测定,可通过计算获得,试问:计算某一条边的方位角时,需要什么已知数据和测定的数据?

答:已知一条边的方位角,测定该边与已知边的水平夹角。

19、何谓中误差?为什么用中误差为衡量观测值的精度?在一组等精度观测中,中误差与真误差有什么区别?

答:中误差是由有限个观测值的真差而求得的标准差的估值,它是一个反映一组真误差离散大小的指标。真误差是一个量的观测值与理论值之差值,而中误差是由真误差计算而来的,并且它反映出真误差离散度的大小。

21、布设测量控制网应遵循什么样的原则?为什么?

答:从整体到局部;由高级到低级。原因是为了限制误差的传播范围,满足测图和放样的碎部测量的需要,使分区的测图能拼接成整体,使整体的工程能分区开展测量工作。

22、导线可布设成哪几种形式?都在什么条件下采用?

答:闭合导线:多用在面积较宽阔的独立地区作测图控制;附合导线:多用于带状地区作测图控制,也广泛用于公路、铁路、水利等工程的勘测与施工;支导线:一般只作补点使用,而且点数不宜超过两个。

23、导线测量的外业工作有哪些?

答:1)踏勘选点及建立标志;2)丈量各条导线边长;3)测量导线转角;4)与高级控制网进行连测。

24、导线点的选择应注意哪些问题?

答:1)相邻点间必须通视良好,地势较平坦,便于测角和量距;2)点位应选在土质坚实处,便于保存标志和安置仪器;3)视野开阔,便于测图或放样;4)导线各边的长度应大致相等,除特殊条件外,导线边长一般在50米至350米之间;5)导线点应有足够的密度,分布较均匀,便于控制整个测区。

25、比例尺和比例尺精度之间关系如何?

答:比例尺就是图上一段直线的长度与地面上相应线的水平长度之比;比例尺精度是相当于图上0.1毫米的实地水平距离。比例尺精度m=0.1毫米*数字比例尺分母M。

26、等高线有什么特性?

答:1)同一等高线上的点,其高程相等;2)等高线是一条连续闭合的曲线,不在本图幅内闭合,必在另一图幅内闭合;3)等高线越密,表示地面坡度就愈陡,反之愈缓;4)等高线与山脊线、山谷线正交。

27、试述经纬仪测绘测图的工作步骤?

答:1)安置仪器,对中整平,量取仪器高;2)立尺员按计划路线跑点立尺3)观测读数(水平角、竖直角、中丝、视距);4)计算碎部点的水平距离、高差按极坐标法绘图。

28、地形图在工程上有哪些用途?

答:1)测定图上点位的坐标与高程;2)测定图上直线的距离、方位角和坡度;3)按已知坡度在图上选定线路;4)沿已知方向绘制断面图;5)测定汇水面积等。

30、试述用等高线法进行土方估算的步骤?

答:1)绘出填挖边界线,其实就是等于设计高程的等高线或平整场中高程等于设计高程的相邻等高点的连线2)测出各条等高线所围的填挖面积3)计算填挖方量:填(挖)方量相邻两填(挖)方面积的平均值*等高距。

32、某里程桩号为K25+400,试说明该桩号的意义?

答:表示该桩至路线起点的水平距离为250400米。

34、施工测量包括哪些内容任务?

答:施工测量就是根据建筑物、构筑物设计施工图的要求,通过施工测量的定位、放线和检查,将其平面位置和高程标定到施工需要的作业面上,以指导施工,还有就是对于一些高大或特殊的建筑物进行变形监测。

35、测设与测图有什么区别?

答:恰好是两个相反过程,测设是从图纸上到实地的过程,也就是把图纸上的设计实测到实地的过程;而测图是从实地到图纸的测量过程,即把地表面上的地物、地貌测绘到图纸上的过程。

1.建筑工程测量的主要任务是什么

绘大比例尺地形图、建筑物的施工测量、建筑物的变形观测

2. 测量上的平面直角坐标与数学中的平面直角坐标有何不同?

数学平面直角坐标系纵轴为y轴,横轴为x轴。坐标象限划分按照逆时针测量;

测量平面直角坐标系纵轴为x轴,横轴为y轴。坐标象限划分按照顺时针。