工程测量学教学资源

《工程测量实验与实训》

978-7-122-33512-8

化学工业出版社

2019年3月

刘蒙蒙、李章树、张璐

第1章　绪论 1

1.1 工程测量学简介 1

1.1.1　工程测量学概述及任务 1

1.1.2　测绘学的分类 1

1.2 地面点位的表示方法 2

1.2.1　地球形状和大小 2

1.2.2　参考椭球体 3

1.2.3　测量坐标系 3

1.2.4　我国大地坐标系的建立 6

1.2.5　高程 6

1.3 地球曲率对测量工作的影响 7

1.3.1　水准面曲率对水平距离的影响 7

1.3.2　水准面曲率对水平角的影响 8

1.3.3　水准面曲率对高差的影响 8

1.4 测量工作概述 8

1.4.1　测量的基本工作 8

1.4.2　测量的基本原则 9

习题 9

第2章　高程测量 10

2.1 高程测量概述 10

2.2 水准测量的原理 11

2.3 水准测量的仪器和工具 11

2.3.1　水准仪的基本构造 11

2.3.2　水准尺和尺垫 14

2.3.3　微倾式水准仪的使用 15

2.4 水准测量方法 17

2.4.1　水准路线的形式 17

2.4.2　水准测量的施测方法 17

2.4.3　观测成果处理 19

2.5 三、四等水准测量 21

2.5.1　观测方法 21

2.5.2　计算与检核 23

2.5.3　观测成果的处理 24

2.6 微倾式水准仪的检验和校正 24

2.6.1　微倾式水准仪的主要轴线及应满足的几何条件 24

2.6.2　水准仪的检验与校正 24

2.7 水准测量的误差及其消减方法 27

2.8 自动安平水准仪 29

2.8.1　自动安平原理 29

2.8.2　自动安平水准仪的使用 30

习题 31

第3章　角度测量 33

3.1 角度测量原理 33

3.1.1　水平角测量原理 33

3.1.2　竖直角测量原理 34

3.2 光学经纬仪 34

3.2.1　DJ6光学经纬仪的基本构造 34

3.2.2　DJ2光学经纬仪的基本构造 37

3.3 光学经纬仪的安置和使用 39

3.3.1　经纬仪的对中和整平 39

3.3.2　照准目标 40

3.3.3　读数 40

3.3.4　合零 40

3.4 水平角测量 41

3.4.1　测回法 41

3.4.2　方向观测法（全圆测回法）42

3.5 竖直角测量 44

3.5.1　竖盘装置 44

3.5.2　竖直角的观测 45

3.5.3　竖直角的计算 45

3.5.4　竖盘指标差 46

3.6 经纬仪的检验和校正 47

3.6.1　经纬仪应满足的主要条件 47

3.6.2　经纬仪的检验和校正 48

3.7 角度测量的误差分析 51

3.7.1　仪器误差 51

3.7.2　观测误差 53

3.7.3　外界条件的影响 54

3.7.4　角度测量的注意事项 54

3.8 电子经纬仪 55

3.8.1　电子经纬仪构造 55

3.8.2　电子经纬仪测角原理 55

习题 58

第4章　距离测量 60

4.1 钢尺量距 60

4.1.1　直线定线 61

4.1.2　钢尺量距的一般方法 61

4.1.3　钢尺精密量距 62

4.1.4　钢尺量距的误差分析和注意事项 63

4.2 视距测量 64

4.2.1　视距测量原理 64

4.2.2　视距测量的观测、计算 66

4.2.3　视距测量误差与注意事项 66

4.3 光电测距 67

4.3.1　电磁波测距原理 67

4.3.2　红外测距仪及其使用 69

4.3.3　测距成果改正计算 69

4.3.4　测距仪的测距误差和标称精度 70

4.4 直线定向 70

4.4.1　三北方向 70

4.4.2　直线定向的基本方向 71

4.4.3　方位角与象限角 72

4.4.4　正、反坐标方位角 73

4.4.5　坐标方位角的推算 73

4.5 用罗盘仪测定直线的磁方位角 74

4.5.1　罗盘仪 74

4.5.2　磁方位角测定的注意事项 75

习题 75

第5章　测量误差基本理论 77

5.1 概述 77

5.1.1　测量误差产生的原因 77

5.1.2　测量误差的分类 78

5.2 评定精度的指标 80

5.2.1　中误差 80

5.2.2　极限误差 81

5.2.3　相对误差 81

5.3 误差传播定律 81

5.3.1　倍数函数 82

5.3.2　和差函数 82

5.3.3　一般线性函数 83

5.3.4　非线性函数 83

5.4 算术平均值及其中误差 84

5.4.1　算术平均值 84

5.4.2　算术平均值的中误差 85

5.4.3　用改正数求中误差 85

5.5 加权平均值及其中误差 87

5.5.1　权的概念 87

5.5.2　权与中误差的关系 87

5.5.3　加权平均值及其中误差 87

习题 88

第6章　全站仪及全球定位技术 89

6.1 全站仪介绍 89

6.1.1　全站仪外观 89

6.1.2　辅助工具 89

6.1.3　全站仪的基本介绍 89

6.2 全站仪的基本操作与使用方法 93

6.2.1　全站仪的应用 93

6.2.2　全站仪的使用 93

6.2.3　全站仪基本测量模式具体使用介绍 93

6.3 全站仪程序测量 97

6.3.1　坐标放样测量 97

6.3.2　对边测量 99

6.3.3　悬高测量 99

6.4 全站仪观测误差 99

6.5 全站仪测距误差的检验 100

6.5.1　测距仪的检视 100

6.5.2　测距常数的测定 100

6.5.3　全站仪使用的注意事项与维护 101

6.6 全球定位系统(GPS) 概述 102

6.6.1　GPS 系统的组成 103

6.6.2　GPS 卫星信号 103

6.6.3　GPS 坐标系统 104

6.7 GPS定位基本原理 104

6.7.1　测距码伪距测量与绝对定位 104

6.7.2　载波相位测量与相对定位 105

6.8 GPS测量外业实施及内业处理 106

6.8.1　GPS控制网的布设形式 106

6.8.2　GPS控制点选点要求 108

6.8.3　GPS控制网的外业观测 108

习题 109

第7章　小区域控制测量 110

7.1 控制测量概述 110

7.1.1　平面控制测量 110

7.1.2　高程控制测量 113

7.1.3　控制测量的一般作业步骤 114

7.1.4　平面控制点坐标计算基础 115

7.2 导线测量 117

7.2.1　导线的布设形式 117

7.2.2　导线外业测量工作 117

7.2.3　导线测量的内业计算 118

7.2.4　以坐标为观测值的导线测量 120

7.3 控制点加密 121

7.3.1　前方交会 121

7.3.2　后方交会 122

7.3.3　测边交会 124

7.4 三角高程测量 125

7.4.1　三角高程测量的原理 125

7.4.2　三角高程测量的基本公式 126

习题 127

第8章　大比例尺地形图测绘 130

8.1 地形图的基本知识 130

8.1.1　地形图的比例尺 130

8.1.2　比例尺精度 132

8.1.3　地形图符号 132

8.1.4　图廓及图廓外注记 134

8.1.5　地物和地貌在地形图上的表示方法 136

8.2 大比例尺地形图解析测绘方法 139

8.2.1　地形图的分幅与编号 139

8.2.2　大比例尺地形图的测绘工作 144

8.3 大比例尺数字化测图 152

8.3.1　数据采集 152

8.3.2　地形图要素分类和代码 153

8.3.3　地形图符号的自动绘制 154

8.3.4　数字地形图编辑和输出 154

8.4 地籍测量简介 154

8.4.1　地籍测量的任务和作用 155

8.4.2　地籍测量平面控制测量 155

8.4.3　地籍调查 156

8.4.4　地籍图测绘 156

8.4.5　识读地籍图示列 156

习题 158

第9章　地形图的应用 160

9.1 地形图的基本应用 160

9.1.1　量取点的坐标 160

9.1.2　量测两点间的距离 161

9.1.3　量测直线的坐标方位角 161

9.1.4　确定地面点的高程和两点间的坡度 161

9.1.5　面积量算 161

9.2 地形图在工程上的应用 162

9.2.1　绘制断面图 162

9.2.2　按限制坡度选线 162

9.2.3　确定汇水面积 163

9.2.4　根据等高线整理地面 163

9.2.5　体积计算 164

习题 166

第10章　施工测量的基本工作 168

10.1 概述 168

10.1.1　施工测量概述 168

10.1.2　施工测量的精度 168

10.2 施工控制测量 169

10.2.1　平面控制测量 169

10.2.2　高程控制测量 170

10.3 施工测量的基本工作 170

10.3.1　测设已知水平距离 170

10.3.2　测设已知水平角 172

10.3.3　测设已知高程 173

10.4 平面点位的测设方法 174

10.4.1　直角坐标法 174

10.4.2　极坐标法 175

10.4.3　角度交会法 175

10.4.4　距离交会法 176

10.4.5　全站仪坐标测设法 176

10.4.6　GPS坐标测设法 176

10.5 已知坡度线的测设 177

10.5.1　水平视线法 177

10.5.2　倾斜视线法 178

习题 178

第11章　工业与民用建筑施工测量 180

11.1 概述 180

11.2 施工控制测量 181

11.2.1　施工场地的平面控制测量 181

11.2.2　施工场地的高程控制测量 185

11.3 民用建筑施工测量 186

11.3.1　施工测量前的准备工作 186

11.3.2　建筑物的定位和放线 188

11.3.3　建筑物的基础施工测量 190

11.3.4　墙体施工测量 191

11.4 工业厂房施工测量 192

11.4.1　厂房矩形控制网的建立 192

11.4.2　厂房柱列轴线与柱基施工测量 192

11.4.3　厂房预制构件安装测量 193

11.4.4　烟囱、水塔施工测量 197

11.5 高层建筑施工测量 198

11.5.1　外控法 198

11.5.2　内控法 200

11.6 建筑竣工总平面图的编绘 201

11.6.1　编制竣工总平面图的目的 201

11.6.2　竣工测量 201

11.6.3　竣工总平面图的编绘 202

习题 203

第12章　道路工程测量 204

12.1 概述 204

12.2 铁路勘测设计阶段的测量工作 205

12.2.1　初测 205

12.2.2　定测 207

12.3 铁路线路施工测量 222

12.3.1　线路复测 222

12.3.2　护桩的设置 223

12.3.3　路基边坡放样 223

12.3.4　竖曲线测设 225

12.4 铁路线路竣工测量 226

12.5 公路工程测量 227

12.5.1　公路勘测设计阶段的测量工作 227

12.5.2　公路施工测量 228

习题 229

第13章　桥梁与隧道工程测量 231

13.1 概述 231

13.2 桥梁施工控制测量 231

13.2.1　桥梁平面控制测量 232

13.2.2　桥梁高程控制测量 234

13.3 桥梁施工放样 235

13.3.1　桥梁墩、台定位放样 235

13.3.2　桥梁墩、台细部施工放样 238

13.3.3　桥梁架设施工测量 240

13.4 桥梁变形监测 240

13.5 隧道施工控制测量 241

13.5.1　隧道贯通误差估算 241

13.5.2　隧道洞外平面控制测量 244

13.5.3　隧道洞外高程控制测量 246

13.5.4　隧道洞内外联系测量 246

13.5.5　隧道高程联系测量 250

13.5.6　隧道洞内平面控制测量 250

13.5.7　隧道洞内高程控制测量 251

13.6 隧道施工测量与竣工测量 252

13.6.1　隧道平面掘进时的测量工作 252

13.6.2　隧道竖直面掘进方向的测量工作 254

13.6.3　隧道结构物的施工放样 255

13.6.4　竣工测量 255

习题 255

第14章　变形监测 257

14.1 变形监测的内容、目的和意义 257

14.1.1　变形监测的基本概念 257

14.1.2　变形监测的内容 257

14.1.3　变形监测的目的和意义 258

14.2 变形监测的特点和方法 259

14.2.1　变形监测的特点 259

14.2.2　变形监测的方法 261

14.3 建筑物的变形监测 263

14.3.1　变形监测网的布设 263

14.3.2　建筑物的沉降观测 264

14.3.3　倾斜观测 268

14.3.4　建筑物的水平位移观测 270

14.3.5　挠度观测 271

14.3.6　裂缝观测 271

14.4 变形分析与成果整理 272

14.4.1　变形分析概述 272

14.4.2　变形分析的一般过程 273

14.4.3　观测成果的整编 274

14.4.4　变形观测成果的分析 276

习题 276

参考文献　278

刘丽菲

史利平

杜杏然