【正文】 工程測量技術(shù)與經(jīng)驗 皮高華 一、座標系統(tǒng) 二、地下洞室工程測量 三、目前運用于工程測量的新設(shè)備 四、 鐵路客運專線精密工程測量技術(shù)及其應(yīng)用 第一節(jié) 地球體的有關(guān)概念 ? 測量在地球上進行，必須了解有關(guān)地球體的概念 ? 一、地球體的有關(guān)概念 ? 二、參考橢球體的參數(shù) 一、地球體的有關(guān)概念 ? 1． 垂線 ：重力的作用線稱為鉛垂線，簡稱垂線。 (萬有引力與離心力 ) ? 2． 水準面 ：某一時刻處于沒有風(fēng)浪的海洋水面，稱為水準面。理想化的靜止曲面。 。 ? 3． 大地水準面 ：沒有風(fēng)浪沒有潮汐的平均海水面就稱為大地水準面。 ? 4． 大地體 ：大地水準面包圍的曲面形體稱為大地體。 ? 水準面、大地水準面 不規(guī)則。 大地體 不規(guī)則。 5． 參考橢球體 ： )11(1222222????bzayax)21( ??? a ba?二、參考橢球體的參數(shù) ? 1． 1980年以后 IAG75參數(shù) : ? R=6378140米 ， α=1/， ? 推算值 b= 。 陜西涇陽縣永樂鎮(zhèn)某點為 大地原點 ，進行了大地定位。由此而建立起來全國統(tǒng)一坐標系，這就是現(xiàn)在使用的“ 1980年國家大地坐標系 ”。 ? 2． 1954年北京坐標系參數(shù) : ? 前蘇聯(lián)克拉索夫斯基參數(shù)， ? R=6378245米， α=1/， ? 推算值 b=。 ? 3．平均參數(shù) : R=6371000米。 第二節(jié) 坐標系統(tǒng)的概念 ? 一、大地坐標系統(tǒng) ? 二、高斯平面直角坐標系統(tǒng) ? 三、獨立平面直角坐標系 一、大地坐標系統(tǒng) ? 大地坐標系統(tǒng)是以參考橢球體面為基準面的 球面坐標系 ， ? 通常以 大地經(jīng)度 和 大地緯度表示， ? 簡稱經(jīng)度 (L)，緯度 (B)。 L、 B或稱為大地坐標。 ? B: 29176。 33′45.″8036 ? L: 119176。 51′28.″7441 二、高斯平面直角坐標系統(tǒng) ? 大地坐標表示地面點的球面坐標，工程設(shè)計上需要點位平面位置。工程建設(shè)在地球曲面上完成，工程設(shè)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(yīng)用廣泛的坐標系統(tǒng)，可以解決這類問題。 ? 幾何意義： ? 1)沿 N、 S兩極在參考橢球面均勻標出子午線 (經(jīng)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(jīng)線 )和分帶。 ? 按經(jīng)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 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 。 ? 建立規(guī)則 : ? ① X軸是中央子午線 NBS的投影 ，北方為正方向； ? ② Y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=， y=。 ? 表示的意義 : ? (1)表示點在高斯平面上至赤道的距離 。 ? ? (2)包括有投影帶的帶號、附加值 500km ? 和實際坐標 Y三個參數(shù)，即 ? y=帶號 N(或 n)+500km+Yp ? 38 +500 + 全球高斯投影帶 高斯投影根據(jù) Δ 逐帶連續(xù)進行，全球連續(xù) 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(jīng)度 Lo=6N3 (13) ?L=3?三度帶 中央子午線經(jīng)度 Lo=3n (14) L投影帶的 中央子午線與編號 ? ?L=6?六度帶 中央子午線經(jīng)度 Lo=6N3 (13) ? ?L=3?三度帶 中央子午線經(jīng)度 Lo=3n (14) ? 我國在大地坐標系中的經(jīng)度位置 74176。 ～ 135176。 ? 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。 三、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(guī)則 ， 主要表現(xiàn)在 : ? X軸所在的中央子午線的經(jīng)度不一定滿足式 (13)、 式 (14)， 可按不同要求采用其他的經(jīng)度 ， 具有一定的 隨意性 ； ? X軸的正方向不一定指向北極 ， 可根據(jù)工作需要自行確定 ， 具有某種 實用性 ； ? ， 一般設(shè)在有利于工作的范圍內(nèi) ， 具有相應(yīng)的 區(qū)域性 。 測量平面坐標系與數(shù)學(xué)坐標系 ? 數(shù)學(xué)上的三角公式適用于測量平面坐標系 ? x=s cosα (16) ? y=s sinα (17) 第三節(jié) 高程系統(tǒng)的概念 ? 一、高程系統(tǒng)的一般概念 ? 二、實際應(yīng)用中的地面點高程的概念 一、高程系統(tǒng)的一般概念 ? 地面點高程：地面點到某一 高程基準面 的垂直距離。 ? 大地高系統(tǒng) ：以 參考橢球體面 為基準面的高程系統(tǒng)。 大地高 ，表示地面點到參考橢球體面的垂直距離。 ? 正高系統(tǒng) ：以 大地水準面 為基準面的高程系統(tǒng)。 正高 ，表示地面點到大地水準面的垂直距離。 ? 正常高系統(tǒng) ：以 似大地水準面 為基準面的高程系統(tǒng)。 正常高 ，表示地面點到似大地水準面的垂直距離。 ? 大地高、正高、正常高三者關(guān)系由 差距 h’m、 hm參數(shù)聯(lián)系起來。在要求不高時，往往忽略 h’m、 hm參數(shù)，不再有大地高、正高、正常高的區(qū)別。 二、實際應(yīng)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準面的垂直距離。 ? 高差 ：二個地面點的高程之差，用 h表示。 )81( ??????? ABABAB HHHHh第四節(jié) 地面點定位的概念 ? 一、地面點定位的 技術(shù)過程 ? 二、地面點 定位元素 ? 三、地面點定位的 工作原則 一、技術(shù)過程 ? 地面點定位，亦即以某種 技術(shù)過程 確定地面點的位置。 ? 。 以 測量技術(shù)手段 測定 地面點位置并用 圖象或圖形和數(shù)據(jù) 等形式表示出來，這種技術(shù)過程稱為 測繪 。 ? 。 利用 測量技術(shù)手段 把設(shè)計上擬定的地面點 測定 到實地 上，這種技術(shù)過程稱為 測設(shè) ，或稱為工程放樣，簡稱放樣 。 二、地面點定位元素 ? 角度測量 、 距離測量 、 高差測量 是地面點定位的測量基本技術(shù)工作。 ? 測量得到的 角度 (β) 、 距離 (D) 、 高差 (h)是地面點定位的基本元素，稱為定位元素。這些定位元素具有獨立性(即某一元素與其它同類元素之間不存在函數(shù)關(guān)系 )和直接可量性 (即可利用測量儀器直接測量其大小 ) ，故稱之為直接觀測量，或稱為 直接定位元素 。 ? 地面點的定位參數(shù) x、 y、 H不能直接測量得到，但可以利用地面點的直接定位元素按某種規(guī)定的法則推算得到，故又稱地面點的定位參數(shù) x、 y、 H為間接觀測量，或稱為 間接定位元素 。 三、地面點定位的工作原則 : ? ⒈ 等級原則。 等級規(guī)定是工程建設(shè)中測量技術(shù)工作成果質(zhì)量的標準，是嚴格科學(xué)態(tài)度與實際測量技術(shù)水平的象征；離開甚至違背技術(shù)等級要求的不合格測量工作是 不能容許的 。 ? ⒉ 整體原則。 整體，指的是測量對象是一個個互相聯(lián)系的個體所構(gòu)成的完整測量基地；指的是測定位置參數(shù) 不是孤立的，而是從屬于工程建設(shè)整體對象的參數(shù)。 ? 1)從工程建設(shè)的 全局 出發(fā)實施定位的技術(shù)過程； ? 2)定位技術(shù)過程得到的點位置必須在數(shù)學(xué)或物理的 關(guān)系 上符合工程建設(shè)的整體要求 。 ? ⒊ 控制原則。 控制 ， 實際上是等級原則下為工程建設(shè)自身提供定位的 基準 。 以控制測量技術(shù)建立的基準設(shè)施是工程建設(shè)的基礎(chǔ)，是工程建設(shè)中地面點定位的測量保證。 ? ⒋ 檢核原則 。 測量成果準確可靠是測量工作以及所涉及的土木工程優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ) ， 沒有經(jīng)過檢核證明正確的測量成果是不可取的 。 地下洞室工程測量 1般規(guī)定 ：根據(jù)貫通測量設(shè)計，建立洞內(nèi)、外平面與高程控制，進行洞室施工放樣，測繪洞室開挖和襯砌斷面、計算開挖和填筑工程量等。 ，應(yīng)符合表 。當(dāng)在主斜洞內(nèi)貫通時，縱向誤差按橫向誤差的要求執(zhí)行。對于上、下兩端相向開挖的豎井，其極限貫通誤差不應(yīng)超過 200mm ，可取極限誤差的 1/2，作為貫通面上的貫通中 誤差，根據(jù)隧洞長度，各項測量中誤差的分配，應(yīng)符合表 2洞內(nèi)控制測量 ，一般布設(shè)地下導(dǎo)線。地下導(dǎo)線分為基本導(dǎo)線 (貫通測 量用 )和施工導(dǎo)線 (施工放樣用 )。 ，主要為滿足開挖施工中放樣的需要，宜 50m左 右選埋一點，并每間隔數(shù)點與基本導(dǎo)線附合。施工導(dǎo)線必須注意校核，杜絕 錯誤的發(fā)生。 。 3地下洞室施工測量 ，不應(yīng)大于下列規(guī)定： (1)開挖輪廓點 50mm(不許欠挖 )。 (2)混凝土襯砌立模點 10mm。 ，直線段用串線法標定洞中心線時，兩 吊線的間距不應(yīng)小于 5m，其延伸長度，應(yīng)小于 20m，曲線段應(yīng)采用全站儀標定中 線。 ，應(yīng)在每次爆破后進行，掌子面上除標定中心和腰線外， 還應(yīng)畫出開挖輪廓線。 ，應(yīng)以貫通后經(jīng)調(diào)整配賦的洞室軸線為依據(jù)，在襯 砌斷面上標出拱頂、起拱線和邊墻的設(shè)計位置。立模后應(yīng)進行檢查。 ，應(yīng)及時測繪開挖和混凝土襯砌竣工斷面。斷面測 點相對于洞軸線的點位中誤差允