《水利工程测量》学习指导

《水利工程测量》学习指导

第一章工程测量基本知识

一、本章学习目标

通过本章的学习理解测量学的概念和水利工程测量的任务；掌握测量工作的基准面和基准线；掌握水准面、大地水准面、绝对高程、相对高程、高差的概念；掌握地面点平面位置的表示方法；初步掌握测量的三项基本工作和测量工作的基本原则。

二、学习指导

1、测量学概念

测量学是研究地球形状和大小以及确定地面点位置的科学。测量学的内容包括测定和测设两部分。

2、水利工程测量的主要任务

（1）测绘大比例尺地形图

通过实地测量和计算获得观测数据，利用地形图图式，把地球表面的地物和地貌按一定比例尺缩绘成地形图，为水利工程勘测、设计提供所需的测绘资料。

（2）施工放样

施工阶段要将图上设计好的建筑物按其位置、大小测设于实地，以便据此施工。（3）水工建筑物的变形观测

在施工过程中及工程建成后的运行管理阶段，需要对建筑物的稳定性及变化情况进行监测，确保工程安全运行。

3、测量工作的基准面和基准线

（1）基准面是大地水准面

（2）基准线是铅垂线

4、大地水准面

设想有一个完全处于静止、平衡状态的海水面，向陆地延伸而形成一个封闭的曲面，这个静止的海水面称为水准面。海水有潮汐，时高时低，所以水准面有无数个，而其中通过平均海水面的一个称为大地水准面。

5、地面点的高程

（1）绝对高程

地面点到大地水准面的铅垂距离称为绝对高程，又叫海拔，用H表示。

我国现行的“1985国家高程基准”是以青岛验潮站1953年～1979年的黄海平均海水面作为大地水准面，水准原点设在青岛，其绝对高程为72.2604m。

（2）相对高程

地面点到假定大地水准面的铅垂距离称为相对高程，叫假定高程，通常用H 表

示。

（3）高差

高差是指两地面点间的高程差，用h 表示。

B 点相对于A 点的高差为AB h ，其与高程的关系为：

AB B A h H H =-

显然，当AB 0h >时，表明B 点高于A 点，反之B 点低于A 点。当AB 0h =时，表明A 、B 两点同高。

而A 点相对于B 点的高差可表示为BA h ，它与高程的关系为：

BA A B h H H =-

显然AB h 与BA h 的绝对值相等、符号相反。

6、地面点的平面位置

（1）高斯平面直角坐标

采用了高斯分带（63︒︒和）投影，以各带中央子午线的投影为纵坐标X 轴，以赤道的投影为横坐标Y 轴，以中央子午线与赤道的交点为各投影带坐标原点，纵坐标以赤道为零起算，赤道以北为正。我国规定各投影带坐标纵轴西移500km 当作起始轴,带内各点的横坐标值均加500km 后表示，若横坐标值小于500km 时则在带中央子午线西侧。此外，为了区分坐标系是属于哪一带的，则要求横坐标表示时前两位注为带号，如某点A 3648245m X =，21654674m A Y =，实际A 点是属于高斯投影第21带内，离赤道3648245m ，离21带中央子午线东侧154674m 处。

（2）测量学平面直角坐标

当测区较小时，可用水平面代替参考椭球面（大地水准面），用平面直角坐标表示点的平面位置，测量学中的平面直角坐标系和数学中的平面直角坐标系有二处不同：一是坐标轴，纵轴为X 轴，X 轴正向为正北方向，横轴为Y 轴，Y 轴正向为正东方向；二是象限按顺时针方向编号。

7、测量的基本工作

（1）将地面点间的水平距离、水平角和高差称为确定地面点位的三个基本要素。（2）测量的三项基本工作为：高差测量、水平角测量和水平距离测量。

8、测量工作的基本原则

在进行测量工作时，为了避免测量误差积累，应遵循测量工作的基本原则“先整体后局部，先控制后碎部”。

三、练习题

(一)、名词解释：

1、水准面：

2、大地水准面：

3、绝对高程：

4、相对高程：

5、高差:

（二）、填空题：

1、水利工程测量的任务是、、。

2、测量学上的基准线是基准面是在工程测量中用来代替。

3、确定地面点的三个要素是、、。

工程测量的三项基本工作是、、

。

4、测量工作的组织原则是，

。

5、测得一地面点的相对高程为105.476m，与其对应的假定大地水准面的绝对高程为89.764m，则该点的绝对高程是。

6、根据1956年黄海高程系统测得得A点的高程为165.718m，若改用1985年国家高

程基准，则A点的高程是。

（三）、选择题：

1、目前中国采用统一的测量高程系是指( )。

A．渤海高程系B．1956高程系

C．1985国家高程基准D．黄海高程系

2、目前我国的1980国家大地坐标系的原点称为中华人民共和国大地原点，位于（）。

A．山西B．北京C．陕西D．四川

3、从测量平面直角坐标系的规定可知( )。

A．象限与数学坐标象限编号顺序方向一致

B．X轴为纵坐标轴，Y轴为横坐标轴

C．方位角由横坐标轴逆时针量测

D．东西方向为X轴，南北方向为Y轴

4、“1985国家高程基准”水准原点的高程为（）。

A．72.2604m B．72.289m C．72.301m D．72.2702m

（四）、计算题:

已知A点的高程为51.533 m，B点的高程为42.224 m，试计算B点相对A点的高差h AB，高差的符号说明了什么问题?

第二章水准测量

一、本章学习目标

通过本章的学习要求掌握水准测量的基本原理；初步掌握水准仪的构造；掌握水准尺的读数和水准仪的使用方法；掌握水准测量的外业工作、记录计算和检核方法；掌握水准测量的内业计算过程和普通水准测量的限差；了解水准测量的误差来源、注意事项及消除方法；掌握水准仪的主要轴线和应满足的几何条件；了解水准仪检验与校正的方法。

二、学习指导

测定地面点高程的测量工作，称为高程测量，高程测量是测量的三项基本工作之一。水准测量是精确测定地面点高程的一种主要方法，在国家控制测量、工程勘测及施工测量中被广泛采用。

1、水准测量原理是利用水准仪提供一条水平线，借助竖立在地面点的水准尺，

直接测定地面上各点间的高差，然后根据其中一点的已知高程，推算其他各点的高程。

2、水准测量所用的仪器和工具有水准仪、水准尺和尺垫。

DS 3型微倾水准仪由望远镜、水准器和基座等部件构成。望远镜是用来照准目标、提供水平视线并在水准尺上进行读数的装置，其中，物镜的作用是通过转动物镜调焦螺旋通过调焦透镜将远处的目标(如水准尺)在十字丝分划板平面上形成缩小而明亮的实像；目镜的作用是将物镜在十字丝分划板上所成的实像(如水准尺倒立的影像)与十字丝一起放大成虚像。水准仪器分为圆水准器和管水准器，圆水准器用来粗略整平，管水准器主要用来精确整平。

水准尺有双面水准尺和塔尺两种，其中，双面尺的红面与黑面尺底不是从同一数开始，一般相差4.687 m或4.787 m，这样的两根水准尺组成一对使用，其目的是为了检核水准测量作业时读数的正确性。

尺垫用于转点, 防止水准尺的下沉和位移。

3、使用微倾水准仪的基本操作程序为：安置仪器、粗略整平(简称粗平)、调焦和照准、精确整平(简称精平)和读数。