工程测量基本知识

工程测量基本知识

工程测量学，研究工程建设在规划设计、建筑施工、运行管理各个阶段所进行的各项测量工作的理论、方法、技术。工程测量的任务包括建立测量控制网；提供规划设计所需要的地形图、断面图和其他有关资料；工程施工放样，施工测量，竣工测量；工程运行管理期间的沉陷、位移、变形等安全监测工作。

一、基础知识

测量工作中，地面点的空间位置是用坐标和高程来表示（确定）的。表示地面点平面位置的常用坐标有地理坐标、平面直角坐标，小范围内也可用极坐标；高程是地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程，也称海拔。

目前，我国以黄海平均海水面作为大地水准面。1985年决定采用新确定的黄海平均海水面作为我国的高程起算面，称为“1985年黄海高程系”。

之前，我国曾以天津大沽平均海水面作为大地水准面。

距离、水平角及高程是确定地面点相对位置的三个基本几何要素，则距离测（丈）量、水平角测量及高程测量是测量的基本工作。

结合工作实际，本着学习基础知识、掌握基本技能的原则，现重点学习距离丈量、普通水准测量（高程、视距、断面测量）。

二、距离丈量

地面点的平面位置是该点投影到水平面上的位置，因此，两点之间的图上距离是指两点之间的水平距离。距离丈量一般是丈量两点之间的水平距离，如果测得的是倾斜距离，就要进行折算。

（一）距离丈量常用工具

距离丈量常用的工具有钢尺、皮尺、绳尺、花杆、测钎等。丈量精度要求高时，一般使用钢尺；精度要求低时，可用皮尺或绳尺；花杆主要是用来标志位置、标定方向；测钎用来标志位置或记数已测过的整尺次数。

（二）平坦地面一般精度的距离丈量

丈量平坦地面上两点（应设有明显的标志）之间的水平距离，由两人各持尺子的一端，从一点量向另一点，当两点之间的距离大于一个尺段时，后面的人（后尺手）对准起始刻度、并指挥前面的人（前尺手）调整丈量方向与两点连线一致，目估调整使尺子水平并拉紧，然后标示出尺子终点位置，依次逐尺段进行测量、标记、记录和计算，最终求得两点之间的水平距离；当两点之间的距离不足一个尺段时，可直接拉紧、调平，并分别读取起止点读数，然后计算两点之间的距离，或一端对准起始刻度、另一端直接测读水平距离数。

（三）倾斜地面一般精度的距离丈量

[img=380,158]file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_imag e-20073.png[/img]在倾斜地面上丈量两点之间的水平距离，一般由高处往低处分段（阶梯状）进行。后尺手对准起始位置，前尺手拉平尺子、读记数据、在读数位置（尺子的终端刻度或适当位置，以方便拉平尺子和做标记为宜）悬挂垂球、将对应点投放在地面上（作为下一测段的起点），至此完成一个测段的丈量；依次

类推，可完成斜坡上A、B

之间的水平距离丈量，见

图1-1。

当两点高程已知、且

两点之间斜坡较平顺时，

也可直接沿斜坡丈量倾斜

距离，然后按勾股定理推

算水平距离。

（四）较高精度的距离丈量

进行较高精度的距离丈量，多是直接丈量两点之间的斜距，然后按两点之间的高差修正，推算出水平距离；只准用钢尺进行丈量，并用拉力器控制拉尺子的拉力达到某值；每次丈量的距离不能超过一个尺子的长度，分段进行丈量时，尺段分界点设置固定桩及准确的标志（如铁钉、红点）；同一尺段需反复、多次（可每次变化起始与末端读数）丈量，取平均数作为两点之间的距离。

精度要求高时，不能采用目估水平、阶梯分段、以及连续多尺段长距离丈量的方法。

三、普通水准测量

水准测量是利用水准仪提供的水平视线、读取水平视线在水准尺上的相应读数、并据以推算高差（或由已知点的高程推算未知点的高程）及视距（通过测量数据推算水准仪至测点之间的水平距离）的一种测量方法。这就是水准测量的原理。

依据精度的不同，水准测量分为等级水准测量和普通（等外）水准测量。我国的等级水准测量由高到低依次分为一、二、三、四等，等级以外的水准测量称为等外水准测量或普通水准测量。等级水准测量与普通水准测量的原理相同，基本工作方法相同；但等级测量对所用仪器、工具、以及观测与计算方法都有更高或特殊要求。以下仅按普通水准测量讲述。

（一）水准仪及水准尺

1、水准仪的结构

普通水准仪由望远镜、水准器、及基座三部分组成。

（1）望远镜：由目镜、十字丝、物镜组成。通过转动物镜的对光螺旋，可进行物镜的对光，使观测目标的成像变得清楚；通过转动目镜的调节螺旋，可使十字丝变得清晰；十字丝由四条线组成，垂直的一条为纵丝、中间较长的一条横丝为中丝、上下两条短的横丝分别称为上下丝。

（2）水准器：包括长水准管和圆水准器。长水准管位于望远镜旁侧，通过调整（转动微倾螺旋）可使长水准管与望远镜一起作微小的上下俯仰变化，当长水准管气泡居中时，望远镜中的视线便成水平；圆水准器在基座上，用以标示仪器的粗略整平。

（3）基座：主要由脚螺旋、圆水准器组成。仪器通过基座与三脚架连接，支承在三脚架上。

2、水准仪的安设整平与使用

（1）安设三脚架：打开三脚架，放置在拟安设位置，通过移动支架腿的位置、蹬踩支架腿使支架尖角入土、使三脚架稳固并使架头大致水平。

（2）安设仪器：将仪器安置（用螺栓连接）在三脚架上，拧紧中心螺旋。

（3）粗略整平：转动脚螺旋，使圆水准器气泡居中，即实现粗略整平。整平时，一般是先转动（同时或分别转动）两个螺旋，使气泡处在两螺旋连线的中间对应位置，然后转动第三个螺旋，使气泡居中；也可不分先后顺序，视情调整脚螺旋，使气泡居中即可。为了提高粗略整平的质量，可转动仪器（变换圆水准器的位置），反复检验、整平。

（4）细整平：转动仪器，瞄准水准尺（观测目标），调节对光使目标图象及十字丝清晰后，再进行细整平，仪器的细整平，是通过转动微倾螺旋、使长水准管的气泡居中（从视窗内观察，使两个“半U形气泡”的像吻合，呈现“U”形）。一定注意：每次读数前都要检查长水准管的气泡是否居中，必须使其居中（细整平）后再读数。

（5）仪器的使用：转动望远镜，瞄准水准尺，旋紧制动螺旋；调节目镜（转动目镜调节螺旋），使观测者清晰看到十字丝；转动物镜对光螺旋，使观测者清晰看到水准尺（图象）；转动仪器的水平微动螺旋，使十字丝的竖丝照准尺面中央；同时利用目镜调节螺旋和物镜的对光螺旋、通过反复交替调节、消除视差（视差是指尺像没落在十字丝平面上，即当眼睛靠近目镜并上下微动时，十字丝横丝在水准尺上的读数随之变动），使尺像落在十字丝平面上；每次细整平后，再进行读数。

3、水准尺