工程测量学课件

淮海工学院测绘工程学院第二章工程建设中地形图的应用与测绘《工程测量学》多媒体课件 第1章目　录2.1勘察设计阶段中地形图的应用2.2设计用地形图的特点2.3设计对地形图的要求2.4设计用地形图的比例尺2.5地形图平面、高程精度分析2.6工程设计中地形图的应用 2.1勘察设计阶段中地形图的应用一般的工程建设可分为三个阶段：规划设计、建设施工、经营管理一、地形图在规划设计中的地位准确可靠的地形图工程设计的保障规划设计地形图 2.1勘察设计阶段中地形图的应用设计人员所进行的从总体规划到工程的定点、定位、定向、定坡以及计算工程量等，都是以地形图为主要依据的。地形图上地物、地貌详细齐全、平面和高程位置具有较高的精度，设计人员就可以直接在图上图解坐标和高程，获得所需要的数据。 2.1勘察设计阶段中地形图的应用 2.1勘察设计阶段中地形图的应用二、地形图在工程建设中的作用一般的工程建设都是采用两阶段设计法：初步设计施工设计◆踏勘在1:1万～1:5万比例尺的地形图上研究桥梁的位置，再到实地进行踏勘，提出桥址的可行方案，进行研究。 2.1勘察设计阶段中地形图的应用◆初步设计经研究和审批之后，确定少数几个方案进一步进行比较选择。需资料：水下地形情况、流速及流向；桥位平面图：大范围的1:2千～1:1万；用以选择桥位、桥头引线，确定导流建筑物的位置及施工场地的布置。桥址地形图：小范围的1:500～1:5千用以设计主体工程及其附属工程（如导流建筑物等）并估算工程量与费用。最后优选出一个方案。 2.1勘察设计阶段中地形图的应用◆施工设计该阶段同上阶段基本相同，只是内容和深度有所不同。要求基础资料更加准确适用，对工程的每个细节要求更加精细。需要局布区域的地形图，一般为1:1000或1:500两种。 2.2设计用地形图的特点一、地形图的特点地图：按照一定的数学法则，运用符号系统和地图制图综合原则，表示地面上各种自然现象和社会现象的图。地形图是地图的一种。1、可量性、可定向性绘制地形图的数学法则是按一定比例进行正形投影。这决定了地形图的第一个特点。 2.2设计用地形图的特点 2.2设计用地形图的特点2、综合性、易读性社会经济要素：居民地、交通网、境界等。自然地理要素；水系、地貌、土壤和植被等。数学要素：控制点、坐标格网、比例尺等。注记社会经济要素和自然地理要素要求地形很丰富，但不可能全部详尽表示，这就要综合。综合的结果使地形图内容丰富，重点突出，清晰易读。 2.2设计用地形图的特点二、中小比例尺地形图的特点中小比例尺地形图分类：大比例尺地形图：1:500～1:2000中小比例尺地形图：1：10000～1：50000中小比例尺地形图的特点：1、是多用途的地形图，可民用也可军用。2、测绘成果要有统一的规格统一的精度、内容、坐标系统、分幅方法、图式等。 2.2设计用地形图的特点三、大比例尺地形图的特点1、大比例尺地形图主要用于经济建设《工程测量规范》规定：“1：5000比例尺地形图，一般用于规划设计；1：2000比例尺地形图，一般用于初步设计；1：1000和1：500比例尺地形图，一般适用于施工图设计”。2、专用性强大比例尺地形图是为某个具体工程服务的。其目的性明确，专用性强。其精度、内容等以用图单位的要求而定，不必过于“统一”。而城市大比例尺地形图是城市的基本地形图，为市内各部门服务，应该“一测多用”。 2.3工业企业设计对地形图的要求对于工业企业的设计，地形图主要是用在总平面运输（简称总图运输）设计部门。该部门的设计任务，就是根据地形图等各种基础资料和工业企业生产的特点，综合解决主要车间、辅助车间、动力设施、运输设施、仓库、工程管网以及行政福利设施等在厂区内的平面与竖向布置。地形图的必要精度测图范围的确定 2.3工业企业设计对地形图的要求 2.3工业企业设计对地形图的要求 2.3工业企业设计对地形图的要求 2.3工业企业设计对地形图的要求一、地形图的必要精度地形图的必要精度应从设计的实际需要出发给以确定。工业企业的初步设计阶段：总平面图：要确定和绘出车间、仓库、动力设施和铁路线等主要建筑物的轮廓位置和坐标。竖向布置图：要绘出竖向布置系统，设计地面连接的方式、场地平土标高、排水坡向、建筑物地坪的高程以及运输道路的高程等。土方工程图：要分别表示出土方的填、挖量与土方总量。管道总平面图：在建筑物之间布置，绘出上下水、动力、电力等地面和地下主要管线的位置与坐标。 2.3工业企业设计对地形图的要求一、地形图的必要精度地形图的必要精度应从设计的实际需要出发给以确定。施工设计阶段：设计的内容基本上与初步设计阶段相同，只是比较详细一些。图上要正确地反映出所有建筑物的形状与平面位置，道路和管线的走向与坡度，以及各项建筑物的高程等，作为准备施工放样数据的依据。 2.3工业企业设计对地形图的要求一、地形图的必要精度——点位精度要求总平面图的设计方法一般是：首先按照生产的工艺要求，将主要建筑物的轮廓位置绘出，然后移动建筑物，在考虑建筑物布置的合理性和地形条件的情况下，确定建筑物在地形图上的位置。为满足这一设计要求，地形图上的点位误差应不大于±1mm。 2.3工业企业设计对地形图的要求一、地形图的必要精度——点位精度要求施工坐标系xy 2.3工业企业设计对地形图的要求一、地形图的必要精度——点位精度要求施工坐标系统：在工业建设场地的总平面图上，建筑物的平面位置是用施工坐标系的坐标来表示。所谓施工坐标系统，就是以工业建设场地上的主要轴线（主要车间或主要生产设备的轴线）为坐标轴而建立起来的坐标系统。它与测量坐标系统的关系公式，由设计人员根据生产工艺流程与当地的自然地理条件确定，与设计文件一并给出。 2.3工业企业设计对地形图的要求一、地形图的必要精度——点位精度要求施工坐标系统：施工坐标与测量坐标的换算“本坐标系”“他坐标系”——他坐标系的原点在本坐标系下的坐标——他坐标系的主轴在本坐标系下的方位角 APBPAPABPBBPAP APAPBPBP（80.000,40.000） AAPAPBPBBP 2.3工业企业设计对地形图的要求一、地形图的必要精度——点位精度要求建筑物其它各点的施工坐标，则按照总平面设计的解析数据进行计算。量测设计建筑物与现有地形地物的相对位置，进行校核。这样在地形图上确定施工坐标系坐标原点的位置，其允许的误差一般不能大于图上1~2mm。 2.3工业企业设计对地形图的要求一、地形图的必要精度——高程精度要求地形图测绘的高程精度要求，应根据竖向布置的设计来分析。工业场地的竖向布置：将厂区的自然地形加以平整改造，以保证生产运输有良好的联系，合理地组织排水，并且使土方量最小，而填挖方量平衡。 2.3工业企业设计对地形图的要求一、地形图的必要精度——高程精度要求工业场地地面连接的方法一般分平坡法与台阶法二种，其选择是根据工业企业的性质、总平面布置、厂址的地质构造以及自然地形等因素综合考虑决定的。利用地形图主要是量取自然地面的坡度和起伏。专用铁路的限制坡度为3％，公路为12％。要求最严的是场地排水的最小坡度，其值为0.5％。因此在平坦地区，由地形图上量取地面坡度时，应能保证满足0.5％坡度的要求。 2.3工业企业设计对地形图的要求一、地形图的必要精度——高程精度要求假定，在图上量取坡度的长度为200m，而等高线的高程误差对于坡度的最大影响小于最小坡度的一半，则考虑工业场地的竖向布置和地面连接而要求等高线的高程中误差为：工业场地的竖向布置系统和地面连接方法确定以后，即可对整平的的宽度、坡度和平土高程进行设计。坡度的确定，还要考虑填挖方量平衡。在工业厂地上，除了整平面所需的挖方外，还有基础地槽、管线地沟、地下室等的挖方余土。因此，整平面填挖方的比例关系一般为：填方:挖方=1:（0.75～0.80）。 2.3工业企业设计对地形图的要求一、地形图的必要精度——高程精度要求土方量常采用正方形方格计算，由计算每个方格的体积求得总体积。设方格边长为s(一般取20m)，每个方格为一个棱柱体，则其体积为：则该棱柱体的中误差为：方格四个角点上设计高程与自然地面高程之差中误差一般相等，取 2.3工业企业设计对地形图的要求一、地形图的必要精度——高程精度要求设场地整平的总面积为A，土石方总量为V，则方格数为：每个方格的体积的中误差：如果场地所填（或挖）的平均高度为hm，则：高差中误差高程中误差土石方总量中误差 2.3工业企业设计对地形图的要求一、地形图的必要精度——高程精度要求取等高线高程误差对土方量影响限值5%的一半，即，一般工业场地的用地面积不小于5公顷，在平坦地区填（或挖）的平均高度hm根据实践经验可取0.3m。则如果整平的总面积增加，对高程的精度要求还可降低。 2.3工业企业设计对地形图的要求二、测图范围的确定一般工业企业的勘测面积应比企业的占地面积大一些。但大多少为适宜，应随设计项目的具体条件而异。勘测的面积与范围，应由设计单位和勘测单位共同来拟定。一般勘测面积仅是厂区建筑占地面积的1.3～1.5倍，若加上外部水源、弃渣场等，勘测面积可能为厂区占地面积的2～3倍。 2.4设计用地形图的比例尺工业企业设计对地形图的要求精度较高测图测图内容较细─关键─比例尺比例尺较大的选择用图测图影响：控制网的布设方案、观测精度、地形点密度、等高线间隔，是测量工作者的基本问题。用图影响：图面精确程度、详细程度、明析程度是影响设计工作的基本因素。因此测图比例尺的选择是工程测量中的一个重要问题。各个工程建设的性质不同，用图单位的要求也不一样，对测图比例尺的选择也应具体问题具体分析。 2.4设计用地形图的比例尺一、总图运输设计图纸比例尺与地形图比例尺的关系总图运输设计在地形图上进行，因此，地形图比例尺应和总图运输设计图比例尺相一致。而总图运输设计图比例尺的选定，基本上决定于设计内容的详细程度和建筑密度。一般的工业企业的设计，多数是使用比例尺为1:1000的地形图，这种图是设计用的“通用地形图”。对于管网多或建筑密度大的工业企业的设计可测比例尺为1:500的地形图。 2.4设计用地形图的比例尺《工程测量规范》中规定，测图的比例尺根据工程性质、设计阶段和规模大小，可按下表选用。比例尺用途1:5000可行性研究、总体规划、厂址选择、初步设计等1:2000可行性研究、初步设计、矿山总图管理、城镇详细规划等1:1000初步设计、施工图设计；城镇、工矿总图管理；竣工验收及工业普查等1:500注：对于精度要求较低的专用地形图，可按小一级比例尺地形图的规定进行测绘或利用小一级比例尺地形图放大成图。 2.4设计用地形图的比例尺二、场地现状条件和面积的大小与地形图比例尺的关系一类：平坦地区新建的工业场地总图设计受地形、地物的限制不大，通常均可按生产工艺流程和设计规则进行设计。其地形图比例尺的选择可根据设计内容和建筑密度来确定。二类：山区或丘陵地区新建工业场地以及改扩建的工业场地在总图设计时受地形条件或原有建筑物的限制较大，所以在选择比例尺时，除要考虑设计内容与建筑密度外，还要考虑地形、地物的平面与高程位置的精度。另外，测区的大小也是选择测图比例尺的因素之一。对于面积较大的工业场地，在保证图面清晰的前提下，通常希望选择较小的比例尺。对于中小型企业希望比例尺大一些。 2.4设计用地形图的比例尺由于工业企业的性质不同，规模大小不同以及场地的地形特征不一样，因此在设计选择测图比例尺时，宜考虑下列原则：1.图上所显示的地形、地物应满足设计要求；2.主要地物的平面位置精度应满足设计要求；3.等高线所表示的高程精度应满足设计要求；4.图幅的大小应便于设计和使用；5.应尽可能选择较小的比例尺。 2.5大比例尺地形图的精度分析一、现行规范对大比例尺地形图精度的规定《1:500、1:1000、1:2000地形图平板仪测量规范》（GB/T16819—1997）规定地形图的精度：图上地物点相对于邻近图根点的平面位置中误差，不应超过表1-1的规定。 2.5大比例尺地形图的精度分析一、现行规范对大比例尺地形图精度的规定《1:500、1:1000、1:2000地形图平板仪测量规范》（GB/T16819—1997）规定地形图的精度：等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差，不应超过表1-2的规定。 2.5大比例尺地形图的精度分析一、现行规范对大比例尺地形图精度的规定《工程测量规范》（GB50026—93）规定地形图的精度图上地物点相对于邻近图根点的平面位置中误差，应符合表1—3的规定。 2.5大比例尺地形图的精度分析一、现行规范对大比例尺地形图精度的规定《工程测量规范》（GB50026—93）规定地形图的精度等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差，应符合表1—4的规定。 2.5大比例尺地形图的精度分析一、现行规范对大比例尺地形图精度的规定《1:500、1:1000、1:2000地形图航空摄影测量外业规范》（GB7391—87）规定地形图的精度：图上地物点对最近野外平面控制点或平高控制点的平面位置中误差，不得大于表1—5的规定。 2.5大比例尺地形图的精度分析一、现行规范对大比例尺地形图精度的规定《1:500、1:1000、1:2000地形图航空摄影测量外业规范》（GB7391—87）规定地形图的精度：地形图上等高线对最近高程控制点的高程中误差，不得大于表1—6的规定。 2.5大比例尺地形图的精度分析一、现行规范对大比例尺地形图精度的规定《城市测量规范》（CJJ8—99）规定地形图的精度图上地物点相对于邻近图根点的点位中误差与邻近地物点间距中误差，不得大于表1—7的规定。 2.5大比例尺地形图的精度分析一、现行规范对大比例尺地形图精度的规定《城市测量规范》（CJJ8—99）规定地形图的精度等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差，应符合表1—8的规定。 2.5大比例尺地形图的精度分析二、地面数字测图的平面精度数字法测图时，地物点平面位置的精度可用地物点相对于邻近的图根点的点位(在实地的)中误差来衡量，公式为：——定向误差对平面位置的影响——对中误差对平面位置的影响——观测误差对地物点平面位置的影响——棱镜中心与待测地物点不重合对地物点平面位置的影响 2.5大比例尺地形图的精度分析 2.5大比例尺地形图的精度分析三、地面数字测图的高程精度地形图高程精度有两个方面的含意◆1.地形图上高程注记点的高程精度。◆2.地形图上按等高线求得的任一点的高程精度。地物点高程的误差来源主要有：测距误差、测角误差、量测仪器高和目标高误差及球气差影响。根据分祈，测距误差和球气差对所测地物点高程的影响可忽略不计。量测仪器高和目标高误差将直接进入所测高程，用钢尺量取仪器高和目标高时，中误差一般不超过0.5cm。 2.5大比例尺地形图的精度分析 2.6工程设计中地形图的应用在进行工程设计时，除利用地形图进行工程建(构)筑物的平面布置外，还需进行如下工作：按一定方向绘制剖面图按规定坡度进行选线确定汇水面积及计算水库库容根据等高线平整场地计算土石方量 2.6工程设计中地形图的应用一、按一定方向绘制剖面图在进行道路、管线等工程设计中，需要进行线路的竖向布置，为此要绘制纵横断面图：实地测量根据已有的地形图按一定方向绘制断面图为了明显地表示地面的起伏变化，高程比例尺常为水平距离比例尺的10倍～20倍。为了正确地反映地面的起伏形状，方向线与地性线（山脊线、山谷线）的交点必须在断面图上表示出来，以使绘制的断面曲线更符合实际地貌，其高程可按比例内插求得。 2.6工程设计中地形图的应用一、按一定方向绘制剖面图 2.6工程设计中地形图的应用二、按规定坡度进行选线在道路、渠道等工程设计中，要求在不超过某一限制坡度条件下，选定最短线路或等坡度线路。此时，可根据下式求出地形图上相邻两条等高线之间满足限制坡度要求的最小平距。等高线的等高距设计限制坡度比例尺分母 2.6工程设计中地形图的应用二、按规定坡度进行选线 2.6工程设计中地形图的应用三、确定汇水面积及计算水库库容在桥涵设计中，桥涵孔径大小的确定；水利建设中，水库水坝的设计位置与水库的蓄水量等，都是根据汇集于这一地区的水流量来确定的。汇集水流量的区域面积称为汇水面积。 2.6工程设计中地形图的应用三、确定汇水面积及计算水库库容公路桥涵汇水范围或：水库拦水坝 面积量测与计算图解法：几何图形法，透明模片法 图解法：透明模片法----方格网模片 图解法：透明模片法----平行线模片