測量學(xué)教案第八章大比例地形圖測繪管道工程測量

第八章大比例尺地形圖的測繪與管道測量教學(xué)目的：1.掌握地物、地貌在地形圖上的表示方法。2.學(xué)會地形測量的方法及地形圖的繪制方法。3.掌握管道工程測量要領(lǐng)教學(xué)重點：1.地物、地貌的表示方法；2.地形測量的方法及地形圖的繪制方法。3.管道工程測量。教學(xué)難點：地形測量的方法及地形圖的繪制方法。教學(xué)資料：測量學(xué)教材、教學(xué)課件。講授新課：第八章大比例尺地形圖的測繪與管道測量第一節(jié)地物和地貌在地形圖上的表示方法在地形圖上表示的主要內(nèi)容有地物與地貌兩大類。地物：是指地球表面上的具有明顯輪廓的各種固定物體，可以分為自然地物與人工地物兩類。如房屋、道路、森林等。地貌：地面上高低起伏的形態(tài)稱為地貌。如高山、深谷和平原等。地形：地物和地貌合稱為地形。一、地物的表示方法（用課件輔助教學(xué)）地形圖圖式中地物的符號分為比例符號，非比例符號、線狀符號和注記。1.比例符號：將垂直投影在水平面上的地物形狀輪廓線，按測圖比例尺縮小繪制在地形圖上，再配合注記符號來表示地物的符號，稱為比例符號。在地形圖上表示地物的原則是：凡能按比例尺縮小表示的地物，都用比例符號表示。2.非比例符號：只表示地物的位置，而不表示地物的形狀與大小的特定符號稱為非比例符號。非比例符號上表示地物中心位置的點叫做定位點。說明：各種非比例符號的定位點不盡相同，根據(jù)符號不同的形狀來確定。（舉例說明）3.半依比例符號：長度按比例表示、寬度不按比例表示的地物符號稱為半依比例符號，符號的中心線稱為定位線。如小渠、鄉(xiāng)村小道等。4.注記符號：對地物加以說明的文字、數(shù)字或特有符號，稱為注記。（舉例說明）二、地貌的表示方法（用課件輔助教學(xué)）1、等高線的概念：地面上高程相等的相鄰各點所連成的閉合曲線。2、等高距：相鄰兩條等高線間的高差叫等高距。在一張圖上，基本等高距是一個常數(shù)。基本等高距地形類別比例尺地形類別比例尺平地（地面傾角2°以下）1：5001：10001：2000山地（地面傾角2°-25°）1：5001：10001：20000.50.50.5,10.5,112丘陵（地面傾角2°-6°）0.50.5,11高山地（地面傾角2°-25°）11.223、等高線平距：相鄰兩條等高線間的水平距離叫等高線平距。等高線平距的性質(zhì)：地勢越陡，平距愈小，等高線愈稠密。反之，平距愈大，等高線愈稀疏，地勢愈平緩。等高線平距處處相等，則地面坡度均勻一致。等高線平距常用d來表示。4、示坡線：垂直于等高線用于指示坡度下降方向的短線。（舉例、課件演示）5、等高線的分類：（用課件輔助教學(xué)）⑴首曲線：按照測圖前選定的等高距測繪的等高線，稱為首曲線。⑵計曲線：每隔四條首曲線加粗描繪的等高線稱為計曲線。計曲線一般都注記高程。計曲線多的地方，一般不需要示坡線。⑶間曲線：按1/2等高距測繪的等高線稱為間曲線。⑷助曲線：按1/4等高距測繪的等高線稱為助曲線。首曲線與計曲線是地形圖中表示地貌必須描繪的曲線，而間曲線、助曲線根據(jù)需要來確定是否描繪。6、等高線的特性：（用課件輔助教學(xué)）⑴等高性：同一條等高線上的各點高程相等。但高程相等的點不一定在同一條等高線上。⑵閉合性：等高線是閉合曲線，在本圖幅內(nèi)不能閉合，則在相鄰圖幅內(nèi)閉合，繪制等高線時，除遇到建筑物、陡崖、圖廓邊等中斷外，一般不能中斷。⑶非交性：除懸崖外，等高線不能相交。⑷正交性：山脊和山谷處等高線與山谷線和山脊線正交。⑸密陡稀緩性：同一幅圖內(nèi)，等高線越密表示地面坡度越陡；等高線越稀表示地面坡度越緩。7幾種典型地貌的表示方法⑴山頭：山頭的等高線呈環(huán)網(wǎng)狀。⑵鞍部：位于兩個山頭之間又是兩個山谷的對頂處。⑶山脊線：山脊等高線凸向低處。⑷山谷線：山谷等高線凸向高處。⑸特殊地貌：必須用圖示中規(guī)定的符號來表示。測圖時，只要測出其輪廓位置或走向，繪出相應(yīng)符號即可。特殊地貌，如懸崖、峭壁、陡坎、沖溝等特殊地貌表示方法見課件。第二節(jié)測圖前的準(zhǔn)備工作一、測圖紙的準(zhǔn)備二、坐標(biāo)格網(wǎng)的繪制SHAPE三、控制點的展繪坐標(biāo)格網(wǎng)繪好后，根據(jù)圖幅所在測區(qū)的位置和測圖比例尺，將坐標(biāo)值注記在格網(wǎng)線上，再根據(jù)控制點的最大、最小坐標(biāo)值確定圖幅西南角的縱、橫坐標(biāo)值。展點時，先根據(jù)已知點的坐標(biāo)值確定該點所在的方格，用比例內(nèi)插法計算每一控制點的縱、橫坐標(biāo)，按坐標(biāo)值截取控制點的位置。圖根點展繪后，要對展繪的結(jié)果進(jìn)行檢查。即用直尺量出各邊的距離并與相應(yīng)邊的已知距離相比較，其誤差不得超過圖上距離±3mm。上述內(nèi)容適用于手工繪制地形圖。第三節(jié)地形測量的方法一、選擇碎部點1、地物特征點的選擇。反映地物輪廓和幾何位置的點稱為地物特征點，簡稱地物點。（1）能用比例符號表示的地物特征點的選擇：如居民地等。（2）用半依比例符號表示的地物特征點的選擇：如道路、管線等。（3）非比例符號地物特征點的選擇：水井、泉眼、紀(jì)念碑等。2、地貌特征點的選擇（1）能用等高線表示的地貌特征點的選擇：如山頭、盆地等。（2）不能用等高線表示的地貌特征點的選擇：如陡崖、沖溝等。二、地形測圖的方法（一）經(jīng)緯儀測繪法（結(jié)合課件講授）具體操作步驟如下：1.測站上的準(zhǔn)備工作安置經(jīng)緯儀于控制點A，如圖所示，測定豎直度盤的指標(biāo)差x，并用尺子量出儀器高i，記入手簿，見記錄表。2.在水平度盤讀數(shù)為零度時，照準(zhǔn)另一控制點B，作為起始方向。3.轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部使望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)立在碎部點1上的視距尺（一般使中絲對準(zhǔn)尺上儀器高i處，此時i=l），讀出上、中、下三絲在尺上的讀數(shù)，并讀出水平度盤及豎盤讀數(shù)，分別記入手簿內(nèi)。4.算出水平距離D及高差h，并計算碎部點的高程H測點（H測點=H測站+h；式中H測站為測站點的高程）。水平距離計算到分米，高差、高程計算到厘米。5.用量角器和三棱尺將碎部點的位置展繪在圖紙上，并注以高程，注記時可用碎部點的點位兼作高程數(shù)字的小數(shù)點。6.測繪部分碎部點后，在現(xiàn)場參照實際情況，在圖上勾繪地物輪廓線與等高線。在施測過程中，每測20~30點后，應(yīng)檢查起始方向是否正確。儀器搬站后，應(yīng)檢查上一站的若干碎部點，檢查無誤后，才能在新的測站上開始測量。（二）大平板儀測圖（結(jié)合課件講解）一、大平板儀的測量原理大平板儀測圖法是一種圖解測繪法，其測點原理仍是極坐標(biāo)法，碎部點的水平角是直接圖解而得，水平距離用視距方法測量或用皮尺量取。二、大平板儀的構(gòu)造與附件（一）大平板儀的構(gòu)造：主要由照準(zhǔn)儀、平板、基座組成。1.照準(zhǔn)儀：上半部分由永望遠(yuǎn)鏡與豎盤組成，用以瞄視測點、測定水平距離及高差；下面由支柱與直尺連接，沿直尺邊可以畫出瞄視的方向線。2.平板：60×60cm的方形木板，與基座連接，安裝在三腳架上，當(dāng)作繪圖板，可直接在上面測繪地形圖。3.基座：圖板和基座用三個螺旋連接起來?；弥行穆菪惭b在三腳架上，基座下部有腳螺旋，用以整平圖板。另外裝有制動和微動螺旋控制圖板轉(zhuǎn)動。（二）平板儀的附件1.移點器（對點器）利用移點器可使地面點與圖上相應(yīng)點位于同一鉛垂線上。2.長盒羅盤：用以標(biāo)定圖板的方向。3.水準(zhǔn)器：有管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器兩種，用來整平圖板。三、大平板儀在測站上的安置平板儀的安置包括對中、整平、定向三個工作步驟。1.對中：利用移點器使地面點和圖板上相應(yīng)點位于同一鉛垂線上，對中的允許誤差一般認(rèn)為是測圖比例尺精度的一半，即：×0.1Mmm,M為比例尺分母。當(dāng)比例尺小于1：5000時，則可用目估對中。2.整平利用照準(zhǔn)儀直尺上的水準(zhǔn)器（或單獨的水準(zhǔn)器），轉(zhuǎn)動平板基座的腳螺旋使平板水平。3.定向=1\*GB2⑴利用羅盤定向：將長盒羅盤緊貼南北方向的圖廓線轉(zhuǎn)動圖板，使磁針北針對準(zhǔn)零線，此時圖板已定好方向。=2\*GB2⑵根據(jù)已知直線定向：若圖上已有測線AB的位置ab。定向時，以照準(zhǔn)儀直尺邊緊貼ab線，轉(zhuǎn)動圖板用照準(zhǔn)儀照準(zhǔn)地面上的B點，固定圖板，此時圖板的方向即與實地的方向一致。說明：羅盤定向精度較低，按已知直線定向，定向的直線愈長，則定向的誤差愈小。四、大平板儀測圖其觀測步驟如下：1.安置平板儀于測站A上（包括對中、整平、定向），測定豎盤指標(biāo)差x，量取儀器高i。2.用照準(zhǔn)儀直尺斜邊緊貼圖上的a點，照準(zhǔn)碎部點上所立的尺子，讀出上、中、下三絲的讀數(shù)和豎直角。3.計算出碎部點與測站間的水平距離和碎部點的高程。4.在直尺斜邊上，根據(jù)計算的水平距離，按比例尺點出碎部點的位置，以點子為小數(shù)點注記高程。5.測得部分碎部點后，就應(yīng)該隨即勾繪地形。強(qiáng)調(diào)指出：為了防止平板被碰動，需要經(jīng)常檢查平板的定向。五、碎部測量中注意事項1.正確地選擇地物點和地貌點對地物點一般只測其平面位置，若地物點可作地貌點時，除測定其平面位置外，還應(yīng)測定其高程。2.根據(jù)地貌的復(fù)雜程度、測圖比例尺大小以及用圖目的等，綜合考慮碎部點的密度。一般圖上平均2~3cm遠(yuǎn)應(yīng)有一個碎部點。在直線段或坡度均勻的地方，地貌點之間的最大間距和碎部測量中最大視距長度不宜超過下表中的規(guī)定。地貌點間距表測圖比例尺立尺點間隔(m)視距長度單位(m)主要地物次要地物地形點1：50015801001：1000301001501：2000501802501：5000100300350第四節(jié)等高線的勾繪等高線的勾繪原理由于相鄰兩地形點選在地面坡度變化處，可以認(rèn)為相鄰兩個地形點間的坡度是均勻的，因此，在圖紙上勾繪等高線時，各等高線的位置可以根據(jù)點的高程和圖上兩點間的平距用比例內(nèi)插法確定。如圖所示。在實際工作中，一般采用目估法勾繪等高線。第五節(jié)地形圖的拼接、檢查、清繪、整飾和復(fù)制地形圖的拼接。在地形圖繪制時，當(dāng)測區(qū)面積較大、按照確定的比例尺在一幅圖內(nèi)測繪不完整個測區(qū)時，需要分幅測繪。由于測量和繪圖誤差的影響，在相鄰圖幅交接處，常出現(xiàn)同一地物錯位、同一條等高線錯開而使得繪制出的地物與地貌不吻合的現(xiàn)象，如右圖所示。為了圖幅拼接的需要，測繪時規(guī)定應(yīng)測出圖廓外0.5cm以上，拼接時用3-5cm寬的透明紙帶蒙在接圖邊上，把靠近圖邊的圖廓線、格網(wǎng)線、地物、等高線描繪在紙帶上，然后交相鄰圖幅與同一圖邊進(jìn)行拼接，當(dāng)誤差在允許范圍內(nèi)時，可將相鄰圖幅按平均位置進(jìn)行改正。二、地形圖的檢查檢查方法一般可分為室內(nèi)檢查、巡視檢查和使用儀器設(shè)站檢查。1.室內(nèi)檢查主要檢查記錄、計算有無錯誤，圖根點的數(shù)量和地貌點的密度等是否符合要求，綜合取舍是否恰當(dāng)以及接邊要符合要求等。2.巡視檢查沿擬定的路線將原圖與實地進(jìn)行對照，查看地物有無遺漏，地貌是否與實地相符，符號、注記等是否正確，發(fā)現(xiàn)問題及時改正。3.儀器設(shè)站檢查采用與測圖時同樣的方法在原已知點（圖根點）上設(shè)站，重新測定周圍部分碎部點的平面位置和高程，再與原圖相比，誤差不得超過表中規(guī)定數(shù)據(jù)的2倍。三、地形圖的清繪與整飾清繪和整飾必須使用地形圖圖式。順序：先圖內(nèi)后圖外，先地物后地貌，先注記后符號。圖內(nèi)：圖廓、坐標(biāo)格網(wǎng)、控制點、地物、地貌、符號等。圖外：圖名、圖號、比例尺、平面坐標(biāo)和高程系統(tǒng)、測繪單位和測繪日期等。注記：除公路、河流和等高線注記是隨著各自的方向變化外，其他各種注記字向朝北，等高線高程注記字頭指向上坡方向，避免倒置。等高線不能通過注記和地物。經(jīng)過清繪和整飾后，圖上內(nèi)容齊全，線條清晰，取舍合理，注記正確。清繪原圖是地形圖的最后成果。四、地形圖的復(fù)制復(fù)制的方法有：制版印刷、靜電復(fù)印、曬圖法等。第六節(jié)管道工程測量一、概述管道工程測量是為各種管道的設(shè)計和施工服務(wù)的。它的任務(wù)有兩個方面：一是為管道工程的設(shè)計提供地形圖和斷面圖；二是按設(shè)計要求將管道位置標(biāo)定于實地。其內(nèi)容包括下列各項工作：(1)準(zhǔn)備資料:收集規(guī)劃設(shè)計區(qū)域的1∶10000(或1∶5000)、1∶2000(或1∶1000)地形圖以及原有管道平面圖、斷面圖等資料；(2)圖上定線:利用已有地形圖，結(jié)合現(xiàn)場勘察，進(jìn)行規(guī)劃和圖上定線；(3)地形圖測繪:根據(jù)初步規(guī)劃的線路，實地測量管線附近的帶狀地形圖，如該區(qū)域已有地形圖，則需要根據(jù)實際情況對原有地形圖進(jìn)行修測；(4)管道中線測量:根據(jù)設(shè)計要求，在地面上定出管道的中心線位置；(5)縱橫斷面圖測量:測繪管道中心線方向和垂直中心線方向的地面高低起伏情況；(6)管道施工測量:根據(jù)設(shè)計要求，將管道敷設(shè)于實地所需進(jìn)行的測量工作；(7)管道竣工測量:將施工后的管道位置，通過測量繪制成圖，以反映施工質(zhì)量，并作為使用期間維修、管理以及今后管道擴(kuò)建的依據(jù)。測量工作必須采用城市或廠區(qū)的同一坐標(biāo)和高程系統(tǒng)，嚴(yán)格按設(shè)計要求進(jìn)行，并要做到“步步有校核”，這樣才能保證施工質(zhì)量。二、管道中線測量管道的起點、終點和轉(zhuǎn)向點統(tǒng)稱為管道的主點，主點的位置和管道方向是設(shè)計時確定的。管道中線測量就是將已確定的管道位置測設(shè)于實地，并用木樁標(biāo)定。中線定線測量根據(jù)管線的起點、轉(zhuǎn)向點和終點的設(shè)計坐標(biāo)與附近地面已有控制點或固定地物點的坐標(biāo)，用解析法或圖解法求出測設(shè)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行定線測量。轉(zhuǎn)向角測量轉(zhuǎn)向角亦稱偏角，即管道由一方向轉(zhuǎn)到另一方向時，轉(zhuǎn)變后方向與原方向之間的夾角。當(dāng)中線在地面上一經(jīng)確定后，在交點處可用DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀按一個測回要求施測管線之右角β。由β值推算偏角α，當(dāng)β＜180°時，αY=180°-β，為右偏角；當(dāng)β＞180°時，αＺ=β-180°，為左偏角。丈量距離，設(shè)置中樁為了測定管線長度、測繪縱橫斷面圖，需從管線起點開始，沿中線方向量距，設(shè)置中樁，它包括百米樁、整樁、加樁、控制樁(位于橋梁、隧道洞口等處)。各樁在實地上按里程注明樁號。三、管道縱橫斷面圖測繪1、縱斷面圖測繪(一)線路水準(zhǔn)測量分為水準(zhǔn)點高程測量和中樁水準(zhǔn)測量。水準(zhǔn)點高程用四等水準(zhǔn)測量方法測定。中樁水準(zhǔn)測量高差閉合差不應(yīng)超過等外水準(zhǔn)測量的精度要求。(二)縱斷面圖的繪制(1)以各樁之地面高程為縱坐標(biāo)，各樁之里程為橫坐標(biāo)；(2)繪圖時，標(biāo)高尺起點的高程應(yīng)選擇恰當(dāng)。(3)依標(biāo)高尺在相應(yīng)位置畫出各樁號的地面高程點，連接相鄰的高程點。(4)設(shè)計管道坡度，并把設(shè)計坡度位置畫在圖上。(5)計算各點的設(shè)計高程：H設(shè)=H起+i·D(6)計算填挖尺數(shù)：填挖尺數(shù)=H地-H設(shè)2、橫斷面圖的測繪首先測定中樁處垂直于中線方向上地面坡度變化點的高程和該點至中線樁的水平距離，然后繪制橫斷面圖。(一)橫斷面測量方法1水準(zhǔn)儀法2水平尺法(亦稱抬桿法)(二)橫斷面圖的繪制以中心樁為坐標(biāo)原點，平距為橫坐標(biāo)，高差為縱坐標(biāo)，把圖畫在透明毫米方格紙上，平距和高差的比例尺應(yīng)相同。四、管道施工測量1、地下管道施工測量(一)槽口放線管道中線定出以后，就可根據(jù)中線位置、管徑大小、埋設(shè)深度和土質(zhì)情況，決定開槽寬度，并在地面上定出槽邊線位置，作為開槽的依據(jù)。若橫斷面坡度比較平緩，開槽寬度B可按下式計算：B/2=b/2+mh或B=b+2mh若橫斷面坡度比較陡峻，開槽寬度(B1+B2)可按下式計算：B1=b/2+m3h3+m2h2+cB2=b/2+m3h3+m1h1+c(二)施工控制標(biāo)志的測設(shè)管道施工測量的主要任務(wù)是根據(jù)工程進(jìn)度的要求，測設(shè)控制管道中線和高程位置的施工標(biāo)志。1、坡度板法(1)埋設(shè)坡度板(2)測設(shè)坡度釘2、平行軸腰樁法(1)測設(shè)平行軸線(2)測出A軸各樁的高程(3)控制槽底高程(4)釘腰樁(5)引測腰樁高程2、頂管施工測量(一)基坑開挖中的測