《工程測量學》第2章線路設計階段的測繪工作(I)

測繪科學與工程學院第2章線路設計階段的測繪工作I工程測量學多媒體課件分節(jié)目錄2.1線路設計的有關知識2.2線路初測階段的測量工作2.3線路定測階段的測量工作2.4線路縱橫斷面圖的測繪2.5既有線路測量2.6航測、遙感技術中線路勘測中的應用補充：高速鐵路控制網的布設2.1線路設計的有關知識鐵路、公路、輸電線路以及輸油（氣）管道等均屬于線型工程，它們的中線通稱線路。線路在勘測設計階段的測量工作，稱為線路測量。線路測量是為線路設計收集一切必須的地形資料，并將所設計的線路中線測設于實地。2.1線路設計的有關知識鐵路工程建設的一般知識公路工程建設的一般知識輸電線路工程建設的一般知識輸油(氣)管道工程建設的一般知識線路測量的特點2.1線路設計的有關知識一、鐵路工程建設的一般知識2.1線路設計的有關知識一、鐵路工程建設的一般知識（一）鐵路工程建設的基本程序鐵路勘測設計一般要經過下列過程，即：方案研究（室內研究、現場踏勘、提出方案報告）、初測、初步設計、定測、施工設計等過程。方案研究不作為一個設計階段，故這種方式稱為兩階段設計，即初步設計和施工設計，勘測工作分為初測和定測兩個階段進行。2.1線路設計的有關知識一、鐵路工程建設的一般知識（一）鐵路工程建設的基本程序首先要搜集沿線各種技術資料，包括地形、地質、水文、氣象資料，以及沿線有關的政治經濟和國防方面的資料，利用已掌握的資料，在1:50000或1:100000地形圖上選出幾個可能的線路方案，經過全面的分析比較后，提出方案研究報告。方案確定后，即下達勘測設計任務書，這時就要進行初測，初測是初步設計階段的勘測工作。2.1線路設計的有關知識一、鐵路工程建設的一般知識（一）鐵路工程建設的基本程序

初測的主要任務是提供沿線大比例尺帶狀地形圖以及地質和水文方面的資料。

初步設計是由設計人員，在初測帶狀地形圖上，研究線路的方向、坡度、曲線半徑以及難易程度，選定一個經濟合理的方案，線路位置和重大工程基本上要確定，以及確定主要技術標準。由于這項工作在室內進行，故稱為紙上定線。2.1線路設計的有關知識一、鐵路工程建設的一般知識（一）鐵路工程建設的基本程序

定測的主要任務是把初步設計中選定的線路中線測設到地面上去，測設時應結合現場的地形、水文、地質等實際情況盡量改善線路的位置，力求選出最經濟合理的線路。并為施工設計收集資料。施工設計是根據定測資料對線路全線和所有個體工程做出詳細設計，并提供工程數量和各種報表。施工設計中最主要的是線路的平面和縱斷面設計。此外對橋涵、隧道、特殊路基以及車站等都要做出單獨設計。2.1線路設計的有關知識一、鐵路工程建設的一般知識（二）鐵路工程建設中的測量工作勘測設計階段的測量工作有草測、初測和定測工作。在方案研究中，如無足夠的地形資料，就要進行草測。

初測時要進行插大旗、導線測量、高程測量和地形測量，初測目前已較多地采用航測方法測繪地形圖。

定測中要進行放線交點工作、中線的測設（包括直線和曲線的測設）、縱斷面測量和橫斷面測量。2.1線路設計的有關知識一、鐵路工程建設的一般知識（二）鐵路工程建設中的測量工作施工階段測量的任務主要是保證各種建筑物能按照設計位置準確地建立起來。

施工階段的首項工作是進行“復測”。復測是為了檢查線路的主要控制樁的正確性和補設缺損的樁橛。在施工前要做“固樁”和“護樁”工作，以保證施工過程中樁點不致丟失或便于隨時恢復。2.1線路設計的有關知識一、鐵路工程建設的一般知識（二）鐵路工程建設中的測量工作施工階段測量的任務主要是保證各種建筑物能按照設計位置準確地建立起來。路基施工前還要進行路基邊樁的放樣。在施工過程中要隨時進行中線和高程測量，這些工作常常要反復進行多次，貫穿整個施工過程。各種工程結束后，則進行貫通全線的竣工測量。2.1線路設計的有關知識一、鐵路工程建設的一般知識（二）鐵路工程建設中的測量工作運營階段，當對既有線路進行改建、修建復線時，都需要進行一系列的測量，其測量工作的特點是以既有線路為基礎并對既有線路要作詳細的測量。為了更新資料，對線路現狀和沿線地形每隔一定年份要進行全線的測量，即所謂“舊線測量”。2.1線路設計的有關知識一、鐵路工程建設的一般知識（三）高速鐵路的基本知識常速——100~120km/h中速——120~160km/h準高速——160~200km/h高速——200~400km/h特高速——400km/h以上2.1線路設計的有關知識二、公路工程建設的一般知識

按其重要性和使用性質，公路可劃分為：國家干線公路（國道）省干線公路（省道）縣公路（縣道）專用公路等318國道川藏線2.1線路設計的有關知識二、公路工程建設的一般知識(一)公路勘測設計

公路勘測設計根據路線的性質和要求，可分為：兩階段設計一階段設計三階段設計2.1線路設計的有關知識二、公路工程建設的一般知識(一)公路勘測設計1、兩階段設計——一般公路采用的勘測設計程序公路踏勘：了解線路所經地區(qū)的自然地理條件(包括地形、土壤、地質、水文以及氣象等情況)，選擇線路的大致位置，為初步設計收集資料，進行初測、編制初步設計和工程概算。公路詳細測量：全面深入地研究線路的各項情況，精確地測定線路的長度和位置，編制施工圖和工程預算。2.1線路設計的有關知識二、公路工程建設的一般知識(一)公路勘測設計2、一階段設計

適用于技術簡單、方案明確的小型公路工程。即進行一次詳細的定測，據以編制施工設計和工程預算。2.1線路設計的有關知識二、公路工程建設的一般知識(一)公路勘測設計

3、三階段設計

適合于技術上復雜而又缺乏經驗的建設項目或其中的個別路段、特殊大橋、互通式立體交叉、隧道等。初步設計技術設計施工設計2.1線路設計的有關知識二、公路工程建設的一般知識(二)公路道路設計的基本依據

公路道路設計的基本依據有設計車輛、設計車速、設計交通量、通行能力和服務水平等。2.1線路設計的有關知識二、公路工程建設的一般知識(三)公路工程建設中的測量工作

公路工程建設中的測量工作與鐵路工程建設基本一致，有：初測定測施工測量竣工測量等2.1線路設計的有關知識二、公路工程建設的一般知識(三)公路工程建設中的測量工作2.1線路設計的有關知識三、輸電線路工程建設的一般知識(一)輸電線路的分類與組成輸電線路按結構又可分為電纜線路和架空線路。2.1線路設計的有關知識三、輸電線路工程建設的一般知識(二)輸電線路設計一般包括兩個階段：初步設計與施工設計階段。

初步設計階段為選擇經濟合理的路徑方案，進行圖上選線和現場踏勘工作，確定初步設計的方案。施工設計階段所進行的終勘定位是根據初步設計提出的線路方案，在實地進行選線、定線、測距、高程測量、斷面測量以及桿塔定位測量等。2.1線路設計的有關知識三、輸電線路工程建設的一般知識(三)輸電線路工程建設中的測量工作輸電線路工程建設的測量工作包括距離測量與直線定向、架空送電線路設計測量、線路施工復測和分坑測量、基礎的操平找正及桿塔檢查、架空線弧垂觀測及檢查等。定線測量：包括定線、設立標樁、直線轉折角測量、距離和高程測量。平斷面測量：包括線路中心線縱斷面、橫斷面的測繪和中心線兩側各50米范圍的地物測量。2.1線路設計的有關知識三、輸電線路工程建設的一般知識(三)輸電線路工程建設中的測量工作交叉跨越測量：包括電力線、通信線的中心線、邊線、交叉處左右桿上下線線高以及通信線的交叉角測量。定位測量：將設計圖上確定的電線桿塔(支架)位置在實地用標樁固定。包括定位測量，各桿塔(支架)位標樁間的角度、距離和高差測量。弧垂測量：在輸電線路施工中為使安裝的導線弧垂(導線支持點至最低點的垂直距離)滿足設計要求而進行的測量工作。2.1線路設計的有關知識四、輸油(氣)工程建設的一般知識(一)輸油(氣)管道的分類及組成

管道輸送是油(氣)的主要輸送方式之一，從油(氣)田到最終用戶，歷經礦場集油(氣)、輸油(氣)站、管道等形成一個統(tǒng)一密閉的輸油(氣)系統(tǒng)。按其輸送距離、經營方式及輸送目的，分為三類：油(氣)田內部管理的礦場集輸管道長距離(干線)輸油(氣)管道城市輸油(氣)管道2.1線路設計的有關知識四、輸油(氣)工程建設的一般知識(二)輸油(氣)管道的勘察設計

長距離輸油(氣)管道工程建設的勘察分為踏勘、初步勘察和詳細勘察階段，設計有初步設計與施工設計兩個階段，勘察與設計既有先后又有交叉，勘察工作走在設計工作之前，與設計階段相適應。2.1線路設計的有關知識四、輸油(氣)工程建設的一般知識(三)輸油(氣)管道工程建設中的測量工作

輸油(氣)管道工程建設的測量工作包括線路地形測量、站場測量、距離測量與直線定向、平斷面測量、定位測量、架空管線及地下管(溝)道測量等。2.1線路設計的有關知識五、線路測量的特點

根據線路工程的作業(yè)內容，線路測量具有全線性、階段性和漸近性的特點。

全線性：是指測量工作貫穿于線路工程建設的全過程。例如鐵路、公路工程從項目立項、決策、勘測設計、施工、竣工圖編制、營運監(jiān)測等都需進行必要的測量工作。

階段性：既體現了測量技術本身的特點，也是路線設計過程的需要。在不同的實施階段，所進行的測量工作內容與要求也不同，并要反復進行，而且各階段之間測量工作也不連續(xù)。漸近性：說明了線路測量在項目建設的全過程中，歷經了由粗到精、由高到低的過程。2.2線路初測階段的測量工作初測是鐵路、公路中設計一個重要的勘測階段，是初步設計的基礎和依據，是初步設計階段的測量工作。其外業(yè)工作有：線路平面控制測量線路高程測量地形測量（帶狀地形圖測繪）2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量線路平面控制網的建立，可采用GPS測量、導線測量、三角測量等方法。（一）GPS測量目前，GPS定位技術已廣泛應用與各種等級線路控制測量，顯著地提高了線路工程測量的效益，改變了傳統(tǒng)的線路測量作業(yè)模式和質量標準，成為線路測量的一種主要方法。2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量（一）GPS測量GPS控制網的點位除滿足GPS要求外，尚需考慮有利于后續(xù)用全站儀加密布設附合導線或施工放樣的需要。點位應選在沿線路方向離線路中線50~300m、穩(wěn)固可靠且不易被施工破壞的范圍內。一般每隔5km左右設置一對相互通視的、邊長為500~1000m的GPS點。2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量（一）GPS測量某高速公路中的一段的GNSS控制網圖2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量（二）導線測量1、導線點的布設要求——樁號設置、“斷鏈”及其處理2、導線測量的技術要求3、導線的聯(lián)測4、導線檢核時應注意的問題2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量（二）導線測量——樁號、斷鏈標定路線中線的位置,注明類別和離起點的距離；

(例:

JD

3+135.12

—交點,離起點3135.12m)測量路線縱、橫斷面的依據；便于計算工程量。距離為50m整數的整樁地物加樁(涵洞)曲線主點樁(ZY)方樁扁樁2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量（二）導線測量——樁號、斷鏈在有比較線的地段，比較線按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ順序編列。ⅠC1DK0+000ⅠC8DK4+167.05=C26DK8+326.05=C39DK13+125.40方案比較后，當決定采用Ⅰ比較線時，正線C39DK13+125.40點以后的里程不必更改，只需在圖上及手薄上分別注明：DK8+326.05

=

DK0+000.00

DK13+125.40

=

DK4+167.05正線與Ⅰ比較線的里程差數為:(13125.40

–

8326.05)–4167.05

=

632.30(m)，稱為斷鏈。2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量（二）導線測量——樁號、斷鏈

斷鏈，指的是因局部改線或分段測量等原因造成的樁號不連續(xù)的現象。產生原因：分段測量局部改線選線方案比較2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量（二）導線測量——樁號、斷鏈斷鏈點：斷鏈點就是新老樁號不連續(xù)的那個點。斷鏈點一般設在改線與老線正好相接的位置，且取在直線上。長鏈——前里程-后里程>0，樁號重疊為長鏈短鏈——前里程-后里程<0，樁號間斷為短鏈2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量（二）導線測量——樁號、斷鏈平面圖2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量（二）導線測量——樁號、斷鏈縱斷面圖2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量（二）導線測量——樁號、斷鏈直曲表2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量（二）導線測量——樁號、斷鏈表示方法：K50+622.760=K50+621.166

等式前面的樁號表示的是改線段的結束樁號，等式后面的樁號是與之相接的老路線樁號。換個角度理解：路線樁號推算到這里（等式前面的樁號），突然不連續(xù)了，突然以另一個樁號出現（等式后面的樁號），而這兩個不相等的樁號，實地表示的則是同一個位置的點位（計算出來的坐標應該相等）。2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量（二）導線測量——導線檢核時應注意的問題換帶計算問題在利用國家控制點進行導線檢核之前，首先要考慮所用的控制點是否在同一個高斯投影帶內，若不在同一投影帶內則應進行換帶計算。坐標增量的改化問題由于國家控制點坐標均為高斯平面上的坐標，因此在導線檢核前必須將坐標增量改化至高斯平面上。2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量（二）導線測量——導線檢核時應注意的問題坐標增量的改化問題(1)將坐標增量總和改化至參考橢球面上；改化至參考橢球面的縱、橫坐標增量總和根據導線邊長與平差后的角度算得的縱、橫坐標增量總和導線的平均高程地球平均曲率半徑2.2線路初測階段的測量工作一、線路平面控制測量（二）導線測量——導線檢核時應注意的問題坐標增量的改化問題(1)將坐標增量總和改化至參考橢球面上；(2)把改化至參考橢球面的坐標增量總和化算至高斯投影面上。改化至高斯平面的縱、橫坐標增量總和導線兩端點橫坐標的平均值2.2線路初測階段的測量工作二、線路高程測量

線路高程測量采用水準測量和光電三角高程測量。其任務有兩類：建立沿線高程控制點；測定導線點及中樁的高程。2.2線路初測階段的測量工作二、線路高程測量(一)水準測量根據工作目的及精度的不同，初測階段的水準測量分為：基平測量沿線路布設水準點，作為線路高程控制點。中平測量測定導線點及中樁的高程。2.2線路初測階段的測量工作二、線路高程測量(一)水準測量

1、基平測量——沿線路布設水準點，作為線路高程控制點。一般地段每隔約2km設立一點，在工程復雜地段1km設立一點，在300m以上的大橋兩端以及隧道洞口附近各設一點。2.2線路初測階段的測量工作二、線路高程測量(一)水準測量2、中平測量——測定導線點及中樁的高程。一般采用單程水準測量。水準路線應起閉于基平測量時所設立的水準點上。導線點應作為轉點，轉點高程取位至mm，中樁高程取位至cm。2.2線路初測階段的測量工作二、線路高程測量(二)光電三角高程測量

基平測量用光電三角高程測量時，可與導線測量合并進行，導線點作為高程轉點，高程轉點間的距離和豎直角必須往返觀測，并宜在同一氣象條件下完成。用光電三角高程進行中樁測量時，其高程路線應起閉于基平測量中測定過高程的導線點上，其路線長度不宜大于2km。2.2線路初測階段的測量工作三、地形測量

初測中的地形測量是測量沿線帶狀地形圖，應盡量以導線點作為測站，必要時可設置一個測站點。地形圖的比例尺，一般為1:2000，地形簡單的平坦地區(qū)可用1:5000，困難地區(qū)(地形復雜)使用1:1000。測圖帶的寬度應能滿足紙上定線的需要，一般在選點時根據現場情況決定。對于1:2000測圖，測圖帶寬度在平坦地區(qū)約為400～600m，在丘陵地區(qū)約為300～400m。測量的方法與一般地形測量的碎部測量相同，已較多采用航測方法。2.2線路初測階段的測量工作三、地形測量帶狀地形圖圖紙長約lm左右，過長外業(yè)測圖不方便，且易損壞圖紙，所以當線路很長時，必須要進行帶狀地形圖的分幅。轉角較大的一般在轉角點分段，自左到右順序編號接圖位置不宜設在建筑物、路口與交叉跨越等處2.2線路初測階段的測量工作三、地形測量帶狀地形圖常按線路的里程進行分幅，可按正北方向朝上繪圖，也可把線路的方向旋轉至左右方向繪圖（這時需加繪正北方向線）在已有地形圖的地區(qū)，可以將路線中線展繪到原有地形圖上，再到現場進行修測或補測成帶狀地形圖。另外，也可根據沿線所測的縱、橫斷面成果繪制帶狀地形圖。2.2線路初測階段的測量工作三、地形測量2.3線路定測階段的測量工作

線路定測是根據初步設計及鑒定意見做了紙上定線之后進行的。定測的主要任務是準確地把初步設計的紙上線路測設到實地上，并且結合現場的具體情況改善線路的位置。定測是初步設計與施工設計中間進行的測量工作，因此，定測階段要為施工設計準備必要的資料。中線測量：將紙上線路測設到實地上的工作，它是依據初測導線點定出設計的紙上線路，再沿此線路測設中線樁(百米樁和加樁)和曲線。2.3線路定測階段的測量工作交點—路線的相鄰直線段的相交之點。是詳細測設道路中線的控制點。在初測的帶狀地形圖上進行紙上定線，設計交點的位置，然后實地測設。轉點—路線直線段上的點。定線測量中，當相鄰兩交點互不通視或直線段較長時，每隔200～3O0m設一轉點,以便在交點測量轉折角和直線量距時作為照準和定線的目標。2.3線路定測階段的測量工作

在定測工作中，將紙上線路測設到實地的方法有：穿線放線法撥角放線法RTK法全站儀極坐標法2.3線路定測階段的測量工作一、穿線放線法適用于地形不太復雜，且定測中線離初測導線不遠的地區(qū)。

1、室內選點

2、測設數據準備

3、現場放線

4、穿線

5、交點定位2.3線路定測階段的測量工作一、穿線放線法

1、室內選點在初測地形圖上，根據紙上線路與初測導線的相互關系，選擇定測中線轉點位置。其位置一般要選擇在地勢較高，且互相通視的地方，并且紙上線路的每條直線段最好有三個以上的點，以便核對。2、測設數據準備定測的中線轉點初測導線點2.3線路定測階段的測量工作一、穿線放線法

3、現場放線用經緯儀和光電測距儀或全站儀實地測設各中線轉點的支距，以嚴格控制線路位置。4、穿線根據實地上已放出的點位，用經緯儀檢查這些點是否在一條直線上。如偏差不大時，可以適當調整其位置，使位于一條直線上。2.3線路定測階段的測量工作一、穿線放線法

5、交點定位左偏角右偏角DJDABCabcd

2.3線路定測階段的測量工作一、穿線放線法

5、交點定位如果交點遇到障礙或位于不能置鏡處或交點較遠時，一般采用測設副交點的方法來解決。所謂副交點就是當交點不能設樁時，在兩切線適當位置選擇的輔助點。副交點通常選在便于測角量邊處，并且要注明副交點與交點的關系。2.3線路定測階段的測量工作二、撥角放線法撥角放線法是根據在紙上所量得的設計線路各交點的縱橫坐標，計算出每一段直線的距離和方向，從而算得交點上的轉向角。外業(yè)人員按照這些資料，在現場直接撥角測距，而定出所設計的線路。此法放線可循序前進，較穿線法簡便，工效高，但放線誤差容易累積。因此一般連續(xù)放出若干個交點后應與初測導線點閉合，以檢查偏差是否過大，然后重新由初測導線點開始放出以后的交點，以免誤差積累。2.3線路定測階段的測量工作二、撥角放線法放線資料的內業(yè)計算放線定交點與初測導線聯(lián)測2.3線路定測階段的測量工作二、撥角放線法(一)放線資料的內業(yè)計算2.3線路定測階段的測量工作二、撥角放線法(一)放線資料的內業(yè)計算樁號橫坐標y

(

m)縱坐標x

(

m)△y△x坐標方位角A交點偏角α撥角C2C15431116263235°18.3′143°07.7′J46－1380.33333198°26.0′0.31620145.4855°39.8′5371533.5098074°05.8′0.96173558.37JD25480216278右7°12.7′187°12.7′556856.5411881°18.5′0.98852562.46JD35535816363左9°25.3′170°34.7′6972283.0570271°53.2′0.95044733.34JD45605516591右55°42.0′235°42.0′595－458－1.29913127°35.2′0.79243750.85JD55665016133……………………………設計值，圖上量取放線要素放線要素2.3線路定測階段的測量工作二、撥角放線法(二)放線定交點樁號橫坐標y

(

m)縱坐標x

(

m)△y△x坐標方位角A交點偏角α撥角C2C15431116263235°18.3′143°07.7′J46－1380.33333198°26.0′0.31620145.4855°39.8′5371533.5098074°05.8′0.96173558.37JD25480216278右7°12.7′187°12.7′556856.5411881°18.5′0.98852562.46JD35535816363左9°25.3′170°34.7′6972283.0570271°53.2′0.95044733.34JD45605516591右55°42.0′235°42.0′595－458－1.29913127°35.2′0.79243750.85JD55665016133……………………………2.3線路定測階段的測量工作二、撥角放線法(三)與初測導線聯(lián)測紙上線路的交點紙上線路交點對應的實地位置