第十一章路線縱、橫斷面測(cè)量

1、第十一章 路線縱、橫斷面測(cè)量,§11.1 路線縱斷面測(cè)量§11.2 線路橫斷面測(cè)量§11.3 全站儀中線測(cè)設(shè)及斷面測(cè)量簡(jiǎn)介,§11.1 路線縱斷面測(cè)量(route profile survey),路線縱斷面測(cè)量(route profile survey)又稱路線水準(zhǔn)測(cè)量(route leveling)，其任務(wù)是測(cè)定中線上各里程樁的地面高程，繪制路線縱斷面圖，供路線縱坡

2、設(shè)計(jì)使用。橫斷面測(cè)量(cross-section survey)是測(cè)定中線各里程樁兩側(cè)垂直于中線方向的地面各點(diǎn)距離和高程，繪制橫斷面圖，供路線工程設(shè)計(jì)、計(jì)算土石方量及施工時(shí)放邊樁使用。,為了保證成果的精度和檢核的需要，根據(jù)“由整體到局部”的測(cè)量原則，縱斷面測(cè)量一般分兩步進(jìn)行：一是高程控制測(cè)量(也稱基平測(cè)量)，即沿路線方向設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn)，使用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)量點(diǎn)位的高程；再是中樁高程測(cè)量(也稱中平測(cè)量)，即利用基平測(cè)量布設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)，分段

3、進(jìn)行附合水準(zhǔn)測(cè)量，測(cè)定各里程樁的地面高程。,《公路勘測(cè)規(guī)范》對(duì)高程控制測(cè)量的一般規(guī)定是：公路高程系統(tǒng)，宜采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。同一條公路應(yīng)采用同一個(gè)高程系統(tǒng)，不能采用同一系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)給定高程系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。獨(dú)立工程或三級(jí)以下公路聯(lián)測(cè)有困難時(shí)，可采用假定高程。公路高程測(cè)量采用水準(zhǔn)測(cè)量。,一、基平測(cè)量(principal leveling),在水準(zhǔn)測(cè)量確有困難的山嶺地帶以及沼澤、水網(wǎng)地區(qū)，四、五等水準(zhǔn)測(cè)量可用光電測(cè)距三角高程測(cè)量代

4、替。各級(jí)公路及構(gòu)造物的水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)應(yīng)按表13-8選定，各等水準(zhǔn)測(cè)量的精度應(yīng)符合表13-9的規(guī)定。,,二、中平測(cè)量,1、定義： 在基平測(cè)量后提供的水準(zhǔn)點(diǎn)高程的基礎(chǔ)上，測(cè)定各個(gè)中樁的高程。2、方法：（1）水準(zhǔn)儀法 從一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，按普通水準(zhǔn)測(cè)量的要求，用“視線高法”測(cè)出該測(cè)段內(nèi)所有中樁地面高程，最后附合到另一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)上。,,,圖形：水準(zhǔn)儀中平測(cè)量,,,,,,,,,,,高速、一級(jí)公路：,二級(jí)及以下公路：,高差

5、閉合差的限差為：,mm,mm,具體步驟見(jiàn)下：如圖所示，水準(zhǔn)儀置于1站，后視水準(zhǔn)點(diǎn)BMl，前視轉(zhuǎn)點(diǎn)TP1，將觀測(cè)結(jié)果分別記入表中“后視”和“前視”欄內(nèi)；然后觀測(cè)BM1且與TP1間的各個(gè)中樁，將后視點(diǎn)BM1上的水準(zhǔn)尺依次立于0+000，+050，…，+120等各中樁地面上，將讀數(shù)分別記入表中視欄內(nèi)。儀器搬至2站，后視轉(zhuǎn)點(diǎn)TP1，前視轉(zhuǎn)點(diǎn)TP2，然后觀測(cè)豎立于各中樁地面點(diǎn)上的水準(zhǔn)標(biāo)尺。用同法繼續(xù)向前觀測(cè)，直至附合到水準(zhǔn)點(diǎn)BM2，完

6、成一測(cè)段的觀測(cè)工作。,,（2）全站儀法,先在BM1上測(cè)定各轉(zhuǎn)點(diǎn)TP1、TP2的高程，再在TP1、TP2上測(cè)定各樁點(diǎn)的高程。其原理即為三角高程測(cè)量原理。,縱斷面圖(profile map)既表示中線方向的地面起伏，又可在其上進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì)，是線路設(shè)計(jì)和施工的重要資料?？v斷面圖以中樁的里程為橫坐標(biāo)、其高程為縱坐標(biāo)進(jìn)行繪制。常用的里程比例尺有1:5000、1:2000、1:1000幾種。為了明顯地表示地面起伏，一般取高程比例尺比里程為比例

7、尺的10~20倍。縱斷面圖一般自左至右繪制在透明毫米方格紙的背面，這樣，可防止用橡皮修改時(shí)把方格擦掉。圖12-22為路線設(shè)計(jì)縱斷面圖，圖的上半部，從左至右繪有貫穿全圖的兩條線，細(xì)折線表示中線方向的地面線，是根據(jù)中平測(cè)量的中樁地面高程繪制的；,三、線路縱斷面圖的繪制,粗折線表示縱坡設(shè)計(jì)線。此外，上部還注有以下資料：水準(zhǔn)點(diǎn)編號(hào)、高程和位置；豎曲線示意圖及其曲線元素；橋梁的類型、孔徑、跨數(shù)、長(zhǎng)度、里程樁號(hào)和設(shè)計(jì)水位；涵洞的類型、孔徑和里

8、程樁號(hào)；其它道路、鐵路交叉點(diǎn)的位置、里程樁號(hào)和有關(guān)說(shuō)明等。圖的下部幾欄表格，注記以下有關(guān)測(cè)量和縱坡設(shè)計(jì)的資料：l) 在圖紙左面自下而上填寫(xiě)直線與曲線、樁號(hào)、填挖土、地面高程、設(shè)計(jì)高程、坡度和距離等欄，上部縱斷面圖上的高程按規(guī)定的比例尺注記，但先要確定起始高程(如圖中0+000樁號(hào)的地面高程)在圖上的位置，且參考其它中樁的地面高程，使繪出的地面線處于圖上的適當(dāng)位置。2) 在“樁號(hào)”欄中，自左至右按規(guī)定的里程比例尺注上各中樁的樁號(hào)。

9、,3) 在“地面高程”欄中，注上對(duì)應(yīng)于各中樁樁號(hào)的地面高程，并在縱斷面圖上按各中樁的地面高程依次展繪其相應(yīng)位置，用細(xì)直線連接各相鄰點(diǎn)位，即得中線方向的地面線。4) 在“直線與曲線”欄中，應(yīng)按里程樁號(hào)標(biāo)明路線的直線部分和曲線部分。曲線部分用直角折線表示，上凸表示路線右偏，下凹表示路線左偏，并注明交點(diǎn)編號(hào)及其樁號(hào)，注明，R，T，L，E等曲線元素。5) 在上部地面線部分進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮施工時(shí)土石方量最小、填挖方盡量平衡及

10、小于限制坡度等道路有關(guān)技術(shù)規(guī)定。,6) 在坡度和距離一欄內(nèi)，分別用斜線或水平線表示設(shè)計(jì)坡度的方向，線上方注記坡度數(shù)值(以百分比表示)，下方注記坡長(zhǎng)，水平線表示平坡。不同的坡段以豎線分開(kāi)。某段的設(shè)計(jì)坡度值按下式計(jì)算：設(shè)計(jì)坡度=(終點(diǎn)設(shè)計(jì)高程－起點(diǎn)設(shè)計(jì)高程)/平距7) 在設(shè)計(jì)高程一欄內(nèi)，分別填寫(xiě)相應(yīng)中樁的設(shè)計(jì)路基高程。某點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程按下式計(jì)算：設(shè)計(jì)高程=起點(diǎn)高程+設(shè)計(jì)坡度×起點(diǎn)至該點(diǎn)的平距,,§11.2 線

11、路橫斷面測(cè)量(route across-profile survey),路線橫斷面測(cè)量(route cross-section survey)的主要任務(wù)是在各中樁處測(cè)定垂直于道路中線方向的地面起伏，然后繪成橫斷面圖。橫斷面圖是設(shè)計(jì)路基橫斷面、計(jì)算土石方和施工時(shí)確定路基填挖邊界的依據(jù)。目的——測(cè)定線路各中樁處垂直于中線方向上的地面起伏情況，繪制橫斷面圖，為線路設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)資料。方法——先確定橫斷面方向，再測(cè)定變坡點(diǎn)間的平距及高差。,

12、橫斷面測(cè)量的寬度，由路基寬度及地形情況確定，一般，在中線兩側(cè)各測(cè)15~50m，高程、距離的讀數(shù)取位至0.lm，檢測(cè)限差應(yīng)符合下表的規(guī)定。,一、橫斷面方向的確定,1、直線段——一般采用普通方向架測(cè)定。2、圓曲線段——采用求心方向架。,普通方向架,求心方向架,3、緩和曲線段——該點(diǎn)的法線方向,選取緩和曲線上的一點(diǎn)N——計(jì)算偏角值δ1——后視N點(diǎn)，撥角900±δ1 。,二、橫斷面的測(cè)量方法,（一）要求：按前進(jìn)方向分成左右側(cè)，分別測(cè)

13、量橫斷面方向上各變坡點(diǎn)至中樁的平距及高差。平距及高差的精度要求一般為0.1m。（二）方法分類： 1、花桿皮尺法適用于：山區(qū)低等級(jí)公路。精度低。2、水準(zhǔn)儀法——水準(zhǔn)儀測(cè)高差、皮尺丈量平距。適用于：地形簡(jiǎn)單地區(qū)，精度高。,3、經(jīng)緯儀視距法將經(jīng)緯儀安置在中樁上，照準(zhǔn)橫斷面方向，量取儀器橫軸至中樁地面的高度作為儀器高，用視距測(cè)量的方法測(cè)量出地形特征點(diǎn)與中樁的平距和高差。該法適用于地形困難、山坡陡峻路線的橫斷面測(cè)量。4、全站儀法

14、全站儀法的操作方法與經(jīng)緯儀視距法相同，其區(qū)別在于使用光電測(cè)距的方法測(cè)量出地形特征點(diǎn)與中樁的平距和高差。該法適用于任何地形條件。,一般采用1:100或1:200的比例尺繪制繪制橫斷面圖。根據(jù)橫斷面測(cè)量得到的各點(diǎn)間的平距和高差，在毫米方格紙上繪出各中樁的橫斷面圖。如右圖中的細(xì)實(shí)線所示，繪制時(shí)，先標(biāo)定中樁位置，由中樁開(kāi)始，逐一將特征點(diǎn)畫(huà)在圖上，再直接連接相鄰點(diǎn)，即繪出橫斷面的地面線。,三、橫斷面圖的繪制,橫斷面圖畫(huà)好后，經(jīng)路基設(shè)計(jì)，先

15、在透明紙上按與橫斷面圖相同的比例尺分別繪出路塹、路堤和半填半挖的路基設(shè)計(jì)線，稱為標(biāo)準(zhǔn)斷面圖，然后按縱斷面圖上該中樁的設(shè)計(jì)高程把標(biāo)準(zhǔn)斷面圖套在實(shí)測(cè)的橫斷面圖上。也可將路基斷面設(shè)計(jì)線直接畫(huà)在橫斷面圖上，繪制成路基斷面圖，該項(xiàng)工作俗稱“戴帽子”。圖中粗實(shí)線所示為半填半挖的路基斷面圖。根據(jù)橫斷面的填、挖面積及相鄰中樁的樁號(hào)，可以算出施工的土、石方量。,,§11.3 全站儀中線測(cè)設(shè)及斷面測(cè)量簡(jiǎn)介,一、基本原理中線測(cè)設(shè)：計(jì)

16、算中樁坐標(biāo)——全站儀點(diǎn)位放樣（極坐標(biāo)法）縱斷面測(cè)量：全站儀測(cè)量點(diǎn)的高程（電磁波三角高程測(cè)量）橫斷面測(cè)量：確定橫斷面點(diǎn)位——全站儀測(cè)量點(diǎn)的高程（電磁波三角高程測(cè)量）,二、全站儀點(diǎn)的放樣功能,點(diǎn)位放樣原理；（1）先在放樣點(diǎn)的大致位置立棱鏡對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)出當(dāng)前棱鏡位置的坐標(biāo)。,（2）將當(dāng)前坐標(biāo)與放樣點(diǎn)的坐標(biāo)相比較，計(jì)算出距離差dD和角度差dHR或縱向差值ΔX和橫向差值ΔY。（3）根據(jù)dD、dHR或ΔX、ΔY，逐漸找到放樣點(diǎn)的位置。,

17、,,,,,,,,,,,,,X,Y,后視點(diǎn),測(cè)站點(diǎn),當(dāng)前棱鏡位置,,待放樣點(diǎn),dD,dHR,附：TOPCON全站儀放樣點(diǎn)位的方法,以下介紹的是少量零星點(diǎn)的坐標(biāo)放樣方法： 1、按MENU——進(jìn)入主菜單測(cè)量模式。2、按LAYOUT——進(jìn)入放樣程序，再按SKP——略過(guò)選擇文件。3、按OOC.PT（F1），再按NEZ，輸入測(cè)站O點(diǎn)的坐標(biāo)（x0,y0,H0）；并在INS.HT一欄，輸入儀器高。,4、按BACKSIGHT（F2），再按NE/A

18、Z，輸入后視點(diǎn)A的坐標(biāo)（xA, yA）；若不知A點(diǎn)坐標(biāo)而已知坐標(biāo)方位角，則可再按AZ，在HR項(xiàng)輸入的值。瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，按YES。5、按LAYOUT（F3）：輸入待放樣點(diǎn)B的坐標(biāo)（xB,yB,HB）及測(cè)桿單棱鏡的鏡高后，按ANGLE（F1）。使用水平制動(dòng)和水平微動(dòng)螺旋，使顯示的dHR=0，即找到了OB方向，指揮持測(cè)桿單棱鏡者移動(dòng)位置，使棱鏡位于OB方向上。,6、按DIST，進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)顯示的dHD來(lái)指揮持棱鏡者沿OB方向移動(dòng)，若dHD為正

19、，則向O點(diǎn)方向移動(dòng)；反之若dHD為負(fù)，則向遠(yuǎn)處移動(dòng)，直至dHD=0時(shí)，立棱鏡點(diǎn)即為B點(diǎn)的平面位置。其所顯示的dZ值即為立棱鏡點(diǎn)處的填挖高度，正為挖，負(fù)為填。7、按NEXT——放樣下一個(gè)點(diǎn)C。,三、中樁測(cè)設(shè)的基本程序,1、測(cè)定線路交點(diǎn)（JD）的（線路統(tǒng)一）坐標(biāo)（1）圖上定出交點(diǎn)（2）根據(jù)沿線布設(shè)的（導(dǎo)線）控制點(diǎn)，用全站儀“點(diǎn)的放樣”功能，實(shí)地測(cè)設(shè)出交點(diǎn)。,（3）根據(jù)實(shí)地情況進(jìn)行交點(diǎn)位置的調(diào)整。（4）根據(jù)沿線布設(shè)的（導(dǎo)線）控制點(diǎn)，

20、用全站儀“坐標(biāo)測(cè)量”功能測(cè)量出交點(diǎn)（JD）的（線路統(tǒng)一）坐標(biāo)。若測(cè)出了交點(diǎn)的兩條直線上的4個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，可按數(shù)學(xué)方法計(jì)算出交點(diǎn)坐標(biāo)。,2、中樁（線路統(tǒng)一）坐標(biāo)的計(jì)算,（1）直線段中樁由交點(diǎn)坐標(biāo)和樁號(hào)里程，按“坐標(biāo)正算”公式，可計(jì)算出各中樁的坐標(biāo)。（2）曲線段中樁1）計(jì)算出曲線上各中樁在切線支距法坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。,2）根據(jù)“坐標(biāo)平移與旋轉(zhuǎn)”公式，將切線支距法坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成線路統(tǒng)一坐標(biāo)。,,,P,3、中樁的實(shí)地放樣,架全站儀在（導(dǎo)線）控制

21、點(diǎn)或交點(diǎn)上，利用全站儀“點(diǎn)位放樣”功能，放樣出各中樁。,,四、中樁高程測(cè)量（縱斷面測(cè)量）,中樁高程測(cè)量是在中樁放樣的同時(shí)進(jìn)行的。在中樁位置立棱鏡，輸入儀器高和棱鏡高，即可利用全站儀“三維坐標(biāo)測(cè)量”功能，在（導(dǎo)線）控制點(diǎn)上，測(cè)出中樁處的地面高程。,五、橫斷面測(cè)量,橫斷面測(cè)量也可在中樁測(cè)設(shè)、縱斷面測(cè)量的同時(shí)進(jìn)行。關(guān)鍵在于如何將棱鏡立在中樁的橫斷面方向上。其方法之一是：（1）在大致橫斷面方向上的某變坡點(diǎn)F’處立棱鏡，測(cè)出點(diǎn)F’的平面坐標(biāo)。（