道路工程测量 (1)

道路工程测量

一、概述：

道路工程在勘测设计、施工建造和运营管理各阶段中所进行的测量工作总称为路线测量。

道路工程测量的主要任务包括以下几方面：

（1）控制测量：根据道路工程的需要，进行平面控制测量和高程控制测量。

（2）地形图测绘：根据设计需要，实地测量道路附近的带状地

．．．

形图

．．。

（3）中线测量：按照设计要求将道路位置测设与实地。

（4）纵、横断面图测绘：测定道路中心线方向和垂直于中心线方向的地面高低起伏情况，并绘制纵、横断面图。

（5）施工测量：按照设计要求和施工进度及时放样各种桩点作为施工依据。

此外，有些道路工程还需要进行竣工测量、变形检测等。

二、初测阶段的测量工作：

道路初测中的测量工作主要包括：选点插旗、导线控制测量、高程控制测量、带状地形图测绘。

1、插旗选点：

根据方案研究阶段在已有地形图上规划的道路位置，结合实地情况，选择交点和转点的位置并插旗，标出道路走向的大概位置，为导线测量和各专业调查指出行进方向。

2、导线控制测量：

导线控制测量是测绘道路带状地形图和定线、放线的基础，导线应全线贯通。采用全站仪或光电测距仪观测导线边长时，导线点间距一般为1km，但应在不长于500m处设置加点。采用光电测距仪传递高程时，导线边长宜在200~600m之间。

由于导线延伸很长，为了检核导线的精度并统一坐标，必须设法与国家平面控制点或GPS点进行联测。

随着测量仪器设备的发展，导线测量越来越多的使用GPS和全站仪配合施测。从起点开始沿道路方向直至终点，每隔5km左右布设GPS对点（每对GPS点间距300~400m），在GPS对点之间按规范要求加密导线点。用全站仪测量相邻导线点间的变长和角度，之后使用专业测量软件进行导线精度校核及成果计算，最终获得各导线点的坐标。

导线的观测

导线的观测包括转折角的观测和导线边的观测及导线点高程测量。

①转折角的观测

转折角的观测一般采用测回法进行。在进行国家等级转折角观测时，应以奇数测回和偶数测回分别观测导线前进方向的左角和右角；

在进行一、二级和三级导线转折角观测时，一般应观测前进方向的左角。对于闭合导线，若按逆时针方向进行观测，则观测的导线角既是闭合多边形的内角，又是导线前进方向的左角。对于支导线，应按导线前进方向的左角和右角，以增加检核条件。

②导线边长观测

导线边长可以采用电磁波测距仪测量，也可以采用全站仪在测取导线角的同时测取导线边的边长。导线边长应采用对向观测，以增加检核条件。

③导线点的高程测量

导线点的高程测量可采用水准测量或三角高程测量进行。

导线测量近似平差计算

导线测量的目的是获得各导线点的平面直角坐标。计算的起算数据是已知点坐标、已知坐标方位角，观测数据为观测角值和观测边长。导线平差的基本思路是将角度误差和边长误差分别进行平差处理，先进行角度闭合差的分配，在此基础上再进行坐标闭合差的分配，通过调整坐标闭合差，已达到处理角度的剩余误差和边长误差的目的。

在进行导线测量平差计算之前，首先要按照规范要求对外业观测

成果进行检查和验算，确保观测成果无误并符合限差要求，然后对边长进行加常数改正、乘．．．．．．．常数改正、气象改正和倾斜改正．．．．．．．．．．．．．．

，对角度值和边长进行归心改正（有偏心测量时），以消除系统误差的影响。

（1）角度闭合差的计算及坐标方位角的推算

两端与国家控制点联测，其方位角闭合差为：

CD AB CD CD a n f αβααα-∑-??+=-=180' 式中：CD '

α——根据导线转折角推算出的导线终止边坐标方位角； AB α，CD α——导线起始边和终止边的坐标方位角；

β——导线转折角（右角）；

n ——导线观测角的个数；

由于各转折角都是按等精度观测的，说以坐标方位角闭合差a f 可平均分配到每个角度上，即每个角加上相应的改正数i βγ，其改正数为： n

f i αβγ-= 各导线的坐标方位角计算公式如下：

?-+=+

--1801n n n βαα （2）坐标增量的计算

根据坐标正算公式：

ij ij ij ij

ij ij D y D x ααsin cos ?=??=?

（3）坐标增量闭合差的计算

符合导线的纵、横坐标增量的代数和，在理论上应等于终点与始点的

纵、横坐标差值，即：

?????-=?-=?∑∑y y y x x x

附和导线纵、横坐标闭合差：

?????--?=?-?=--?=?-?=∑

∑∑∑∑∑)()(y y y y y f x x x x x f y x 纵、横坐标增量：

??

???+?=?+?=???ij ij x ij ij x ij ij v y y v x x 纵、横坐标增量改正值：

???

????-=-

=∑∑??ij y y ij x x D D f v D D f v ij ij 3、高程控制测量

高程控制测量的任务：一是沿道路布设水准点构成道路的高程控制网；二是测定导线点和加桩的高程，为地形测绘和专业调查使用。高程控制测量通常采用水准测量或光电测距三角高程测量方法进行。水准测量

（1）水准路线的布设

水准测量路线的布设分为单一水准路线和水准网。单一水准路线的形式有三种，即附合水准路线、闭合水准路线和支水准路线。水准网

有若干条单一水准路线相互连接构成。单一水准路线互相连接的交点称为结点。在水准网中，如果只有一个已知高程的水准点，则称为独立水准网；如果已知高程点的数目多于一个，则称为附合水准网。

（2）水准测量的观测

一、二等水准测量采用精密水准仪和铟瓦水准尺，用光学测微法读数进行往返观测。三等水准测量用中丝读数法进行往返观测。当用光学测微法观测时，也可以采用单程双转点法观测。四等水准测量采用中丝法读数，当水准路线为符合路线或闭合路线时，可只进行单程观测。

（3）水准测量数据处理

水准测量数据处理的目的是为了检查外业观测成果的质量，消除观测数据中的系统误差，对偶然误差进行平差处理，以及对观测结果和平差结果进行精度评定。通常按下列步骤进行： ①按照规范要求对外业观测成果进行检查和核算，确保无误并符合限差要求。

（1）经过各项改正计算，消除观测数据中的系统误差。

（2）观测精度的评定，其中包括计算符合路线闭合差、往返测不符值，进而计算每公里高差中数的偶然中误差．．．．．?M 和全中误差．．．．ωM 。

（3）以消除系统误差后的观测高差为观测数据，对水准路线或水准网进行平差计算，求出高差的平差值和各待定点平差后的高程值。

（4）对平差后的高差和高程进行精度评定，计算出高差和高程的中误差。

水准网评查的基本方法有以最小二乘法为基础的条件平差法、间接平差法和单一水准路线平差法、单结点水准网平差法、等权代替水准网平差法等时宜手工计算的平差方法。

三角高程测量

用水准测量的方法测定点与点之间的高差，其精度较高，对于地面高低起伏较大的地区，用这种方法进度缓慢甚至非常困难，这时，采用三角高程的测量方法传递高程。三角高程测量的基本思路是根据由测站向照准点所观测的竖直角（或天顶距．．．．

）和他们之间的水平距离，计算测站点与照准点之间的高差。

（1）三角高程测量的基本原理

v i S H h H H A AB A B -+?+=+=αtan

式中：B H ——待测点高程；

A H ——侧站点高程；

S ——A 、B 两点间水平距离；

α——倾斜视线与水平视线之间的竖直角；

i ——仪器高；

v ——目标高；

具体应用上式时要注意竖直角的符号，当α为仰角时取正号，当α为俯角时取负号。

若测得两点之间斜距D 与竖直角α，则A 、B 两点高差可按下式计算：

v i D h AB -+?=αsin

凡仪器设置在已知高程点，观测该点与已知点之间的高差称为直觇；反之，仪器设置在未知高程点，测定该点与已知高程点之间的高差称为反觇。

（2）三角高程测量的误差来源

三角高程测量的精度受竖直角观测误差、边长误差、大气折光误差、仪器高和目标高的量测误差等诸多因素的影响。

竖直角观测误差中有照准误差、读数误差及竖盘指标水准管气泡居中误差等。就现代仪器而言，主要是照准误差的影响。目标的形状、颜色亮度、空气对流、空气能见度等都会影像照准精度，给竖直角测定带来误差。竖直角观测误差对高差测定的影响于推算高差的边长成正比。

大气折光的影响与观测条件密切相关，大气折光系数K 随条件不同而变化，要精确测定它的数值，目前尚不可能。通过实验发现，K 值在一天内的变化，大致在中午前后数值最小，也较稳定，日出日落时值最大，变化也最快。因而竖直角的观测时间最好在地方时10时至16时之间，此时K 值约在0.08~0.14之间。

在三角高程测量中折光影响与距离平方成正比，因此，根基分析论证，根据短边三角高程测量在400m 以内的短边距离传递高程，大气折光影响不是主要的。只要在最佳时刻测距和观测竖直角，达到毫

米级的精度是可能的。

4、带状地形图的测绘

带状地形图线路狭长地带的地形图。带状地形图的测绘内容与一般地形图的测绘内容基本相同，按照选定的比例尺测绘出带状范围内的建筑物、构筑物、水系、地形、地貌等。

（1）各种结构物的测绘

各种建筑物、结构物及其主要附属设施应按《工程测量规范》的规定测绘和表示。各种线状物，如管线、高低压线等应实测其支架或电杆的位置。道路及其附属设施应按实际形状测绘。

（2）水系及附属设施的测绘

对于水系及附属设施应测绘：海洋的海岸线位置；水渠顶边及底边的高程；堤坝顶部及坡脚的高程；水井井台高程；水塘塘顶及塘底高程；河流、水沟等应著名水流方向。

（3）地形地貌的测绘

地形地貌植被不良地质地带等均应详细测绘并用等高线和“地形图图式”符号及数值表示。