道路工程测量

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： nf 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 ijij 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。