工程測量基本知識工程測量學，研究工程建設在規劃設計、建筑施工、運行管理各個階段所進行的各項測量工作的理論、方法、技術。工程測量的任務包括建立測量控制網；提供規劃設計所需要的地形圖、斷面圖和其他有關資料；工程施工放樣，施工測量，竣工測量；工程運行管理期間的沉陷、位移、變形等安全監測工作。一、 基礎知識測量工作中，地面點的空間位置是用坐標和高程來表示（確定）的。表示地面點平面位置的常用坐標有地理坐標、平面直角坐標，小范圍內也可用極坐標；高程是地面點到大地水準面的鉛垂距離,稱為該點的絕對高程，也稱海拔。目前，我國以黃海平均海水面作為大地水準面.1985年決定采用新確定的黃海平均海水面作為我國的高程起算面，稱為“1985年黃海高程系"。之前，我國曾以天津大沽平均海水面作為大地水準面.距離、水平角及高程是確定地面點相對位置的三個基本幾何要素，則距離測（丈）量、水平角測量及高程測量是測量的基本工作.結合工作實際，本著學習基礎知識、掌握基本技能的原則，現重點學習距離丈量、普通水準測量（高程、視距、斷面測量）.二、 距離丈量地面點的平面位置是該點投影到水平面上的位置，因此，兩點之間的圖上距離是指兩點之間的水平距離。距離丈量一般是丈量兩點之間的水平距離，如果測得的是傾斜距離，就要進行折算。（一）距離丈量常用工具距離丈量常用的工具有鋼尺、皮尺、繩尺、花桿、測釬等?丈量精度要求高時，一般使用鋼尺;精度要求低時，可用皮尺或繩尺；花桿主要是用來標志位置、標定方向;測釬用來標志位置或記數已測過的整尺次數.（二）平坦地面一般精度的距離丈量丈量平坦地面上兩點（應設有明顯的標志）之間的水平距離，由兩人各持尺子的一端，從一點量向另一點，當兩點之間的距離大于一個尺段時，后面的人（后尺手）對準起始刻度、并指揮前面的人（前尺手）調整丈量方向與兩點連線一致，目估調整使尺子水平并拉緊，然后標示出尺子終點位置，依次逐尺段進行測量、標記、記錄和計算，最終求得兩點之間的水平距離；當兩點之間的距離不足一個尺段時，可直接拉緊、調平，并分別讀取起止點讀數，然后計算兩點之間的距離，或一端對準起始刻度、另一端直接測讀水平距離數。（三）傾斜地面一般精度的距離丈量[img=380,158]file：〃/C：/DOCUME?1/ADMINI?l/LOCALS~l/Temp/ksohtml/wps_clip_image—20073。png[/img]在傾斜地面上丈量兩點之間的水平距離，一般由高處往低處分段（階梯狀）進行。后尺手對準起始位置，前尺手拉平尺子、讀記數據、在讀數位置（尺子的終端刻度或適當位置，以方便拉平尺子和做標記為宜）懸掛垂球、將對應點投放在地面上（作為下一測段的起點），至此完成一個測段的丈量；依次類推，可完成斜坡上A、B

之間的水平距離丈量，見圖1-1.當兩點高程已知、且兩點之間斜坡較平順時，也可直接沿斜坡丈量傾斜距離，然后按勾股定理推算水平距離.（四）較高精度的距離丈量進行較高精度的距離丈量，多是直接丈量兩點之間的斜距，然后按兩點之間的高差修正，推算出水平距離；只準用鋼尺進行丈量，并用拉力器控制拉尺子的拉力達到某值；每次丈量的距離不能超過一個尺子的長度，分段進行丈量時，尺段分界點設置固定樁及準確的標志（如鐵釘、紅點）；同一尺段需反復、多次（可每次變化起始與末端讀數）丈量，取平均數作為兩點之間的距離。精度要求高時，不能采用目估水平、階梯分段、以及連續多尺段長距離丈量的方法.三、普通水準測量水準測量是利用水準儀提供的水平視線、讀取水平視線在水準尺上的相應讀數、并據以推算高差（或由已知點的高程推算未知點的高程）及視距（通過測量數據推算水準儀至測點之間的水平距離）的一種測量方法。這就是水準測量的原理。依據精度的不同，水準測量分為等級水準測量和普通（等外）水準測量。我國的等級水準測量由高到低依次分為一、二、三、四等，等級以外的水準測量稱為等外水準測量或普通水準測量。等級水準測量與普通水準測量的原理相同，基本工作方法相同；但等級測量對所用儀器、工具、以及觀測與計算方法都有更高或特殊要求。以下僅按普通水準測量講述。（一）水準儀及水準尺1、 水準儀的結構普通水準儀由望遠鏡、水準器、及基座三部分組成。（1） 望遠鏡：由目鏡、十字絲、物鏡組成。通過轉動物鏡的對光螺旋，可進行物鏡的對光，使觀測目標的成像變得清楚;通過轉動目鏡的調節螺旋，可使十字絲變得清晰；十字絲由四條線組成，垂直的一條為縱絲、中間較長的一條橫絲為中絲、上下兩條短的橫絲分別稱為上下絲.（2） 水準器：包括長水準管和圓水準器。長水準管位于望遠鏡旁側，通過調整（轉動微傾螺旋）可使長水準管與望遠鏡一起作微小的上下俯仰變化，當長水準管氣泡居中時，望遠鏡中的視線便成水平；圓水準器在基座上,用以標示儀器的粗略整平。（3）基座：主要由腳螺旋、圓水準器組成?儀器通過基座與三腳架連接，支承在三腳架上.2、 水準儀的安設整平與使用（1） 安設三腳架：打開三腳架，放置在擬安設位置，通過移動支架腿的位置、蹬踩支架腿使支架尖角入土、使三腳架穩固并使架頭大致水平。（2） 安設儀器：將儀器安置（用螺栓連接）在三腳架上，擰緊中心螺旋。（3） 粗略整平：轉動腳螺旋，使圓水準器氣泡居中，即實現粗略整平。整平時，一般是先轉動（同時或分別轉動）兩個螺旋，使氣泡處在兩螺旋連線的中間對應位置，然后轉動第三個螺旋,使氣泡居中；也可不分先后順序，視情調整腳螺旋，使氣泡居中即可?為了提高粗略整平的質量，可轉動儀器（變換圓水準器的位置），反復檢驗、整平.

（4） 細整平：轉動儀器，瞄準水準尺（觀測目標），調節對光使目標圖象及十字絲清晰后，再進行細整平，儀器的細整平，是通過轉動微傾螺旋、使長水準管的氣泡居中（從視窗內觀察，使兩個''半U形氣泡”的像吻合，呈現“U”形）。一定注意：每次讀數前都要檢查長水準管的氣泡是否居中，必須使其居中（細整平）后再讀數。（5） 儀器的使用：轉動望遠鏡，瞄準水準尺，旋緊制動螺旋；調節目鏡（轉動目鏡調節螺旋），使觀測者清晰看到十字絲;轉動物鏡對光螺旋，使觀測者清晰看到水準尺（圖象）；轉動儀器的水平微動螺旋，使十字絲的豎絲照準尺面中央;同時利用目鏡調節螺旋和物鏡的對光螺旋、通過反復交替調節、消除視差（視差是指尺像沒落在十字絲平面上，即當眼睛靠近目鏡并上下微動時，十字絲橫絲在水準尺上的讀數隨之變動），使尺像落在十字絲平面上;每次細整平后，再進行讀數。3、水準尺水準尺是進行水準測量時用于讀數的工具?水準尺有不同的種類，可分別適用于精度不同的水準測量。用于等級水準測量的水準尺是直式雙面尺。所謂雙面尺，不僅兩面的顏色不同（一面是黑白相間的分劃，稱為黑面，為主尺;另一面為紅白相間的分劃，稱為紅面，為輔尺），而且兩面的數字標注不同（黑面的尺底從零開始，而紅面的尺底從4687毫米或4787毫米開始），測量時，尺子的兩面都要讀數特用以檢查校核讀數，這種雙面尺又要成對（一個4587,一個4787）使用.用于普通水準測量的水準尺有直式尺、折式尺、塔尺三種.尺長3~5米;不論是單面分劃、還是雙面（黑面—-黑白相間的分劃；紅面--紅白相間的分劃）分劃，尺面的數字標注都是尺底從零開始；尺面的分劃一般是到整厘米，也有的到半厘米，每分米及整米處標注相應數字（米、分米）.水準尺的讀數：首先讀取米和分米數字，當十字絲橫絲處在水準尺上兩個數字之間時，選取較小的數字；其次讀取厘米數，由較小的數字開始、向較大的數字方向讀取,能準確地讀取厘米數（數數有多少個整分劃、折算出厘米數）；第三是讀取毫米數，對于不是整厘米的分劃，要約估讀取到毫米.（二）高程測量1、 水準點進行高程測量時，高程已知的控制點（其具體高程值隨不同的高程系統而不同，如黃海高程、大沽高程），稱為水準點（BM）?水準點分為等級水準點和普通水準點。等級水準點，是用較高等級的測量方法測設、并設有永久性固定標志的控制點;普通水準點，是用較低等級或普通水準測量方法測設（從等級水準點引測確定）、一般只是設有木樁等臨時標志的控制點。2、 施測路線為了便于觀測和計算各點高程、檢查測量成果，實施水準測量時，須按照一定的施測路線進行。施測路線，即依次由各測點（水準點、待測點、以及臨時增加的輔助測點）所組成的測量路線，也稱為水準路線。水準路線分為附合水準路線、閉合水準路線和支水準路線三種形式。（1）附合水準路線:從一個水準點出發，測經各待測點，測至另一個水準點結束。通過比較本次測得的高差是否與兩個水準點之間的實際高差（準確）相等或相近（在允許誤差范圍內），判斷測量成果的精度是否達到要求；若成果可用，還可根據測站數、測量距離、兩個水準點之間的實際高差，對測量誤差進行修正。（2） 閉合水準路線:從一水準點出發，測經各待測點，最后再測回（往返路線不同）到原水準點，形成一個閉合圈。（3） 支水準路線:從一水準點出發，測完所有待測點后，再按原路線測回（也稱為往返觀測）到原水準點。3、 觀測讀數、記錄計算（1）選擇適當位置安設儀器：儀器距各測點的距離適宜，到前后兩測尺的距離盡可能相近、最遠距離一般

不超150m；儀器的高度適宜,能看到各測尺并在尺子上的讀數不宜太大或太小，力求使觀測者操作舒適；將儀器安設在視線開闊的地方，保證看到測尺。（2） 讀數與記錄:瞄準豎立于測點（水準點、待測點等）上的水準尺，細整平后，讀取中絲所在位置的讀數;準確記錄讀數：凡是在已知高程點上的讀數（包括水準點上的讀數、及轉點上的第二次讀數）記為''后視讀數”；在未知高程的點上的讀數記為''前視讀數”，如果在同一個測站（每安設一次儀器，為一個測站）連續測多個待測點的高程，也可將中間待測點上的讀數記為''間視讀數”，而只將本測站的最后一個讀數記為''前視讀數"。（3） 計算高程如圖1—2,已知點的高程+該點上的水準尺讀數（后視讀數）=儀器的視線高程（簡稱視線高）；同一測站的各點具有相同的視線高;測點的高程=視線高程—測點上的水準尺讀數（間視或前視讀數）.[img=439，211]file:///C：/DOCUME~1/ADMINI?1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image—24371.png[/img]圖1—1—5水準測量原理圖中：A點的高程已知，記為HA;在A點上的讀數（后視讀數）為a；B點為待測點，在B點上的讀數（前視讀數）為b;貝V：視線咼==HA+a；B點的咼程HB==HA+a—b；其中,a—b="h（咼差）高程測量的記錄計算格式可參照下表：表1—1-1高程測量記錄計算表地點： 日期： 年月日觀測者：測站測點后視視線高間視前視高程備注測線： 天氣： 記錄者：（三）視距測量視距是借助儀器的視線測得的儀器中心至水準尺所在位置之間的水平距離.視距測量是用視距絲、按幾何光學和三角學原理、測定水平距離和高差的一種測量方法。用水準儀、經緯儀都可以進行視距測量，經緯儀既可以提供水平視線、也可以利用傾斜視線進行視距測量，應根據地形條件選擇使用水準儀或經緯儀。水準儀和經緯儀的十字絲都有上、中、下三條橫絲，利用中絲測算高程，利用上、下絲測算距離（可將上、下絲稱為視距絲）。儀器中心至水準尺所在位置之間的水平距離（即視距）的大小與上下絲讀數差成正比、與視線是否水平（傾斜程度用豎直角表示）有關.1、 視線水平的視距測量當地形比較平坦時，可借助于水平視線進行視距測量。用水準儀或經緯儀都可進行視線水平的視距測量，選用水準儀比較方便、簡單。視線水平時，視距D=KL.其中，K為視距系數，制造儀器時使K=100；L為上、下絲讀數之差.視線水平時，儀器安設點與水準尺放置點之間的高差"h=i—v。其中，i為儀器高；v為中絲讀數如果儀器安設點高程已知，則可求得水尺點的高程:水尺點高程=儀器點高程+i-v2、 視線傾斜的視距測量當地勢起伏變化較大、不便用水平視線進行視距測量時，可用傾斜視線進行視距測量，視線傾斜的測量只能使用經緯儀。視線傾斜時，視距（水平距離）D=KL*C0S2a式中：K為視距系數，K=100；L為上、下絲讀數之差；a為豎直角（仰角為正、俯角為負）視線傾斜時，儀器安設點與水準尺放置點之間的高差為："h=1/2水KL*sin2a+i-v式中:i為儀器高；v為中絲讀數。如果儀器安設點高程已知，則可求得水尺點的高程.（四）斷面測繪1、斷面及斷面測量斷面圖和剖面圖既有相同之處、也有所區別，描述不同對象時，兩者突出的重點不同。地形的斷面圖，相當于用一個假想的剖切平面在指定位置并沿指定方向將地面切開，一般只畫出剖切平面與地表面的交線；建筑物或物體的斷面圖，也是用一個假想的剖切平面在指定位置并沿指定方向將建筑物或物體切開，需畫出剖切平面與建筑物或物體接觸部分的圖形；而對于剖面圖，不僅要畫出接觸部分的圖形，還要表示出剖面材料。斷面圖有位置及方向之分，常用的有縱斷面圖和橫斷面圖。斷面測量，實際就是在斷面位置（或樁號）已經選定的情況下，測量出斷面上所選擇測點的高程和各測點之

間的水平距離，根據高程和水平距離即可繪制出斷面圖。實施斷面測量，一般使用水準儀或經緯儀，可采用丈量距離+高程測量的方法來完成,也可用視距測量的方法完成。當采用視距測量方法進行斷面測量時，所用儀器必須安設在斷面位置上、及選擇的測點上。采用丈量距離+高程測量的方法,可不受此限制，只要測出測點的高程即可，操作比較簡單.斷面位置的確定：縱斷面一般選擇在擬建或已建建筑物的軸線位置;橫斷面與軸線垂直，橫斷面一般選擇在整里程樁（如公里、百米、五十米）、斷面尺寸變化、地形變化等有代表性的位置。測點的選擇：縱斷面上的測點一般選擇整里程樁、地形變化處、已建建筑物尺寸變化處、以及距離太長時的加點等;橫斷面上的測點一般選擇斷面中心樁（對應軸線的位置）、邊界點、地形變化點、棱角拐點、尺寸變化點等。斷面測量記錄計算格式如下：表1一1一2斷面測量記錄計算表地點：日期：年月 日觀測者:測線天氣：記錄者：測點距離后視視線高間視前視高程備注間距起點距2、斷面圖繪制根據斷面測量的成果（水平距離、高程）,可繪制出斷面圖。斷面圖通常繪制在方格紙上，紙的上下方向（縱軸）表示高程，左右方向（橫軸）表示水平距離?斷面圖的繪制主要包括：（1）