工程測量學實踐教程

刖s

《工程測量學》課程是測繪類高等院校的測繪工程專業的主干課程和學位課程，是培養

不同工程需要的測繪工程高級人才的重要教學環節。該課程由《工程測量學》課程教學（包

括實驗）、工程測量課程設計、工程測量生產實習共同構成一個完整的課程知識體系。

該課程安排在第5學期，其特點是實踐性很強，課堂教學為64學時，其中包括4學時

的實驗。實踐教學為兩周，包括一周的課程設計和一周的工程測量生產實習。實踐教學的目

的，在于深化理論教學，加強學生實踐動手能力，培養學生應用所學基本理論分析和解決實

際工程問題的能力，全方位提高學生在工程測量技術領域內的工作能力。

為強化和規范《工程測量學》實踐教學環節，編寫了這部《工程測量學實踐教程》O嬲

程由工程測量學實驗指導書、工程測量課程設計大綱、工程測量生產實習指導書及附錄等四

部分組成，供任課教師和學生在《工程測量學》的課程實驗、課程設計和生產實習諸教學環

節中使用。考慮到學生到現場實踐不易安排的實際情況，本課程所列的多數實訓題目為模擬

工程的情況。

因為各年級本課程的教學時數不同和教學設備的完善情況亦不同，本課程中有關實驗和

實習的項目均為可選，由任課主講教師確定具體的實驗或者實習項目。

編者

2014年5月5日

目錄

第一章《工程測量學》實驗指導書................5

L1實驗要求及注意事項5

L2實驗內容與要求7

實驗L線路縱、橫斷面圖測繪7

實驗2：點位放樣的常規方法.........11

實驗3：全站儀放樣技術...........14

曲線測設...................17

實驗5：小角法測量水平位移............19

第二章《工程測量學課程設計》大綱…............22

2.1課程設計的基本要求及安排22

2.2園曲線測設23

王丁緩和曲線廁設28

匯4一課程設訐說明書要求34

第三章一《工程測量生產實習y-指導書36

3.1實習目色與任務.......二..............36

3.2實習組織與實習須知....................37

3.3實習項目與內容........................38

一項目一建筑軸線放樣...................38

項目二道路中線曲線放樣..............40

項目三場地平整高程放樣..............42

項目四道路縱斷面測繪42

項目五一道路橫斷面測^.................44

附錄.……二二二二F二二二二二................46

一一一一附件1（生產實習指導數據）................46

附件2（實驗1：線路縱、橫斷面圖測繪）....48

3

附件3（實驗2：點位放樣的常規方法）......50

附件4（實驗3：全站儀放樣技術）......54

園曲線測設）...............58

4

第一章《工程測量學》實驗指導書

1.1實驗要求及注意事項

工程測量學是一門實踐性很強的專業主干課,教學實習是工程測量學教學中不可缺少的

環節。在《工程測量學》全部教學活動中，實習占有相當大的比重，它是培養學生動手能力和

獨立工作能力的主要途徑。只有通過實習和對測量儀器的親自操作，進行安置、觀測、記錄、

計算、寫作實驗報告等，才能真正掌握工程測量學課程的基本方法和基本技能。

一、基本要求

（一）實瞼準備

1.認真閱讀教材與本實踐教程相關的章節，了解本次實驗的內容、要求及方法步驟。

2.實驗前，要求每（蛔學就實驗內容、方法步驟及限差要求、內業處理方法等進行預習，最

好編寫簡明的實驗預習報告，以便順利進行實覽并提高工作效率。

3.按規定時間借用儀器設備后，立即檢查儀器設備是否齊全、完好。如果儀器設備已經

損壞、數量不對或者類型有誤，馬上向實驗室管理人員聲明并調換。

（二）實驗規則

1.實驗項目開始之前，必須完成實驗前準備工作的基本要求，經指導教師審定合格后，

方允許開始實驗。

2.按照指導教師的安排，在制定地點按要求進行操作，不準擅自選擇實驗地點。

3.必須按照有關規定的方法和步驟操作儀器，各項觀測數據必須滿足限差要求。

4.野外測量手薄或記錄本必須用鉛筆按規定格式記錄清楚，對相關欄目如“測站號”、

〃觀測者”、〃記錄者”等內容必須填寫齊全。

5.實驗記錄中，角度的分、秒不準劃改重記，邊長的厘米以下不準劃改重記，同一內容

的大數不得連環涂改。

5

6.要本著實事求是的態度進行實驗，不得弄虛作假，否則一經發現，取消該生的實驗成

績。

7.實驗課不得遲到或者早速對于中途退出實驗的學生，本次實驗項目以零分計入郵。

8.實期獺定時間結束后，立即峰全部儀器設備并返回實驗室向實驗管理人員當面歸

還儀器。

（三）實驗報告

實驗報告是實驗工作的全面總結，是測量工程師碗的基本功訓練，要求同學們認真對

待并圓滿完成。

實驗報告編寫的要求是:文理通順、字跡工整、圖表清晰整齊、內容齊全、數據處理規范

正確、格式統一。要求各位同學按時獨立完成。

實驗報告包括內容有：

1.實驗項目的名稱、地點、時間、組員、組別。

2.試驗目的與要求。

3.實驗內容和技術路線，具體應用方法與步驟。

4.觀測數據的處理，包括圖、表，并附實驗原始記錄。

5.對實驗結果進行分析、總結，并寫出體會。

6.實覽中如果有的數據超限，則分析超限原因，并說明問題的原因與處理方法。

二、注意事項

1.嚴格遵守"1米原則'、〃一S京W。

2.嚴禁在道路中間安置測站。

3.嚴禁做儀器箱子及其他實驗器材。

4.長距離搬運儀器應裝箱，短距離搬運嚴禁扛著肩上、不加任何防護！裝箱儀器拿

起前，務必檢查箱蓋是否緊閉。

6

5.嚴禁將水準尺靠著樹干、路燈或墻柱上、水準尺不用時，應順著放在路邊。

6.儀器取用及裝箱，嚴禁在手或懷抱儀器箱的情況下的破器裝箱前務必將所有制

動螺旋松開，光蜜緯儀須將豎盤指標補償器關閉。

7.儀器安置前，務必檢查三腳架是否安裝穩固在光滑地面上，必須做好相應防護措施。

8.安置儀器時，在旋緊連接螺旋前絕對不能松手。

9.使用鋼尺嚴禁遭車輛碾壓！鋼尺使用完畢應做擦拭處理。

10.三腳架、儀器上所有螺旋的使用宜用力適度，嚴禁用力過猛、嚴禁用手、手帕等物擦

拭目鏡、物鏡等光學部件。

11.實驗/實習完成后，收工時務必清點儀器和工具，以防丟失！尤其是測釬、尺墊等工

具，應派專人負責看守與攜帶。

12.電子類儀器的充電、保管、使用等各個環節，都必須嚴格遵守相關規定。不得隨意刪

除內存數據，不得隨意更改儀器參數。（若需刪除數據，應咨詢儀器管理老師或指導教

師；若更改儀器參數，應在儀器交還前恢復其常規設置。）

1.2實驗內容與要求

實驗1：線路縱、橫斷面圖測繪

一、實驗目的

1、練習線路縱、橫斷面圖外業數據采集的基本方法。

2、練習線路縱、橫斷面圖的繪制方法。

二、實驗任務

1、擬定一條道路工程的中線，設定若干中線樁，測定各中線樁的高程，繪制道路縱

斷面圖。

2、采用水準儀皮尺法，選定若干橫斷面，測量并繪制道路橫斷面圖。

三、儀器與工具

7

領取：DS3水準儀1臺套（含三腳架1水準尺1對、皮尺1把;

自備：粉筆、鉛筆、記錄表格。

四、實驗相關資料

1、縱斷面測量一沿著地面上嗨定出的線路，測出所有中線樁處地面的高程，并

根據各樁的里程和測得的高程，繪制線路的縱斷面圖。

2、橫斷面測量~~在每個中樁點測出垂直于中線的地面線，地物點指中樁的距離和

高差，并繪制成橫斷面圖。橫斷面圖反應垂直于線路中線方向上的起伏情況。

3、里程樁及樁號一當線路的交點、轉角測定后，即可沿線路中線設置里程樁，以

標定中線的位置.里程樁上寫有樁號，表達該中樁至路線起點的水平距離。

4、中樁間距

5、縱斷面圖測量的方法

I11

中叔電視S

■

—4—一

0。0

090

72巾；哈間i唱T

0+0

。

8

測站測點樁后視讀視線高前視讀間視高程備注

號數數

12345678

IBMin1.12373.24672.123己知

110+0002.11374.1581.20172.045

0+0700.9873.18

0+1001.2572.91

0+2002.65374.8261.98572.173

一知點B\%2的高差73.140-72.123=1.017

6、水準儀皮尺法測量橫斷面

9

1*1]

左例?，板電

———-a

———-c*>——

-06403407-10K4P統例916405

W5??3

854.87.55.1451.87510.0

J平-03-10-07K4-KXX)*407-Fl.l-04409

-----,r

79624832287065

五、具體要求

1、實驗課前必須根據課堂講授知識及上述資料，由實驗小組成員協商編寫實驗實施

方案，形成文字材料，實驗課前及實施過程中由指導教師逐一檢查。

2、所設計的實驗實施方案須結合3一14項要求，詳細描述實驗地點選取、實驗步驟、

任務分配等。

3、中樁間距可根據實際情況選用15m,20m.25m、30nl等，但中樁點的數量不宜少

于10個。

4、自行擬定起始樁的樁號（應為整樁），并用粉筆現場標定各樁點的樁號.

5、采用假定高程系統。

6、鑒于實驗時間及實驗現場條件的限制，可按支水準路線施測。

7、縱斷面圖測量的數據記錄須按附件格式。

8、縱斷面圖繪制的比例尺依據觀測數據及實驗報告幅面大小確定。

9、縱斷面困包含的注記內容可自行設計，應包括設計高程、設計坡度、挖深、填高

等.

10、橫斷面困的位置自行選取，但橫斷面的數量不宜少于3處。

11、橫斷面測量范圍根據現場的實際情況進行選定，但應使左、右測量范圍相同，

并與其他橫斷面測量范圍相同。1°

12、每一橫斷面測量時，單側的測量點總數不宜少于3個.

9

13、橫斷面測量的數據記錄須按附件格式。

14、橫斷面圖繪制的比例尺依據觀測數據及實驗報告幅面大小確定。

15、上述內容，建議首先在所提供的AutoCAD數字地形圖上進行設計，提取必要

數據，最終形成文字材料（手寫稿、打印稿均可1

六、上交資料

各組交外業觀測記錄1份，各人交實驗報告1份。

七、實覽報告格式要求

采用學校規定的統一用本，實驗時間、班級、作業小組、實驗人員姓名等信息必須填寫

完整。

■實驗目的

■實驗儀器及工具

■實驗步驟（要求：簡單明確）

■實驗數據及成果（縱、橫斷面圖繪制要求每人獨立完成一份）

■收獲與體會

實驗2：點位放樣的常規方法

-實驗目的

1、練習并掌握極坐標法、距離交會法、角度交會法放樣要素的計算方法。

2、練習使用普通光學經緯儀及工具，依極坐標法、距離交會法、角度交會法放樣點

位的操作方法。

3、練習極坐標法、距離交會法、角度交會法放樣的點位歸化改正操作。

二、實驗任務

1、在選定的實驗區域構建兩個控制點，給定其已知坐標，設計可控范圍內的放樣點

11

坐標。

2、根據已知控制點坐標和設計點位坐標，分別計算極坐標法、距離交會法角度交會

法對應的放樣數據。

3、練習極坐標法、距離交會法、角度交會法放樣及其歸化改正的操作（包括歸化改

正量的計算\

三儀器與工具

領取：DJ2經緯儀1臺套（含三腳架I鋼尺1把；

自備：自制觀測標志（夾子或水瓶配圓珠筆1計算器、刻度尺、粉筆、鉛筆、記錄

紙、記錄表格。

四、實驗相關資料

1,板坐標法放樣及其歸化

/一

(y-y^(y-九］

1

p=a-a=arctanIa」i-arctan1f—1

/IP人u\X-X)\X\

SPXPAZXBA7

歸化：精測角度和距離，計算坐標,以坐標偏差為其歸化改正量。

2、距離交乙會法及其歸化

放樣要素s、S的計算同極坐標法之S。

12

歸化：精測s、S，則吃=s「s，,AS=S-S'

1222

12

1

4（圖解法、作垂線）

12

3、角度交會法及其歸化

A

，/A放樣要素外、。的計算同上述之p。

歸化：精測I3、B，計算S、S，則邢「°「耳，空叫一耳，

1212

/B

（圖解法、畫平行線，計算公式略）

五、具體要求

L實驗課前必須根據課堂講授知識及上述資料，由實驗小組成員協商編寫實驗實施

方案，形成文字材料（打印稿、手寫稿均可），實驗課前及實施過程中由指導教

師逐一檢查。

2、所設計的實驗實施方案須結合3~13項要求，曲描述實驗地點選取、實驗步驟、

任務分配等。

3、受實驗現場的條件所限，本實驗的坐標系統采用獨立坐標系統，但控制點坐標及

設計點位坐標均應從AutoCAD數字地形圖中獲取。

4、為方便作業，所選取的兩個控制點的間距宜在30m~40m之間，可在數字地形

圖上直接提取其坐標。

5、圖上控制點的選取，應顧及其與相鄰明顯地物點的鄰接關系，以便在具體實施中

確定其現場位置.

6、極坐標法、距離交會法和角度交會法放樣的實施均可基于這兩個控制點。

7、每種方法的放樣點位宜做適當改變，每種方法放樣的點位不宜少于6介，且放

13

樣點位應構成一定的結構圖形（如建筑物輪廓點等），其坐標從控制點所在的

AutoCAD數字地形圖中獲取。

&各類方法對應的放樣要素必須及時計算完畢，并體現在所設計的實驗方案中。

9、設定布置控制點時，應根據設計控制點與鄰近明顯地物點的鄰接關系，首先固定

一個點位。然后沿著所設計的大概方向，采用鋼尺量距往返丈量而確定另一個控

制點，往返測較差應小于5mm。

10、每種方法所對應的歸化改正，可選取部分放樣點進行練習，但不宜少于1~2點。

11、對于擬進行歸化改正的放樣點位：

粗略放樣可采用皮尺量距，單程粗測；角度采用單盤面觀測（半測回）；

歸化調整點位推薦使用鋼尺量距，但顧及現場車流量影響，讀到mm,往

返測較差應小于1cm;角度觀測應至少進行1測回。

務必帶計算器，依據觀測數據及時計算歸化改正量。

12、對于不再進行歸化的放樣點位，初次放樣應盡可能準確：

角度放樣采用〃盤左、盤右分中法”；

距離放樣采用鋼尺量距，讀到mm,往返測較差應小于1cm。

13、角度交會放樣點位可以由兩個實驗小組共同合作完成。

六、上交資料

各組交外業觀測記錄1份，各人交實驗報告1份。

七、實驗報告格式要求

同上。

實驗3：全站儀放樣技術

-實驗目的

14

1、練習并掌握全站儀放樣點位的基本操作。

2、練習全站儀極坐標法放樣的歸化改正操作。

二實驗任務

1、在選定的實驗區域構建兩個控制點，給定其已知坐標，設計可控范圍內的放樣點坐標。

2、練習全站儀直接坐標法放樣及其歸化改正的操作。

三儀器與工具

領取：全站僅1臺套（含三腳架X單棱鏡1套、對中桿1根、4喇尺1把；

自備：自制觀測標志（夾子或水瓶配圓珠筆1計算器、刻度尺、粉筆、鉛筆、記錄

紙、記錄表格。

四、實驗相關資料

1.全站儀放樣點位的功能是：根據輸入的已知點數據和照準目標時的觀測數據，自

動計算并顯示出照準點和待放樣點的方位角差和距離差，同時也可顯示其高差。

據此移動目標棱鏡，使三項差值為零或在容許范圍之內。

2、使用全站儀放樣首先應熟悉全站儀的操作，其準備階段的操作與測圖相同，即首

先應建立測站，包括多種方法，最常用的是根據提示輸入測站點坐標和后視點坐

標。

區具體要求

1、實驗課前必須根據課堂講授知識及上述資料，由實驗小組成員協商編寫實驗實施

方案，形成文字材料（打印稿、手寫稿均可），實驗課前及實施過程中由指導教

師逐一檢查。

2、所設計的實驗實施方案須結合3-10項要求，題描述實驗地點選取、實驗步驟、

任務分配等。

3、受實驗現場的條件所限，本實驗的坐標系統采用獨立坐標系統，但控制點坐標及

15

設計點位坐標均應從AutoCAD數字地形圖中獲取。

4、所選取的兩個控制點可在數字地形圖上直接提取其坐標，兩點間距在50~100m。

5、圖上控制點的選取，應顧及其與相鄰明顯地物點的鄰接關系，以便在具體實施中

確定其現場位置。

6、設定布置控制點時，應根據設計控制點與鄰近明顯地物點的鄰接關系，首先固定

一個點位。然后沿著所設計的大概方向，采用盤左、盤右多次測距和歸化調整而

確定另一個控制點，控制點間距檢核偏差應小于5mm。

7、放樣點的數量不宜少于20個，且放樣點位應構成一定的結構圖形（如建筑物輪

廊點、道路中線或邊線、道路曲線點等）,其坐標從控制點所在的AutoCAD數字

地形圖中獲取（可適當取整\

8、各類工程對于放樣精度的要求不一，本實瞼重在方法練習，暫不做精度要求。

9、宜將待放樣點分成兩種作業模式：

■單面放樣一采用對中桿確定點位，全站儀單盤面放樣，主要是練習全站儀放樣功

能之操作；

■歸化法放樣——采用對中桿粗略定點，然后設置觀測標志，按測回法測角步驟精測

角度至少2測回，盤左、盤右精測距離，計算粗略放樣點的平面坐標，通過歸化改

正確定點位。

10、所有點位放樣完畢后，應選取每一類作業模式下的3個點進行檢核測量。分別

在3個點上安置儀器，測量三角形內角至少1測回，盤左、盤右測定3個點的

間距，與設計坐標的計算成果相比較，從而評定放樣質量。

上交資料和實驗報告要求同前

16

實驗4：圓曲線測設

一、實驗目的

1、練習偏角法、切線支距法放樣圓曲線的具體操作步驟。

2、掌握偏角、切線支距法等放樣要素的計算方法，

二、實驗任務

1、根據實驗現場的現狀條件，設計給出圓曲線的幾何要素，計算主要點里程以及

偏角法.切線支距法放樣圓曲線所需的放樣要素。

2、根據所計算的放樣要素，分別按偏角法、切線支距法的放樣步驟，實地標定出

圓曲線的位置。

三、儀器與工具

領取：全站僅1臺套（含三腳架1單棱鏡1套、對中桿1根、〃側尺1把；

自備：自制觀測標志（夾子或水瓶配圓珠筆1計算器、刻度尺、粉筆、鉛筆、記錄紙、

記錄表格。

四、實驗相關資料

1、圓曲線要素的計算

T=R-tan^a幾

切線長：2外矢距：￡=如丐-】）曲線長：L=R麗切曲差：

q=2T-L

2、主要點里程的計算

ZY里程=JD里程一切線長T

YZ里程=ZY里程+曲線長L

QZ里程=YZ里程-L/2

檢核：JD里程=QZ里程+q/2

3、〃樁距〃一待測《的曲線樁之間、以及它們與主點之間的曲線長度GJE長）。其大小決

定著曲線測設的詳細程度。

一般根據曲線半徑確定,規定如下：

R工100m時，I=20m;25m<R<100m時，I=10m;Rw25m

時，I=5m。

17

4、偏角值的計算

里程差—?樁距（弧長）/二一=＞偏角8,

'—距離（弦長七，一般情況下，中間點為整弦，與主要點鄰接的為分

弦。

8=中i=0185

?T

55^58

=+=+

212i

6=3+①三3+3

3222

8=3+巴=3+4.吧

"Ll2""I章兀

2)

3）用偏角法檢核。

7、閉合差及其處理

當從ZH點及HZ點向曲線中點QZ測設曲線時，由于測設誤差的影響，半條曲線的最

后一點不會正好落在控制樁QZ上假謠EQZ，的位置上，則QZ?QZ，之距離稱為閉合差f。

閉合差的允許值是分縱向（沿線路方向）閉合差與橫向（沿曲線半徑方向）閉合差與

Ay

來考慮的。若縱向閉合差。小于1/2000、橫向閉合差、小于10cm時，可根據曲線上各點

Ay

到ZH點（或HZ點）的距離，按長度比例進行分配。

五、具體要求

1、實驗課前必須根據課堂講授知識及上述資料，由實驗小組成員協商編寫實驗實施

18

方案，形成文字材料（打印稿、手寫稿均可），實驗課前及實施過程中由指導教師

逐一檢查。

2、所設計的實瞼實施方案須結合3~9項要求，詳細描述實驗地點選取、實驗步驟、

任務分配等。

3、根據實驗現場條件，首先畫一個一定半徑的圓弧，然后在該地點繪制兩條彼此相

交且與圓弧相切的直線，務必使交點和兩切點均位于可操作的范圍內.

4、為確保實驗效果及工作量，建議圓曲線半徑取300~350m，轉向角取化。左右，

基本樁距取10m。

5、必須在實驗課前，根據所選定的圓曲線半徑、轉向角，計算各曲線要素、主要點

里程、待放樣樁點的放樣數據（偏角、樁距、切線直角坐標等I

6、主要劇股時，應首先合理郵交點JD的位置，然后根據轉向角的大小確定ZY、

YZ點的大致方向，確保所測設的曲線全部位于可操作范圍內，依主要點測設的

步驟在實地標定其位置.

7、主要點測設務必采用鋼尺量距，測設完畢后應采用偏角法進行嚴格檢直，偏角觀

測至少應進行1測回，其偏差值不宜超過1'（暫定I

8、圓曲線的詳細測設采用皮尺量距，務必分別從ZY、YZ點各測設半條曲線，分別

計算閉合差。

9、每放樣一個樁點，務必在現場標定其樁號，不允許自行編寫點號。

六、上交資料

各組交外業觀測記錄1份，各人交實驗報告1份。

七、實驗報告格式要求

同上。

實驗5：小角法測量水平位移

-實驗目的

練習小角法測量水平位移的具體操作步驟與計算方法。

二、實驗任務

19

1、根據實驗現場的現狀條件，建立一條基準線（由選定的兩個控制點構成1

2、在基準線上標設若干監測點，按小角法施測其相對于基準線的水平位移量。

三、儀器與工具

領取：全站僅1臺套（含三腳架1單棱鏡1套、對中桿1根、4闞尺1把；

自備：自制觀測標志（夾子或水瓶配圓珠筆1計算器、刻度尺、粉筆、鉛筆、記錄紙、

記錄表格。

四、實驗相關資料

1、小角法一小角法是利用精密經緯儀精確地測出基準線方向與測站點到觀測點的視

線方向之間所夾的小角，從而計算觀測點相對于基準線的偏離值。

2、水平位移量的計算

.：.K一一>%g.,a

3、水平位移量的中誤差計算

m

m=?s

\P'

4、水平位移量的加權平均值

fS

\二四A+嗎乙公尸）［（n-i）a+ia}

i血2+622+/2iip

￡*

五、具體要求

1、實驗課前必須根據課堂講授知識及上述資料，由實驗小組成員協商編寫實驗實施

方案，形成文字材料（打印稿、手寫稿均可），實驗課前及實施過程中由指導教師

逐一檢查。

2、所設計的實驗實施方案須結合3~7項要求，詳細描述實驗地點選取、實驗步驟、

任務分配等。

20

3、受實驗時間的限制，所建立的基準線長度宜在40~50m之間，監測點宜取5~7

個（點間距7~9m1

4、可在全站儀照準部制動的前提下，用里遠鏡十字絲標定基準線，在基準線上選定

監測點的位置，同時記錄各監測點至基準線端點的距離。

5、為增強實驗效果，應將選定的監測點沿垂直于基準線的方向做適量偏移

（10mm-30mm）,以偏移后的點位模擬監測點的變形效果，其偏移量（水平

位移量）事先用刻度尺量取并記錄。

6、規范要求小角角度不應超過30"，但實瞼中視線較短，不可滿足；實驗重在方法

的練習。

7、宜采用經緯儀兩個盤面觀測，分別測算各監測點的水平位移量；應從基準線兩端

點分別現測和計算，求取其加權平均值。

六、上交資料

各組交外業觀測記錄1份，各人交實驗報告1份。

七、實驗報告格式要求

同上。

21

第二章《工程測量學課程設計》大綱

2.1課程設計的基本要求及安排

-基本要求

《工程測量學課程設計》是在修過《工程測量學》課程和完成該課程的課內實驗之后進

行的，是對學生進行測繪高級工程人才基本訓練的一個重要環節。其目的在于：通過對曲線

測設、控制網布設等測量工作的設計，培養學生獨立分析問題和解決問題的能力及其創新能

力。

通過設計，使學生全面了解工程測量在實際工程中的具體應用，制定測量方案，計算標

定要素，掌握工程測量方法。

二、安排計劃

L時間與任務

本課程設計的時間為一周。要求學生自行完成圓曲線和緩和曲線的計算及測設工作。教

師不應代替學生作出技術決定，應以發揮學生的主動性與創新性為原則。

2.具體要求

每位課程設計的指導教師提交一個設計題目，一般是控制網布設或曲線測設方面的設計

任務，負責指導該組約10-20名學生的課程設計指導工作。

3.成績評定

平時考勤：根據學生執行教學作息時間情況，出勤情況、服從指揮情況；對待課程

設計態度，團結協作情況進行成績評定。

數據計算評定：數據準確整潔、表格整弁、計算數據可靠、測設正確。

課程設計報告評定：符合提綱要求、分析說明正確、按時提交成果。

綜合上述設計中的表現及對知識的掌握程度、設計中的熟練程度、分析問題和解決問題

的能力、完成任務的數量和質量、所交成果資料、綜合設計報告的編寫等，按優、良、中、

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及格和不及格五級記分，其中平時成績占20%,數據處理及測設過程占60%,課程設計報

告占20%。

2.2圓曲線測設

當路線由一個方向轉到另一個方向時，必須用曲線來連接。曲線的形式較多，其中，圓

曲線（又稱單曲線）是最基本的一種平面曲線。如圖2-1所示，偏角a根據所測右角（或左

角）計算；圓曲線半徑R根據地形條件和工程要求選定。根據a和B可以計算其他各個元素。

圓曲線的測設分為兩步迸行，先測設曲線上起控制作用的主點（ZY、Q乙YZ）；依據主

點測設曲線上每隔一定距離的里程樁，詳細地標定曲線位置。

-圓曲線主點測設

（1）主點測設元素計算

為了在實地測設圓曲線的主點，需要知道切線長「曲線長L及外矢距E,這些元素稱

為主點測設元素，從圖2?1可以看出，若a和R已知，則

主點測設元素的計算公式為

切線長ma吟（2-1）

曲線長L=

P

切曲差1=27-L（2-3）

2-1道路園曲線的

例2.1已知JD的樁號為2+380.89，偏甬《二23。20'（右偏）設計圓曲線半徑R=200m,

求各測設元素。

解：7=Rum。=200tan"20=41,30m

a

L=R?_=200X4C0'=81.45m

?3437.75'

23

E=200xI——1——-1=4.22m

cos23^20z

\/

7=2x41.30-81.45=1.15m

(2)主點樁號計算

由于道路中線不經過交點，所以圓曲線中點和終點的樁號，必須從圓曲線起點的樁號沿

曲線長度推算而得。而交點樁的里程已由中線丈量獲得，因此，可根據交點的里程樁號及圓

曲線測設元素計算出各主點的里程樁號。主點樁號計算公式為

ZV樁號二〃版號-7

,(2-4)

樁號=z)樁號+士

I2

Y型號=QZ樁號+二

I2

為了避免計算中的錯誤，可用下式進行計算檢核：

YZ樁號=聲樁號+T—J(2-5)

用例2.1的測設元素及JD樁號2+380.89按式(2-4)算得：

ZY樁號:2+380.89-41.30=2+339.59

QZ樁號：2+339.59+40.72=2+380.32;

YZ樁號：2+380.32+40.72=2+421.04

檢核計算：按式(2-5)算得YZ樁號=2+380.89+41.30-1.15=2+421.04

兩次算得的YZ樁號相等，說明計算正確。

(3)主點的測設1)

測設曲線起點(ZY)

置經緯儀于JD,后視相鄰交點方向，自JD沿經緯儀指示方向量切線長T，打下曲線起

點樁。

2)測設曲線終點(YZ)

經緯儀照準前視相鄰交點方向，自JD沿經緯儀指示方向量切線長T,打下曲線終點樁。

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3）測設曲線中點（QZ）

沿測定路線轉折角時所定的分角線方向（曲線中點方向）,量外矢距E,打下曲線中點樁。

二、圓曲線的細部放樣

一般情況下，當地形變化不大、曲線長度小于40m時，測設曲線的三個主點已能滿足

設計和施工的需要。如果曲線較長、地形變化大，則除了測定三個主點以外，還需要按照一

定的樁距I,在曲線上測設整樁和加樁，這一過程稱為圓曲線的詳細測設。

圓曲線詳細測設的方法很多。下面介紹幾種常用的方法。

（1）偏角法1）

測設數據計算

用偏角法測設圓曲線上的細部點是以曲線起點（或終點）作為測站，計算出測站至曲線

上任一細部點Pi的弦線與切線的夾角——弦切角Ai（稱為偏角）和弦長Ci或相鄰細部點的

弦長c,據此確定Pi點的位置，如圖13?12所示。曲線上的細部點即曲線上的里程樁，一般

按曲線半徑R規定弧長為10的整樁。10一般規定為5m、10m和20m,R越小，10也越

小。設Pi為曲線上的第一個整樁，它與曲線起點（ZY）問弧長為II（11v10）,以后P1與

P2,P2與P3弧長都是10。曲線最后一個整樁Pn與曲線終點（YZ）間的弧長為ln+lo

???

設II所對圓心角為（P,10所對圓心角為（p0,ln+1所對圖心角為（pn+1,<pl、（p0、（pn+1

按下列各式計算（單位為度）：

I180

e=-4------]（2-6）

j尸1船

o=]（2-7）

￥WO

=—[—]（2-8）

"+1R71

25

所有(p角之和應等于路線的偏角，可以作為計算的檢核：

也+(〃T)<t>o+%+i=a(2-9)

根據弦切角為同弧所對圓心角一半的定理，可以用下列公式計算曲線起點至片點的偏角

為：

△=%(2-10)

i2i

曲線起點至1點的弦長為C=2Rsi吟(2-11)

圓曲線上相鄰細部的弦長C與弧長I的長度差6,即弦弧差，可用下式計算：

/

8=/-2/?sin—(2-12)

1ZA

由于道路圓曲線半徑較大，相鄰細部點弧較小，因此"/2R為一個微小的比值，由正弦

函數的級數展開式：

X3X5X7

sinx=x--+—+—+

3!5!7!

取前兩項，得弦弧差實用計算公式

h

8=____(2-13)

24Q

例2.2按圖2-2中圓曲線元素(。=40。20',R=120m)和交點JD樁號，計算該圓曲

線的偏角法測設數據。

解：計算結果列于表2-1中。

表2?1園曲線細部點偏角法測設數據(R=120m)

相鄰樁點弧長

?相鄰樁點弦長C

曲線里程樁號偏角△弦長c/m

/m/m

ZY3+091.050。0000”0.00

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pi3+1008.952008*1208.958.95

p

23+12020.006°54'41”28.9519.98

p

33+14020.0011。41'10”48.6119.98

p

43+16020.0016。2739”68.0119.98

YZ3+175.5215.5220°1000"82.7415.51

QZ3+133.2910。05'00”42.02

2）測設方法

用偏角法測設圓曲線的細部點，因測設距離的方法不同，可分為長弦偏角法和短弦偏角

法兩種。前者測設測站至細部點的距離（長弦），適合于用經緯儀加測距儀（或用全站儀）；

后者測設相鄰細部點之間的距離（短弦），適合于用經緯儀加鋼尺。仍按圖2?2,具體測設步

驟如下：

①安置經緯儀（或全站儀）于曲線起點（ZY）上，瞄準交點（JD）,使水平度盤讀數設

置為0°0000";

②水平轉動照準部，使度盤讀數為沿此方向測設弦長定出

Ai=2°08'12”，C1=8.95m,

Pi點；

③再水平轉動照準部使度盤讀數為沿此方向測設長弦定

，A2=6054'41',C2=28.95m,

出P2點；或從P1點測設短弦19.98m,與偏角A2的方向線相交而定出「2點，以此溺，

點；

MSP3,P4

④測設至曲線終點（YZ）作為檢核：水平轉動照準部，使度盤讀數為A^MZooitroo”，

在方向上測設長弦或從測設短弦定出一點。此點如果與

CYZ=82.74m,P4Cn+1=15.51m,

YZ不重合，其閉合差一般應按如下要求：半徑方向（路線橫向）:不超過±0」m;切線方向

（路線縱向）：不超過士L/1000（L為曲線長X

（2）切線支距法（直角坐標法）

略（可根據此方法設計圓曲線的細部放樣1

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2.3緩和曲線測設

車輛從直線駛入圓曲線將產生離心力，由于離心力的作用，車輛將向曲線外側傾倒。為

了減小離心力的影響，使行車安全和舒適，曲線的路面要做成外側高、內側低、呈單向橫坡

的形式，即彎道超高。超高不能在直線進入曲線段或曲線進入直線段突然出現或消失，使路

面出現臺階引起車輛震動，因此超高必須在一段距離內逐漸增加或減少，即在直線與圓曲線

之間插入一段半徑由無窮大逐漸減小至圓曲線半徑R的曲線，這種曲線稱為緩和曲線。

我國《公路工程技術標準》中規定：當平曲線半徑小于不設超高的最小半徑時，應設緩

和曲線。四等公路可不設緩和曲線，緩和曲線一般采用螺旋線，其長度應根據相應等級的行

車速度求算，并應大于表2-2中的規定

表2-2緩和曲線長度設置

公路等線高速公路一二三四

平ft平ft平ft平ft平ft

原嶺原嶺原嶺原嶺原嶺

地形

微垂微重微垂微