长春工程学院勘测学院：《工程测量学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一篇 工程建设中地形图的应用与测绘（吕忠刚）

学 设计、制作:吕忠刚 长春工程学院勘查与测绘学院

设计、制作：吕忠刚 长春工程学院勘查与测绘学院 教学课件

绪论 工程测量学 工程测量学的内容(按其服务对象分): 工业建设测量、铁路公路测量、桥梁测量、隧道及地下工程测量、水 量利工程测量、矿山测量、输电与输油线路测量、城市建设测量等。 工程建设的阶段划分及工程测量在工程各阶段的主要任务 1)工程建设规划设计阶段 建立测图控制网,测绘各种大比例尺地形图等。 长2)工程建设施工阶段 春建立施工控制网,进行各种工程的测设及设备安装、竣工测量等。 工3)工程建设运营管理阶段 程建立变形监测控制网,进行各种工程的变形监测及大型工业设备的检测与调 学校测量。 院 勘 工程测量的现状与发展趋势 测 测绘设备越来越电子化、集成化、空间化、精密化;测绘理论越来 学越严密、多样、融合、实用;测绘应用越来越广泛、深入、普及。 院

工 程 测 量 学 长 春 工 程 学 院 勘 测 学 院 一、工程测量学的内容（按其服务对象分）： 工业建设测量、铁路公路测量、桥梁测量、隧道及地下工程测量、水 利工程测量、矿山测量、输电与输油线路测量、城市建设测量等。 二、工程建设的阶段划分及工程测量在工程各阶段的主要任务： 1）工程建设规划设计阶段 建立测图控制网，测绘各种大比例尺地形图等。 2）工程建设施工阶段 建立施工控制网，进行各种工程的测设及设备安装、竣工测量等。 3）工程建设运营管理阶段 建立变形监测控制网，进行各种工程的变形监测及大型工业设备的检测与调 校测量。 三、工程测量的现状与发展趋势： 测绘设备越来越电子化、集成化、空间化、精密化；测绘理论越来 越严密、多样、融合、实用；测绘应用越来越广泛、深入、普及

第一篇 工程测量学 工程建设中地形图的应用与测绘 ·工程建设中地形图的应用与测图比例尺 的选择 长春 工程建设中地形图的测绘 工程学院勘测学院 线路勘测（与曲线测设合并） ·水下地形和河道纵横断面图的测绘

工程测量学长春工程学院勘测学院

工第一章工程建设中地形图的应用与测图比例尺的选择 程§1-1在工程建设规划设计各阶段中地形图所起的作用 测、远景规划 量二、近期规划 学三、工程施工 以上可以从大江大河的梯级开发至水电站的建成、铁路公路的建设、 矿山的建设、电厂的建设等为例予以理会。 长春工程学院勘测学院

工 程 测 量 学 长 春 工 程 学 院 勘 测 学 院 一、远景规划 二、近期规划 三、工程施工 以上可以从大江大河的梯级开发至水电站的建成、铁路公路的建设、 矿山的建设、电厂的建设等为例予以理会

§1-2水电站工程设计对库区地形图的要求 工 从计算发电能力的精度方面来分析对地形图的要求 程 1)设水头为H(m),通过水轮机的流量为Q(m3s),水电站功率为N(kw), 测有效系数为n(一般取为075,则: 量 N=98×n×Q×H(1-1) 学2)Q由河流的径流量Q与由水库取得的流量Q组成,即: Q=Q河+Q流 (1-2) 式中Q河由水文观测的资料推算而得,与地形图无关;而Q流是由地形图 算得的,其精度取决于地形图的质量和计算方法。 长3)设V为有效库容,W为流空V所需时间T内的径流体积,则: 春 TQ=TQ河+TQ流=W+V→Q=(W+V)「(1-3) 工 程令98=k,则: w+v N K(1-4) T 学院勘测学 院对上式取对数后进行微分,并令p=V/W,整理得 dn dH N H W(+p)v(1+p) 院转为中误差,得:

工 程 测 量 学 长 春 工 程 学 院 勘 测 学 院 一、从计算发电能力的精度方面来分析对地形图的要求 1）设水头为H(m)，通过水轮机的流量为Q(m3/s)，水电站功率为N(kw)， 有效系数为η(一般取为0.75)，则： N＝9.8×η× Q×H （1－1） 2）Q由河流的径流量Q河与由水库取得的流量Q流组成，即： Q＝ Q河+ Q流 （1－2） 式中Q河由水文观测的资料推算而得，与地形图无关；而Q流是由地形图 算得的，其精度取决于地形图的质量和计算方法。 3）设V为有效库容，W为流空V所需时间T内的径流体积，则： TQ＝T Q河+ T Q流＝W＋V → Q＝（ W＋V）/T （1－3） 令9.8η＝k，则：  (14)   H K T W V N 对上式取对数后进行微分，并令ρ＝V / W，整理得：  (1 ) (1 )     V dV W dW H dH N dN 转为中误差，得：

工程测 N H W八1+p)(V八(1+p 上式中,对于水头的相对误差,H愈大,则其相对误差愈小。在水利枢 量工騫的技计中:对主细封不流开发方案,正佛高杰位的误差在1以 学头的水电站,m/H的数值是不大的。 4)比较mV、mw/W对计算m/N的影响 (1)m/W不是用水文测验的误差来说明,它取决于水文观测资料及河 流流量变化的程度和其他一些因素。在实际的水文计算中,有的认为根 长据多年观测所求得的流量均值,若其中误差小于6‰,就认为是可靠的。 春所以为了确定mN,可取mwW=6%。 工程 (2)m/V决定于:①地形资料的完整性与其质量;②计算垫底库 学容、库容损失的不精确性。第一种误差取决于库区地形图的比例尺、地 院形表示的完整与详细程度以及体积计算方法的误差。第二种误差来源于 勘蒸发、渗漏、流失等估计的不精确。根据一般情况,计算有效库容的相 测 对误差约为天然径流的相对误差的50% 100%。 学由式(1-5)知,地形图的质量与水利计算的误差对于水电站功率计 院算的精度影响是不同的,它们都与p值有关。例如:

工 程 测 量 学 长 春 工 程 学 院 勘 测 学 院 上式中，对于水头的相对误差，H愈大，则其相对误差愈小。在水利枢 纽工程的设计中，对于编制河流开发方案，正常高水位的误差应在±1m以 内，对于技术设计，其误差不超过±0.5m。由此，对于高水头和中等水 头的水电站，mH /H的数值是不大的。 (1 5) 1 1 1 2 2 2 2 2 2                                              V m W m H m N mN H W V 4）比较mV / V 、 mW / W对计算mN / N的影响 （1）mW/W不是用水文测验的误差来说明，它取决于水文观测资料及河 流流量变化的程度和其他一些因素。在实际的水文计算中，有的认为根 据多年观测所求得的流量均值，若其中误差小于6%，就认为是可靠的。 所以为了确定mN / N，可取mW / W＝6%。 （2）mV / V 决定于：① 地形资料的完整性与其质量；②计算垫底库 容、库容损失的不精确性。第一种误差取决于库区地形图的比例尺、地 形表示的完整与详细程度以及体积计算方法的误差。第二种误差来源于 蒸发、渗漏、流失等估计的不精确。根据一般情况，计算有效库容的相 对误差约为天然径流的相对误差的50%－100%。 由式（1－5）知，地形图的质量与水利计算的误差对于水电站功率计 算的精度影响是不同的，它们都与ρ值有关。例如：

工程测量学 N H W八1+p)(V八(1+p 测￥m;H=2%、mV=mW=6%、p=VW=4时,计算的m,/N为: 0021+(006×2)2+(06×)2=53% 这时,mN/N的数值主要取决于有效库容V的计算精度,对于地形图就提 出了较高的要求。反之,若p=1/4,则 长春 =102(06×)2+(06×2)2=53% N 工则这时,mN的数值主要取决于水流W的计算精度,对于水流计算要求 程就较高,而对于地形图的要求就可以低些。由此可见,对于库区测图质 学量的要求,应根据水电站运营的情况来决定。 院结论:当m/N的数值主要取决于V计算的精度时,应提高地形图的测 勘绘质量和选择适于计算的有效方法。 测计算v的方法:常用的有两种,即利用等高线所夹的一块体积可以用 学平均面积法,也可用截头锥体法予以计算。 院

工 程 测 量 学 长 春 工 程 学 院 勘 测 学 院 当mH /H ＝2% 、mV / V＝ mW / W＝6%、ρ＝V/W＝4时，计算的mN / N为： (1 5) 1 1 1 2 2 2 2 2 2                                              V m W m H m N mN H W V 这时，mN / N的数值主要取决于有效库容V的计算精度，对于地形图就提 出了较高的要求。反之，若ρ＝1/4，则： ) 5.3% 5 4 ) (0.06 5 1 0.02 (0.06 2 2 2       N mN ) 5.3% 5 1 ) (0.06 5 4 0.02 (0.06 2 2 2       N mN 则这时，mN / N的数值主要取决于水流W的计算精度，对于水流计算要求 就较高，而对于地形图的要求就可以低些。由此可见，对于库区测图质 量的要求，应根据水电站运营的情况来决定。 结论：当mN / N的数值主要取决于V计算的精度时，应提高地形图的测 绘质量和选择适于计算V的有效方法。 计算V的方法：常用的有两种，即利用等高线所夹的一块体积可以用 平均面积法，也可用截头锥体法予以计算

平均面积法:当相邻两等高线所围成图形的上、下底面积相近时应用, 工即相当于求柱体的体积。其计算公式是 程测 S1+ h(1-6) 量 学截头锥体法:当相邻两等高线所围成图形的上、下底面积相差较大时 应用,即相当于求截头锥体的体积。其计算公式是 S+S2+√S h(1-7) 长 般来说,水库的面积和库容越大,地形图的比例尺要小些,等高距 春可大些。为了进行库容的计算,等高距的大小必须能反映出河谷地形的 工变化特征。对于平原河流,因地形起伏变化较小,可应用小的等高距; 程对于山区河流,因地形起伏变化较大,可应用较大的等高距。至于测图 学的比例尺,一般在1:100513250之间为宜。 院勘测学院

工 程 测 量 学 长 春 工 程 学 院 勘 测 学 院 平均面积法：当相邻两等高线所围成图形的上、下底面积相近时应用， 即相当于求柱体的体积。其计算公式是： （1－6） 2 1 2 12 h S S V    一般来说，水库的面积和库容越大，地形图的比例尺要小些，等高距 可大些。为了进行库容的计算，等高距的大小必须能反映出河谷地形的 变化特征。对于平原河流，因地形起伏变化较小，可应用小的等高距； 对于山区河流，因地形起伏变化较大，可应用较大的等高距。至于测图 的比例尺，一般在1：10000至1：5000之间为宜。 截头锥体法：当相邻两等高线所围成图形的上、下底面积相差较大时 应用，即相当于求截头锥体的体积。其计算公式是： （1－7） 3 1 2 1 2 12 h S S S S V     

思考: 工1.露天矿山按台阶式方法采矿,如何计算采掘量? 程2.山区道路建设,如何计算填挖土石方量? 测量学 长春工程学院勘测学院一

工 程 测 量 学 长 春 工 程 学 院 勘 测 学 院 思考： 1.露天矿山按台阶式方法采矿，如何计算采掘量？ 2.山区道路建设，如何计算填挖土石方量？

s1-3工业企业设计对地形图的要求 工 程 各种工业建设中的测量工作,目的都是为本企业的设计、施工和运营管理 服务。因此,测量工作各有其自己的特点。与国家的测图工作相比,企业测 测区的面积小,使用范围窄,建(构)筑物比较密集等 量对工业企业的设计,地形图主要用于总图运输设计部门。其主要任务就是 学依据地形图对各(构)建筑物进行平、纵两向位置的合理布置与连接,使其 安全运营和便于防护,同时还必须考虑场地的合理利用与排水等。因此,对 地形图提出了如下的要求。 地形图必须有足够的精度 长1平面精度 春1)确定主要建筑物的面积需要圈定其轮廓线,则其线上的点必须有足够的 工精度。为满足此要求,有的提出图上的点位误差应不大于士1mm 程2)主要建筑物位置确定后,确定主轴线、建立施工坐标系,并建立此坐标 学系与测量坐标系的关系,其它建筑物依此坐标系设计。为此,在地形图上确 院定施工坐标系原点的位置,其允许误差应不大于图上1-2mm 勘3)为了安全和各种防护,设计时都考虑了安全系数,通常留有1-2m的余 测地。即对于1/1000、1/2000地形图的测绘误差不超过图上±1m 学 4)当用地紧张确定新旧建筑物间距,或进行复杂工程设计时,需要解析计 院计算,则地物点解析坐标的最大点位误差应不超过10cm

工 程 测 量 学 长 春 工 程 学 院 勘 测 学 院 各种工业建设中的测量工作，目的都是为本企业的设计、施工和运营管理 服务。因此，测量工作各有其自己的特点。与国家的测图工作相比，企业测 区的面积小，使用范围窄，建（构）筑物比较密集等。 对工业企业的设计，地形图主要用于总图运输设计部门。其主要任务就是 依据地形图对各（构）建筑物进行平、纵两向位置的合理布置与连接，使其 安全运营和便于防护，同时还必须考虑场地的合理利用与排水等。因此，对 地形图提出了如下的要求。 一、地形图必须有足够的精度 1.平面精度 1）确定主要建筑物的面积需要圈定其轮廓线，则其线上的点必须有足够的 精度。为满足此要求，有的提出图上的点位误差应不大于±1mm。 2）主要建筑物位置确定后，确定主轴线、建立施工坐标系，并建立此坐标 系与测量坐标系的关系，其它建筑物依此坐标系设计。为此，在地形图上确 定施工坐标系原点的位置，其允许误差应不大于图上1－ 2mm。 3）为了安全和各种防护，设计时都考虑了安全系数，通常留有1－2m的余 地。即对于1/1000、1/2000地形图的测绘误差不超过图上±1mm。 4）当用地紧张确定新旧建筑物间距，或进行复杂工程设计时，需要解析计 计算，则地物点解析坐标的最大点位误差应不超过10cm