工程测量学实践教程.docx

前 言工程测量学课程是测绘类高等院校的测绘工程专业的主干课程和学位课程，是培养不同工程需要的测绘工程高级人才的重要教学环节。该课程由工程测量学课程教学（包括实验） 、工程测量课程设计、工程测量生产实习共同构成一个完整的课程知识体系。该课程安排在第5学期，其特点是实践性很强，课堂教学为64学时，其中包括4学时的实验。实践教学为两周，包括一周的课程设计和一周的工程测量生产实习。实践教学的目的，在于深化理论教学，加强学生实践动手能力，培养学生应用所学基本理论分析和解决实际工程问题的能力，全方位提高学生在工程测量技术领域内的工作能力。为强化和规范工程测量学实践教学环节，编写了这部工程测量学实践教程。该课程由工程测量学实验指导书、工程测量课程设计大纲、工程测量生产实习指导书及附录等四部分组成，供任课教师和学生在工程测量学的课程实验、课程设计和生产实习诸教学环节中使用。考虑到学生到现场实践不易安排的实际情况，本课程所列的多数实训题目为模拟工程的情况。因为各年级本课程的教学时数不同和教学设备的完善情况亦不同，本课程中有关实验和实习的项目均为可选，由任课主讲教师确定具体的实验或者实习项目。 编者 2014年 5 月 5 日49目 录第一章工程测量学实验指导书31.1实验要求及注意事项31.2实验内容与要求5实验1：线路纵、横断面图测绘5实验2：点位放样的常规方法8实验3：全站仪放样技术10实验4：圆曲线测设13实验5：小角法测量水平位移15第二章工程测量学课程设计大纲172.1 课程设计的基本要求及安排172.2 圆曲线测设172.3 缓和曲线测设212.4 课程设计说明书要求26第三章工程测量生产实习指导书283.1 实习目的与任务283.2 实习组织与实习须知283.3 实习项目与内容29项目一 建筑轴线放样29项目二 道路中线曲线放样31项目三 场地平整高程放样32项目四 道路纵断面测绘33项目五 道路横断面测绘34附录36附件1（生产实习指导数据）36附件2（实验1：线路纵、横断面图测绘）38附件3（实验2：点位放样的常规方法）40附件4（实验3：全站仪放样技术）43附件5（实验4：圆曲线测设）46第一章工程测量学实验指导书1.1实验要求及注意事项工程测量学是一门实践性很强的专业主干课，教学实习是工程测量学教学中不可缺少的环节。在工程测量学全部教学活动中，实习占有相当大的比重,它是培养学生动手能力和独立工作能力的主要途径。只有通过实习和对测量仪器的亲自操作，进行安置、观测、记录、计算、写作实验报告等，才能真正掌握工程测量学课程的基本方法和基本技能。一 、基本要求（一） 实验准备1. 认真阅读教材与本实践教程相关的章节，了解本次实验的内容、要求及方法步骤。2. 实验前，要求每位同学就实验内容、方法步骤及限差要求、内业处理方法等进行预习，最好编写简明的实验预习报告，以便顺利进行实验并提高工作效率。3. 按规定时间借用仪器设备后，立即检查仪器设备是否齐全、完好。如果仪器设备已经损坏、数量不对或者类型有误，马上向实验室管理人员声明并调换。（二） 实验规则1. 实验项目开始之前，必须完成实验前准备工作的基本要求，经指导教师审定合格后，方允许开始实验。2. 按照指导教师的安排，在制定地点按要求进行操作，不准擅自选择实验地点。3. 必须按照有关规定的方法和步骤操作仪器，各项观测数据必须满足限差要求。4. 野外测量手薄或记录本必须用铅笔按规定格式记录清楚，对相关栏目如“测站号”、“观测者”、“记录者”等内容必须填写齐全。5. 实验记录中，角度的分、秒不准划改重记，边长的厘米以下不准划改重记，同一内容的大数不得连环涂改。6. 要本着实事求是的态度进行实验，不得弄虚作假，否则一经发现，取消该生的实验成绩。7. 实验课不得迟到或者早退。对于中途退出实验的学生，本次实验项目以零分计入成绩。8. 实验按规定时间结束后，立即整理全部仪器设备并返回实验室向实验管理人员当面归还仪器。（三）实验报告 实验报告是实验工作的全面总结，是测量工程师必须的基本功训练，要求同学们认真对待并圆满完成。 实验报告编写的要求是:文理通顺、字迹工整、图表清晰整齐、内容齐全、数据处理规范正确、格式统一。要求各位同学按时独立完成。 实验报告包括内容有：1. 实验项目的名称、地点、时间、组员、组别。2. 试验目的与要求。3. 实验内容和技术路线，具体应用方法与步骤。4. 观测数据的处理，包括图、表，并附实验原始记录。5. 对实验结果进行分析、总结，并写出体会。6. 实验中如果有的数据超限，则分析超限原因，并说明问题的原因与处理方法。二、 注意事项1. 严格遵守“1米原则”、“一臂原则”。2. 严禁在道路中间安置测站。3. 严禁做仪器箱子及其他实验器材。4. 长距离搬运仪器应装箱，短距离搬运严禁扛着肩上、不加任何防护！装箱仪器拿起前，务必检查箱盖是否紧闭。5. 严禁将水准尺靠着树干、路灯或墙柱上、水准尺不用时，应顺着放在路边。6. 仪器取用及装箱，严禁在手托或怀抱仪器箱的情况下进行仪器装箱前务必将所有制动螺旋松开，光学经纬仪须将竖盘指标补偿器关闭。7. 仪器安置前，务必检查三脚架是否安装稳固在光滑地面上，必须做好相应防护措施。8. 安置仪器时，在旋紧连接螺旋前绝对不能松手。9. 使用钢尺严禁遭车辆碾压！钢尺使用完毕应做擦拭处理。10. 三脚架、仪器上所有螺旋的使用宜用力适度，严禁用力过猛、严禁用手、手帕等物擦拭目镜、物镜等光学部件。11. 实验/实习完成后，收工时务必清点仪器和工具，以防丢失！尤其是测钎、尺垫等工具，应派专人负责看守与携带。12. 电子类仪器的充电、保管、使用等各个环节，都必须严格遵守相关规定。不得随意删除内存数据，不得随意更改仪器参数。（若需删除数据，应咨询仪器管理老师或指导教师；若更改仪器参数，应在仪器交还前恢复其常规设置。）1.2实验内容与要求实验1：线路纵、横断面图测绘一、实验目的1、练习线路纵、横断面图外业数据采集的基本方法。2、练习线路纵、横断面图的绘制方法。二、实验任务1、拟定一条道路工程的中线，设定若干中线桩，测定各中线桩的高程，绘制道路纵断面图。2、采用水准仪皮尺法，选定若干横断面，测量并绘制道路横断面图。三、仪器与工具领取：DS3水准仪1台套（含三脚架）、水准尺1对、皮尺1把；自备：粉笔、铅笔、记录表格。四、实验相关资料1、纵断面测量沿着地面上已经定出的线路，测出所有中线桩处地面的高程，并根据各桩的里程和测得的高程，绘制线路的纵断面图。2、横断面测量在每个中桩点测出垂直于中线的地面线，地物点指中桩的距离和高差，并绘制成横断面图。横断面图反应垂直于线路中线方向上的起伏情况。3、里程桩及桩号当线路的交点、转角测定后，即可沿线路中线设置里程桩，以标定中线的位置。里程桩上写有桩号，表达该中桩至路线起点的水平距离。4、中桩间距 5、纵断面图测量的方法6、水准仪皮尺法测量横断面 五、具体要求1、实验课前必须根据课堂讲授知识及上述资料，由实验小组成员协商编写实验实施方案，形成文字材料，实验课前及实施过程中由指导教师逐一检查。2、所设计的实验实施方案须结合314项要求，详细描述实验地点选取、实验步骤、任务分配等。3、中桩间距可根据实际情况选用15m、20m、25m、30m等，但中桩点的数量不宜少于10个。4、自行拟定起始桩的桩号（应为整桩），并用粉笔现场标定各桩点的桩号。5、采用假定高程系统。6、鉴于实验时间及实验现场条件的限制，可按支水准路线施测。7、纵断面图测量的数据记录须按附件格式。8、纵断面图绘制的比例尺依据观测数据及实验报告幅面大小确定。9、纵断面图包含的注记内容可自行设计，应包括设计高程、设计坡度、挖深、填高等。10、横断面图的位置自行选取，但横断面的数量不宜少于3处。11、横断面测量范围根据现场的实际情况进行选定，但应使左、右测量范围相同，并与其他横断面测量范围相同。12、每一横断面测量时，单侧的测量点总数不宜少于3个。13、横断面测量的数据记录须按附件格式。14、横断面图绘制的比例尺依据观测数据及实验报告幅面大小确定。15、上述内容，建议首先在所提供的AutoCAD数字地形图上进行设计，提取必要数据，最终形成文字材料（手写稿、打印稿均可）。六、上交资料各组交外业观测记录1份，各人交实验报告1份。七、实验报告格式要求采用学校规定的统一用本，实验时间、班级、作业小组、实验人员姓名等信息必须填写完整。n 实验目的n 实验仪器及工具n 实验步骤（要求：简单明确）n 实验数据及成果（纵、横断面图绘制要求每人独立完成一份）n 收获与体会实验2：点位放样的常规方法一、实验目的1、练习并掌握极坐标法、距离交会法、角度交会法放样要素的计算方法。2、练习使用普通光学经纬仪及工具，依极坐标法、距离交会法、角度交会法放样点位的操作方法。3、练习极坐标法、距离交会法、角度交会法放样的点位归化改正操作。二、实验任务1、在选定的实验区域构建两个控制点，给定其已知坐标，设计可控范围内的放样点坐标。2、根据已知控制点坐标和设计点位坐标，分别计算极坐标法、距离交会法角度交会法对应的放样数据。3、练习极坐标法、距离交会法、角度交会法放样及其归化改正的操作（包括归化改正量的计算）。三、仪器与工具领取：DJ2经纬仪1台套（含三脚架）、钢尺1把；自备：自制观测标志（夹子或水瓶配圆珠笔）、计算器、刻度尺、粉笔、铅笔、记录纸、记录表格。四、实验相关资料1、极坐标法放样及其归化 归化：精测角度和距离，计算坐标，以坐标偏差为其归化改正量。2、距离交会法及其归化 放样要素、的计算同极坐标法之。归化：精测、，则 （图解法、作垂线）3、角度交会法及其归化 放样要素、的计算同上述之。归化：精测、，计算、，则， （图解法、画平行线，计算公式略）五、具体要求1、实验课前必须根据课堂讲授知识及上述资料，由实验小组成员协商编写实验实施方案，形成文字材料（打印稿、手写稿均可），实验课前及实施过程中由指导教师逐一检查。2、所设计的实验实施方案须结合313项要求，详细描述实验地点选取、实验步骤、任务分配等。3、受实验现场的条件所限，本实验的坐标系统采用独立坐标系统，但控制点坐标及设计点位坐标均应从AutoCAD数字地形图中获取。4、为方便作业，所选取的两个控制点的间距宜在30m40m之间，可在数字地形图上直接提取其坐标。5、图上控制点的选取，应顾及其与相邻明显地物点的邻接关系，以便在具体实施中确定其现场位置。6、 极坐标法、距离交会法和角度交会法放样的实施均可基于这两个控制点。7、 每种方法的放样点位宜做适当改变，每种方法放样的点位不宜少于6个，且放样点位应构成一定的结构图形（如建筑物轮廓点等），其坐标从控制点所在的AutoCAD数字地形图中获取。8、各类方法对应的放样要素必须及时计算完毕，并体现在所设计的实验方案中。9、设定布置控制点时，应根据设计控制点与邻近明显地物点的邻接关系，首先固定一个点位。然后沿着所设计的大概方向，采用钢尺量距往返丈量而确定另一个控制点，往返测较差应小于5mm。10、每种方法所对应的归化改正，可选取部分放样点进行练习，但不宜少于12点。11、对于拟进行归化改正的放样点位：粗略放样可采用皮尺量距，单程粗测；角度采用单盘面观测（半测回）；归化调整点位推荐使用钢尺量距，但顾及现场车流量影响，读到mm，往返测较差应小于1cm；角度观测应至少进行1测回。务必带计算器，依据观测数据及时计算归化改正量。12、对于不再进行归化的放样点位，初次放样应尽可能准确：角度放样采用“盘左、盘右分中法”；距离放样采用钢尺量距，读到mm，往返测较差应小于1cm。13、角度交会放样点位可以由两个实验小组共同合作完成。六、上交资料各组交外业观测记录1份，各人交实验报告1份。七、实验报告格式要求同上。实验3：全站仪放样技术一、实验目的1、练习并掌握全站仪放样点位的基本操作。2、练习全站仪极坐标法放样的归化改正操作。二、实验任务1、在选定的实验区域构建两个控制点，给定其已知坐标，设计可控范围内的放样点坐标。2、练习全站仪直接坐标法放样及其归化改正的操作。三、仪器与工具领取：全站仪1台套（含三脚架）、单棱镜1套、对中杆1根、小钢尺1把；自备：自制观测标志（夹子或水瓶配圆珠笔）、计算器、刻度尺、粉笔、铅笔、记录纸、记录表格。四、实验相关资料1、全站仪放样点位的功能是：根据输入的已知点数据和照准目标时的观测数据，自动计算并显示出照准点和待放样点的方位角差和距离差，同时也可显示其高差。据此移动目标棱镜，使三项差值为零或在容许范围之内。2、使用全站仪放样首先应熟悉全站仪的操作，其准备阶段的操作与测图相同，即首先应建立测站，包括多种方法，最常用的是根据提示输入测站点坐标和后视点坐标。五、具体要求1、实验课前必须根据课堂讲授知识及上述资料，由实验小组成员协商编写实验实施方案，形成文字材料（打印稿、手写稿均可），实验课前及实施过程中由指导教师逐一检查。2、所设计的实验实施方案须结合310项要求，详细描述实验地点选取、实验步骤、任务分配等。3、受实验现场的条件所限，本实验的坐标系统采用独立坐标系统，但控制点坐标及设计点位坐标均应从AutoCAD数字地形图中获取。4、所选取的两个控制点可在数字地形图上直接提取其坐标，两点间距在50100m。5、图上控制点的选取，应顾及其与相邻明显地物点的邻接关系，以便在具体实施中确定其现场位置。6、设定布置控制点时，应根据设计控制点与邻近明显地物点的邻接关系，首先固定一个点位。然后沿着所设计的大概方向，采用盘左、盘右多次测距和归化调整而确定另一个控制点，控制点间距检核偏差应小于5mm。7、放样点的数量不宜少于20个，且放样点位应构成一定的结构图形（如建筑物轮廓点、道路中线或边线、道路曲线点等），其坐标从控制点所在的AutoCAD数字地形图中获取（可适当取整）。8、各类工程对于放样精度的要求不一，本实验重在方法练习，暂不做精度要求。9、宜将待放样点分成两种作业模式：n 单面放样采用对中杆确定点位，全站仪单盘面放样，主要是练习全站仪放样功能之操作；n 归化法放样采用对中杆粗略定点，然后设置观测标志，按测回法测角步骤精测角度至少2测回，盘左、盘右精测距离，计算粗略放样点的平面坐标，通过归化改正确定点位。10、所有点位放样完毕后，应选取每一类作业模式下的3个点进行检核测量。分别在3个点上安置仪器，测量三角形内角至少1测回，盘左、盘右测定3个点的间距，与设计坐标的计算成果相比较，从而评定放样质量。上交资料和实验报告要求同前实验4：圆曲线测设一、实验目的1、 练习偏角法、切线支距法放样圆曲线的具体操作步骤。2、 掌握偏角、切线支距法等放样要素的计算方法。二、实验任务1、 根据实验现场的现状条件，设计给出圆曲线的几何要素，计算主要点里程以及偏角法、切线支距法放样圆曲线所需的放样要素。2、 根据所计算的放样要素，分别按偏角法、切线支距法的放样步骤，实地标定出圆曲线的位置。三、仪器与工具领取：全站仪1台套（含三脚架）、单棱镜1套、对中杆1根、小钢尺1把；自备：自制观测标志（夹子或水瓶配圆珠笔）、计算器、刻度尺、粉笔、铅笔、记录纸、记录表格。四、实验相关资料1、圆曲线要素的计算切线长： 外矢距： 曲线长： 切曲差：2、主要点里程的计算ZY里程 = JD里程 切线长TYZ里程 = ZY里程 + 曲线长LQZ里程 = YZ里程 L/2检核：JD里程 = QZ里程 + q/23、“桩距”待测设的曲线桩之间、以及它们与主点之间的曲线长度(弧长)。其大小决定着曲线测设的详细程度。一般根据曲线半径确定，规定如下：R 100m时，l = 20m； 25m R 100m时，l = 10m； R 25m时，l = 5m。4、偏角值的计算，一般情况下，中间点为整弦，与主要点邻接的为分弦。 5、切线支距法放样要素的计算 6、圆曲线主要点测设1）在JD安置仪器，分别按线路后视方向和前视方向定向， 从JD沿切线方向量取切线长T，得ZY和YZ。2）在JD上，后视ZY，拨角(1800-)/2，得角平分线方向，沿此方向自JD量出外矢距E，得曲中点QZ。3）用偏角法检核。7、闭合差及其处理当从ZH点及HZ点向曲线中点QZ测设曲线时，由于测设误差的影响，半条曲线的最后一点不会正好落在控制桩QZ上。假设落在QZ的位置上，则QZ-QZ之距离称为闭合差f。闭合差的允许值是分纵向（沿线路方向）闭合差fx与横向（沿曲线半径方向）闭合差fy来考虑的。若纵向闭合差fx小于1/2000、横向闭合差fy小于10cm时，可根据曲线上各点到ZH点（或HZ点）的距离，按长度比例进行分配。五、具体要求1、实验课前必须根据课堂讲授知识及上述资料，由实验小组成员协商编写实验实施方案，形成文字材料（打印稿、手写稿均可），实验课前及实施过程中由指导教师逐一检查。2、所设计的实验实施方案须 结合39项要求，详细描述实验地点选取、实验步骤、任务分配等。3、根据实验现场条件，首先画一个一定半径的圆弧，然后在该地点绘制两条彼此相交且与圆弧相切的直线，务必使交点和两切点均位于可操作的范围内。4、为确保实验效果及工作量，建议圆曲线半径取300350m，转向角取左右，基本桩距取10m。5、必须在实验课前，根据所选定的圆曲线半径、转向角，计算各曲线要素、主要点里程、待放样桩点的放样数据（偏角、桩距、切线直角坐标等）。6、主要点测设时，应首先合理选择交点JD的位置，然后根据转向角的大小确定ZY、YZ点的大致方向，确保所测设的曲线全部位于可操作范围内，依主要点测设的步骤在实地标定其位置。7、主要点测设务必采用钢尺量距，测设完毕后应采用偏角法进行严格检查，偏角观测至少应进行1测回，其偏差值不宜超过1（暂定）。8、圆曲线的详细测设采用皮尺量距，务必分别从ZY、YZ点各测设半条曲线，分别计算闭合差。9、每放样一个桩点，务必在现场标定其桩号，不允许自行编写点号。六、上交资料各组交外业观测记录1份，各人交实验报告1份。七、实验报告格式要求同上。实验5：小角法测量水平位移一、实验目的练习小角法测量水平位移的具体操作步骤与计算方法。二、实验任务1、根据实验现场的现状条件，建立一条基准线（由选定的两个控制点构成）。2、在基准线上标设若干监测点，按小角法施测其相对于基准线的水平位移量。三、仪器与工具领取：全站仪1台套（含三脚架）、单棱镜1套、对中杆1根、小钢尺1把；自备：自制观测标志（夹子或水瓶配圆珠笔）、计算器、刻度尺、粉笔、铅笔、记录纸、记录表格。四、实验相关资料1、小角法小角法是利用精密经纬仪精确地测出基准线方向与测站点到观测点的视线方向之间所夹的小角，从而计算观测点相对于基准线的偏离值。2、水平位移量的计算 3、水平位移量的中误差计算4、水平位移量的加权平均值五、具体要求1、实验课前必须根据课堂讲授知识及上述资料，由实验小组成员协商编写实验实施方案，形成文字材料（打印稿、手写稿均可），实验课前及实施过程中由指导教师逐一检查。2、所设计的实验实施方案须结合37项要求，详细描述实验地点选取、实验步骤、任务分配等。3、受实验时间的限制，所建立的基准线长度宜在4050m之间，监测点宜取57个（点间距79m）。4、可在全站仪照准部制动的前提下，用望远镜十字丝标定基准线，在基准线上选定监测点的位置，同时记录各监测点至基准线端点的距离。5、为增强实验效果，应将选定的监测点沿垂直于基准线的方向做适量偏移（10mm30mm），以偏移后的点位模拟监测点的变形效果，其偏移量（水平位移量）事先用刻度尺量取并记录。6、规范要求小角角度不应超过30，但实验中视线较短，不可满足；实验重在方法的练习。7、宜采用经纬仪两个盘面观测，分别测算各监测点的水平位移量；应从基准线两端点分别观测和计算，求取其加权平均值。六、上交资料各组交外业观测记录1份，各人交实验报告1份。七、实验报告格式要求同上。第二章工程测量学课程设计大纲2.1 课程设计的基本要求及安排一、基本要求工程测量学课程设计是在修过工程测量学课程和完成该课程的课内实验之后进行的，是对学生进行测绘高级工程人才基本训练的一个重要环节。其目的在于：通过对曲线测设、控制网布设等测量工作的设计，培养学生独立分析问题和解决问题的能力及其创新能力。通过设计，使学生全面了解工程测量在实际工程中的具体应用，制定测量方案，计算标定要素，掌握工程测量方法。二、安排计划1.时间与任务本课程设计的时间为一周。要求学生自行完成圆曲线和缓和曲线的计算及测设工作。教师不应代替学生作出技术决定，应以发挥学生的主动性与创新性为原则。2.具体要求每位课程设计的指导教师提交一个设计题目，一般是控制网布设或曲线测设方面的设计任务，负责指导该组约1020名学生的课程设计指导工作。3.成绩评定平时考勤：根据学生执行教学作息时间情况，出勤情况服从指挥情况；对待课程设计态度，团结协作情况进行成绩评定。数据计算评定：数据准确整洁表格整齐计算数据可靠测设正确。课程设计报告评定：符合提纲要求分析说明正确按时提交成果。综合上述设计中的表现及对知识的掌握程度、设计中的熟练程度、分析问题和解决问题的能力、完成任务的数量和质量、所交成果资料、综合设计报告的编写等，按优、良、中、及格和不及格五级记分，其中平时成绩占20%，数据处理及测设过程占60%，课程设计报告占20%。2.2 圆曲线测设当路线由一个方向转到另一个方向时，必须用曲线来连接。曲线的形式较多，其中，圆曲线（又称单曲线）是最基本的一种平面曲线。如图2-1所示，偏角根据所测右角（或左角）计算；圆曲线半径R根据地形条件和工程要求选定。根据和可以计算其他各个元素。 圆曲线的测设分为两步进行，先测设曲线上起控制作用的主点（ZY、QZ、YZ）；依据主点测设曲线上每隔一定距离的里程桩，详细地标定曲线位置。一、圆曲线主点测设 （1）主点测设元素计算 为了在实地测设圆曲线的主点，需要知道切线长T、曲线长L及外矢距E，这些元素称为主点测设元素，从图2-1可以看出，若和R已知，则主点测设元素的计算公式为切线长 （2-1）曲线长 （2-2）切曲差 （2-3） 2-1 道路圆曲线的主点及主元素 例2.1已知JD的桩号为2+380.89，偏角=2320（右偏），设计圆曲线半径R=200m，求各测设元素。解： （2）主点桩号计算由于道路中线不经过交点，所以圆曲线中点和终点的桩号，必须从圆曲线起点的桩号沿曲线长度推算而得。而交点桩的里程已由中线丈量获得，因此，可根据交点的里程桩号及圆曲线测设元素计算出各主点的里程桩号。主点桩号计算公式为 （2-4）为了避免计算中的错误，可用下式进行计算检核： （2-5）用例2.1的测设元素及JD桩号2+380.89按式（2-4）算得：ZY 桩号：2+380.89-41.30=2+339.59QZ 桩号：2+339.59+40.72=2+380.32； YZ 桩号：2+380.32+40.72=2+421.04 检核计算：按式（2-5）算得 YZ桩号 = 2+380.89 + 41.30-1.15=2+421.04两次算得的YZ桩号相等，说明计算正确。 （3）主点的测设 1）测设曲线起点（ZY） 置经纬仪于JD，后视相邻交点方向，自JD沿经纬仪指示方向量切线长T，打下曲线起点桩。 2）测设曲线终点（YZ） 经纬仪照准前视相邻交点方向，自JD沿经纬仪指示方向量切线长T，打下曲线终点桩。 3）测设曲线中点（QZ） 沿测定路线转折角时所定的分角线方向（曲线中点方向），量外矢距E，打下曲线中点桩。 二、圆曲线的细部放样 一般情况下，当地形变化不大、曲线长度小于40m时，测设曲线的三个主点已能满足设计和施工的需要。如果曲线较长、地形变化大，则除了测定三个主点以外，还需要按照一定的桩距l，在曲线上测设整桩和加桩，这一过程称为圆曲线的详细测设。 圆曲线详细测设的方法很多。下面介绍几种常用的方法。 （1）偏角法 1）测设数据计算用偏角法测设圆曲线上的细部点是以曲线起点（或终点）作为测站，计算出测站至曲线上任一细部点Pi的弦线与切线的夹角弦切角i（称为偏角）和弦长Ci或相邻细部点的弦长c，据此确定Pi点的位置，如图13-12所示。曲线上的细部点即曲线上的里程桩，一般按曲线半径R规定弧长为l0的整桩。l0一般规定为5m、10m和20m，R越小，l0也越小。设Pi为曲线上的第一个整桩，它与曲线起点（ZY）问弧长为l1（l1 l0），以后P1与P2，P2与P3弧长都是l0。曲线最后一个整桩Pn与曲线终点（YZ）间的弧长为ln+1。设l1所对圆心角为，l0所对圆心角为0，ln+1所对圆心角为n+1，1、0、n+1按下列各式计算（单位为度）： （2-6） （2-7） （2-8） 图2-2 偏角法测设圆曲线细部点 所有角之和应等于路线的偏角，可以作为计算的检核： （2-9）根据弦切角为同弧所对圆心角一半的定理，可以用下列公式计算曲线起点至Pi点的偏角为： （2-10）曲线起点至点的弦长为 （2-11）圆曲线上相邻细部的弦长c与弧长l的长度差，即弦弧差，可用下式计算： （2-12）由于道路圆曲线半径较大，相邻细部点弧较小，因此，l/2R为一个微小的比值，由正弦函数的级数展开式：取前两项，得弦弧差实用计算公式 （2-13）例2.2 按图2-2中圆曲线元素（=4020，R=120m）和交点JD桩号，计算该圆曲线的偏角法测设数据。解：计算结果列于表2-1中。表2-1 圆曲线细部点偏角法测设数据（R=120m）曲线里程桩号相邻桩点弧长l /m偏 角弦长C /m相邻桩点弦长c /mZY 3+091.05000000.00P1 3+1008.95208128.958.95P2 3+12020.006544128.9519.98P3 3+14020.0011411048.6119.98P4 3+16020.0016273968.0119.98YZ 3+175.5215.5220100082.7415.51QZ 3+133.2910050042.022）测设方法用偏角法测设圆曲线的细部点，因测设距离的方法不同，可分为长弦偏角法和短弦偏角法两种。前者测设测站至细部点的距离（长弦），适合于用经纬仪加测距仪（或用全站仪）；后者测设相邻细部点之间的距离（短弦），适合于用经纬仪加钢尺。仍按图2-2，具体测设步骤如下： 安置经纬仪（或全站仪）于曲线起点（ZY）上，瞄准交点（JD），使水平度盘读数设置为00000； 水平转动照准部，使度盘读数为1=20812，沿此方向测设弦长C1=8.95m，定出P1点； 再水平转动照准部，使度盘读数为2=65441,沿此方向测设长弦C2=28.95m，定出P2点；或从P1点测设短弦C0=19.98m，与偏角2的方向线相交而定出P2点，以此类推，测设P3、P4点； 测设至曲线终点（YZ）作为检核：水平转动照准部，使度盘读数为YZ=201000，在方向上测设长弦CYZ=82.74m，或从P4测设短弦Cn+1=15.51m，定出一点。此点如果与YZ不重合，其闭合差一般应按如下要求：半径方向（路线横向）：不超过0.1m；切线方向（路线纵向）：不超过L/1000（L为曲线长）。（2）切线支距法（直角坐标法）略（可根据此方法设计圆曲线的细部放样）。2.3 缓和曲线测设车辆从直线驶入圆曲线将产生离心力，由于离心力的作用，车辆将向曲线外侧倾倒。为了减小离心力的影响，使行车安全和舒适，曲线的路面要做成外侧高、内侧低、呈单向横坡的形式，即弯道超高。超高不能在直线进入曲线段或曲线进入直线段突然出现或消失，使路面出现台阶引起车辆震动，因此超高必须在一段距离内逐渐增加或减少，即在直线与圆曲线之间插入一段半径由无穷大逐渐减小至圆曲线半径R的曲线，这种曲线称为缓和曲线。我国公路工程技术标准中规定：当平曲线半径小于不设超高的最小半径时，应设缓和曲线。四等公路可不设缓和曲线，缓和曲线一般采用螺旋线，其长度应根据相应等级的行车速度求算，并应大于表2-2中的规定表2-2 缓和曲线长度设置公路等级高速公路一二三四地 形平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘缓和曲线长度 /m100708550703550253520一、缓和曲线基本公式及要素的计算（1）基本公式如图2-3所示，螺旋线是曲率半径随曲线长度的增大而成反比的均匀减小的曲线，即在螺旋线上任一点的曲率半径与曲线的长度l成反比，可用下式表示为 （2-14）式中： c常数，表示为缓和曲线变化率。缓和曲线的终点至起点的曲线长度ls即为缓和曲线全长l时，缓和曲线的曲率半径等于圆曲线半径R，故 （2-15）图2-3 缓和曲线的特性（2）切线角（也称缓和曲线角）计算公式缓和曲线上任一点P处的切线与过起点切线的交角称为切线角，切线角与缓和曲线任一点的弧长所对的中心角相等，在P处取一微分段dl所对应的中心角为d，则积分得 （2-16）当l=ls时，则缓和曲线全长所对应中心角即切线角0，有以角度表示则为 （2-17） （3）参数方程如图2-3所示，设ZH点为坐标原点，过ZH点的切线为x轴，半径为y轴，任一点P的坐标为(x，y)，则微分弧段dl在坐标轴上的投影为 （2-18）将式（13-28）中的cos、sin按级数展开，并将式（2-16）代入，积分，略去高次项得 （2-19）式（13-29）称为缓和曲线参数方程。当l=ls时，得到缓和曲线终点坐标 （2-20）二、带有缓和曲线的圆曲线的主点测设（1）内移值p与切线增值q计算如图2-4所示，当圆曲线加设缓和曲线后，为使缓和曲线起点位于切线上，必须将圆曲线向内移动一段距离p，这时曲线发生变化，使切线增长距离q，圆曲线弧长变短为CMD，由图知 （2-21） 将cos0、sin0按级数展开，略去高次项，并将0、x0、y0值代入，得 （2-22） 图2-4带有缓和曲线的圆曲线（2） 缓和曲线主点元素的计算在圆曲线上增设缓和曲线后，要将圆曲线和缓和曲线作为一个整体考虑，如图2-4所示，其测设元素可按下列公式计算切线长 （2-23）曲线长 （2-24）外矢距 （2-25）切曲差 （2-26） 当已知，R、ls选定后，即可根据以上公式计算曲线元素。（3）主点里程计算与测设根据已知交点、里程和曲线的元素值，即可按下列程序计算各主点里程： 直缓点 （2-27） 缓圆点 （2-28） 曲中点 （2-29） 圆缓点 （2-30） 缓直点 （2-31） 交点 (校核) （2-32）主点ZH、HZ、QZ的测设方法与圆曲线主点测设方法相同，HY、YH点是根据缓和曲线终点坐标（x0，y0）用切线支距法或全站仪法测设。三、缓和曲线的细部测设（1）切线支距法切线支距法是以ZH点或HZ点为坐标原点，以过原点的切线为x轴、过原点的半径为y轴，利用缓和曲线段和圆曲线段上的各点坐标（x，y）测设曲线。如图2-5所示，缓和曲线上各点坐标可按下式计算： （2-33）而圆曲线上各点坐标的计算，因坐标原点是缓和曲线的起点，故应先求出以圆曲线起点为原点的坐标（x，y），再分别加上p、q值，即可得到以ZH点为原点的圆曲线上任一点的坐标如下： （2-34）式中：该点至HY或YH的曲线长l（仅为圆曲线部分长度）所对应的圆心角。 图2-5缓和曲线的切线支距法测设 图2-6 缓和曲线的偏角法测设缓和曲线和圆曲线上各点的坐标值，均可在曲线测设用表中查取。曲线上各点的测设：方法与圆曲线切线支距法相同。（2）偏角法偏角可分为缓和曲线上的偏角与圆曲线上的偏角两部分进行计算，如图2-6所示，若从缓和曲线ZH或HZ点开始测设，并按弧长l等分缓和曲线（一般l为10m或20m），则曲线上任一分点i与ZH的连线相对于切线的偏角i计算如下，因i较小，则 （2-35）将曲线方程中x、y代人上式得(取第一项) （2-36）HY或YH点的偏角0为缓和曲线的总偏角。将l=ls代入式（2-36）得 因为，则 （2-37）将式（2-35）与式（2-37）相比得 （2-38）由式（2-38）可知，缓和曲线上任一点的偏角，与该点至缓和曲线起点的曲线长的平方成正比。 由图2-6可知 （2-39）测设圆曲线部分时，如图2-6所示，将经纬仪置于HY点，后视ZH点且使水平度盘读数为b0（当路线为右转时，改用360-b0），然后逆时针转动仪器，当读数为00000时，视线方向即为HY点切线方向，倒镜后即可按偏角法测设圆曲线。2.4 课程设计说明书要求一、对课程设计说明书的要求1. 设计说明书应按统一规定的标准纸张（16开白纸）抄写（可打印），字体工整，页次编写一律写在右上角，距上方及右边各为15mm，左边留20mm为装订线。2. 设计说明书中的所有计算结果应尽可能汇编成表，以便一目了然。而且可以减少文字说明，但附表均应编号。3.设计说明书中应附有必要的插图。插图可以直接绘在说明书专用纸上。4. 图表与文字说明必须完全吻合。二、设计书的编写封面：设计题目（圆曲线及缓和曲线的测设）、姓名、班级、学号。目录：按照内容顺序编排、页码。内容：一、圆曲线的测设1、设计题目2、圆曲线元素的计算3、圆曲线主点里程的计算4、圆曲线主点的测设5、圆曲线的详细测设二、综合曲线的测设1、设计题目2、综合曲线元素的计算3、综合曲线主点里程的计算4、综合曲线主点的测设5、综合曲线的详细测设注意：在适当的位置加入图、表。并注明表号、表名、图号、图名。三、设计参考书目1.张正禄编，工程测量学，武汉大学出版社，2005年；2.胡振琪编，应用工程测量学，煤炭工业出版社，2008年；3.张华海等编，应用大地测量学，中国矿业大学出版社，2011年。第三章工程测量生产实习指导书3.1 实习目的与任务根据测绘工程专业（工程测量方向）教学计划的要求，本次实习是在学生修过工程测量学理论课程，并进行过该课程内实验的基础上进行1周的生产实习，是该课程学习过程中的一个重要实践教学环节，对此，每个学生都必须高度重视，认真参加实习。一、实习目的工程测量学是一门实践性很强的专业主干课，教学实习是工程测量学教学中不可缺少的环节。在工程测量学全部教学活动中，实习占有相当大的比重,它是培养学生动手能力和独立工作能力的主要途径。只有通过实习和对测量仪器的亲自操作，进行安置、观测、记录、计算、写作实验报告等，才能真正掌握工程测量学课程的基本方法和基本技能。各实习小组应在指定的时间内完成实习指导教师和实习指导大纲指定的实习项目。实习过程应本着认真、谨慎、实事求是的原则，严禁抄袭数据、涂改数据、自编数据。实习过程中应注意仪器的安全，测量仪器在每个小组应有专人负责保管。小组内成员之间应相互协助，不得相互推委、指责。二、实习任务该生产实习的主要任务是：1、建筑轴线放样；2、道路中线曲线放样；3、场地平整高程放样4、道路纵断面测绘5、道路横断面测绘3.2 实习组织与实习须知一、实习组织实习组织工作由实习指导教师负责。每班分为若干个实习小组，每组5-6人，设组长1人,副组长1人。实行组长负责制，组长负责全组的实习分工，副组长负责仪器管理。二、实习须知1.实习中，学生应严格遵守本实习任务指导书第二、三部分有关章节中关于“仪器借领与使用”、“测量资料的记录要求”的有关规定。2.实习中，各组组长应切实负责，合理安排小组工作。应使每一项工作都由小组成员轮流担任，使每人都有练习的机会。3.实习中，应加强团结。小组内、各组之间、各班级之间都应团结协作，以保证实习任务的顺利完成。4.实习期间，要特别注意仪器的安全。各组要指定专人妥善保管。每次出工和收工都要按仪器清单清点仪器和工具数量，检查仪器和工具是否完好无损。发现问题要及时向指导教师报告。5.观测员将仪器安置在脚架上时，一定要拧紧连接螺旋和脚架制紧螺旋，并由记录员复查。否则，由此产生的仪器事故，由两人分担责任。在安置仪器时，特别是在对中、整平后和搬站前，一定要检查仪器与脚架的中心连接螺旋是否拧紧。观测员必须始终守护在仪器旁，注意过往行人、车辆，防止仪器摔倒。6.使用GPS接收机及精密光学水准仪时，要严格遵守本实习任务指导书第二部分章节中关于GPS接收机和精密光学水准仪使用注意事项的