建筑工程测量/高等职业教育土木建筑大类专业系列规划教材

　　本书是高职高专教育国家精品规划教材、普通高等教育“十一五”国家级规划教材，是按照教育部对高职高专教育的教学基本要求和相关专业课程标准，在中国水利教育协会的精心组织和指导下编写完成的。全书共分十三章，主要介绍制图的基本知识，投影的基本知识，点、直线、平面的投影，基本体的投影，立体表面的交线，轴测图，组合体视图，图样画法，建筑施工图，结构施工图，给水排水施工图，标高投影，计算机绘图等内容。本教材结合工程实际和制图课程的教学特点，注重“基础理论教学以应用为目的，以必需和够用为适度，以掌握、强化应用和培养技能为重点”。全书采用我国新技术制图标准、建筑制图标准、给水排水制图标准。本教材还配套出版有《建筑工程制图习题集（第3版）》（武荣、沈刚主编，黄河水利出版社出版），紧密结合各章教学内容，供学生巩固练习之用。

　　本书适用于高职高专建筑工程技术、工程监理、市政工程、道桥、水利等土建类专业工程制图课程教学，亦可作为相关专业技术人员的参考书。

袁建刚，男，汉族，1974年9月出生，党员，本科学历硕士，副教授，现任测绘地理信息职业教育指导委员会委员、第四届江苏省职业教育教科研中心组课程与信息化组组员、江苏省第五期“333高层次人才培养工程”第三层次培养对象、河海大学访问学者，曾获“住房和城乡建设系统优选工作者”、“职业院校技能大赛工作者”“职业院校技能大赛指导教师”等荣誉称号，主持完成江苏省高等教育教改研究立项课题1项，江苏省科技计划资助项目1项，中文核心期刊发表2篇，公开发表10余篇，主编教材2本。 精彩内容： 项目3全站仪使用及维护 知识目标 1. 了解全站仪的用途并熟悉其构造。 2. 掌握全站仪的安置方法。 3. 掌握水角和竖直角的观测。 4. 掌握测回法测角的观测步骤和数据处理方法。 能力目标 1. 能描述全站仪各部件的名称及作用。 2. 能正确安置全站仪并快速瞄准目标。 3. 能用测回法观测水角并记录计算。 导入案例 十五六世纪，在英国、法国等西方，因为航海和战争，需要绘制各种地图、海图。早绘制地图时使用的是三角测量法，是根据两个已知点上的观测结果，求出远处第三点的位置，但由于没有合适的仪器，导致角度测量手段有限，精度不高，由此绘制出的地形图精度也不高。1730年，英国机械师西森(ion)首先研制出了经纬仪，大大提高了角度观测精度，同时也简化了测量和计算过程，为绘制地图提供了更准确的数据。后来，经纬仪被广泛应用于各项工程建设中。 在测量工作中，通常需要同时获取角度和距离数据，以便确定待定点点位。20世纪80年代，人们将经纬仪与测距仪结合，形成全站仪的雏形――半站仪，大大提高了作业效率。当半站仪的功能进一步完善之后，形成了我们现在所说的全站仪。全站仪的发展经历了由工具型全站仪到计算机型全站仪的阶段。1977年，全球先发售具有机载数据处理功能的全站仪问世，它具有测角、测距、数据处理等功能。但受当时技术，全站仪还无法存储测量数据，要借助纸或手簿手动来记录数据，这类全站仪被称为工具型全站仪。20世纪90年代，在工具型全站仪的基础上，计算机型全站仪出现了。计算机型全站仪可以存储数据，解决了工具型全站仪需要手动记录数据的问题，同时还可以用菜单进行作，装有机载软件，可以进行系统开发，功能更加优选。 学任务 任务3.1认识并学会使用全站仪 全站仪，即全站型电子速测仪(electronic total tation)，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，具备光电测距、光电测角功能及数字化测量能力，因一次安置可完成该测站的测量工作而得名。全站仪自动化程度高，功能强大，实用强，是应用非常广泛的测量仪器之一。 全站仪按结构可分为组合式和整体式两种。组合式全站仪是利用连接设备将电子经纬仪、光电测距仪和电子数据记录装置组合在一起的仪器； 整体式全站仪则是将测角部分、测距部分和电子记录装置设计成一体的仪器，其的光轴和光波测距部分的光轴是同轴的，可以同时进行水角、垂直角和距离测量，还可以对测量数据进行记录、处理、传输。相较于组合式全站仪，整体式全站仪体积小，结构紧凑，作便捷，被人们广泛使用。 微课： 全站仪的构造 3.1.1全站仪的构造 来，随着微电子技术、电子计算技术和电子记录技术的迅展，众多测绘仪器厂家不断推出各种型号的全站仪，以满足各类用户各种用途的需求。但各种品牌型号的全站仪构造大致相同，主要由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通信接及显示屏、键盘等组成。以南方330系列全站仪为例，仪器各部件名称如图3？1所示。 图3？1南方330系列全站仪各部件名称 (1) 电源部分是可充电电池，为各部分供电。 (2) 测角系统是电子经纬仪，可以测定水角、竖直角，设置方位角。 (3) 测距系统为光电测距仪，可以测定两点之间的距离。 (4) 数据处理部分接受输入指令，控制各种观测作业方式，进行数据处理。 (5) 输入/输出部分包括键盘、显示器、数据通信接。 全站仪的照准部是指在基座以上，在水面内绕旋转轴旋转的部件的称，主要由、管水准器、水制动和微动螺旋、垂直制动和微动螺旋、光学对中器等部件组成。照准部可绕仪器竖轴在水面内旋转，由水制动和微动螺旋控制。 (1) ： 固定在仪器横轴上，可绕横轴俯仰转动照准高低不同的目标，由垂直制动和微动螺旋控制。 (2) 管水准器： 用来准确整仪器。 (3) 水制动和微动螺旋。用来控制照准部在水面内的制动和微动。 (4) 垂直制动和微动螺旋。用来控制在竖直面内的制动和微动。 (5) 光学对中器。用来进行仪器对中。 全站仪的基座与水准仪的构成和作用基本相同，利用中心连接螺旋将全站仪与脚架连接起来，基座上有3个脚螺旋，用于仪器粗。 微课： 全站仪的安置 3.1.2全站仪的使用 1. 安置全站仪 使用全站仪时，首先要在测站上安置仪器，即对中和整。对中的目的是使仪器中心与测站点的标志中心位于同一铅垂线上； 整的目的是使水度盘处于水位置。安置全站仪的作步骤如下。 (1) 安置脚架，连接仪器。 松开三脚架架腿固定螺旋，按观测者身高调节架腿长度。在测站点上方张开三脚架架腿至跨度高度适中位置，安置脚架，保持架头大致水。注意使测站点尽量位于三脚架脚尖构成三角形的中心点处。打开仪器箱，一手握住提手，一手托住基座，从箱中取出全站仪，用连接螺旋将全站仪固定在架头上。 (2) 粗略对中。 固定一只三脚架架腿，目视对中器目镜，调节对中器目镜、物镜调焦螺旋，直至对中器圆圈和地面成像清楚； 移动身边的两只架腿，通过左右旋转和前后推拉，使镜中圆圈中心对准地面点标志中心。 (3) 粗略整。 松开三脚架架腿固定螺旋，伸缩架腿，调节架腿高度，使圆水准器气泡居中。注意，气泡在哪侧，说明哪边的架腿偏高。 (4) 准确整。 松开水制动螺旋，转动照准部使水准管行于任意一对脚螺旋的连线，两手同时反向转动这对脚螺旋，使气泡居中； 将照准部旋转90°，转动第三只脚螺旋，使气泡居中。气泡移动方向与左手大拇指旋转脚螺旋的方向相同，如图3？2所示。 (5) 准确对中。 目视对中器，确认镜中小圆圈中心是否与地面点中心保持一致。如有偏差，将连接螺旋稍微旋松，在架头上前后左右移仪器(不要旋转)，将对中器圆圈中心移到地面点中心上。 (6) 检查。 准确对中完成后，检查水准管气泡是否仍然居中。如不居中，则按第(4)步方法，再次准确整仪器，并观察整后的对中情况。注意，第(4)步和第(5)步应反复进行，直至对中、整同时达到要求为止。光学对中器对中偏差不超过2mm，照准部水准管偏差不超过一格。 图3？2仪器准确整 微课： 全站仪的调焦与瞄准 2. 调焦与照准 (1) 目镜调焦。转动照准部，使对向明亮处，调节目镜调焦螺旋，使十字丝成像清晰。 (2) 粗瞄制动。松开水制动螺旋，用上的粗瞄准器对准目标，使其位于视场内，固定制动螺旋和照准部制动螺旋。 (3) 物镜调焦。转动物镜调焦螺旋，使目标影像清晰。 (4) 微动精瞄。旋转微动螺旋，使目标像的高低适中； 旋转照准部微动螺旋，使目标像被十字丝的单根竖丝分，或被双根竖丝夹在中间。 (5) 视差消除。眼睛微微左右移动，检查有无视差，如果有，调节调焦螺旋予以消除。 微课： 反棱镜及反片 3.1.3棱镜与反片 全站仪观测时，通常需要配合相应的观测目标，常用棱镜或反片。 1. 棱镜 棱镜的光学部分是直角光学玻璃体，如同在正方体玻璃上切下的一角，透面呈正三角形，3个反面呈等腰三角形。反面镀银，面与面之间相互垂直。由于这种结构的棱镜，无论光线从哪个方向入透面，棱镜均会将入光线反回入光的光方向。因此测量时，只要棱镜的透面大致垂直于测线方向，仪器便会得到回光信号。测距时，全站仪发出光信号，并接收从棱镜反回来的光信号，计算光信号的相位移等，从而间接求得光通过的时间，后测出全站仪到棱镜的距离。 将棱镜作为观测目标测角测距时，棱镜可以通过基座安置到三脚架上，也可以直接安置到对中杆上。在观测距离较长时，可以采用图3？3所示的镜提高观测精度。 值得注意的是，光在玻璃中的折率为1.5~1.6，而在空气中的折率近似等于1，因此光在棱镜中传播所用的超量时间会使所测距离增大某一数值，通常称该增大的数值为棱镜常数。通常棱镜常数已在生产厂家所附的说明书上或棱镜上标出，供测距时使用。全站仪用于外业作业前，应首先确定配套使用的棱镜常数。 2. 反片 在一些测量工作中，为了节省设站时间或棱镜架设困难时，还可以采用自贴式反片(图3？4)。自贴式反片有20mm×20mm、40mm×40mm、60mm×60mm等规格，背后带有不干胶，可以直接粘贴在需要观测的物体上。自贴式反片成本低、安置方便，可长期布设于测点上，广泛应用于变形监测领域。 图3？3棱镜 图3？4反片 3.1.4全站仪的保养 全站仪是一种高精度测量仪器，需有专人负责保养。只有在常工作中注意全站仪的保养，才能延长全站仪的使用寿命，将全站仪的功效发挥到优选。 1. 全站仪的保管 (1) 仪器必须装箱运输，止受到剧烈震荡。 (2) 放置在40~70℃干燥环境中。 (3) 仪器保管应注意潮，若受潮，应在干燥环境中打开仪器箱，释放潮气。 (4) 避在强磁场环境中作业，雷雨天气不能进行野外测量。 (5) 定期对仪器进行调试和检校。 2. 电池的保养 全站仪的电池是全站仪重要的部件之一，电池的好坏直接决定了外业时间的长短。 (1) 全站仪长期不使用时，电池每隔3个月要充、放电1次。如长期不充电，电池会因为自动放电导致电量过低，影响电池寿命。 (2) 电池在10~30℃环境中充电，在0~20℃环境中保存。 (3) 不要连续进行充电或放电，否则会损坏电池和充电器，如有必要进行充电或放电，则应在停止充电约30min后再使用充电器。 (4) 超过规定的充电时间会缩短电池的使用寿命，应尽量避。 (5) 在电源关闭后再装入或取出电池。 3. 目镜和物镜的保养 (1) 保持目镜和物镜的干燥与清洁。 (2) 清洁时可使用干净柔软的布，需要时可用纯蘸湿后使用。 (3) 避用手直接触摸光学零部件。 4. 主机及基座的保养 (1) 与机身支架的连接处应经常用干净的布清理，如果灰尘等堆积过多，会造成的转动困难。 (2) 基座的脚螺旋处应保持干净、清洁，有灰尘应及时清理。 ［做中学3？1］全站仪的认识和使用 全站仪作为目前主流的测绘仪器，广泛应用于各项建筑工程中。全站仪使用前应仔细阅读使用说明书，掌握每个部件的名称和作用。使用时需要做好仪器的安置和目标瞄准工作。能够快速安置仪器、瞄准目标是全站仪使用的基本功，练好这两样基本功，可以大大提高作业质量和效率。下面跟随以下步骤的引导，学全站仪正确的使用方法。 步骤1： 安置全站仪。松开三脚架架腿固定螺旋，提起架腿到观测者胸位置，拧紧固定螺旋。将三脚架在测点上方撑开，架头大致水，测点位于3个架腿形成的等边三角形的中心位置。一手拎提手，一手托住基座，将仪器从箱内取出，放置在架头上，拧紧连接螺旋。 步骤2： 初步对中。以一只架腿为支点，两手分别抓起另外两只架腿，目视对中器，左右旋转或前后推拉，使测站点标志位于光学对中器圆圈中心位置。此时只需粗略对中即可。若光学对中器中地面和镜中圆圈成像不清晰，可以调节对中器物镜和目镜调焦螺旋，直至看清地面和镜中圆圈，再进行初步对中作。 图3？5棱镜瞄准 步骤3： 初步整。观察圆水准器中气泡所在位置，气泡偏在哪边，说明哪边的架腿高。松开三脚架架腿固定螺旋，上下调整架腿高度，直至圆水准器气泡大致居中。 步骤4： 准确整。松开水制动螺旋，旋转照准部，使水准管行于一对脚螺旋。两手同时向内或向外旋转脚螺旋，使水准管气泡居中。照准部转动90°，使水准管与刚才位置垂直，转动第3个脚螺旋使水准管气泡居中。 步骤5： 准确对中。目视对中器，检查测站点标志是否与镜中圆圈中心重合。若重合，完成仪器安置； 若不重合，稍微松开连接螺旋，双手扶住基座，在架头上前后左后移全站仪，使镜中圆圈中心对准测站点标志中心，拧紧连接螺旋。注意，移仪器时，不要使仪器发生旋转，否则会对仪器整有较大影响。 步骤6： 检查。移仪器后，检查水准管气泡是否居中。如不居中，则重新进行准确整和准确对中。直至对中偏差不超过1mm，水准管气泡偏移不超过一格。 你能在3min内安置好仪器吗？ 仪器安置好后，我们来进行目标的瞄准练。 步骤7： 目镜调焦。将对准天空或白墙，调节目镜调焦螺旋，使十字丝成像清晰。 步骤8： 粗瞄制动。利用上的粗瞄准器，使目标棱镜位于视野内，固定水和垂直制动螺旋。 步骤9： 物镜调焦。调节物镜调焦螺旋，使棱镜成像清晰。 步骤10： 微动精瞄。旋转垂直微动螺旋，调整高低位置； 旋转水微动螺旋，使棱镜中心被十字丝的单根竖丝分，或被双根竖丝夹在中间。注意消除视差。测水角时，只需水方向瞄准棱镜觇牌上三角形顶点位置即可，竖直方向的高低并不影响观测结果。 你能在30内完成目标的瞄准吗？ 步骤11： 读数。准确瞄准目标后，观察全站仪显示屏上的作界面，记录目标棱镜的水度盘读数，填入表3？1中。 表3？1全站仪使用读数记录表 目 标 点 号水度盘读数 /(°′″)备注 步骤12： 结束装箱。作结束后，将水微动螺旋、垂直微动螺旋及脚螺旋旋到适中位置，松开连接螺旋，取下仪器，放回仪器箱。收好三脚架，连同仪器箱按要求摆放到位，实践作结束。 ［随堂测试3？1］全站仪主要部件有哪些？各有什么作用？请复本任务所学内容，结合全站仪作实践经验，填写表3？2。 表3？2全站仪部件名称及作效果对照分析表 使 用 程 序部 件 名 称 作 行 为 作 效 果备注 安置 初步对中 初步整 准确整 准确对中 任务3.2测回法测角测距 3.2.1角度测量 微课： 角度测量 角度测量包括水角测量和竖直角测量，是测量的3项基本工作之一。水角测量一般用于确定地面点的面位置； 竖直角测量一般用于测定地面点的高程或将倾斜距离转化为水距离。 1. 水角测量 水角是指地面上一点到两个目标点的方向线投影到水面上的夹角。如图3？6所示，a、b、o是3个不同高程的地面点，将空间直线oa、ob投影到水面上，夹角为β，即为空间角∠aob对应的水角。水角的范围为0°~360°。 为了测量角β，可设想在过o点的铅垂线o′点上方放置水度盘，用垂直投影的方法，将oa、ob两条方向线投影到水度盘，得投影读数a1、b1，据此可计算出： β=b1a1 2. 竖直角测量 竖直角是同一竖直面内视线与水线间的夹角。如图3？7所示，当视线向上倾斜时，竖直角为仰角，符号为正； 当视线向下倾斜时，竖直角为俯角，符号为负。竖直角的角值范围为90°~90°。 图3？6水角测量 图3？7竖直角测量 竖直角与水角一样，其角值是竖直度盘上两个方向读数之差； 不同的是竖直角的两个方向中必有一个是水方向。任何类型的经纬仪，制作上都要求当竖直指标水准管气泡居中，视准轴水时，其竖盘读数是一个固定值。因此，在观测竖直角时，只要观测目标点一个方向并读取竖盘读数便获得该目标点的竖直角，而不必观测水方向。 微课： 测回法测水角 3.2.2测回法测水角 水角的观测方法一般根据观测目标的多少而定，常用的有测回法和方向法。测回法适用于观测两个方向之间的单个角度，是观测水角的基本的方法。 1. 观测程序 图3？8测回法测水角 如图3？8所示，用测回法观测oa、ob两方向之间的水角，具体作步骤如下。 (1) 在o点安置全站仪，对中、整； 并在a、b两点设置照准标志。 (2) 盘左观测(竖直度盘在的左侧，又称正镜)： 准确瞄准左目标a点，设置水度盘读数稍大于零，读数a左； 顺时针转动照准部，瞄准右目标b点，读取水度盘读数b左。 以上称为上半测回，可得水角值为 β左=b左a左 水度盘按顺时针方向注记，因此半测回角值为右目标读数减去左目标读数，当不够减时先将右目标读数加上360°。 (3) 盘右观测(竖直度盘在的右侧，又称倒镜)： 倒转成盘右位置，瞄准右目标b点，读取水度盘读数b右； 逆时针转动照准部，瞄准左目标a点，读取水度盘读数a右。 以上称为下半测回，可得水角值为 β右=b右a右 上、下半测回合称一测回。 |δβ|=|β左β右|≤40″时（6″级仪器） β=12(β左β右) 对于2″级仪器，上、下半测回的角值之差不大于18″时，才能取其均值作为一测回观测成果。 当测角精度要求较高时，往往要测几个测回。为了减少度盘分划误差的影响，各测回间应根据测回数n按180°／n变换水度盘的起始位置。如n=3，则各测回的起始方向读数应等于或略大于0°、60°、120°。 2. 记录计算 水角测量记录表(测回法)如表3？3所示。 表3？3水角测量记录表(测回法) 测站测回竖直度 盘位置目标水度盘数 / (°′″)半测回角值 /(°′″)一测回角值 /(°′″)各测回均值 /(°′″)备注

第3版 前言
绪论
第一章 制图的基本知识
第一节 制图工具和仪器的使用方法
第二节 制图的基本标准
第三节 几何作图
第四节 平面图形画法
第五节 制图步骤和方法
第六节 徒手作图

第二章 投影的基本知识
第一节 投影法
第二节 物体的三视图

第三章 点、直线、平面的投影
第一节 点的投影
第二节 直线的投影
第三节 平面的投影
第四节 直线与平面、平面与平面的相对位置

第四章 基本体的投影
第一节 平面立体投影及表面上的点线
第二节 曲面体的投影及表面上的点线
第三节 基本体视图的识读

第五章 立体表面的交线
第一节 平面体的交线
第二节 平面与曲面体的交线
第三节 曲面与曲面的交线
第四节 相贯线的特殊情况
第五节 同坡屋面的交线
第六节 柱体的展开图

第六章 轴测图
第一节 概述
第二节 正等测图
第三节 斜二测图
第四节 水平斜轴测图简介
第五节 轴测图的选择

第七章 组合体视图
第一节 形体分析法及组合体表面连接处画法
第二节 组合体视图画法
第三节 组合体视图的尺寸标注
第四节 组合体视图的识读

第八章 图样画法
第一节 视图
第二节 剖视图
第三节 断面图
第四节 其他表达方法

第九章 建筑施工图
第一节 概述
第二节 总平面图及总说明
第三节 建筑平面图
第四节 建筑立面图
第五节 建筑剖视图
第六节 建筑详图

第十章 结构施工图
第一节 概述
第二节 钢筋混凝土结构图
第三节 基础平面图和基础详图
第四节 楼层结构平面图
第五节 楼梯结构详图

第十一章 给水排水施工图
第一节 概述
第二节 室内给水排水平面图
第三节 给水排水系统轴测图
第四节 室外给水排水平面图

第十二章 标高投影
第一节 概述
第二节 点、直线、平面的标高投影
第三节 正圆锥面的标高投影
第四节 地形面的标高投影

第十三章 计算机绘图
第一节 概述
第二节 绘图步骤

参考文献