标高投影的教学课件

标高投影教学课件目录010203第一章标高投影基础理论第二章标高投影作图方法第三章标高投影在工程中的应用了解标高投影的定义、基本原理及相关术语掌握点、线、面的标高投影作图技巧与换面法探索标高投影在土木工程各领域的实际应用第一章标高投影基础理论（）1标高投影定义相关术语标高投影是土木工程制图中用于表示点、线、面在垂直方向上的高度关系的一种投影方•基准面高程测量的参考平面，我国采用黄海平均海平面式，是工程测量与设计的基础•标高点到基准面的垂直距离投影法基本原理•相对高程点与某一参考点的高度差基于正投影法，将三维空间中的物体垂直投射到水平投影面上，保留其高度信息，形成二维图形第一章标高投影基础理论（）2投影面与投影线的关系点的标高投影规律直线的投影规律及分类在标高投影中，投影线垂直于水平投影点在标高投影中以小圆圈表示，旁边标注直线在标高投影中表现为带有高程标注的面，形成的投影图保留了空间物体的平面其高程值线段位置和高度信息•特殊位置点位于坐标轴或坐标面上•水平线与水平面平行的直线，其投•投影线垂直于水平面的直线的点影与原线等长•投影面通常为水平面，也称为标高•重影点空间中不同点在投影面上的•垂直线与水平面垂直的直线，投影面投影重合为一点•点的投影特性保留平面位置，通过数字表示高程第一章标高投影基础理论（）3平面的投影规律及分类投影变换的目的与换面法简介•水平面与基准面平行的平面，投影为真实形状为了更直观地表达空间几何体的特征，需要进行投影变换•倾斜面与基准面成一定角度的平面，投影形状发生变形•投影变换目的求取几何体的实形、实长和实角•垂直面与基准面垂直的平面，投影为一条直线•换面法原理改变投影面的位置，使几何体在新投影面上显示实形或实长标高投影的几何条件•直线与平面的相对位置平行、相交、垂直•平面与平面的相对位置平行、相交、垂直•相对位置的判断方法通过标高值和投影形状分析标高投影示意图点、线、面在三视图中的投影关系第二章标高投影作图方法（）1平面标高投影作图直线标高投影作图技巧平面取点原理与作图方法点的标高投影作图步骤直线的实长和倾角求法（直角三角形法）

1.在平面上取3个或更多非共线点

1.确定点在平面上的位置坐标x,y

1.确定直线两端点的投影位置及高程

2.绘制这些点的标高投影

2.在该位置绘制小圆圈表示点的投影

2.计算两端点间的水平距离L

3.连接相邻点形成平面的边界

3.在点的右侧标注高程值

3.计算高程差h

4.标注等高线（具有相同高程的点的连线）

4.必要时添加点的编号或名称

4.应用直角三角形法实长=√L²+h²

5.倾角α=arctanh/L第二章标高投影作图方法（）2换面法详细讲解换面法在求直线实长、倾角中的应用换面法是标高投影中求解几何问题的核心技术，通过改变投影面的位置获取几何体的真实形状通过选择垂直于直线水平投影的新投影面，可以直接获得直线的实长和倾角

1.选择合适的新投影面位置，通常垂直于需要求解的几何元素换面法求平面实形和倾角的步骤

2.确定转换轴线（通常选择等高线之一）

1.确定平面的最大倾斜线（与等高线垂直的直线）

3.测量各点到转换轴的距离

2.选择垂直于等高线的新投影面

4.在新投影面上保持这些距离不变

3.在新投影面上转换平面各点的位置

5.根据点的高程差计算在新投影面上的位置

4.连接转换后的点，获得平面的实形第二章标高投影作图方法（）3直线与平面定位与度量的作曲线与曲面的标高投影常见错误及纠正方法图方法•螺旋线投影通过等角度分段，确定•高程标注错误核对原始数据，检查各点高程，连接形成投影计算过程•直线与平面相交点的确定寻找直线与平面等高线的交点•圆锥曲面投影通过母线法或环切法•等高线绘制不连续检查取点密度，绘制等高线确保平滑过渡•直线与平面夹角的计算直线与平面法线的互补角•双曲面投影通过特征线法绘制复杂•换面转换失误重新检查转换轴和距曲面离测量•平面与平面交线的绘制确定两平面等高线的交点，连接形成交线•地形曲面投影通过等高线表示地形•投影定向错误确认投影面的正确位起伏置和投影方向•平面与平面二面角的测量通过法线夹角或换面法求解换面法作图示意图展示步骤与关键点第二章标高投影作图方法（）4标高投影中的测量仪器介绍误差来源及控制措施•水准仪测量点的高程差，精度可达毫米级误差类型来源控制措施•经纬仪测量水平角和垂直角，确定点的三维位置•全站仪集成测角、测距功能，可直接获取三维坐标仪器误差仪器本身精度限制选用高精度仪器，定期校准•GPS接收机利用卫星定位系统确定点的三维坐标操作误差人为读数、记录错误规范操作程序，多人核对仪器临时调平与读数方法环境误差温度、气压、湿度影响选择适宜天气，应用改正数

1.架设三脚架，安装测量仪器方法误差测量方法不当

2.调整脚螺旋，使气泡居中

3.对准目标，进行读数

4.记录数据，注意检核措施第二章标高投影作图方法（）5现场测量数据的记录与整理高程计算方法计算实例演示使用标准测量手簿记录原始观测数据，包括高程差法某闭合水准路线ABCDA的观测数据•测站点编号与坐标•HA=HB+a-b测段距离km高差m•目标点编号与读数•其中HA、HB为点的高程，a、b为仪器读数•仪器高与棱镜高平差法AB

1.2+

2.358•观测时间与天气条件•用于闭合水准路线的误差分配BC

1.5-

1.246数据整理时应检查明显错误，进行必要的改正•fh=∑后视-∑前视-Hn-H1CD

0.8-

3.125•改正数Vi=-fh×Si/∑SDA

1.0+

2.018闭合差fh=+

0.005m，进行比例配赋后各点高程值可精确确定水准仪及测量现场第三章标高投影在工程中的应用（）1标高投影在土木工程中的重要性工程设计中的高程控制标高投影是土木工程设计与施工的基础，直接关系到工程质量和安全通过标高投影确定工程各部位的高程关系•确保构筑物的垂直位置正确•建筑物基础与上部结构的高程衔接•保证排水系统的有效运行•道路纵横断面设计与排水坡度控制•控制土方工程的挖填平衡•桥梁墩台与梁体的高程协调•指导施工过程中的高程控制•管线工程的埋深与坡度设计地形测量与地形图绘制地形图是工程设计的基础，通过标高投影表达地表起伏•等高线法连接相同高程的点，形成等高线•地形特征点法记录关键地形点的三维坐标•断面法沿特定方向绘制地形剖面第三章标高投影在工程中的应用（）2桥梁、道路、隧道工程中的标高投建筑物立面图中的标高表达施工放样与质量控制影实例•采用±

0.000作为建筑首层地面的基准标高•施工测量控制网的建立水准点、控制桩的布•桥梁工程控制墩台高程、确保桥面纵坡、协•正值表示高于基准面，负值表示低于基准面设调引桥与主桥的高程衔接•关键部位标高标注基础底面、各层楼面、屋•放样方法全站仪、水准仪、激光标线仪等工•道路工程设计纵断面、控制超高、确保排水顶面等具的应用顺畅、计算土方量•施工过程中的复测与校核确保累积误差在允•立面图中常见标高表示方法箭头指向+数值•隧道工程确定隧道埋深、控制开挖轮廓、指表示许范围内导衬砌施工、监测沉降变形•竣工测量与沉降观测评估工程质量，预测长建筑立面图中的标高标注是施工放样和验收的重要期行为这些线性工程特别依赖于精确的标高控制，其纵向依据，必须准确无误设计直接影响使用功能和安全性第三章标高投影在工程中的应用（）3标高投影与GIS、CAD软件结合应用数字高程模型（DEM）与标高投影的关系现代工程设计已广泛采用计算机辅助技术，大大提高了标高投影的效率和精度DEM是地表形态的数字表达，为标高投影提供了数据基础•AutoCAD Civil3D支持三维地形建模、道路设计•栅格DEM将地表划分为规则网格，每个网格记录高程值•ArcGIS空间数据管理、地形分析、三维可视化•TIN模型通过不规则三角网表达地表，保留地形特征点•Revit建筑信息模型，整合各专业高程信息•点云数据激光扫描获取的高密度三维点集•MicroStation桥梁、隧道三维设计与高程控制现代测绘技术对标高投影的影响这些软件能自动生成等高线、计算坡度、分析视距，极大提高了设计效率•RTK-GPS厘米级实时定位，提高外业效率•无人机摄影测量快速获取大范围DEM数据桥梁工程标高投影示意图第三章标高投影在工程中的应用（）4标高投影中的常见问题解决方案•基准面选择不当导致整体高程系统偏差•严格执行国家高程基准体系•测量控制点精度不足引起下游工作累积误差•建立完善的测量控制网，定期校核•等高线间距选择不合理无法准确表达地形特征•根据地形特点和工程需要选择合适的等高线间距•投影转换参数错误造成空间位置判断失误•采用标准转换参数和验证机制•测量数据处理方法不当产生系统性误差•应用科学的数据处理方法，进行误差分析案例分析经验总结与注意事项某高速公路工程因标高投影错误导致严重后果•建立完整的高程控制体系，确保前后一致•原因相邻设计段采用不同高程基准•关键节点增设复核测量，防止单点失误•结果路面连接处出现明显高差，影响行车安全•采用多种测量方法交叉验证重要高程值•损失返工修复花费超过200万元•重视测量成果的文档管理和信息共享•教训标高体系统一是工程协调的关键标高投影关键知识点回顾投影法基本原理点、线、面投影规律标高投影是正投影法的应用，将空间物体垂点表示为带有高程的小圆圈；线根据其空间直投射到水平面上，通过标注高程值表达三位置呈现不同特性；平面通过等高线或边界维信息点表达测量仪器与误差控制换面法作图技巧熟练掌握水准仪、经纬仪等测量工具的使用通过改变投影面位置，使几何体在新投影面方法，了解误差来源，采取有效措施控制误上显示实形或实长，是解决空间几何问题的差累积关键方法标高投影实操演练介绍现场测量数据采集计算与校核方法

1.布设临时水准点，建立局部控制网•高程闭合差计算fh=∑后视-∑前视

2.选择合适的测量方法和仪器•允许误差判断fh≤±20√L mm（四等水准）

3.按照规范要求进行观测记录•误差分配按测段长度比例配赋

4.注意测量环境和操作细节•成果检核抽查关键点位复测

5.采用闭合路线或附合路线检核精度常见问题与解决方案投影图绘制步骤•视线受阻选择合适的测站位置

1.整理原始观测数据，计算高程值•地形复杂区域增加测点密度

2.确定绘图比例和等高线间距•精度要求高的部位采用精密水准测量

3.绘制测区平面控制点位置

4.标注各控制点高程值

5.插值绘制等高线

6.添加必要的标注和图例标高投影作图软件工具推荐AutoCAD土木工程制图模块GIS软件中的高程投影功能专业测绘软件简介•AutoCAD Civil3D专业土木工程设计软•ArcGIS强大的空间数据分析工具•南方CASS国产测绘软件，广泛应用于工件程测量•QGIS开源GIS软件，支持多种高程数据•支持地形建模、等高线自动生成格式•Trimble BusinessCenter测量数据处理专业软件•可进行坡度分析、土方计算•提供DEM构建、地形分析、3D可视化•与BIM平台兼容，实现协同设计•支持遥感影像与高程数据集成分析•Leica Infinity支持多源测量数据整合•Pix4D无人机影像处理与DEM生成标高投影教学互动环节课堂练习题示范小组讨论投影作图中的难点例题某倾斜平面由三点A10,20,

50、B30,20,

70、C20,40,60确定，求建议讨论主题

1.此平面的最大倾斜角•复杂地形等高线的绘制技巧

2.平面的走向•多平面相交问题的解决方法

3.在此平面上过点A画一条具有2%坡度的直线•标高投影与三视图的转换策略•工程实例中的标高控制难点解题思路现场答疑与反馈•绘制三点的标高投影•绘制平面的等高线常见问题•确定最大倾斜线（与等高线垂直的直线）•如何判断等高线的疏密与地形陡缓的关系？•应用换面法求解最大倾斜角•在标高投影中如何表示不可见的部分？•确定走向线（与等高线平行的直线）•换面法中如何确定最佳的新投影面位置？标高投影发展趋势数字化测绘技术的应用无人机与激光扫描技术结合智能化标高投影系统展望传统的人工测量和手绘图纸正在被数字化新型数据采集方式大大提高了效率和精人工智能与大数据技术正在改变传统测绘技术取代度模式•数字水准仪自动读数与记录•无人机倾斜摄影快速获取大面积地形•AI辅助识别地形特征和自动绘制等高数据线•全站仪与数据采集器一体化•机载激光雷达穿透植被获取地面信息•机器学习算法优化测量数据处理•实时数据传输与云端处理•车载移动测量系统高效采集道路数据•虚拟现实/增强现实技术辅助设计与施•高精度GNSS-RTK厘米级定位工•地面三维激光扫描获取高精度点云•数字摄影测量技术的普及•多平台数据融合提供全方位信息•BIM+GIS集成平台实现全生命周期管理•智能传感器网络实时监测地形变化无人机测绘与数字高程模型标高投影相关标准与规范国家制图标准简介标高投影相关技术标准标准编号标准名称主要内容标准编号标准名称适用范围GB/T13989国家基本比例尺地图图式规定了地形图的符号、色彩、注记等表达方式GB/T12897国家

一、二等水准测量规范高精度水准测量GB/T12898国家

三、四等水准测量规范一般工程测量GB/T20257国家基本比例尺地图编绘规范规定了地形图编制的技术要求和方法CH/T8005数字高程模型规范DEM数据采集与处理GB/T18316数字地形图制图规范规定了数字地形图的数据组织和制图方法JGJ8建筑变形测量规范建筑物沉降监测土木工程制图规范•GB/T50104建筑制图标准•GB/T50105土木工程制图标准•JTG/T D10公路勘测规范•TB10101铁路工程制图标准标高投影与其他测绘技术的关系三维建模1全方位立体表达BIM+GIS2信息集成与空间分析正投影+标高投影3工程制图的基础表达方式测量技术4数据采集与空间定位的基础水平投影与标高投影的区别与联系三维建模与标高投影的融合现代工程设计正从传统二维图纸向三维模型过渡特征水平投影标高投影•BIM技术整合平面与高程信息投影面水平面水平面•三维模型自动生成标高投影视图表达重点平面位置关系高程信息•参数化设计实现高程关系智能调整•虚拟现实技术直观展示空间关系常用场合平面布置图地形图、纵断面图多源数据集成技术联系通常结合使用，共同表达三维空间•遥感影像+激光点云+传统测量•地上地下一体化测绘与表达•实时监测数据与历史数据比对分析标高投影教学资源推荐经典教材与参考书目在线课程与视频讲解实践案例库与作图模板•《工程测量学》武汉大学出版社•中国大学MOOC《工程测量》•测绘云资源平台标高投影案例库•《土木工程制图》高等教育出版•学堂在线《土木工程制图》•AutoCAD Civil3D工程模板库社•爱课程《测量学》•南方CASS示例数据集•《工程图学》清华大学出版社•B站测量放样技术专栏•土木工程网测量实例分析•《测量学原理》同济大学出版社•优酷工程测量实操系列•各省测绘院技术资料中心•《地形图测绘与应用》测绘出版社课堂总结40%30%30%基础理论作图技能工程应用标高投影的定义、原理及投影规律是理解和应掌握点、线、面的标高投影作图方法，特别是了解标高投影在各类土木工程中的实际应用场用此技术的前提换面法等关键技术景和解决方案标高投影是土木工程制图的核心内容，理论与实践相结合，掌握关键作图技能，持续学习新技术，提升测绘效率与精度致谢感谢各位同学的认真学习与积极参与本课程的顺利完成离不开各位同学的积极参与和宝贵反馈特别感谢•教务处的课程支持与安排•实验室提供的测量设备与场地•助教团队的辅导与答疑•各位同学的认真学习与思考QA现场答疑欢迎提出关于标高投影的任何问题•理论概念的疑惑•作图方法的困难•工程应用的案例•考试重点与难点课后交流联系方式•教师办公室工程楼A区504•答疑时间周三下午2:00-5:00•课程网站engineering.edu.cn/elevation•教学助理联系方式见课程网站期待大家的精彩表现！下一阶段将安排实操考核，请做好以下准备

1.复习课堂笔记和实验报告

2.练习使用水准仪和全站仪。