工程测量学期末期末重点总结.docx

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工程测量学期末期末重点总结

题型分布：

基本概念24%；基本知识35%；计算与实验24%；综合知识17%

1.解释基本概念部分：

8道小题；每题3分，共24分

2.基础知识简答部分：

7道题；每题5分，共35分

3.计算与实验操作部分：

3道题；每题8分，共24分

4.综合知识论述部分：

2道题；1题9分，2题8分，共17分。

第一章绪论

1.主要内容和重点

什么是工程测量学（3个定义）

工程测量学的研究内容

工程测量学的结构体系

2.什么是工程测量学（3个定义），如何理解与评价这几个定义

定义一：

学是研究各种工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。

定义二：

工程测量学主要研究在工程、工业和城市建设以及资源开发各个阶段所进行的地形和有关信息的采集和处理，施工放样、设备安装、变形监测分析和预报等的理论、方法和技术，以及研究对测量和工程有关的信息进行管理和使用的学科，它是测绘学在国民经济和国防建设中的直接应用。

定义三：

学是研究地球空间（包括地面、地下、水下、空中）中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论、方法和技术的一门应用性学科。

理解与评价：

义一比较大众化，易于理解；定义二较定义一更具体、准确，且范围更大；义三更加概括、抽象和科学。

定义二、三除建筑工程外，机器设备乃至其它几何实体都是工程测量学的研究对象，且都上升到了理论、方法和技术，强调工程测量学所研究的是与几何实体相联系的测量、测设的理论、方法和技术，而不是研究各种测量工作。

3.工程测量学的研究内容

主要内容：

模拟或数字的地形资料的获取与表达；工程控制测量及数据处理；建筑物的施工放样；大型精密设备的安装和调试测量；工业生产过程的质量检测和控制；工程变形及与工程有关的各种灾害的监测分析与预报；工程测量专用仪器的研制与应用；工程信息系统的建立与应用等。

4.工程测量的划分

工程测量按工程建设的规划设计、施工建设和运营管理三个阶段分为“工程勘测”、施工测量”和“安全监测”。

按服务对象分：

建筑工程测量、水利工程测量、线路工程测量、桥隧工程测量、地下工程的测量、海洋工程测量、军事工程测量、三维工业测量，以及矿山测量、城市测量等。

5.工程测量学的结构体系

第一篇：

工程测量学的基本理论、方法与技术

第二篇：

典型工程的测量和实践

6.课后思考题

工程测量学的研究内容、服务对象是什么

测绘科学和技术的二级学科有那些

为什么说大型特种精密工程建设是工程测量学发展的动力试举例说明之。

第二章工程建设中的测量工作与信息管理

1.主要内容和重点

工程施工建设阶段的测量工作（施工测量、监理测量）

工程营运管理阶段的测量工作

工程建设中的测量信息管理

2.规划设计阶段的主要测量工作有哪些

答：

规划设计阶段的测量主要是提供地形图资料。

取得地形资料的方法是，在所建立的控制测量的基础上进行地面测图或航空摄影测量。

3.施工建设阶段的主要测量工作有哪些

施工测量工作

施工控制网的建立

施工放样

竣工测量

监理测量工作

竣工测量施工放样竣工测量

4.运营管理阶段的主要测量工作有哪些

工程运营管理阶段测量工作的主要任务是工程建筑物的变形观测：

位移、沉降、倾斜以及摇摆等

5.桥梁工程勘测规划设计阶段的测量工作有哪些

桥梁工程：

桥位平面和高程控制测量；桥址定线测量；断面测量；桥位地形测量；河床地形测量；流向测量；船筏走行线测量；钻孔定位测量。

6.铁路为代表的线状工程程序

方案研究、初测、初步设计、定测，施工设计等过程。

勘测工作分为初测和定测两个阶段进行。

第三章工程控制网布设的理论与方法

1.主要内容和重点

工程控制网的分类、特点和作用

工程控制网的质量准则（5个准则）（可靠性准则）

工程控制网的优化设计分类

2.工程控制网的分类。

按用途分：

测图控制网；施工（测量）控制网；变形监测网；安装（测量）控制网

按网点性质分：

一维网（或称水准网、高程网）、二维网（或称平面网）、三维网；

按网形分：

三角网、导线网、混合网、方格网；

按施测方法划分：

测角网、测边网、边角网、GPS网；

按坐标系和基准分：

附合网（约束网）、独立网、经典自由网、自由网；

按其他标准划分：

首级网、加密网、特殊网、专用网（如隧道控制网、建筑方格网、桥梁控制网等）。

2．工程控制网的作用。

工程控制网也具有全局控制、提供基准和控制测量误差积累的作用。

3.施工控制网；变形监测网；安装测量控制网

测图控制网作用：

控制测量误差的累积；保证图上内容的精度均匀；相邻图幅正确拼接。

施工控制网的特点：

控制的范围小、精度要求高；控制点使用频繁；受施工干扰大、点位分布有特殊要求；控制网的坐标系与施工坐标系一致；控制网投影到特定的高程面；一般分两级布设，次级网可能比首级网的精度高。

安装测量控制网特点：

通常是一种微型边角网，边长从几米至一百多米整个网由形状相同、大小相等的基本图形组成精度要求很高，其测量精度有时要达到计量级

4.工程控制网的质量准则

1）精度准则

总体精度准则

E准则：

置信超椭球的最大半轴应尽可能地小：

体积准则：

置信超椭球的体积应尽可能地小

方差准则（A准则）置信超椭球的半轴平方和应尽可能地小

平均精度准则

均匀性和各向同性准则

点位精度和相对点位精度

未知数函数的精度

主分量

准则矩阵

2）可靠性准则

定义：

控制网发现（或探测）观测值粗差的能力（称内部可靠性）和抵抗观测值粗差对平差结果影响的能力（称外部可靠性）

作用：

可靠性准则可以提供衡量控制网内部观测值相互控制、检核的量化数值和可能出现但不能被发现的最大模型误差值。

内部可靠性：

反映控制网发现观测值中粗差的能力。

愈大，通过统计检验，能发现该观测值中粗差的下界值愈小；

1）

越小，该观测值在网中地位越高，若

等于零，则该观测值不可缺少，否则产生形亏。

越大,该观测值在网中地位越低，若

等于1，则该观测值完全多余，即使删除了，其网平差结果也不变。

2）观测值的内部可靠性与观测值精度成反比。

对于一个确定的网和设计方案，观测值的精度愈高，相应的ri越小，则其内部可靠性愈低；观测值的精度愈低，相应的ri越大，观测值内部可靠性与观测值精度成反比。

3）多余观测数

愈大，则观测值的

也越大，网的可靠性愈高，建网费用也愈高。

3）灵敏度准则

对变形监测网，定义为在给显著水平α0和检验功效β0下，周期平差结果统计检验时，能发现位移向量的下界值。

灵敏度是一个相对概念，即对于不同的变形向量具有不同的下界值。

灵敏度实质上是特殊方向上的网点精度的反映，网的灵敏度愈高，所要求的观测值的精度也愈高。

4）费用准则

网的设计有两个原则：

最大原则（费用一定，网的质量最好）

最小原则（质量满足要求，费用最小）

观测值的权的总和最小作为费用准则

不难理解，精度愈高，观测值的权愈大，则建网费

用愈高；同样，多余观测数愈多，网的可靠性提

高，也要以增加费用为代价。

5.工程控制网的优化设计分类

6.网的优化设计方法有两种：

解析法：

通过数学方程用最优化方法求解。

模拟法：

根据经验和准则，通过计算比较、修改，得到最优方案。

①设计网形、实地踏勘；

②定初始方案，模拟观测值，网平差；③观测修改；

④再作模拟计算，重复进行，直到满意。

⑤人机交互方式进行。

7.优化设计的任务

提出设计任务；

制定设计方案；

进行方案评价；

进行方案优化。

第四章工程测量的仪器与方法

1.主要内容和重点

电磁波测距仪分类

电子水准仪的性能及特点

2.电磁波测距仪分类

按载波分：

光波测距仪、微波测距仪和多载波测距仪；

按测程分：

短程测距仪、中程测距仪、远程测距仪和超远程测距仪；

按精度分：

超高精度测距仪、高精度测距仪、一般精度测距仪；

按测距方式分：

脉冲式测距仪、相位式测距仪和混合式测距仪

仪器加常数和乘常数改正

气象改正

倾斜改正

3.电子水准仪的性能及特点

它与传统光学水准仪相比有以下：

优点：

读数客观

精度高

速度快

效率高

操作简单

缺点：

电子水准仪对标尺进行读数不如光学水准仪灵活

电子水准仪受外界条件影响较大

第五章工程建设中的地形图与应用

1.主要内容和重点

工程规划阶段对地形图的要求

大比例尺地形图及其在工程建设中的应用

工程竣工图测绘

2.一般选取方法：

总体规划、方案比较阶段，1：

5000或更小

初步设计：

1：

2000

施工阶段：

1：

1000，1：

500，1：

200

3.大比例尺地形图的精度

模拟法地形图上平面位置的精度

模拟地形图的误差来源主要有：

解析图根点的展绘误差m；

图解图根点的测定误差m；

测定地物点的视距误差m；

测定地物点的方向误差m

地形图上地物点的刺点误差m

则地物点平面位置的中误差为：

数字法测图主要误差来源：

定向误差对地物点平面位置的影响——m；

对中误差对地物点平面位置的影响——m；

观测误差对地物点平面位置的影响——m；

棱镜中心与待测地物点不重合对地物点平面位置的影响—m。

则地物点相对于邻近的图根点的点位（在实地的）中误差为：

4.大比例尺地形图在工程建设中的应用

绘制地形断面图

按规定坡度选定最短路线

地形图在平整土地中的应用——确定最少的开挖方量

5.竣工图的内容：

厂区现状标准图

辅助图

剖面图

专业图

技术总结报告和成果表

6.竣工总图编绘的方法

编绘的资料来自三个方面：

数字化的设计图

旧有的白纸图

施工过程中通过复测检查及竣工时的实测，提交的施工放样检查和竣工资料

7.施测竣工图的原则

控制测量系统应与原有系统保持一致

测量控制网必须有一定的精度标准

充分利用已有的测量和设计的资料

第六章工程建筑物的施工放样

1.主要内容和重点

常用的放样方法（高程、角度、距离）

曲线测设

2.施工放样概念

将图纸上设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程按设计要求，以一定的精度在实地标定出来，作为施工的依据。

3.放样工作的特点

测量时，点位固定，测量误差影响

放样时，数据一定，测设误差影响放样的点位。

4.建筑限差

建筑物竣工后实际位置相对于设计位置的极限偏差。

5.精度分配及放样精度要求

在精度分配处理中，一般先采用“等影响原则”、“忽略不计原则”处理，然后把计算结果与实际作业条件对照。

或凭经验作些调整（即不等影响）后再计算。

如此反复直到误差分配比较合理为止。

建筑限差按不同的建筑结构和用途，应遵循我国现行标准执行。

特殊要求的工程项目，应根据设计对限差的要求，确定其放样精度。

等影响原则：

设设计允许的总误差为，这个总误差由其他误差组成，并认为其它误差相等；等影响原则缺陷：

由于实际中误差大小不等，采用等影响原则分配有时不合理。

若某项误差M由m1和m2两部分组成，即其中m2影响较小，当m2小到一定程度时可以忽略不计，即认为M=m1。

实际生产中，当m2为m1的1/3时可忽略不计。

6.高程放样

1）已有水准点A；已知B点设计标高HB；定HB标志。

例：

已知水准点A的高程HA，要测设某设计地坪标高HB，请说明放样过程。

在A、B间安置水准仪，在A竖水准尺，在B处设木桩；

对水准尺A读数a，则：

，故可得B点读数b

调整B尺高度，至b时，沿尺底做标记即设计标高HB。

2）当待放样的高程HB高于仪器视线时（如放样地铁隧道管顶标高时），可以把尺底向上，即用“倒尺”法放样

如图所示，这时，

3）待测设高差大，用钢尺代替水准尺。

如已知H，，如何确定HB

4）对一些高低起伏较大的工程放样，如：

大型体育馆的网架、桥梁构件、厂房及机场屋架等，用水准仪放样就比较困难，这时可用全站仪作业法直接放样高程。

则：

7.点位放样

测设方法

测设数据

注解

直角坐标法

角度β（直角）距离D

现场有控制基线，且待测设的轴线与基线平行

极坐标法

角度β距离D

用经纬仪测设β，用钢尺测设D

距离交会法

距离D1距离D2

通常待定点P离已知点,AB不超过一尺段，地表平坦。

角度交会法

角度β1、角度β2

骑马桩

直接坐标法

GPSRTK法

后方交会法放样点位

控制点坐标

坐标转换关系

8.后方交会法放样点位（自由设站法）

如图，P是待测点，i是已知点，在P点架站，得到i以P为原点坐标系中的坐标，而作为已知控制点，i在真实坐标系中也有坐标，通过坐标转换关系可间接求得P点坐标

铅垂线放样

挂垂球得铅垂线

用专用仪器铅垂仪投测铅垂线

9.怎样提高放样精度（归化法）

特点：

通过测量手段来提高放样精度。

初步位置一个测回放出；

多测回观测、平差，算出平差坐标与设计坐标比较；

在实地上将初步位置改正到设计位置，改正后点位精度取决于测量精度。

主要用于：

要快速放样

精度要求高的部位，矩形方格网（布导线，观测，平差，改正到设计位置）

归化法——精确放样β角：

用“正倒镜分中法”测设β角（实际得β1、C1）；

多测回观测∠BAC，取平均得β1；

计算改正值C1C，修正得精确位置C。

归化法——距离交会归化法

先用直接放样法放样

点，然后用距离交会法，精确测得

到A、B的距离。

再用距离差经归化求得

的位置。

归化法——角度交会归化法

先放样过渡点

，然后观测

、

并计算角差

、

……进而化为距离差

归化法——归化法放样直线--测小角归化法

先用直接放样方法设置过渡点

；并概量距离

。

然后把经纬仪架设在

点，测量

，计算归化值，并于实地归化，求得

点。

归化法——归化法放样直线-测大角归化法

同上图，经纬仪不架设在A点测小角，而是架设在过渡点

上测大角γ，这时可求出归化值。

10.曲线种类

圆曲线：

具有一定半径的圆弧；分单圆曲线、复曲线。

缓和曲线：

曲率半径从无穷逐渐变到圆曲线半径R。

回头曲线：

有时线路一次改变方向180度以上，设置回头曲线。

竖曲线：

连接不同坡度曲线。

11.圆曲线的测设

1）圆曲线的测量三要素：

圆曲线的起点ZY，中点QZ和终点YZ

2）放样元素

曲线半径R

偏角

切线长T

曲线长L

外点矩E

切曲差q

3）各要素计算

ZY里程＝JD里程－T

YZ里程＝ZY里程＋L

QZ里程＝ZY里程＋L/2

JD里程＝QZ里程＋q/2＝ZY里程＋T

4）主点放样及检核

仪器安于JD点，瞄准线路前进方向的后方，沿视线方向量切线长T，即得ZY点

同理瞄准前进方向，在视线上量T可得YZ点

后视YZ（ZY）转拨β＝（180º-α）/2，沿视线方向量出E，即得QZ

在ZY（或YZ）上安置仪器，检查∠JDZYYZ是否为α/2，和∠JDZYQZ是否为α/4

5）圆曲线的细部点测设

（1）偏角法

（2）切线支距法

（3）弦线支距法（4）弦线偏距法

（5）极坐标法（6）RTK法

（切线支距法）

12.复曲线测设

13.缓和曲线的测设

在直线与圆曲线间插入一段半径由∞逐渐变化到R的曲线，这种曲线称为缓和曲线。

（1）有缓和曲线的主点

ZH（直缓点）HY（缓圆点）QZ（曲中点）YH（圆缓点）HZ（缓直点）

切线长T

曲线长：

L（缓和曲线长度l0圆曲线长度l）

切曲差

外点

β0——HY点（或YH点）的缓和曲线角度

主点里程计算：

ZH点里程=JD里程-T

HY里程=ZH点里程+l0

QZ里程=HY点里程+l/2

YH里程=HY里程+l

HZ里程=YH里程+l0

JD里程=QZ点里程+q/2（检核用）

测设步骤：

主点：

1）以R、l0为引数，查表得HY、YH点坐标值x0、y0

2）将仪器置于JD点，沿切线方向量出切线长T得ZH和HZ两点。

3）将仪器转动（90°-α/2）量E得QZ点

4）根据x0、y0由JD沿切线方向分别量T-x0得（HY）′、（YH）′点，过该两点作切线的垂线，在线上量出y0，即得HY和YH点。

细部点：

（1）按上述公式计算偏角

（2）将仪器置于ZH点上，以JD定向并将度盘归零

（3）拨δ1角，在视线上量l1得1，继续转动δ2角，由1点量取l1与视线相交得2点（或直接从ZH点量l2得2点），依次放出各点，最后放出HY点，检查是否相符

（4）将仪器迁至HY点上，以ZH或HZ定向，使水平度盘读数为360°-（β0-δ0）

（5）转动照准部使水平度盘读数为零，此时视线方向即为HY点的切线方向；

（6）再转动望远镜δ1角，在视线方向量出L1即得圆曲线上的点，同理可得其它点，直到QZ

（7）同理再将仪器置于HZ、YH可放出另半条曲线（此时偏角的拨动方向是反拨）

注意：

在测设中随时检查与各主点的符合程度，若在闭合差内可进行分配处理

总结缓圆曲线放样，放样前应规定缓和曲线长度，由此可查表得ZH与HY点切线方向距离x，根据T先放ZH、HZ，再根据x可放出HY、YH

细部放样时候缓圆曲线与圆曲线是分开放样的，架站两次，即分别在ZH点与HY点架站放缓圆曲线与圆曲线

第七章工程的变形监测和数据处理

1.主要内容和重点

工程变形监测的基础知识

什么是变形监测

什么是工程变形监测

为什么要进行变形监测

变形监测的内容和特点

变形监测方法和自动化

变形监测点的数据处理

2.变形监测定义

对监视对象或物体（简称变形体）进行测量，以确定其空

间位置随时间的变化特征。

3.变形：

变形体自身的形变：

伸缩、错动、弯曲和扭转。

变形体的刚体位移：

整体平移、转动、升降和倾斜。

4.为什么要进行变形监测

实用意义：

保障工程安全

科学意义：

解释变形的机理，

验证变形的假说，

检验设计是否合理，

为修改设计、制定规范提供依据。

5.变形监测的内容

获取变形几何量：

水平位移、垂直位移以及偏距、倾斜、扰度、弯曲、扭转、震动、裂缝等。

获取与变形有关的影响因子（物理量）：

应力、应变、温度、气压、水位（库水位、地下水位）、渗流、渗压、扬压力等。

6.变形监测的特点

要进行周期观测

动态、持续监测。

要求精度高

7.变形模型

突变模型

渐变模型

周期模型

8.变形体的几何模型

参考点、目标点及其它们之间的连接称为变形体的几何模型。

9.变形监测方案设计内容

测量方法的选择

监测网布设

测量精度的确定

观测周期的确定

10.变形监测方案制定准则

1）非周期

用来确定非周期变形的测量精度与测量变形分辨率关系

用于确定一个周期内允许观测时间

2）非周期

与上面差不多

11.测量精度的确定

测量精度选取：

仪器的标称精度、外界影

响，应有一定富余。

按设计的测量方案和精度计算出各目标点坐

标的精度，应完全满足要求。

12.观测周期数的确定

原则：

观测周期数取决于变形的大小、速度及观测的目

的，且与工程规模、监测点数量、位置以及观测一次

所需时间有关。

在工程建筑物建成初期，变形速度较

快，观测周期应多一些，随着建筑物趋向稳定，可减

少观测次数；但仍应坚持观测，以便发现异常变化。

及时进行第一周期观测具有重要意义

13.一周期内观测时间的确定

一周期内所有测量工作需在允许的时间间隔

δt内完成。

14.监测费用的确定

建立监测系统的一次性花费。

每一个观测周期的花费。

维护和管理费。

15.变形监测方法

常规的大地测量方法：

变形监测网（GPS网、边角网），几何水准、电磁波测距三角高程测量等。

摄影测量方法

特殊的大地测量方法

精确地获取被测对象的变化

对被测对象本身的精度，要求不是很高

16.特殊的大地测量方法

短距离和距离变化测量方法：

距离小于50m，可采用机械法，金属丝测长仪

偏离水平基准线的微距离测量——准直法

水平基准线通常平行于被监测物体（如大坝、机器设备）的轴线。

偏离基准线的垂直距离测量偏距的方法称准直（测量）法。

基准线（或基准面）可用光学法、光电法和机械法产生。

偏离垂直基准线的微距离测量—铅直法

液体静力水准测量法

挠度曲线和倾斜测量：

挠度曲线及其随时间的变化可通过倾斜测量或正、倒垂线法获得。

裂缝观测：

用游标卡尺定期地测定两个标志头之间距离的变化，确定裂缝的发展情况。

振动观测：

光电测量系统和全球定位系统

三维激光扫瞄测量：

可提供水平角、垂直角和距离三个观测值

17.变形监测为什么要求自动化

变形速度太快；

监测点太多。

监测间隔太短。

监测环境太恶劣

监测不能影响生产和运行管理。

18.如何实现变形监测自动化

采用基于信号转换传感技术，把变形监测中的距离、角度、高差、倾角等几何量及其微小变化转化为电信号。

将传感器安装在伸缩仪、应变仪、准直仪、铅直仪、测斜仪及静力水准测量系统等仪器中，通过数据获取、信号处理、数据转换与通讯，可将成百上千个测点上的数据传送到数据处理中心，实现持续监测和数据的自动记录、传输与处理，即变形监测自动化。

19.变形观测数据处理：

监测网的周期观测数据处理

各监测点上的监测数据处理

变形分析：

几何分析。

确定变形量的大小、方向及其变化；

物理解释。

确定引起变形的原因、确定变形的模式，从本质上认识变形。

变形预报

20.变形分析与预报的方法

统计分析法

确定函数法

综合法

21.变形监测网的数据处理

参考点稳定性分析：

平均间隙法加最大间隙法

卡尔曼滤波法：

应用于变形监测网参考点和目标点的显

著性变形检验

22.变形监测点的数据处理

回归分析法

用回归分析方法近似估计变形与影响因子间的函数关系，输入自变量影响因子，输出因变量变形量。

根据这种函数关系可以解释变形产生的原因，同时也可以进行预报，自变量取预计值时变形的预报值。

总离差平方和S为变形观测值与变形观测值的平均值之差的平方和，残差平方和Q为变形观测值与变形观测值的回归值之差的平方和，回归平方和U为变形观测值的回归值与变形观测值的平均值之差的平方和。

逐步回归算法

逐步回归算法的原理

根据专业知识和监测资料，在一元线性回归基础上，通过对回归系数进行显著性检验，逐步接纳和舍去影响因子后得到最佳回归方程。

逐步回归算