工程测量学教案1.docx

1、工程测量学教案1工程测量学教案第一讲 基本知识一、学科定义：定义一：工程测量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的理论、方法和技术，以及研究对测量和工程有关信息进行管理和使用的学科。定义三：工程测量学是研究地球空间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。二、学科分类：大地测量学、工程测量学、摄影测量与遥感、地图制图学、不动产测绘（与工程测量相似）。三、学科内容：1、 按工

2、程建设阶段划分：、规划阶段：提供各种比例尺地形图，为地质勘探服务。、施工阶段：建立施工控制网，实地放样。运营管理阶段：变形观测。2、 按服务对象划分：工程测量中地形图的测绘。工程控制网的步设及优化设计。施工放样技术和方法。工程的变形监测分析和预报。工程测量的通用和专用仪器。工程测量学的误差及测量平差理论。四、各阶段测量工作：1、 工程勘测设计阶段：工业企业：地形图。线路：初测、定测和施工设计等。桥梁：平面和高程控制测量、桥址定线、断面测量、地形测量等。2、 施工阶段：施工测量：控制网的建立和施工放样。监理测量：复查、验收、检测和审批。3、 运营阶段：建筑物变形测量工作。工业设备安全运营监测。地

3、表沉降测量。局部地区变形变形监测网的建立。第二讲 工程控制网的步设理论与方法一、工程控制网的分类：1、 按用途：测图控制网、施工控制网、变形监测网、安装控制网。2、 按网点性质：一维网（水准）、二维网、三维网。3、 按网形：三角网、导线网、混合网、方格网。4、 按施测方法：测角网、测边网、边角网、GPS网。5、 按坐标系：附合网、独立网、经典自由网、自由网。6、 按其它标准：首级网、加密网、特殊网、专用网。二、作用：为工程建设提供统一的参考坐标系，以及位置基准和控制误差积累。三、建网步骤：1、 确定控制网等级。2、 确定网形。3、 确定仪器和操作规程。4、 图上选点，实地调研。5、 造标埋石。

4、6、 外业观测。7、 内业处理。8、 提交成果。四、测图控制网：1、 作用：控制测量误差积累；使图上点位精度均匀；保证图幅之间正确拼接。2、 精度：依据测图比例尺大小确定。五、施工控制网：1、 特点：范围小，密度大，精度高。使用频繁。受施工干扰大。采用施工坐标系。采用工程平均高程面。可分级布网。2、 作用：为工程建设服务。六、变形监测网：1、 概念：参考点位于变形体之外的不变点。目标点位于变形体之上的变点。2、 坐标系选取原则：变形体较大且不规则时可采用大地坐标系。变形体有明显结构特征时可采用基于监测体本身的坐标系统。对相对运动感兴趣时可采用自由基准。七、工程控制网基准：1、 概念：基准通过控

5、制网平差求解未知点坐标时所给出的已知数据。2、 分类：约束网。最小约束网。无约束网。第三讲 工程控制网质量准则：一、精度准则：1、总体精度准则：E准则：置信超椭球最大半轴尽可能小。体积准则：置信超椭球体积尽可能小。方差准则：置信超椭球半轴平方和尽可能小。平均精度准则：x的迹可与局部精度比较。均匀性和各向同性准则：网中所有点具有相同大小的误差椭圆且精度相同。2、点位精度和相对点位精度：点位精度可用误差椭圆和置信椭圆描述；相对点位精度可用相对误差椭圆描述。3、 未知数函数的精度：任意未知数=Fx;=FxxF。4、 主分量：主分量能在总体上描述网的精度关系，是一个通用精度准则。5、 准则矩阵：构造原

6、则：所有控制点点位误差椭圆半径相同；其相对误差椭圆等于圆；它是对角阵；点的x坐标与y坐标随即无关。二、可靠性准则：1、概念：内部可靠性发现观测值粗差的能力。外部可靠性抵抗观测值粗差对平差结果的影响能力。2、作用：提供衡量控制网内部观测值相互控制检核的量化数值；提供未被发现的最大模型误差值。三、灵敏度准则：1、定义：在给定的显著水平和检核功效下，通过对周期观测的平差结果进行统计检查，所能发现的某一位移向量的下界值。四、费用准则：其费用包含：造标；埋石；交通运输；仪器设备；观测；计算和检查等。第四讲 控制网优化设计和典型工程控制网：一、优化设计分类：1、 零类设计：坐标系和基准选取。2、 一类设计

7、：调整网点位置。3、 二类设计：改变观测精度。4、 三类设计：对设计的网进行改进。二、优化设计任务：1、 提出设计任务。2、 制定设计方案。3、 进行方案评价。4、 进行方案优化。三、设计方法：1、 解析法：通过数学方程表达式，用最优化方法解算。（适用于各类设计）2、 模拟法：根据经验和准则，通过计算、比较和修改得到最优化方案。（适用于一、二、三类设计）四、隧道工程控制网：1、 洞外GPS网布设原则：在进出口线路中线上布设进出口点，再在进出口点周围布设三个定向点。坐标系采用以进出口点连线为X轴，垂直它为Y轴。贯通面位于隧道中央且与Y轴平行。洞口处基线一般为300到500米以便于通视。五、桥梁施

8、工控制网：1、 布设原则：应在其桥轴线两端布点，其控制网兼作变形监测网，所以其精度和稳定性要求较高。六、变形监测网：1、 布设原则：工作基点除应构成坚强图形外还要便于采用交会方法观测。第五讲 控制点的标石与标志和内外也一体化：一、概念：1、 标石采用挖坑埋设的预制截头锥体混凝土标。2、 标志在标石或其它稳固载体上精确表示控制点位置的设施。二、标石类型：1、 普通标石：截头锥体混凝土标。2、 深埋式标石：就地浇注的钢筋混凝土桩。3、 带强制对中装置的观测墩：低部为钢筋混凝土桩，顶部安放强制对中装置。4、水准点标石分为：平面点标石；混凝土水准标石；地表岩石标；平硐岩石标；深埋式钢管标。三、标志要求

9、：反差大；亮度强；无相位差；有利于精确照准。四、内外业一体化内容：1、 内业工作：图上选点，布网，平差和成果输出等。2、 外业工作：踏勘选点，埋设标石，外业观测。五、看图识别各种标石与标志第六讲 工程规划阶段地形图及大比例尺地形图应用：一、总图设计方法：1、 按生产工艺要求将主要建筑物轮廓绘制在地形图上。2、 考虑生产工艺和地下管线与运输道路布置的可能性等。3、 选择适当的比例尺。二、测绘地形图方法分类：1、 野外实地测图：模拟法；数字法。2、 航测法。三、概念：1、 模拟法测图利用平板仪或经纬仪配合视距尺在野外测站测量地物点的方向、距离和高差。再利用量角器，直尺等工具将野外测量数据按测图比例

10、尺及图式符号展绘到白纸或聚酯薄膜上。2、 数字法测图利用电子经纬仪或其它测量仪器配合棱镜在野外测量测站至地物点的方向、距离和高差并将其输入电子手簿或磁卡等，现场绘制地形图。四、精度：（平面）1、 模拟法测图：它由展绘误差，图根点误差，视距误差，方向误差，刺点误差组成。2、 数字法测图：它由定向误差；对中误差；观测误差；棱镜中心与地物点不重合误差组成。五、场地平整步骤：（必须掌握）（水平）1、 绘制方格网。（一般边长为20米）2、 计算设计高程。3、 绘出填、挖边界线。4、 计算填、挖高度。5、 计算填、挖土石方工程量。6、 放样填、挖边界线及填、挖高度。六、课堂练习第七讲 工程竣工图测绘：一、

11、目的：使设计、施工和管理人员掌握工程内部现有全部建筑物的平面与高程位置关系、设计要素的现状以及场地地形与地物的情况，形成详细的工业竣工图和有关的数据资料。二、竣工测量的任务：1、 检验设计的正确性，阐明竣工成果，为后续设计服务。2、 改扩建原有工程时，应利用原有的平面、高程位置。3、 满足生产管理和变形监测的需要。三、施测竣工图原则：1、 控制测量系统应与原有系统保持一致。2、 测量控制网必须有一定的精度标准。3、 充分利用已有的测量和设计资料。四、竣工图内容：1、 厂区现状标准图。2、 辅助图。3、 剖面图。4、 专业分图。5、 技术总结报告和成果表。五、总图编绘的基本规定：1、 总平面及交

12、通运输竣工图。（公路、铁路，各种建筑物等）2、 给排水管道竣工图。3、 动力、工艺管道竣工图。（管道交会点，位置，材料等）4、 输电及通信线路竣工图。（线路走向等）5、 综合管线竣工图。（地上，地下等）六、编绘方法：1、 底图处理。（各种基本图件，分层处理）2、 总图形成。（用实测数据修改设计图）第八讲 水下地形图测绘：一、用途：1、 建立深水巷、内河航段和回淤研究等。2、 桥梁、港口码头以及沿江公路、铁路等。3、 海洋渔业开发及养殖。4、 海洋石油，海底管道等。5、 防洪，发电和污染处理。6、 军事上如潜艇，反水雷等。7、 科学上，确定地幔表层及物质结构等。8、 国与国之间划定海域边界等。二

13、、定位方法：1、 全站仪定位。2、 GPS差分定位。三、水深测量仪器：1、 回声探测器。2、 多波束探测仪。3、 激光测深系统。四、深度基准面：理论上可能出现的最低潮面，位于海水面以下高度为L（主要分潮的调和函数）的平面处。五、水下地形测量方法：1、 外业：在断面线上设立两个标志，便于船瞄准定向（采用前方交会法）。2、 内业：将外业测角和测深数据汇总并逐点核对。由水位观测结果和水深记录计算各测点高程。展绘各测点位置，注记相应高程。在图上勾绘等高线和等深线表示出水下地形的起伏。六、水下纵断面图测绘步骤：1、 量取河道里程。2、 换算同时水位。3、 编制纵横断面成果表。4、 绘制河道纵断面图。第九

14、讲 施工放样方法：一、施工放样的任务：将图纸上设计的建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，作为施工依据。二、建筑限差：建筑物竣工之后实际位置相对于设计位置的极限偏差。三、直接放样法：1、 高程放样：水准仪放样。全站仪无仪器高法放样。2、 角度放样：从一个已知方向出发放样另一个方向。3、 距离放样：根据已知的起点和方向用距离放样出另一个点。4、 点位放样：极坐标法。全站仪坐标法。距离交会法。角度交会法。直接坐标法。5、 铅垂线放样：经纬仪+弯管目镜法。光学铅垂仪法。激光铅垂仪法。四、归化法放样：1、 角度放样：（加入角度改化值）。2、 点位放样：距离交会。角度交会。3、 放样直线：4、 1）测小角归化。步骤：（将仪器架于已知点A瞄准已知点B，以距离S1放样出P点。以A点为测站反复观测小角。计算归化值=*S1/。改化，得P点。）5、 2）测大角归化。（步骤：将仪器架于已知点A瞄准已知点B，以距离S1放样出P点。以P点为测站反复观测大角得到。量取S2并计算归化值=S1*S2/(S1+S2)*(180-)/。改化，得P点。）6、 构网联测法：（采用强制对中，将控制点与放样点联合平差计算。）五、刚体的放样定位：确定它的六个自由度：三个平移（x,y,z）和三个旋转（）。六、课堂练习。第十讲 圆曲线测设： 一、曲线分类：