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1、工程測(cè)量學(xué)是研究各種工程建設(shè)在勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理階段所進(jìn)行的各種測(cè)量工作的學(xué)科。主要研究在工程建設(shè)各階段、環(huán)境保護(hù)及資源開(kāi)發(fā)中所進(jìn)行的地形和其他有關(guān)信息處理,施工放樣、設(shè)備安裝和變形監(jiān)測(cè)的理論、方法與技術(shù)。及是研究地球空間中具體幾何實(shí)體的測(cè)量描繪和抽象幾何實(shí)體的測(cè)設(shè)實(shí)現(xiàn)的理論、方法和技術(shù)的一門(mén)應(yīng)用性學(xué)科。工程測(cè)量可分為勘測(cè)設(shè)計(jì)階段的工程勘測(cè)、施工建設(shè)階段的施工測(cè)量和運(yùn)營(yíng)管理階段的安全監(jiān)測(cè)工作。工程勘測(cè)設(shè)計(jì)階段主要提供設(shè)計(jì)所需比例尺的地形圖和進(jìn)行其他有關(guān)測(cè)量。鐵路、公路、送電線路以及輸油管道等稱為線路工程。我國(guó)鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)的程序,設(shè)計(jì)包括方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì),勘測(cè)主要分初測(cè)和定
2、測(cè)兩個(gè)階段。初測(cè)就是根據(jù)方案設(shè)計(jì)下達(dá)的勘測(cè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū),為滿足初步設(shè)計(jì)需要,對(duì)一條或多條主要線路所進(jìn)行的各種測(cè)量。定測(cè)是對(duì)批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)方案,將選定的線路測(cè)設(shè)到實(shí)地上和進(jìn)行的有關(guān)測(cè)量。角度測(cè)量:確定相較于一點(diǎn)的任意兩條方向線之間的角度的測(cè)量。(水平角,垂直角和方位角(一點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的視線與真北方向的夾角) 經(jīng)緯儀(光學(xué)、電子)方向測(cè)量:確定地面任一方向與真北方向間的夾角的測(cè)量。 羅盤(pán)(磁北方向)、GNSS(全球?qū)Ш较到y(tǒng))、陀螺儀。距離測(cè)量:確定任意兩點(diǎn)間距離的測(cè)量。直接丈量(鋼尺量距)、間接視距測(cè)量(光學(xué)經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀或平板儀配合標(biāo)尺按三角原理)和物理測(cè)量(電磁波測(cè)距儀:光電、載波;電磁波測(cè)距:無(wú)
3、線電波、微波、光電、激光等)。高程測(cè)量:確定地面或物體上任一點(diǎn)的海拔高程或相對(duì)高度的測(cè)量稱高程測(cè)量。主要分為幾何水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量(和 GNSS 高程測(cè)量。電子水準(zhǔn)儀、液體表面水平來(lái)測(cè)定兩點(diǎn)間的高差)坐標(biāo)測(cè)量:能直接測(cè)得物體上目標(biāo)點(diǎn)或離散點(diǎn)在某一坐標(biāo)系下坐標(biāo)的測(cè)量。設(shè)站法(用全站儀進(jìn)行邊角后方交會(huì),將全站儀地架設(shè)在地面上任一點(diǎn),只要能對(duì)兩個(gè)或以上已知點(diǎn)作邊角測(cè)量就能)、極坐標(biāo)法(儀器架設(shè)在一個(gè)已知點(diǎn)上,后視另一個(gè)已知點(diǎn),測(cè)量到待測(cè)點(diǎn)的角度與距離即可)、GPS 單點(diǎn)定位、GPSRTK、激光、激光掃描。電子全站儀、激光或掃描儀。GPS基準(zhǔn)測(cè)量:一條基準(zhǔn)線(或基準(zhǔn)面),通過(guò)測(cè)量
4、獲取沿基準(zhǔn)線所布設(shè)的測(cè)量點(diǎn)到基準(zhǔn)線(基準(zhǔn)面)的偏離值,以確定測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)線的距離的測(cè)量。光學(xué)法 用電子全站儀的視準(zhǔn)線光電法基準(zhǔn)線,采用測(cè)小角法或活動(dòng)站牌法測(cè)量偏距。3.機(jī)械法:在已知基準(zhǔn)點(diǎn)上吊掛鋼絲或尼龍絲基準(zhǔn)線,用測(cè)尺游標(biāo)、投影儀或傳感器測(cè)量中間的目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)線的偏距(正、倒垂線方法或傾斜測(cè)量方法)傾斜測(cè)量:確定地面或建筑物傾斜值的測(cè)量。測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間高差的變化,到傾斜值的變化稱為間接法,系采用水準(zhǔn)測(cè)量或靜力水準(zhǔn)測(cè)量。若在一個(gè)測(cè)點(diǎn)上直接測(cè)量偏離基準(zhǔn)面(或基準(zhǔn)線)的夾角,則稱為直接法傾斜測(cè)量,儀器傾斜儀。撓度:一種特殊的變形位移值,相對(duì)于水平或鉛垂基準(zhǔn)線的彎曲線稱為撓度曲線,曲線上某店到
5、基準(zhǔn)線的垂距稱為該點(diǎn)的撓度。工程測(cè)量控制網(wǎng)具有提供基準(zhǔn)、控制全局和減小測(cè)量誤差積累的作用。按用途氛圍測(cè)圖控制網(wǎng)、施工測(cè)量控制網(wǎng)、變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)、安裝測(cè)量控制網(wǎng)。測(cè)圖控制網(wǎng),在于保證圖上內(nèi)容精度均勻、相鄰圖幅正確拼接和控制測(cè)量誤差累積。GNSS 技術(shù)布網(wǎng),導(dǎo)線或 GNSSRTK 作圖根加密。測(cè)圖平面控制網(wǎng)精度應(yīng)滿足 1:500 比例尺測(cè)圖精度要求。測(cè)圖高程控制網(wǎng)通常采用水準(zhǔn)測(cè)量或電磁波測(cè)距三角高程。施工測(cè)量控制網(wǎng)作用在于為施工放樣、施工期的變形測(cè)量、施工監(jiān)理測(cè)量和竣工測(cè)量等提供的坐標(biāo)系和基準(zhǔn)。具有以下特點(diǎn):1.精度要求較測(cè)圖控制網(wǎng)高 2.根據(jù)工程規(guī)模,可多級(jí)或兩級(jí)布網(wǎng)。3.控制點(diǎn)使用頻繁,受施工
6、干擾大,點(diǎn)的密度較大,需要做定期復(fù)測(cè)。4.為了便于坐標(biāo)計(jì)算和施工放樣,控制網(wǎng)的坐標(biāo)系與施工坐標(biāo)系一致。5.為了不作投影改正和便于放樣,投影面與工程的平均高程面應(yīng)一致。變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)是為工程安全、健康而布設(shè)的控制網(wǎng)。主要特點(diǎn)有:1.控制網(wǎng)由參考點(diǎn)、工作基點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)組成。2 變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)必須進(jìn)行周期性觀測(cè)。3.變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的精度要求很高,最好選用當(dāng)時(shí)技術(shù)條件所能達(dá)到的最高精度。4.除精度、可靠性外,還要顧及變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的靈敏度。5.變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)一般采用基于檢測(cè)體的坐標(biāo)系統(tǒng),變形可通過(guò)目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)變化來(lái)反映。為大型設(shè)備構(gòu)件的安裝定位而布設(shè)的控制網(wǎng)成為安裝測(cè)量控制網(wǎng)。范圍小,精度可以很高。點(diǎn)位選擇要考慮設(shè)備的
7、位置、數(shù)量、建筑物的形狀、特定方向的精度要求。工程測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè)和建立步驟:1.根據(jù)精度要求確定控制網(wǎng)的等級(jí)。2.確定布網(wǎng)圖形和測(cè)量?jī)x器。高程網(wǎng)采用幾何水準(zhǔn)或電磁波測(cè)距三角高程技術(shù)布網(wǎng),平面網(wǎng)主要布設(shè)成 GNSS網(wǎng)或地面邊角網(wǎng)。3.圖上選點(diǎn)、實(shí)地勘測(cè)、構(gòu)網(wǎng)和作方案設(shè)計(jì),進(jìn)行網(wǎng)的模擬計(jì)算。4.埋石造標(biāo)。5.外業(yè)觀測(cè)。6.內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和提交成果。導(dǎo)線是指將控制點(diǎn)用直線連接起來(lái)形成的折線??刂泣c(diǎn)稱為導(dǎo)線點(diǎn),分已知點(diǎn)和未知點(diǎn),相鄰兩點(diǎn)之間的折線稱為導(dǎo)線邊,相鄰兩導(dǎo)線邊之間的夾角稱轉(zhuǎn)折角。導(dǎo)線測(cè)量的實(shí)質(zhì)是通過(guò)觀測(cè)導(dǎo)線邊和轉(zhuǎn)折角根據(jù)已知點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算未知點(diǎn)的坐標(biāo)。附和導(dǎo)線是指兩端各有兩個(gè)已知點(diǎn),中間是未知
8、點(diǎn)的導(dǎo)線??煽啃暂^差,其多余觀測(cè)數(shù)都等于 3。邊角網(wǎng)為用地面測(cè)角測(cè)邊儀器施測(cè)的、由三角形或多邊形施測(cè)。安裝測(cè)量控制網(wǎng)。的三角形網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)。全站儀GNSS 網(wǎng)是最常用的網(wǎng),優(yōu)先考慮的布網(wǎng)方案,特別是范圍大、距離遠(yuǎn)、地面通視差的工程。點(diǎn)的布設(shè)主要考慮工程需要、便于到達(dá)、易于保存、頂空條件好、多路徑影響小以及電磁干擾小。精度準(zhǔn)則:1.網(wǎng)的總體精度:E 準(zhǔn)則,體積最小準(zhǔn)則,方差最小準(zhǔn)則,平均精度最小準(zhǔn)則,均勻性和各向同性準(zhǔn)則。2.點(diǎn)位精度 3.相對(duì)點(diǎn)位精度 4.坐標(biāo)為指數(shù)函數(shù)的精度??煽啃詼?zhǔn)則:控制網(wǎng)的可靠性準(zhǔn)則包括網(wǎng)的可靠性,即發(fā)現(xiàn)觀測(cè)值粗差的能力的量度,也包括網(wǎng)的外部可靠性,即抵抗觀測(cè)值粗差對(duì)平差
9、結(jié)果影響的能力的量度,還包括網(wǎng)廣義可靠性,即發(fā)現(xiàn)和抵抗粗差與系統(tǒng)誤差以及減小偶然誤差的能力。靈敏度準(zhǔn)則:針對(duì)平面變形監(jiān)測(cè)網(wǎng),在給定顯著水平 和檢驗(yàn)功效 下,通過(guò)對(duì)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的周期觀測(cè)和平差,進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn),所能發(fā)現(xiàn)的位移向量的下界值 d 定義為網(wǎng)的靈敏度。費(fèi)用準(zhǔn)則:通過(guò)采用觀測(cè)值權(quán)的總和為最小作為費(fèi)用準(zhǔn)則。平面控制點(diǎn)標(biāo)石:普通標(biāo)石:通常挖坑埋設(shè)截頭錐體混凝土,為防止自重引起的沉降,需加大標(biāo)石底部面積。深埋式標(biāo)石:通過(guò)鉆深孔就地澆筑的鋼筋混凝土標(biāo)。用于施工控制網(wǎng)和變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)。帶強(qiáng)制對(duì)中裝置的觀測(cè)墩:大型工程施工控制網(wǎng)、變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)和安裝測(cè)量控制網(wǎng)。水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石:平硐巖石水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)石,深埋雙金屬管水準(zhǔn)基
10、點(diǎn)標(biāo)石。標(biāo)志:在標(biāo)石或其他穩(wěn)固載體上精確表示控制點(diǎn)位置的設(shè)施。平面控制點(diǎn)的標(biāo)志一般用將金屬形刻畫(huà)嵌入標(biāo)石,中心作為點(diǎn)的精確位置。水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志多以圓形標(biāo)志頭頂作為點(diǎn)的精確高程位置。嵌心標(biāo)、沉降觀測(cè)標(biāo)志、螺旋式隱蔽標(biāo)志。地形圖:將地球表面的起伏形態(tài)和地物的位置、形狀采用水平投影的方法并按一定的比例尺縮繪帶圖紙上,或以數(shù)字形式存放在計(jì)算機(jī)上。地形圖特點(diǎn):1.可視性強(qiáng)、易讀性好、信息量大。2.具有可量測(cè)性 3.具有時(shí)間性、現(xiàn)勢(shì)性。性、陸地地形圖測(cè)繪:遙感技術(shù)、機(jī)載測(cè)量、機(jī)載和地面激光掃描技術(shù)、孔徑測(cè)量、無(wú)人小飛機(jī)攝影測(cè)量、帶相機(jī)的全站儀、GNSS中的單點(diǎn)定位、差分定位、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。水下地形測(cè)量包括測(cè)點(diǎn)的平
11、面位置(GNSS)和水深測(cè)量(測(cè)深儀,由水面高程-水位減去水深測(cè)點(diǎn)的水底高程吧)。深度基準(zhǔn)面:為了測(cè)得水深中的潮高,必須確定一個(gè)起算面,把不同時(shí)刻測(cè)得的某點(diǎn)水深歸算到這個(gè)面上。地形圖應(yīng)用:1.斷面圖繪制:在地形圖上作所需方向上 AB 兩點(diǎn)的連線,由各等高線交點(diǎn)的高程和平距可制作斷面圖。2.圖上選線:為節(jié)省費(fèi)用,需要按一定坡度選一條最短路線。3.制作施工總平面圖。典型應(yīng)用-場(chǎng)地平整:遵循土石方工程量小,挖填方基本平衡的原則。水平面,步驟:1.在地形圖上擬建場(chǎng)地內(nèi)繪制方格網(wǎng),并內(nèi)插出每個(gè)方格點(diǎn)的地面高程,寫(xiě)在右上方。2.計(jì)算場(chǎng)地的平均高程。平均值。3.繪出填挖邊界線。4.計(jì)算填挖高度,地面高程和設(shè)
12、計(jì)高程之差。左上方。5.計(jì)算挖、填土石方量。按角點(diǎn)、邊點(diǎn)、拐點(diǎn)、中點(diǎn)不同。6.放樣填挖邊界線及填挖高度。按適當(dāng)間隔分別放樣出設(shè)計(jì)高程點(diǎn),用明顯標(biāo)志連成曲線。方格點(diǎn)放樣于實(shí)地,并釘木樁,在木樁上注記相應(yīng)各方格點(diǎn)填挖高度。傾斜面,步驟:1.繪制方格網(wǎng) 2.計(jì)算重心點(diǎn)設(shè)計(jì)高程 3.確定傾斜面最高格網(wǎng)線和最低格網(wǎng)線的設(shè)計(jì)高程 4.確定填挖邊界線。內(nèi)插出平行等高線,與實(shí)際等高線的交點(diǎn)的連線 5.確定方格點(diǎn)的填挖高度 6.計(jì)算填挖方量 7.放樣填挖邊界線及填挖高度。建筑限差:是指建筑物竣工后實(shí)際位置相對(duì)于設(shè)計(jì)位置的極限偏差。施工放樣:將圖上設(shè)計(jì)的工程建筑物的平面位置和高程按設(shè)計(jì)和施工的要求,以一定的精度在
13、實(shí)地標(biāo)定出來(lái),作為工程施工的依據(jù)。(測(cè)量是將地面上的地形、地物描繪到圖上)放樣精度的確定方法:施工放樣種類可分為角度放樣、距離放樣、點(diǎn)位放樣、直線放樣、鉛垂線放樣和高程放樣。(都可歸結(jié)為點(diǎn)的放樣)從某一已知方向?yàn)榛鶞?zhǔn),放樣出另一方向,使單圓曲線:具有單一半徑的曲線。復(fù)曲線(主圓和副圓):具有兩個(gè)以上半徑的曲線圓曲線的曲線要素(確定曲線形狀、計(jì)算曲線坐標(biāo)必須的元素):線路轉(zhuǎn)向角、圓曲線半徑、切線長(zhǎng)、曲線長(zhǎng)、外矢距、切曲差。對(duì)圓曲線相對(duì)位置起控制作用的直圓點(diǎn),圓直點(diǎn)和曲中點(diǎn)稱為圓曲線的主點(diǎn)緩和曲線:是直線與圓曲線之間或者半徑相差較大的兩個(gè)轉(zhuǎn)向相同的圓曲線之間介入的一段曲率半徑由漸變至圓曲線半徑 R
14、 的一種線型。曲線主點(diǎn)包括直緩點(diǎn)、緩圓點(diǎn)、曲中點(diǎn)、圓緩點(diǎn)、緩直點(diǎn)。曲線要素多了緩和曲線長(zhǎng)。回頭曲線:為克服地形,線路一次改變方向 180以上,所設(shè)置的由直線、緩和曲線和圓曲線組成的曲線稱回頭曲線。豎曲線:縱斷面上相鄰兩條縱坡線相交的轉(zhuǎn)折處,為平順用一段曲線來(lái)緩和。連接兩縱坡線的曲線。上坡坡度取正值,下坡坡度取負(fù)值。曲線測(cè)設(shè)包括曲線主點(diǎn)測(cè)設(shè)、曲線點(diǎn)放樣、平面和高程放樣、曲線中線和邊線放。過(guò)去偏角法、切線支距法,現(xiàn)在極坐標(biāo)法、設(shè)法、GPS RTK 法。變形監(jiān)測(cè):是對(duì)監(jiān)視對(duì)象或物體進(jìn)行定期測(cè)量以確定其空間位置隨時(shí)間的變化特征。(全球性、區(qū)域性、工程建筑物)如對(duì)工程建筑物、構(gòu)筑物、機(jī)器設(shè)備以及其他與工程建設(shè)有關(guān)的自然或人工對(duì)象進(jìn)行.定期測(cè)量則是時(shí)間上的離散觀測(cè)、分靜態(tài)觀測(cè)、動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)。變形監(jiān)測(cè)是基礎(chǔ),變形分析是,變形預(yù)報(bào)是目的。工程建筑物的分類又分為:變形體的剛自身形變(伸縮、錯(cuò)動(dòng)、彎曲、扭轉(zhuǎn))。移(整移、轉(zhuǎn)動(dòng)、升降、傾斜)和變形體的工程建筑物的變形監(jiān)測(cè)主要分水平位移監(jiān)測(cè)、垂直位移監(jiān)
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