工程測(cè)量學(xué)課件第一章

1、工程測(cè)量學(xué)10/6/2022工程測(cè)量學(xué)10/2/2022本課程簡(jiǎn)介工程測(cè)量學(xué) 學(xué)時(shí)56學(xué)時(shí) 其中理論40學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)后續(xù)配套課程 工程測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)1周本課程簡(jiǎn)介工程測(cè)量學(xué) 學(xué)時(shí)56學(xué)時(shí) 其中理論40學(xué)時(shí)課程結(jié)束考核辦法課程結(jié)束考試：70%考勤、作業(yè)：20%課間實(shí)習(xí)：10%課程結(jié)束考核辦法課程結(jié)束考試：70%本課程教材情況介紹1、武漢大學(xué)出版社 工程測(cè)量學(xué)張正祿編2、測(cè)繪出版社 工程測(cè)量學(xué)李青岳主編3、同濟(jì)大學(xué)工程測(cè)量學(xué)陳龍飛主編 以上三種教材各有優(yōu)缺點(diǎn)，我校采用測(cè)繪出版社 工程測(cè)量學(xué)本課程教材情況介紹1、武漢大學(xué)出版社 工程測(cè)量學(xué)張正祿工程測(cè)量學(xué)課件第一章一、工程測(cè)量學(xué)在測(cè)繪學(xué)中的地位和研

2、究應(yīng)用領(lǐng)域1、工程測(cè)量學(xué)和其它課程之間的聯(lián)系測(cè)繪地形圖海洋測(cè)量學(xué)地圖學(xué)GPS全球定位系統(tǒng)測(cè)量平差控制測(cè)量學(xué)數(shù)字測(cè)圖原理一、工程測(cè)量學(xué)在測(cè)繪學(xué)中的地位和研究應(yīng)用領(lǐng)域1、工程測(cè)量學(xué)和 前面所講的課程，都是為了測(cè)繪地形圖，從測(cè)圖原理、測(cè)圖技術(shù)手段，減少誤差（理論上、方法上）等方面的課程。而測(cè)繪還有另一個(gè)應(yīng)用，就是為工程建設(shè)服務(wù)，那么在工程上有哪些應(yīng)用，有哪些技術(shù)，就是工程測(cè)量學(xué)所講的內(nèi)容， 工程測(cè)量學(xué)就是一門應(yīng)用學(xué)科，理論上沒有太多理論，儀器大部分還是以前所學(xué)儀器，主要講一些方法應(yīng)用。2、工程測(cè)量學(xué)的定義定義一：工程測(cè)量學(xué)是研究各種工程在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營管理階段所進(jìn)行的各種測(cè)量工作的學(xué)科。特

3、點(diǎn)：比較大眾化，易于理解。 前面所講的課程，都是為了測(cè)繪地形圖，從測(cè)圖原理、測(cè)圖技術(shù)10/6/2022定義二： 工程測(cè)量學(xué)主要研究在工程、工業(yè)和城市建設(shè)以及資源開發(fā)各個(gè)階段所進(jìn)行的地形和有關(guān)信息的采集和處理，施工放樣、設(shè)備安裝、變形監(jiān)測(cè)分析和預(yù)報(bào)等的理論、方法和技術(shù)，以及研究對(duì)測(cè)量和工程有關(guān)的信息進(jìn)行管理和使用的學(xué)科，它是測(cè)繪學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的直接應(yīng)用。定義二較定義一更具體、準(zhǔn)確，且范圍更大10/2/2022定義二：定義二較定義一更具體、準(zhǔn)確，且范圍10/6/2022定義三： 工程測(cè)量學(xué)是研究地球空間（包括地面、地下、水下、空中）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、

4、方法和技術(shù)的一門應(yīng)用性學(xué)科。定義三更加概括、抽象和科學(xué)。定義二、三除建筑工程外，機(jī)器設(shè)備乃至其它幾何實(shí)體都是工程測(cè)量學(xué)的研究對(duì)象，且都上升到了理論、方法和技術(shù)，強(qiáng)調(diào)工程測(cè)量學(xué)所研究的是與幾何實(shí)體相聯(lián)系的測(cè)量、測(cè)設(shè)的理論、方法和技術(shù)。10/2/2022定義三：定義三更加概括、抽象和科學(xué)。二、工程知識(shí)介紹（一）工程的種類1、工業(yè)建設(shè)2、城市建設(shè)3、交通工程4、水利工程5、地下工程6、管線工程7、礦山工程8、海洋工程9、軍事工程二、工程知識(shí)介紹（一）工程的種類（二）工程階段的劃分1、規(guī)劃設(shè)計(jì)階段測(cè)繪主要工作有控制測(cè)量、地形測(cè)量最后提供不同比例尺的地形圖供規(guī)劃設(shè)計(jì)用2、施工建設(shè)階段測(cè)繪任務(wù)：如何把圖上

5、設(shè)計(jì)好的建筑物、構(gòu)筑物的位置在地面上確定出來，并指導(dǎo)施工的銜接。3、運(yùn)營竣工階段測(cè)繪主要工作：變形觀測(cè)（二）工程階段的劃分1、規(guī)劃設(shè)計(jì)階段（三）、工程的基本知識(shí)1、建筑結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)、寬假結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)2、基礎(chǔ)種類天然基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏片基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)3、基坑知識(shí)（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu) 鋼板樁、地連墻、放坡（2）支護(hù)情況：冠梁、腰梁、支撐重要性：測(cè)量只是從幾何上去發(fā)現(xiàn)有無變化，往往滯后，但現(xiàn)在甲方往往要求解釋變化的原因，并且預(yù)測(cè)未來變化情況，要達(dá)到要求，必須有土木、巖土學(xué)科的知識(shí)。對(duì)于不同基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律要有基本的了解。（三）、工程的基本知識(shí)1、建筑結(jié)構(gòu) 10/6/2

6、022三、工程測(cè)量學(xué)的學(xué)科位置測(cè)繪學(xué)大地測(cè)量學(xué)工程測(cè)量學(xué)攝影測(cè)量與遙感地圖制圖學(xué)一級(jí)學(xué)科二級(jí)學(xué)科10/2/2022三、工程測(cè)量學(xué)的學(xué)科位置測(cè)繪學(xué)大地測(cè)量學(xué)工10/6/2022工程測(cè)量學(xué)的研究領(lǐng)域工程測(cè)量學(xué)工業(yè)測(cè)量線路工程測(cè)量水利工程測(cè)量橋梁工程測(cè)量隧道工程測(cè)量建筑工程測(cè)量礦山測(cè)量海洋測(cè)量軍事工程測(cè)量幾乎每一行業(yè)和工程測(cè)量都有相應(yīng)的著書或教材。10/2/2022工程測(cè)量學(xué)的研究領(lǐng)域工程測(cè)量學(xué)工業(yè)測(cè)量線路10/6/2022 由于工程測(cè)量的研究應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，發(fā)展變化也很快，因此寫書十分困難。 目前國內(nèi)外沒有一本全面涉及工程測(cè)量學(xué)理論、技術(shù)、方法和實(shí)際應(yīng)用的現(xiàn)代專著或教材。第15頁，共41頁10/

7、2/2022 由于工程測(cè)量的研究應(yīng)用領(lǐng)10/6/2022四、工程測(cè)量學(xué)的內(nèi)容1 、 按工程建設(shè)階段劃分 工程測(cè)量按工程建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營管理三個(gè)階段分為“規(guī)劃設(shè)計(jì)階段”、“建設(shè)施工階段”和“運(yùn)營管理階段”，三個(gè)階段測(cè)繪工作有：1）規(guī)劃設(shè)計(jì)階：主要是提供各種比例尺的地形圖，另外還要為工程地質(zhì)勘探，水文地質(zhì)勘探以及水文測(cè)驗(yàn)等進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于重要的工程區(qū)的穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)。初步設(shè)計(jì)階段：提供小比例尺地形圖。詳細(xì)設(shè)計(jì)階段：提供大比例尺地形圖。第16頁，共41頁10/2/2022四、工程測(cè)量學(xué)的內(nèi)容1 、 按工程建設(shè)階段10/6/20222）建設(shè)施工階段：建立施工控制網(wǎng)，工程建筑物定線放樣，施工質(zhì)量

8、控制，開挖與建筑方量測(cè)繪，工程竣工測(cè)量、變形觀測(cè)以及設(shè)備的安裝測(cè)量等。10/2/20222）建設(shè)施工階段：建立施工控制網(wǎng)，工程建筑10/6/2022工程施工階段的測(cè)量工作主要是按設(shè)計(jì)要求將設(shè)計(jì)的建構(gòu)筑物位置、形狀、大小及高程在實(shí)地標(biāo)定出來，以便進(jìn)行施工；另一方面作為施工質(zhì)量的監(jiān)督，還需進(jìn)行工程質(zhì)量監(jiān)理。10/2/2022工程施工階段的測(cè)量工作主要是按設(shè)計(jì)要求將設(shè)10/6/2022 不同的施工的對(duì)象，其施工測(cè)量工作程序基本上是一致的。主要的測(cè)量工作有：施工控制網(wǎng)的建立 施工放樣 竣工測(cè)量10/2/2022 不同的施工的對(duì)象，其施工10/6/20223）運(yùn)營管理階段：工程建筑物的變形觀測(cè)，包括水平

9、位移、沉陷、傾斜以及擺動(dòng)等定期或持續(xù)監(jiān)測(cè)。建立工程進(jìn)管理、維護(hù)信息系統(tǒng)。 工程運(yùn)營管理階段測(cè)量工作的主要任務(wù)是工程建筑物的變形觀測(cè)。在工程建筑物運(yùn)營期間，為了監(jiān)視其安全和穩(wěn)定的情況，了解其設(shè)計(jì)是否合理，驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論是否正確，需要定期對(duì)其位移、沉降、傾斜以及搖擺等進(jìn)行觀測(cè)，稱為變形觀測(cè)。10/2/20223）運(yùn)營管理階段：工程建筑物的變形觀測(cè)，包10/6/20222 、 按服務(wù)對(duì)象劃分按服務(wù)對(duì)象分：建筑工程測(cè)量、水利工程測(cè)量、線路工程測(cè)量、橋隧工程測(cè)量、地下工程的測(cè)量、海洋工程測(cè)量、軍事工程測(cè)量、三維工業(yè)測(cè)量，以及礦山測(cè)量、城市測(cè)量等。10/2/20222 、 按服務(wù)對(duì)象劃分按服務(wù)對(duì)象分：建筑工

10、10/6/2022五、 工程測(cè)量的儀器經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀和GPS接收機(jī)是工程測(cè)量的通用儀器。專用儀器包括機(jī)械式、光電式及光機(jī)電（子）多傳感器集成式儀器或測(cè)量系統(tǒng)。 基線測(cè)量或準(zhǔn)直測(cè)量?jī)x器：有正錘、倒錘及垂線觀測(cè)儀、引張線儀、各種激光準(zhǔn)直儀、鉛直儀（向下、向上）、自準(zhǔn)直儀以及尼龍絲或金屬絲準(zhǔn)直測(cè)量系統(tǒng)等。 距離測(cè)量?jī)x器：中長距離、短距離和微距離測(cè)量。ME5000、銦瓦線尺測(cè)距儀DISTINVAR、應(yīng)變儀DISTERMETER、雙頻激光干涉儀、CCD線列傳感器測(cè)量，距離測(cè)量精度從毫米、微米級(jí)進(jìn)入到納米級(jí)。10/2/2022五、 工程測(cè)量的儀器經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀10/6/2022CG-3(3

11、A)型垂線觀測(cè)儀主要用于大壩、高層建筑物等大型工程的水平變形測(cè)量及撓度測(cè)量利用激光束測(cè)量直線度誤差的測(cè)量工具- 激光準(zhǔn)直儀10/2/2022CG-3(3A)型垂線觀測(cè)儀主要用于大壩、10/6/2022TPS與GPS完美結(jié)合，集成GPS接收機(jī)的高性能全站儀。無需控制點(diǎn)、長導(dǎo)線和后方交會(huì)操作，只需安裝SmartStation，并使用GPS確定該點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，然后就可以使用全站儀進(jìn)行測(cè)量、放樣。僅僅通過簡(jiǎn)單的安裝調(diào)試，就可以簡(jiǎn)單、快速地測(cè)量作業(yè)。SmartStation 超站儀10/2/2022TPS與GPS完美結(jié)合，集成GPS接收機(jī)的10/6/2022高程測(cè)量方面，最顯著的發(fā)展應(yīng)數(shù)液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量

12、系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通過各種類型的傳感器測(cè)量容器的液面高度，可同時(shí)獲取數(shù)十乃至數(shù)百個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程，具有高精度、遙測(cè)、自動(dòng)化、可移動(dòng)和持續(xù)測(cè)量等特點(diǎn)。兩容器間的距離可達(dá)數(shù)十公里，如用于跨河與跨海峽的水準(zhǔn)測(cè)量；通過一種壓力傳感器，允許兩容器之間的高差從過去的數(shù)厘米達(dá)到數(shù)米。10/2/2022高程測(cè)量方面，最顯著的發(fā)展應(yīng)數(shù)液體靜力水準(zhǔn)10/6/2022 與高程測(cè)量有關(guān)的是傾斜測(cè)量(又稱撓度曲線測(cè)量)，即確定被測(cè)對(duì)象(如橋、塔)在豎直平面內(nèi)相對(duì)于水平或鉛直基準(zhǔn)線的撓度曲線。各種機(jī)械式測(cè)斜(傾)儀、電子測(cè)傾儀都向著數(shù)字顯示、自動(dòng)記錄和靈活移動(dòng)等方向發(fā)展，其精度達(dá)微米級(jí)。10/2/2022 與高程測(cè)量有關(guān)的是傾

13、10/6/2022 具有多種功能的混合測(cè)量系統(tǒng)是工程測(cè)量專用儀器發(fā)展的顯著特點(diǎn)，采用多傳感器的高速鐵路軌道測(cè)量系統(tǒng)，用測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)跟蹤沿鐵路軌道前進(jìn)的測(cè)量車，測(cè)量車上裝有棱鏡、斜傾傳感器、長度傳感器和微機(jī)，可用于測(cè)量軌道的3維坐標(biāo)、軌道的寬度和傾角。液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量與金屬絲準(zhǔn)直集成的混合測(cè)量系統(tǒng)在數(shù)百米長的基準(zhǔn)線上可精確測(cè)量測(cè)點(diǎn)的高程和偏距。10/2/2022 具有多種功能的混合測(cè)量系統(tǒng)10/6/2022 綜上所述，工程測(cè)量專用儀器具有高精度(亞毫米、微米乃至納米)、快速、遙測(cè)、無接觸、可移動(dòng)、連續(xù)、自動(dòng)記錄、微機(jī)控制等特點(diǎn)，可作精密定位和準(zhǔn)直測(cè)量，可測(cè)量?jī)A斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，還

14、可測(cè)振動(dòng)頻率以及物體的動(dòng)態(tài)行為。10/2/2022 綜上所述，工程測(cè)量專用儀10/6/2022六、 工程測(cè)量學(xué)的發(fā)展概況工程測(cè)量學(xué)是一門歷史悠久的學(xué)科。 公元前二十七世紀(jì)：埃及大金字塔。 公元前十四世紀(jì)，在幼發(fā)拉底河與尼羅河流域進(jìn)行過土地邊界劃分測(cè)量。公元前十五世紀(jì)意大利都靈保存的金礦巷道圖10/2/2022六、 工程測(cè)量學(xué)的發(fā)展概況工程測(cè)量學(xué)是一門10/6/2022我國早在三千多年前的夏商時(shí)代的夏禹治水描述：“陸行乘車，水行乘船，泥行乘撬，山行乘攆（j），左準(zhǔn)繩，右規(guī)矩、載四時(shí)，以開九州，通九道，陂九澤，度九山?！边@里所記錄的就是當(dāng)時(shí)的工程勘測(cè)情景，準(zhǔn)繩和規(guī)矩就是當(dāng)時(shí)所用的測(cè)量 工具，準(zhǔn)是揆

15、（kui）平的水準(zhǔn)器，繩是丈量距離的工具，規(guī)是畫圓的器具，矩則是一種可定平，可測(cè)長度、高度、深度和畫圓、畫矩形的通用測(cè)量?jī)x器。10/2/2022我國早在三千多年前的夏商時(shí)代的夏禹治水描述10/6/2022 秦代李冰父子領(lǐng)導(dǎo)修建的都江堰水利樞紐工程。 北宋時(shí)沈括為了治理汴渠，測(cè)得“京師之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分”，是水準(zhǔn)測(cè)量的結(jié)果。 長沙馬王堆漢墓出土的地圖包括地形圖、駐軍圖和城邑圖三種，是目前世界上發(fā)現(xiàn)的最早的地圖。 殷周時(shí)期的土地測(cè)量，秦、漢的私田制。隋唐實(shí)行均田制，建立戶籍冊(cè)。宋朝按鄉(xiāng)登記和清丈土地，出現(xiàn)地塊圖。到了明朝洪武年間的土地大清丈，編制魚鱗圖冊(cè)（世界最早的地籍圖冊(cè)）。 四大

16、發(fā)明之一的指南針，有二千多年的歷史。對(duì)礦山測(cè)量和其它工程勘測(cè)有很大的貢獻(xiàn)。10/2/2022 秦代李冰父子領(lǐng)導(dǎo)修建的都江堰水利樞紐工10/6/2022 在工程測(cè)量學(xué)的發(fā)展也受到了戰(zhàn)爭(zhēng)的促進(jìn)。公元前 210年秦始皇修建的“塹山堙谷，千八百里”直道，古羅馬構(gòu)筑的兵道，以及公元前218年歐洲修建的通向意大利的“漢尼撥通道”等，都是著名的軍用道路。 大型特種精密工程建設(shè)和對(duì)測(cè)繪提出的愈來愈高的要求是工程測(cè)量學(xué)發(fā)展的動(dòng)力。 工程測(cè)量學(xué)的發(fā)展在很長的一段時(shí)間內(nèi)是非常緩慢的。直到二十世紀(jì)初，由于西方的第一、二次技術(shù)革命和工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，工程測(cè)量學(xué)才受到人們的重視，并發(fā)展成為測(cè)繪學(xué)的一個(gè)重要分支。 1

17、964年國際測(cè)量師聯(lián)合會(huì)（FIG）為了促進(jìn)和繁榮工程測(cè)量，成立了工程測(cè)量委員會(huì)（第六委員會(huì)），從此，工程測(cè)量學(xué)在國際上作為一門獨(dú)立的學(xué)科開展活動(dòng)。10/2/2022 在工程測(cè)量學(xué)的發(fā)展也受到了戰(zhàn)爭(zhēng)的促進(jìn)。10/6/2022七、大型特種精密工程測(cè)量 大型特種精密工程建設(shè)和對(duì) 測(cè)繪 的要求是工程測(cè)量學(xué)發(fā)展的動(dòng)力。這里僅簡(jiǎn)單介紹國內(nèi)外有關(guān)情況。10/2/2022七、大型特種精密工程測(cè)量 10/6/20221. 國內(nèi)覽勝三峽 水利 樞紐工程變形監(jiān)測(cè)和庫區(qū)地殼形變、滑坡、巖崩以及水庫誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)，其規(guī)模之大，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之多，都堪稱世界之最。不僅采用目前國內(nèi)外最成熟最先進(jìn)的儀器、技術(shù)，在實(shí)踐中也在不斷發(fā)展新

18、的技術(shù)和方法，如對(duì)滑坡體變形與失穩(wěn)研究的計(jì)算機(jī)智能仿真系統(tǒng)；擬進(jìn)行研究的三峽庫區(qū)滑坡泥石流預(yù)報(bào)的3S工程等，都涉及到精密工程測(cè)量。隔河巖大壩外部變形觀測(cè)的GPS實(shí)時(shí)持續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置精度達(dá)到了亞毫米。該工程用地面方法建立的變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，其最弱點(diǎn)精度優(yōu)于1.5 mm。10/2/20221. 國內(nèi)覽勝三峽 水利 樞紐工程變形監(jiān)10/6/2022三峽大壩全景圖10/2/2022三峽大壩全景圖10/6/2022北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的精密控制網(wǎng)，精度達(dá)0.3 mm。設(shè)備定位精度優(yōu)于0.2 mm，200 m直線段漂移管直線精度達(dá)0.1 mm。大亞灣核電站控制網(wǎng)精度達(dá)2 mm，秦山核電站的環(huán)型安裝測(cè)

19、量控制網(wǎng)精度達(dá)0.1 mm。北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)10/2/2022北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的精密控制網(wǎng)，精度達(dá)010/6/2022上海楊浦大橋控制網(wǎng)的最弱點(diǎn)精度達(dá)0.2 mm，橋墩點(diǎn)位標(biāo)定精度達(dá)0.1 mm；武漢長江二橋全橋的貫通精度(跨距和墩中心偏差)達(dá)毫米級(jí)。高454 m的東方明珠電視塔對(duì)于長114 m、重300 t的鋼桅桿天線，安裝的垂準(zhǔn)誤差僅9 mm。10/2/2022上海楊浦大橋控制網(wǎng)的最弱點(diǎn)精度達(dá)0.2 10/6/2022長18.4 km的秦嶺隧道，洞外GPS網(wǎng)的平均點(diǎn)位精度優(yōu)于3 mm，一等精密水準(zhǔn)線路長120多公里。目前輔助隧道已貫通，僅一個(gè)貫通面的情況下，橫向貫通誤差為12 mm，高程方向的貫通誤差只有3 mm。10/2/2022長18.4 km的秦嶺隧道，洞外GPS網(wǎng)的