工程測量學(xué)教案1匯總

工程測量學(xué)教案第一講基本知識一、學(xué)科定義：定義一：工程測量學(xué)是研究各種工程在規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)和運營管理階段所進(jìn)行的各種測量工作的學(xué)科。定義二：工程測量學(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)測分析和預(yù)報的理論、方法和技術(shù)，以及研究對測量和工程有關(guān)信息進(jìn)行管理和使用的學(xué)科。定義三：工程測量學(xué)是研究地球空間具體幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測設(shè)實現(xiàn)的理論、方法和技術(shù)的一門應(yīng)用性學(xué)科。二、學(xué)科分類：大地測量學(xué)、工程測量學(xué)、攝影測量與遙感、地圖制圖學(xué)、不動產(chǎn)測繪（與工程測量相似）。三、學(xué)科內(nèi)容：按工程建設(shè)階段劃分：①、規(guī)劃階段：提供各種比例尺地形圖，為地質(zhì)勘探服務(wù)。②、施工階段：建立施工控制網(wǎng)，實地放樣。③運營管理階段：變形觀測。按服務(wù)對象劃分：①工程測量中地形圖的測繪。②工程控制網(wǎng)的步設(shè)及優(yōu)化設(shè)計。③施工放樣技術(shù)和方法。④工程的變形監(jiān)測分析和預(yù)報。⑤工程測量的通用和專用儀器。⑥工程測量學(xué)的誤差及測量平差理論。四、各階段測量工作：工程勘測設(shè)計階段：①工業(yè)企業(yè)：地形圖。②線路：初測、定測和施工設(shè)計等。③橋梁：平面和高程控制測量、橋址定線、斷面測量、地形測量等。施工階段：①施工測量：控制網(wǎng)的建立和施工放樣。②監(jiān)理測量：復(fù)查、驗收、檢測和審批。運營階段：①建筑物變形測量工作。②工業(yè)設(shè)備安全運營監(jiān)測。③地表沉降測量。④局部地區(qū)變形⑤變形監(jiān)測網(wǎng)的建立。第二講工程控制網(wǎng)的步設(shè)理論與方法一、工程控制網(wǎng)的分類：按用途：測圖控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、變形監(jiān)測網(wǎng)、安裝控制網(wǎng)。按網(wǎng)點性質(zhì)：一維網(wǎng)（水準(zhǔn)）、二維網(wǎng)、三維網(wǎng)。按網(wǎng)形：三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)、混合網(wǎng)、方格網(wǎng)。按施測方法：測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、GPS網(wǎng)。按坐標(biāo)系：附合網(wǎng)、獨立網(wǎng)、經(jīng)典自由網(wǎng)、自由網(wǎng)。按其它標(biāo)準(zhǔn)：首級網(wǎng)、加密網(wǎng)、特殊網(wǎng)、專用網(wǎng)。二、作用：為工程建設(shè)提供統(tǒng)一的參考坐標(biāo)系，以及位置基準(zhǔn)和控制誤差積累。三、建網(wǎng)步驟：確定控制網(wǎng)等級。確定網(wǎng)形。確定儀器和操作規(guī)程。圖上選點，實地調(diào)研。造標(biāo)埋石。外業(yè)觀測。內(nèi)業(yè)處理。提交成果。四、測圖控制網(wǎng)：作用：控制測量誤差積累；使圖上點位精度均勻；保證圖幅之間正確拼接。精度：依據(jù)測圖比例尺大小確定。五、施工控制網(wǎng)：1、特點：①范圍小，密度大，精度高。②使用頻繁。③受施工干擾大。④采用施工坐標(biāo)系。⑤采用工程平均高程面。⑥可分級布網(wǎng)。作用：為工程建設(shè)服務(wù)。六、變形監(jiān)測網(wǎng)：概念：參考點——位于變形體之外的不變點。目標(biāo)點——位于變形體之上的變點。2、坐標(biāo)系選取原則：①變形體較大且不規(guī)則時可采用大地坐標(biāo)系。②變形體有明顯結(jié)構(gòu)特征時可采用基于監(jiān)測體本身的坐標(biāo)系統(tǒng)。③對相對運動感興趣時可采用自由基準(zhǔn)。七、工程控制網(wǎng)基準(zhǔn)：概念：基準(zhǔn)－－通過控制網(wǎng)平差求解未知點坐標(biāo)時所給出的已知數(shù)據(jù)。2、分類：①約束網(wǎng)。②最小約束網(wǎng)。③無約束網(wǎng)。第三講工程控制網(wǎng)質(zhì)量準(zhǔn)則：一、精度準(zhǔn)則：1、總體精度準(zhǔn)則：①E準(zhǔn)則：置信超橢球最大半軸盡可能小。②體積準(zhǔn)則：置信超橢球體積盡可能小。③方差準(zhǔn)則：置信超橢球半軸平方和盡可能小。④平均精度準(zhǔn)則：x的跡可與局部精度比較。⑤均勻性和各向同性準(zhǔn)則：網(wǎng)中所有點具有相同大小的誤差橢圓且精度相同。2、點位精度和相對點位精度：點位精度可用誤差橢圓和置信橢圓描述；相對點位精度可用相對誤差橢圓描述。未知數(shù)函數(shù)的精度：任意未知數(shù)W=Fx;。=FExxFo主分量：主分量能在總體上描述網(wǎng)的精度關(guān)系，是一個通用精度準(zhǔn)則。準(zhǔn)則矩陣：構(gòu)造原則：所有控制點點位誤差橢圓半徑相同；其相對誤差橢圓等于圓；它是對角陣；點的x坐標(biāo)與y坐標(biāo)隨即無關(guān)。二、可靠性準(zhǔn)則：1、概念：內(nèi)部可靠性—-發(fā)現(xiàn)觀測值粗差的能力。外部可靠性—-抵抗觀測值粗差對平差結(jié)果的影響能力。2、作用：提供衡量控制網(wǎng)內(nèi)部觀測值相互控制檢核的量化數(shù)值；提供未被發(fā)現(xiàn)的最大模型誤差值。三、靈敏度準(zhǔn)則：1、定義：在給定的顯著水平a和檢核功效B下，通過對周期觀測的平差結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計檢查，所能發(fā)現(xiàn)的某一位移向量的下界值。四、費用準(zhǔn)則：其費用包含：造標(biāo)；埋石；交通運輸；儀器設(shè)備；觀測；計算和檢查等。第四講控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計和典型工程控制網(wǎng)：一、優(yōu)化設(shè)計分類：零類設(shè)計：坐標(biāo)系和基準(zhǔn)選取。一類設(shè)計：調(diào)整網(wǎng)點位置。二類設(shè)計：改變觀測精度。三類設(shè)計：對設(shè)計的網(wǎng)進(jìn)行改進(jìn)。二、優(yōu)化設(shè)計任務(wù)：提出設(shè)計任務(wù)。制定設(shè)計方案。進(jìn)行方案評價。進(jìn)行方案優(yōu)化。三、設(shè)計方法：解析法：通過數(shù)學(xué)方程表達(dá)式，用最優(yōu)化方法解算。（適用于各類設(shè)計）模擬法：根據(jù)經(jīng)驗和準(zhǔn)則，通過計算、比較和修改得到最優(yōu)化方案。（適用于一、二、三類設(shè)計）四、隧道工程控制網(wǎng)：1、洞外GPS網(wǎng)布設(shè)原則：①在進(jìn)出口線路中線上布設(shè)進(jìn)出口點，再在進(jìn)出口點周圍布設(shè)三個定向點。②坐標(biāo)系采用以進(jìn)出口點連線為X軸，垂直它為Y軸。③貫通面位于隧道中央且與Y軸平行。④洞口處基線一般為300到500米以便于通視。五、橋梁施工控制網(wǎng)：1、布設(shè)原則：應(yīng)在其橋軸線兩端布點，其控制網(wǎng)兼作變形監(jiān)測網(wǎng)，所以其精度和穩(wěn)定性要求較高。六、變形監(jiān)測網(wǎng)：1、布設(shè)原則：工作基點除應(yīng)構(gòu)成堅強(qiáng)圖形外還要便于采用交會方法觀測。第五講控制點的標(biāo)石與標(biāo)志和內(nèi)外也一體化：一、概念：標(biāo)石——采用挖坑埋設(shè)的預(yù)制截頭錐體混凝土標(biāo)。標(biāo)志——在標(biāo)石或其它穩(wěn)固載體上精確表示控制點位置的設(shè)施。二、標(biāo)石類型：普通標(biāo)石：截頭錐體混凝土標(biāo)。深埋式標(biāo)石：就地澆注的鋼筋混凝土樁。帶強(qiáng)制對中裝置的觀測墩：低部為鋼筋混凝土樁，頂部安放強(qiáng)制對中裝置。4、水準(zhǔn)點標(biāo)石分為：平面點標(biāo)石；混凝土水準(zhǔn)標(biāo)石；地表巖石標(biāo)；平硐巖石標(biāo)；深埋式鋼管標(biāo)。三、標(biāo)志要求：反差大；亮度強(qiáng)；無相位差；有利于精確照準(zhǔn)。四、內(nèi)外業(yè)一體化內(nèi)容：內(nèi)業(yè)工作：圖上選點，布網(wǎng)，平差和成果輸出等。外業(yè)工作：踏勘選點，埋設(shè)標(biāo)石，外業(yè)觀測。五、看圖識別各種標(biāo)石與標(biāo)志第六講工程規(guī)劃階段地形圖及大比例尺地形圖應(yīng)用：一、總圖設(shè)計方法：按生產(chǎn)工藝要求將主要建筑物輪廓繪制在地形圖上?？紤]生產(chǎn)工藝和地下管線與運輸?shù)缆凡贾玫目赡苄缘?。選擇適當(dāng)?shù)谋壤摺６?、測繪地形圖方法分類：野外實地測圖：模擬法；數(shù)字法。航測法。三、概念：模擬法測圖——利用平板儀或經(jīng)緯儀配合視距尺在野外測站測量地物點的方向、距離和高差。再利用量角器，直尺等工具將野外測量數(shù)據(jù)按測圖比例尺及圖式符號展繪到白紙或聚酯薄膜上。數(shù)字法測圖——利用電子經(jīng)緯儀或其它測量儀器配合棱鏡在野外測量測站至地物點的方向、距離和高差并將其輸入電子手簿或磁卡等，現(xiàn)場繪制地形圖。四、精度：（平面）模擬法測圖：它由展繪誤差，圖根點誤差，視距誤差，方向誤差，刺點誤差組成。數(shù)字法測圖：它由定向誤差；對中誤差；觀測誤差；棱鏡中心與地物點不重合誤差組成。五、場地平整步驟：（必須掌握）（水平）繪制方格網(wǎng)。（一般邊長為20米）計算設(shè)計高程。繪出填、挖邊界線。計算填、挖高度。計算填、挖土石方工程量。放樣填、挖邊界線及填、挖高度。六、課堂練習(xí)第七講工程竣工圖測繪：一、目的：使設(shè)計、施工和管理人員掌握工程內(nèi)部現(xiàn)有全部建筑物的平面與高程位置關(guān)系、設(shè)計要素的現(xiàn)狀以及場地地形與地物的情況，形成詳細(xì)的工業(yè)竣工圖和有關(guān)的數(shù)據(jù)資料。二、竣工測量的任務(wù)：檢驗設(shè)計的正確性，闡明竣工成果，為后續(xù)設(shè)計服務(wù)。改擴(kuò)建原有工程時，應(yīng)利用原有的平面、高程位置。滿足生產(chǎn)管理和變形監(jiān)測的需要。三、施測竣工圖原則：控制測量系統(tǒng)應(yīng)與原有系統(tǒng)保持一致。測量控制網(wǎng)必須有一定的精度標(biāo)準(zhǔn)。充分利用已有的測量和設(shè)計資料。四、竣工圖內(nèi)容：廠區(qū)現(xiàn)狀標(biāo)準(zhǔn)圖。輔助圖。剖面圖。專業(yè)分圖。技術(shù)總結(jié)報告和成果表。五、總圖編繪的基本規(guī)定：總平面及交通運輸竣工圖。（公路、鐵路，各種建筑物等）給排水管道竣工圖。動力、工藝管道竣工圖。（管道交會點，位置，材料等）輸電及通信線路竣工圖。（線路走向等）綜合管線竣工圖。（地上，地下等）六、編繪方法：底圖處理。（各種基本圖件，分層處理）總圖形成。（用實測數(shù)據(jù)修改設(shè)計圖）第八講水下地形圖測繪：一、用途：建立深水巷、內(nèi)河航段和回淤研究等。橋梁、港口碼頭以及沿江公路、鐵路等。海洋漁業(yè)開發(fā)及養(yǎng)殖。海洋石油，海底管道等。防洪，發(fā)電和污染處理。軍事上如潛艇，反水雷等?？茖W(xué)上，確定地幔表層及物質(zhì)結(jié)構(gòu)等。國與國之間劃定海域邊界等。二、定位方法：全站儀定位。2、GPS差分定位。三、水深測量儀器：回聲探測器。多波束探測儀。激光測深系統(tǒng)。四、深度基準(zhǔn)面：理論上可能出現(xiàn)的最低潮面，位于海水面以下高度為L（主要分潮的調(diào)和函數(shù)）的平面處。五、水下地形測量方法：1、外業(yè)：在斷面線上設(shè)立兩個標(biāo)志，便于船瞄準(zhǔn)定向（采用前方交會法）。2、內(nèi)業(yè)：①將外業(yè)測角和測深數(shù)據(jù)匯總并逐點核對。②由水位觀測結(jié)果和水深記錄計算各測點高程。③展繪各測點位置，注記相應(yīng)高程。④在圖上勾繪等高線和等深線表示出水下地形的起伏。六、水下縱斷面圖測繪步驟：量取河道里程。換算同時水位。編制縱橫斷面成果表。繪制河道縱斷面圖。第九講施工放樣方法：一、施工放樣的任務(wù)：將圖紙上設(shè)計的建筑物的平面位置和高程按設(shè)計要求，以一定的精度在實地標(biāo)定出來，作為施工依據(jù)。二、建筑限差：建筑物竣工之后實際位置相對于設(shè)計位置的極限偏差。三、直接放樣法：1、高程放樣：①水準(zhǔn)儀放樣。②全站儀無儀器高法放樣。角度放樣：從一個已知方向出發(fā)放樣另一個方向。距離放樣：根據(jù)已知的起點和方向用距離放樣出另一個點。4、點位放樣：①極坐標(biāo)法。②全站儀坐標(biāo)法。③距離交會法。④角度交會法。⑤直接坐標(biāo)法。5、鉛垂線放樣：①經(jīng)緯儀+彎管目鏡法。②光學(xué)鉛垂儀法。③激光鉛垂儀法。四、歸化法放樣：1、角度放樣：（加入角度改化值）。2、點位放樣：①距離交會。②角度交會。3、放樣直線：4、1）測小角歸化。步驟：（①將儀器架于已知點A瞄準(zhǔn)已知點B，以距離S1放樣出P'點。②以A點為測站反復(fù)觀測小角za。③計算歸化值W=NQ*S1/p。④改化J得P點。）5、2）測大角歸化。（步驟：①將儀器架于已知點A瞄準(zhǔn)已知點B，以距離S1放樣出P'點。②以P'點為測站反復(fù)觀測大角ZY得到AY。③量取S2并計算歸化值8=S1*S2/（S1+S2）*（180-y）/P。④改化J得P點。）6、構(gòu)網(wǎng)聯(lián)測法：（采用強(qiáng)制對中，將控制點與放樣點聯(lián)合平差計算。）五、剛體的放樣定位：確定它的六個自由度：三個平移（x,y,z）和三個旋轉(zhuǎn)（aBY）。六、課堂練習(xí)。第十講圓曲線測設(shè)：一、曲線分類：1、平面曲線：（連接不同方向的曲線）①圓曲線②緩和曲線。2、豎曲線：連接不同坡度的曲線。二、圓曲線要素及其計算：1、曲線要素：①曲線半徑R；②偏角a（線路轉(zhuǎn)向角）；③切線長T；④曲線長L；⑤外矢距E；⑥切曲差Q。2、計算公式：①T=R*tan（a/2）；②L=n/180*a*R；③E=R*（sec（a/2）—1）；④Q=2*T—L。三、圓曲線主要里程計算：1、主點：ZY（直線與圓曲線交點）；QZ（曲線中點）；YZ（圓曲線與直線交點）。2、①已知條件:JD（交點）里程。②未知條件:各主點里程。③計算:ZY=JD—T；QZ=ZY+L/2；YZ=QZ+L/2。（檢核條件：JD+T—Q=YZ）以上均代表里程。四、圓曲線的主要點測設(shè)：步驟：①將經(jīng)緯儀安置于交點上，以線路方向定向。②分別沿切線長量出ZY點和YZ點。③在交點上后視ZY點，撥（180—a）/2角，得分角線方向。④沿分角線方向自交點量取外矢距E得曲線中點。五、圓曲線的詳細(xì)測設(shè)：偏角法：（以方向和長度交會的方法獲得放樣點位）步驟：①在ZY點安置儀器，照準(zhǔn)切線方向，使度盤歸零。②撥偏角61（6i=C/2R*180/n）（C為規(guī)定長度），沿偏角方向量取C1得1點。③撥偏角62,沿偏角方向量取C2得2點。④用同樣方法測出其余各點直至QZ點。⑤將儀器搬至YZ點，繼續(xù)測量（方向相反）。⑥當(dāng)閉合差滿足要求時，按長度比分配。切線支距法：（直角坐標(biāo)法）步驟：沿切線方向自ZY點量取Xi。（Xi=R*sina；Yi=R（1—cosa）。再垂直于切線方向，沿Xi點量取Yi的曲線上I點。同理將儀器搬至另一半繼續(xù)測設(shè)。弦線偏距法：（計算兩弦線間的差值）步驟：①以切線定向，自ZY點量取C（一般為20米）得1、點。②分別自ZY點和1'點以C和D1（D1=2C*sina/4）作長度交會得1點。③把ZY點和1點間的弦線延長一倍得2、點。④分別自1點和2、點以C和D（D=2C*sina/2）作長度交會得2點。⑤同法測出其余各點。六、課堂練習(xí)。第十一講緩和曲線測設(shè)：一、緩和曲線種類：（螺旋線）和（三次拋物線）等。二、螺旋線特性：曲線上任意一點曲率半徑R與該點至起點的曲線長L成反比。三、緩和曲線的主點及要素計算：1、曲線主點：ZH（直線與緩和曲線的交點）；HY（緩和曲線與圓曲線的交點）；QZ（曲線中點）；YH（圓曲線和緩和曲線的交點）；HZ（緩和曲線與直線的交點）。2、曲線要素計算：T=m+（R+P）*tan（a/2）；L=nR*（a—20）/180+21；E=（R+P）*sec（a/2）—R；Q=2T—L；P=l/2R*p；m=1/2—132i3緩和曲線上任意一點坐標(biāo)：X=l—I5l=R4圓曲線上任意一點坐標(biāo)：a+m；y=R（1—cosa）+P。四、主點里程計算：①已知條件：JD（交點）里程；半徑R；緩和曲線長1；轉(zhuǎn)向角a。②未知條件：各主點里程。③計算：ZH=JD—T；HY=ZH+1；QZ=ZH+L/2；HZ=QZ+L/2；YH=HZ—1（檢核條件：JD+T—Q=HZ）。五、各主點測設(shè)步驟：①將經(jīng)緯儀安置于交點上，分別沿切線方向和切線長交會定出H。②搬站至交點，撥（a）/2,沿此平分線量取外矢距E得QZ點。③分別計算出HY和YH點坐標(biāo)（x,y）。④從交點開始沿切線方向量取T—X,再垂直于切線方向量取y得HY和YH點。六、細(xì)部測設(shè)：用切線支距法測設(shè)曲線細(xì)部：①自點開始沿切線方向量?。ǎ?，）米直至點。②從上述各點退回一，得各曲線點的垂足。③垂直與垂足，量取得曲線上點。④搬站至另一半繼續(xù)測設(shè)。用偏角法測設(shè)曲線細(xì)部：①在點安置儀器，瞄準(zhǔn)切線方向，使度盤歸零。②撥偏角（）,在視線方向上量取米得第一點。③繼續(xù)撥角，量取米得第二點。④繼續(xù)撥角直至點。⑤將儀器安置于點，后視點，配置度盤為B—I。⑥撥偏角6（6）量取米得第一點。⑦以此類推得其余各點。七、課堂練習(xí)。第十二講困難地段曲線測設(shè)和極坐標(biāo)法放樣：一、交點不能安置儀器：1解決辦法：在兩條切線上選定兩副點AB2副點選擇條件：①要和（）點通視。②A兩點相互通視。③可知兩點到交點的距離。二、用偏角法測設(shè)曲線越過障礙物的方法：步驟：①在曲線上選擇一點（和（）點，（）點通視）。②將過（）點的切線轉(zhuǎn)到過點的切線。③繼續(xù)測設(shè)其余點。三、曲線起點或終點不能安置儀器：方法：①自交點沿切線方向量取一（為點坐標(biāo)，為切線長）。②再垂直于切線量取得點。③將儀器架設(shè)于點以其切線方向為軸繼續(xù)測設(shè)。四、豎曲線要素計算：a=i1—i2;T=R*（i1—i2）;L=2T;E=T*T/2R。五、任意設(shè)站極坐標(biāo)法測設(shè)曲線：

1、原理：把由直線段、圓曲線段、緩和曲線段組合而成的曲線歸算到統(tǒng)一的測量坐標(biāo)系中，Y軸垂直于切線方向)以便于放樣。(ZH—JD為X軸，ZHY軸垂直于切線方向)l3yl3y———i6Rl0x—lx—l—iii40R2l2。0、圓曲線段計算TOC\o"1-5"\h\z((l—0.5l)312、圓曲線段計算x—l———i0——0ii6R2240R2(l—0.5l)2(l—0.5l)412y―i0—i0+0i2R24R324Rl5l3、第二緩和曲線坐標(biāo)計算：x=l-l；y—i-。(l—L-(L—L))。ii40R2l2i6Rlii000、線路左右邊樁計算:X左二乂+口區(qū)05(人一90)；Y左=丫+口*5我(A—90)；X右=乂+口乜05(A+90)；Y右=Y+D*SIN(A+90)。(注意：要進(jìn)行坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。)第十三講變形監(jiān)測基礎(chǔ)知識：一、變形監(jiān)測定義：對監(jiān)視對象和物體進(jìn)行測量以確定其空間位置隨時間的變化特征。二、變形監(jiān)測的作用：保障工程安全。積累分析資料、解釋變形機(jī)理。驗證變形假說。三、內(nèi)容：水平位移、垂直位移、偏距、傾斜、擾度、彎曲、扭轉(zhuǎn)、震動、裂縫等。四、變形模型分類：非周期變形模型。周期變形模型。運動變形模型。變形體幾何模型。五、特點：周期觀測；動態(tài)監(jiān)測；精度要求不同。六、變形影響因子和動態(tài)變形模型：1、變形影響因子——引起變形的原因。它包括：地殼運動、基礎(chǔ)變形、地下開采、地下水位變化、建筑荷載。2動態(tài)變形數(shù)學(xué)模型：f—。七、監(jiān)測點布設(shè)原則：參考點：應(yīng)布設(shè)在變形體之外，安全且容易到達(dá)的地方；要鉆孔至基巖且在參考點附近加設(shè)保護(hù)點。目標(biāo)點：應(yīng)布設(shè)在變形體之上，要有代表性和適當(dāng)?shù)拿芏龋芊从匙冃误w形變。第十四講變形監(jiān)測方案設(shè)計和方法：一、監(jiān)測方案制定準(zhǔn)則：i確定變形狀態(tài)所需要的測量精度6。確定觀測次數(shù)。確定兩周期之間的時間間隔。確定一周期所允許的觀測時間。二、典型的變形準(zhǔn)則分析：TOC\o"1-5"\h\zi非周期變形：6<△/2周期變形：△。3運動模型：△三6I三、監(jiān)測費用的確定：建立檢測系統(tǒng)的一次性花費。每一個觀測周期花費。維護(hù)和管理費。四、補(bǔ)充考慮：在監(jiān)測時，變形體不能觸及，否則影響變形形態(tài)。要有一定的時間才能到達(dá)變形體，而且危險性大。當(dāng)變形體到達(dá)一定值時會對變形體本身和環(huán)境造成巨大危害，需要持續(xù)觀測，必要時報警。做荷載變形實驗時，要求處理速度快，宜采用自動或半自動化。有的監(jiān)測會使工程停工，需慎重考慮。有的任務(wù)只在于保存原始狀態(tài)，宜采用攝影測量方式。五、變形監(jiān)測方法：1常規(guī)大地測量方法：①一、二、三維坐標(biāo)網(wǎng)平差；②交會法；③極坐標(biāo)法；④衛(wèi)星定位;⑤幾何水準(zhǔn)；⑥三角高程；⑦等。攝影測量方法特點：不需接觸被監(jiān)測的變形體。外業(yè)工作量小。信息量大，利用率高，利用種類多，可對變形前后做后續(xù)處理。攝影儀器費用高昂，對軟硬件要求高。特殊大地測量方法：短距離測量方法：采用金屬絲測長儀；采用銦瓦線。微距測量準(zhǔn)直法：光學(xué)法；光電法；機(jī)械法。微距測量鉛直法：光學(xué)法；光電法；機(jī)械法。液體靜力水準(zhǔn)測量法：利用連通管的液體壓力測量。擾度曲線和傾斜測量。（擾度：曲線某點到基準(zhǔn)線的距離）裂縫觀測：走向，大小，長度，寬度等。震動觀測：采用光電觀測系統(tǒng)。三維激光掃描測量：提供水平角，垂直角，距離三種觀測值。第十五講變形觀測數(shù)據(jù)處理：一、變形分析分類：靜態(tài)，似靜態(tài)點場分析。綜合變形模型。動力學(xué)模型。二、變形監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)處理：1、平均間隙法加最大間隙法：由高斯－馬爾可夫模型和兩周期平差推出。2卡爾曼濾波法：由第一個周期參考網(wǎng)的坐標(biāo)未知數(shù)向量及其協(xié)方差陣，并參考第周期參考網(wǎng)的觀測值，求解第周期的坐標(biāo)未知數(shù)向量及其協(xié)方差。三、變形監(jiān)測點數(shù)據(jù)處理：1、回歸分析法：將變形體當(dāng)作一個系統(tǒng)，將目標(biāo)點上變形看作因變量，將變形因子看作自變量，對其進(jìn)行長期觀測，找出其函數(shù)關(guān)系。（逐步回歸算法步驟：①初選變形影響因子。②確定首選的一元線性回歸方程。③確定最佳二元線性回歸方程。④確定最佳三元線性回歸方程。⑤若三個變形影響因子都是顯著回歸因子，則繼續(xù)添加因子，直到最后得到最佳回歸方程。）2、其它方法：①時間序列法：動態(tài)數(shù)據(jù)階回歸滑動模型。②頻譜分析法：先進(jìn)行傅立葉變換再進(jìn)行頻譜分析。③模糊人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：現(xiàn)主要運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。④小波分析法：從時頻域局部信號中提取有用信息。四、變形體的變形模型分析：1、目標(biāo)點的位移向量場：通過穩(wěn)定基準(zhǔn)，我們可以獲得兩周期之間的位移值，從而可以制作位移向量圖。2變形體的綜合變形模型：①剛體運動模型一包括平移和旋轉(zhuǎn)。②相對變形模型一包括伸縮、錯動、彎曲、扭轉(zhuǎn)。③綜合變形模型一將上兩種變形疊加。3運動模型：①回歸模型（缺點：回歸多項式過于簡單；每個點都模擬相同的速度和加速度；相鄰點間相差很大，產(chǎn)生不連續(xù)。）②卡爾曼濾波模型（優(yōu)點：有嚴(yán)密的遞推算法；不需要保留使用過的觀測值序列；可把模型參數(shù)預(yù)計與預(yù)報結(jié)合起來。）動態(tài)模型：不僅研究點的運動，同時還研究引起運動的作用力。第十六講變形監(jiān)測資料整理、成果表達(dá)和解釋：一、資料整理：資料整理——對原始資料進(jìn)行匯集、審核、整理、編排，使之集中、系統(tǒng)化、規(guī)格化和圖表化，并刊印成冊。資料整理的目的：便于應(yīng)用分析；提供資料和歸檔保存。3資料整理的內(nèi)容：①收集資料；②審核資料；③填表和繪圖；④編寫整理成果說明。觀測資料分析分類：定性分析；定量分析；定期分析；不定期分析；綜合分析。資料分析的常用方法：作圖分析：將觀測資料按時間順序繪制成過程線，或其它曲線，便于分析。統(tǒng)計分析：用數(shù)理統(tǒng)計分析方法分析觀測值變化規(guī)律找到其周期、相關(guān)性、發(fā)展趨勢等。對比分析：將實測值與設(shè)計值比較找出差值及其原因。建摸分析：建立數(shù)學(xué)模型加以分析。（統(tǒng)計模型；確定性模型；混合模型）6提交成果：①技術(shù)設(shè)計書和測量方案；②監(jiān)測網(wǎng)和監(jiān)測點的布置平面圖；③標(biāo)石、標(biāo)志規(guī)格及埋設(shè)圖；④儀器的檢核資料；⑤原始觀測記錄；⑥平差計算、成果質(zhì)量評定資料;⑦變形觀測數(shù)據(jù)處理分析和預(yù)報成果資料；⑧變形過程和變形分布圖表；⑨變形監(jiān)測、分析和預(yù)報成果技術(shù)報告。二、成果表達(dá)：1表達(dá)方式：①傳統(tǒng)：文字、表格、圖形；②多媒體、仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實。觀測實例。（能看懂各種工程實例圖表）三、成果解釋：變形成果需要回答的問題：是環(huán)境安全監(jiān)測還是交通運行安全監(jiān)測或運行安全監(jiān)測？需在不同荷載情況下，對變形體的變形模型作檢驗假設(shè)。根據(jù)巖土力學(xué)性質(zhì)建立物理力學(xué)模型。工程整治的效果如何？對地球物理或物理假設(shè)進(jìn)行驗證。對工程建筑物進(jìn)行監(jiān)測和檢驗。采取建筑措施后做建筑物安全證明。第十七講精密安裝控制網(wǎng)的建立和設(shè)備安裝與檢較：一、安裝和檢較的主要任務(wù)：根據(jù)設(shè)計和工藝的總要求，將大量的工藝設(shè)備構(gòu)件按規(guī)定的精度和工藝流程的需要安置到設(shè)計位置、軸線、曲面上，同時在設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行必要的檢測和校準(zhǔn)測量。二、直神三角網(wǎng)：思路：沿要測量的直線布設(shè)控制點，且控制點近似成一條直線。2邊長觀測誤差方程：。3方向觀測誤差方程：JP—P/三、環(huán)行控制網(wǎng)：測高環(huán)行三角網(wǎng)：以測邊、測高達(dá)到高精度測角的目的。大地四邊形環(huán)鎖優(yōu)點：結(jié)構(gòu)堅強(qiáng)，只測邊不測角。四、三維控制網(wǎng)：1、意義：避免了二次布網(wǎng)、觀測和平差的煩瑣工作；避免了一些相關(guān)元素分開處理在精度上、時間上和信息上帶來的損失，理論上更加完美。五、高程控制網(wǎng)：仍然采用傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量。六、傳統(tǒng)天線測量方法分類：機(jī)械測量方法：樣板法（旋轉(zhuǎn)、固定）；數(shù)控機(jī)床法。光學(xué)測量法：雙五棱鏡法；經(jīng)緯儀帶鋼尺法；五棱鏡帶尺法。電學(xué)測量法。七、樣板法：1旋轉(zhuǎn)樣板法：①優(yōu)點：樣板設(shè)計制造比較容易，操作方便，讀數(shù)直觀；既可檢測一般精度的輻射面，又可檢測高精度的反射面；樣板不僅是檢測工具，還是安裝和調(diào)整反射面的裝置。②缺點：系統(tǒng)建立煩瑣需其它儀器輔助；對大尺寸天線測量困難；測量效率低，人工讀數(shù)易出錯。2、固定樣板法：利用天線成型摸具作為測量工具。八、雙五棱鏡法：由一臺準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡和兩塊五棱鏡組成。優(yōu)點：可以測量拋物面在不同仰角時的表面精度。缺點：結(jié)構(gòu)繁雜，不能檢測非圓形天線。九、經(jīng)緯儀帶尺法：1、方法：用經(jīng)緯儀測垂直角，用鋼尺測弧長，然后計算偏差并調(diào)整。十、射電全息法：原理：利用天線的遠(yuǎn)場復(fù)方向圖與天線口面上的場分布間的傅立葉變換關(guān)系，由遠(yuǎn)場方向圖的測量來反推天線口面上的場分布，并由天線口面上的相位分布，用光線追跡得到天線表面相對于理想拋物面偏差的信息。缺點：測小口徑天線時精度低；射電源數(shù)量和空間分布有限；不能用于天線初裝。十一、三坐標(biāo)測量機(jī)：測量原理：將被測物體安置于三坐標(biāo)測量機(jī)中測量，可獲得被測物體各點的坐標(biāo)，通過這些坐標(biāo)，經(jīng)過數(shù)學(xué)運算可求出被測物體的幾何尺寸、形狀和位置。優(yōu)點：通用性強(qiáng)、測量范圍大、精度高、能與柔性系統(tǒng)相連。第十八講精密定線、方位傳遞和三維量測系統(tǒng)：一、精密定線方法：外插定線步驟：①將儀器安置于B盤左照準(zhǔn)A倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡定出點。②盤右照準(zhǔn)A倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡定出點。③取和中點為待定點點。內(nèi)插定線步驟：①將儀器安置于近似于直線上一點。②計算的距離W￡a③沿方向改化￡得點。3機(jī)械法準(zhǔn)直測量：在兩個基準(zhǔn)點之間懸掛一條引張線（尼龍線、鋼絲），利用垂直投影儀測量各中間點偏離值。二、短邊方位傳遞：1、主要誤差影響：（系統(tǒng)誤差）和（偶然誤差）。2系統(tǒng)誤差分類：①對中誤差影響：儀器對中誤差；目標(biāo)偏心誤差。②望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤差。③垂直軸傾斜誤差。照準(zhǔn)標(biāo)志要求：形狀、大小便于精確瞄準(zhǔn)；沒有測量相位差；反差大，亮度好；沒有偏心差。短邊方位角傳遞方法：互瞄十字絲；互瞄內(nèi)覘標(biāo)。三