工程測量學（課堂PPT）

1、1工程測量學10/26/20212本課程簡介 工程測量學 學時56學時 其中理論40學時 實驗16學時 后續(xù)配套課程 工程測量學實習1周3課程結束考核辦法課程結束考核辦法 課程結束考試：課程結束考試：70% 考勤、作業(yè)：考勤、作業(yè)：20% 課間實習：課間實習：10%4本課程教材情況介紹 1、武漢大學出版社 工程測量學張正祿編 2、測繪出版社 工程測量學李青岳主編 3、同濟大學工程測量學陳龍飛主編 以上三種教材各有優(yōu)缺點，我校采用測繪出版社 工程測量學56一、工程測量學在測繪學中的地位和研究應用領域 1、工程測量學和其它課程之間的聯(lián)系測繪地測繪地形圖形圖海洋測量學海洋測量學地圖學地圖學GPS全球

2、定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)測量平差測量平差控制測量學控制測量學數(shù)字測圖原理數(shù)字測圖原理7 前面所講的課程，都是為了測繪地形圖，從測圖原理、測圖技術手段，減少誤差（理論上、方法上）等方面的課程。而測繪還有另一個應用，就是為工程建設服務，那么在工程上有哪些應用，有哪些技術，就是工程測量學所講的內容， 工程測量學就是一門應用學科，理論上沒有太多理論，儀器大部分還是以前所學儀器，主要講一些方法應用。 2、工程測量學的定義 定義一：工程測量學是研究各種工程在工程測量學是研究各種工程在規(guī)規(guī)劃設計、施工建設和運營管理劃設計、施工建設和運營管理階段所進行階段所進行的各種測量工作的學科。的各種測量工作的學科。特點：比

3、較大眾化，易于理解。特點：比較大眾化，易于理解。810/26/2021定義二：定義二： 工程測量學主要研究在工程、工業(yè)和城市建設工程測量學主要研究在工程、工業(yè)和城市建設以及資源開發(fā)各個階段所進行的地形和有關信息的以及資源開發(fā)各個階段所進行的地形和有關信息的采集和處理，采集和處理，施工放樣、設備安裝、變形監(jiān)測分析施工放樣、設備安裝、變形監(jiān)測分析和預報等的理論、方法和技術，以及研究對測量和和預報等的理論、方法和技術，以及研究對測量和工程有關的信息進行管理和使用工程有關的信息進行管理和使用的學科，它是測繪的學科，它是測繪學在國民經濟和國防建設中的直接應用。學在國民經濟和國防建設中的直接應用。定義二較

4、定義一更具體、準確，且范圍更大定義二較定義一更具體、準確，且范圍更大910/26/2021定義三：定義三： 工程測量學是研究地球空間（包括地面、地下、工程測量學是研究地球空間（包括地面、地下、水下、空中）中具體幾何實體的測量描繪和抽象幾水下、空中）中具體幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測設實現(xiàn)的理論、方法和技術的一門應用何實體的測設實現(xiàn)的理論、方法和技術的一門應用性學科。性學科。定義三更加概括、抽象和科學。定義三更加概括、抽象和科學。定義二、三除建筑工程外，機器設備乃至其它幾何實體都定義二、三除建筑工程外，機器設備乃至其它幾何實體都是工程測量學的研究對象，且都上升到了理論、方法和技是工程測量

5、學的研究對象，且都上升到了理論、方法和技術，強調工程測量學所研究的是與幾何實體相聯(lián)系的測量、術，強調工程測量學所研究的是與幾何實體相聯(lián)系的測量、測設的理論、方法和技術。測設的理論、方法和技術。10二、工程知識介紹 （一）工程的種類 1、工業(yè)建設 2、城市建設 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11（二）工程階段的劃分 1、規(guī)劃設計階段測繪主要工作有控制測量、地形測量最后提供不同比例尺的地形圖供規(guī)劃設計用 2、施工建設階段測繪任務：如何把圖上設計好的建筑物、構筑物的位置在地面上確定出來，并指導施工的銜接。 3、運營竣工階段 測繪主要工

6、作：變形觀測12（三）、工程的基本知識1、建筑結構 鋼結構、寬假結構、木結構、磚混結構、框架剪力墻結構2、基礎種類天然基礎、條形基礎、筏片基礎、樁基礎3、基坑知識（1）圍護結構 鋼板樁、地連墻、放坡（2）支護情況：冠梁、腰梁、支撐重要性：測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，并且預測未來變化情況，要達到要求，必須有土木、巖土學科的知識。對于不同基礎、結構、圍護結構的變形規(guī)律要有基本的了解。1310/26/2021三、工程測量學的學科位置三、工程測量學的學科位置測繪學測繪學大大地地測測量量學學工工程程測測量量學學攝攝影影測測量量與與遙遙感感地地圖圖制制圖圖學

7、學一級學科一級學科二級學科二級學科1410/26/2021工程測量學的研究領域工程測量學的研究領域工程測工程測量學量學工業(yè)測量工業(yè)測量線路工程測量線路工程測量水利工程測量水利工程測量橋梁工程測量橋梁工程測量隧道工程測量隧道工程測量建筑工程測量建筑工程測量礦山測量礦山測量海洋測量海洋測量軍事工程測量軍事工程測量幾乎每一行業(yè)和工程測量都有相應的著書或教材。1510/26/2021 由于工程測量的研究應用領域非常廣泛，發(fā)由于工程測量的研究應用領域非常廣泛，發(fā)展變化也很快，因此寫書十分困難。展變化也很快，因此寫書十分困難。 目前國內目前國內外沒有一本外沒有一本全面全面涉及工程測量學理論、技術、方涉及工

8、程測量學理論、技術、方法和實際應用的現(xiàn)代專著或教材。法和實際應用的現(xiàn)代專著或教材。第15頁，共41頁1610/26/2021四、工程測量學的內容四、工程測量學的內容1 、 按工程建設階段劃分按工程建設階段劃分 工程測量按工程建設的規(guī)劃設計、施工建設和運營管理工程測量按工程建設的規(guī)劃設計、施工建設和運營管理三個階段分為三個階段分為“規(guī)劃設計階段規(guī)劃設計階段”、“建設施工階段建設施工階段”和和“運運營管理階段營管理階段”，三個階段測繪工作有：，三個階段測繪工作有：1）規(guī)劃設計階：主要是提供各種比例尺的地形圖，另外還）規(guī)劃設計階：主要是提供各種比例尺的地形圖，另外還要為工程地質勘探，水文地質勘探以及

9、水文測驗等進行測要為工程地質勘探，水文地質勘探以及水文測驗等進行測量。對于重要的工程區(qū)的穩(wěn)定性監(jiān)測。量。對于重要的工程區(qū)的穩(wěn)定性監(jiān)測。初步設計階段：提供小比例尺地形圖。初步設計階段：提供小比例尺地形圖。詳細設計階段：詳細設計階段：提供大比例尺地形圖。提供大比例尺地形圖。第16頁，共41頁1710/26/20212）建設施工階段）建設施工階段：建立：建立施工控制網，工程建筑物施工控制網，工程建筑物定線放樣，施工質量控制，定線放樣，施工質量控制，開挖與建筑方量測繪，工開挖與建筑方量測繪，工程竣工測量、變形觀測以程竣工測量、變形觀測以及設備的安裝測量等。及設備的安裝測量等。1810/26/2021工

10、程施工階段的測量工作主要是工程施工階段的測量工作主要是按設計按設計要求將設計的建構筑物位置、形狀、大要求將設計的建構筑物位置、形狀、大小及高程在實地標定出來小及高程在實地標定出來，以便進行施，以便進行施工；另一方面作為施工質量的監(jiān)督，還工；另一方面作為施工質量的監(jiān)督，還需進行需進行工程質量監(jiān)理。工程質量監(jiān)理。1910/26/2021 不同的施工的對象，其施工測量工作不同的施工的對象，其施工測量工作程序基本上是一致的。主要的測量工作有：程序基本上是一致的。主要的測量工作有：施工控制網的建立施工控制網的建立 施工放樣施工放樣 竣工測量竣工測量2010/26/20213）運營管理階段：）運營管理階段

11、：工程建筑物的變形觀測，包括水平工程建筑物的變形觀測，包括水平位移、沉陷、傾斜以及擺動等定期或持續(xù)監(jiān)測。建立工程位移、沉陷、傾斜以及擺動等定期或持續(xù)監(jiān)測。建立工程進管理、維護信息系統(tǒng)。進管理、維護信息系統(tǒng)。 工程運營管理階段測量工作的主要任務是工程建筑物的工程運營管理階段測量工作的主要任務是工程建筑物的變形觀測變形觀測。在工程建筑物運營期間，為了監(jiān)視其安全和穩(wěn)定。在工程建筑物運營期間，為了監(jiān)視其安全和穩(wěn)定的情況，了解其設計是否合理，驗證設計理論是否正確，需的情況，了解其設計是否合理，驗證設計理論是否正確，需要定期對其要定期對其位移、沉降、傾斜以及搖擺位移、沉降、傾斜以及搖擺等進行觀測，稱為變等

12、進行觀測，稱為變形觀測。形觀測。2110/26/20212 、 按服務對象劃分按服務對象劃分按服務對象分：建筑工程測量、水利工程測量、按服務對象分：建筑工程測量、水利工程測量、線路工程測量、橋隧工程測量、地下工程的測量、線路工程測量、橋隧工程測量、地下工程的測量、海洋工程測量、軍事工程測量、三維工業(yè)測量，海洋工程測量、軍事工程測量、三維工業(yè)測量，以及礦山測量、城市測量等。以及礦山測量、城市測量等。2210/26/2021五、五、 工程測量的儀器工程測量的儀器經緯儀、水準儀、全站儀和經緯儀、水準儀、全站儀和GPS接收機是工程測量的接收機是工程測量的通用儀器。專用儀器包括機械式、光電式及光機電（子

13、）多傳感器集成包括機械式、光電式及光機電（子）多傳感器集成式儀器或測量系統(tǒng)。式儀器或測量系統(tǒng)。 基線測量或準直測量基線測量或準直測量儀器：有正錘、倒錘及垂線觀測儀器：有正錘、倒錘及垂線觀測儀、引張線儀、各種激光準直儀、鉛直儀（向下、向上）、儀、引張線儀、各種激光準直儀、鉛直儀（向下、向上）、自準直儀以及尼龍絲或金屬絲準直測量系統(tǒng)等。自準直儀以及尼龍絲或金屬絲準直測量系統(tǒng)等。 距離測量距離測量儀器：中長距離、短距離和微距離測量。儀器：中長距離、短距離和微距離測量。ME5000、銦瓦線尺測距儀、銦瓦線尺測距儀DISTINVAR、應變儀、應變儀DISTERMETER、雙頻激光干涉儀、雙頻激光干涉儀、

14、CCD線列傳感器測量，距離測量精度從毫線列傳感器測量，距離測量精度從毫米、微米級進入到納米級。米、微米級進入到納米級。2310/26/2021CG-3(3A)型型垂線觀測儀垂線觀測儀主要用于主要用于大壩、高層建筑物等大型工程的大壩、高層建筑物等大型工程的水平變形測量及撓度測量水平變形測量及撓度測量利用激光束測量直線度利用激光束測量直線度誤差的測量工具誤差的測量工具- 激光激光準直儀準直儀2410/26/2021TPS與與GPS完美結合，集成完美結合，集成GPS接收機的高性能全站儀。接收機的高性能全站儀。無需控制點、長導線和后方無需控制點、長導線和后方交會操作，只需安裝交會操作，只需安裝Smar

15、tStation，并使用，并使用GPS確確定該點的準確位置，然后就定該點的準確位置，然后就可以使用全站儀進行測量、可以使用全站儀進行測量、放樣。僅僅通過簡單的安裝放樣。僅僅通過簡單的安裝調試，就可以簡單、快速地調試，就可以簡單、快速地測量作業(yè)。測量作業(yè)。SmartStation 超站儀超站儀2510/26/2021高程測量高程測量方面，最顯著的發(fā)展應數(shù)方面，最顯著的發(fā)展應數(shù)液體靜力水準測量系統(tǒng)液體靜力水準測量系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通過各種類型的傳感器測量容器的液面高度，可同這種系統(tǒng)通過各種類型的傳感器測量容器的液面高度，可同時獲取數(shù)十乃至數(shù)百個監(jiān)測點的高程，具有高精度、遙測、時獲取數(shù)十乃至數(shù)百個監(jiān)測點

16、的高程，具有高精度、遙測、自動化、可移動和持續(xù)測量等特點。兩容器間的距離可達數(shù)自動化、可移動和持續(xù)測量等特點。兩容器間的距離可達數(shù)十公里，如用于跨河與跨海峽的水準測量；通過一種壓力傳十公里，如用于跨河與跨海峽的水準測量；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)厘米達到數(shù)米。感器，允許兩容器之間的高差從過去的數(shù)厘米達到數(shù)米。121212()()hHHaabb 2610/26/2021 與高程測量有關的是與高程測量有關的是傾斜測量傾斜測量(又稱撓度曲線測量又稱撓度曲線測量)，即確定被測對象即確定被測對象(如橋、塔如橋、塔)在豎直平面內相對于水平或鉛直基在豎直平面內相對于水平或鉛直基準線的

17、撓度曲線。各種機械式測斜準線的撓度曲線。各種機械式測斜(傾傾)儀、電子測傾儀都向著儀、電子測傾儀都向著數(shù)字顯示、自動記錄和靈活移動等方向發(fā)展，其精度達微米數(shù)字顯示、自動記錄和靈活移動等方向發(fā)展，其精度達微米級。級。2710/26/2021 具有多種功能的混合測量系統(tǒng)具有多種功能的混合測量系統(tǒng)是工程測量專用是工程測量專用儀器發(fā)展的顯著特點，采用多傳感器的高速鐵路軌儀器發(fā)展的顯著特點，采用多傳感器的高速鐵路軌道測量系統(tǒng)，用測量機器人自動跟蹤沿鐵路軌道前道測量系統(tǒng)，用測量機器人自動跟蹤沿鐵路軌道前進的測量車，測量車上裝有棱鏡、斜傾傳感器、長進的測量車，測量車上裝有棱鏡、斜傾傳感器、長度傳感器和微機，

18、可用于測量軌道的度傳感器和微機，可用于測量軌道的3維坐標、軌維坐標、軌道的寬度和傾角。液體靜力水準測量與金屬絲準直道的寬度和傾角。液體靜力水準測量與金屬絲準直集成的混合測量系統(tǒng)在數(shù)百米長的基準線上可精確集成的混合測量系統(tǒng)在數(shù)百米長的基準線上可精確測量測點的高程和偏距。測量測點的高程和偏距。2810/26/2021 綜上所述，工程測量專用儀器具有綜上所述，工程測量專用儀器具有高精度高精度(亞毫米、微米乃至納米亞毫米、微米乃至納米)、快速、遙測、無接觸、快速、遙測、無接觸、可移動、連續(xù)、自動記錄、微機控制可移動、連續(xù)、自動記錄、微機控制等特點，可等特點，可作精密定位和準直測量，可測量傾斜度、厚度、

19、作精密定位和準直測量，可測量傾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，還可測振動頻率以及物體表面粗糙度和平直度，還可測振動頻率以及物體的動態(tài)行為。的動態(tài)行為。2910/26/2021六、六、 工程測量學的發(fā)展概況工程測量學的發(fā)展概況工程測量學是一門歷史悠久的學科。工程測量學是一門歷史悠久的學科。 公元前二十七世紀：埃及大金字塔。公元前二十七世紀：埃及大金字塔。 公元前十四世紀，在幼發(fā)拉底河公元前十四世紀，在幼發(fā)拉底河與尼羅河流域進行過土地邊界劃分與尼羅河流域進行過土地邊界劃分測量。測量。公元前十五世紀意大利都靈保存公元前十五世紀意大利都靈保存的金礦巷道圖的金礦巷道圖3010/26/2021我國我國早在

20、三千多年前的夏商時代的夏早在三千多年前的夏商時代的夏禹治水描述：禹治水描述：“陸行乘車，水行乘船，陸行乘車，水行乘船，泥行乘撬，山行乘攆（泥行乘撬，山行乘攆（j），左準繩，右），左準繩，右規(guī)矩、載四時，以開九州，通九道，陂規(guī)矩、載四時，以開九州，通九道，陂九澤，度九山。九澤，度九山?！边@里所記錄的就是當這里所記錄的就是當時的工程勘測情景，準繩和規(guī)矩就是當時的工程勘測情景，準繩和規(guī)矩就是當時所用的測量時所用的測量 工具，準是揆（工具，準是揆（kui）平的）平的水準器，繩是丈量距離的工具，規(guī)是畫水準器，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，可測長圓的器具，矩則是一種可定平，可測長度

21、、高度、深度和畫圓、畫矩形的通用度、高度、深度和畫圓、畫矩形的通用測量儀器。測量儀器。3110/26/2021 秦代李冰父子領導修建的秦代李冰父子領導修建的都江堰水利樞紐工程都江堰水利樞紐工程。 北宋時沈括為了治理汴渠，測得北宋時沈括為了治理汴渠，測得“京師之地比泗州凡高十京師之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分九丈四尺八寸六分”，是水準測量的結果。，是水準測量的結果。 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，三種，是目前世界上發(fā)現(xiàn)的最早的地圖是目前世界上發(fā)現(xiàn)的最早的地圖。 殷周時期的土地測量，秦、漢的私田制。隋唐實行均田殷周時期的

22、土地測量，秦、漢的私田制。隋唐實行均田制，建立戶籍冊。宋朝按鄉(xiāng)登記和清丈土地，出現(xiàn)地塊圖。制，建立戶籍冊。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（到了明朝洪武年間的土地大清丈，編制魚鱗圖冊（世界最世界最早的地籍圖冊）。早的地籍圖冊）。 四大發(fā)明之一的指南針，有二千多年的歷史。對礦山四大發(fā)明之一的指南針，有二千多年的歷史。對礦山測量和其它工程勘測有很大的貢獻。測量和其它工程勘測有很大的貢獻。3210/26/2021 在工程測量學的發(fā)展也受到了戰(zhàn)爭的促進。公元前在工程測量學的發(fā)展也受到了戰(zhàn)爭的促進。公元前 210年秦年秦始皇修建的始皇修建的“塹山堙谷，千八百

23、里塹山堙谷，千八百里”直道，古羅馬構筑的兵道，直道，古羅馬構筑的兵道，以及公元前以及公元前218年歐洲修建的通向意大利的年歐洲修建的通向意大利的“漢尼撥通道漢尼撥通道”等，等，都是著名的軍用道路。都是著名的軍用道路。 工程測量學的發(fā)展在很長的一段時間內是非常緩慢的。工程測量學的發(fā)展在很長的一段時間內是非常緩慢的。直到直到二十世紀初，由于西方的第一、二次技術革命和工程建設規(guī)模二十世紀初，由于西方的第一、二次技術革命和工程建設規(guī)模的不斷擴大，工程測量學才受到人們的重視，并發(fā)展成為測繪的不斷擴大，工程測量學才受到人們的重視，并發(fā)展成為測繪學的一個重要分支。學的一個重要分支。 1964年國際測量師聯(lián)合

24、會（年國際測量師聯(lián)合會（FIG）為了促）為了促進和繁榮工程測量，成立了工程測量委員會（第六委員會），進和繁榮工程測量，成立了工程測量委員會（第六委員會），從此，工程測量學在國際上作為一門獨立的學科開展活動。從此，工程測量學在國際上作為一門獨立的學科開展活動。3310/26/2021七、大型特種精密工程測量七、大型特種精密工程測量 大型特種精密工程建設和對大型特種精密工程建設和對 測繪測繪 的要求是的要求是工程測量學發(fā)展的動力。這里僅簡單介紹國內工程測量學發(fā)展的動力。這里僅簡單介紹國內外有關情況。外有關情況。3410/26/20211. 國內覽勝國內覽勝三峽三峽 水利水利 樞紐工程樞紐工程變形監(jiān)

25、測和庫區(qū)地殼形變、滑坡、變形監(jiān)測和庫區(qū)地殼形變、滑坡、巖崩以及水庫誘發(fā)地震監(jiān)測，巖崩以及水庫誘發(fā)地震監(jiān)測，其規(guī)模之大，監(jiān)測項目之多，其規(guī)模之大，監(jiān)測項目之多，都堪稱世界之最。都堪稱世界之最。不僅采用目前國內外最成熟最先進的儀不僅采用目前國內外最成熟最先進的儀器、技術，在實踐中也在不斷發(fā)展新的技術和方法，如器、技術，在實踐中也在不斷發(fā)展新的技術和方法，如對對滑坡體變形與失穩(wěn)研究的計算機智能仿真系統(tǒng)；擬進行研滑坡體變形與失穩(wěn)研究的計算機智能仿真系統(tǒng)；擬進行研究的三峽庫區(qū)滑坡泥石流預報的究的三峽庫區(qū)滑坡泥石流預報的3S工程等工程等，都涉及到精密，都涉及到精密工程測量。隔河巖大壩外部變形觀測的工程測量

26、。隔河巖大壩外部變形觀測的GPS實時持續(xù)自動實時持續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測點的位置精度達到了亞毫米。該工程用地監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測點的位置精度達到了亞毫米。該工程用地面方法建立的變形監(jiān)測網，其最弱點精度優(yōu)于面方法建立的變形監(jiān)測網，其最弱點精度優(yōu)于1.5 mm。3510/26/2021三峽大壩全景圖三峽大壩全景圖3610/26/2021北京正負電子對撞機的精密控制網，精度達北京正負電子對撞機的精密控制網，精度達0.3 mm。設。設備定位精度優(yōu)于備定位精度優(yōu)于0.2 mm，200 m直線段漂移管直線精度直線段漂移管直線精度達達0.1 mm。大亞灣核電站控制網精度達。大亞灣核電站控制網精度達2 mm，秦山，秦

27、山核電站的環(huán)型安裝測量控制網精度達核電站的環(huán)型安裝測量控制網精度達0.1 mm。北北京京正正負負電電子子對對撞撞機機3710/26/2021上海楊浦大橋控制網的最弱點精度達上海楊浦大橋控制網的最弱點精度達0.2 mm，橋墩點位，橋墩點位標定精度達標定精度達0.1 mm；武漢長江二橋全橋的貫通精度；武漢長江二橋全橋的貫通精度(跨距跨距和墩中心偏差和墩中心偏差)達毫米級。高達毫米級。高454 m的東方明珠電視塔對于長的東方明珠電視塔對于長114 m、重、重300 t的鋼桅桿天線，安裝的垂準誤差僅的鋼桅桿天線，安裝的垂準誤差僅9 mm。3810/26/2021長長18.4 km的秦嶺隧道，洞外的秦嶺隧道，洞外GPS網的平均點位精度優(yōu)于網的平均點位精度優(yōu)于3 mm，一等精密水準線路長，一等精密水準線路長120多公里。目前輔助隧道已貫通，多公里。目前輔助隧道已貫通，僅一個貫通面的情況下，橫向貫通誤差為僅一個貫通面的情況下，橫向貫通誤差為12 mm，高程方向，高程方向的貫通誤差只