測繪學(xué)概論(5.2)--工程測量學(xué)

1、第 5 講 習(xí)題作業(yè)思考題1. 工程建設(shè)分為哪三個(gè)階段？簡述各階段中的測量工作。2. 什么叫測量，什么叫放樣或測設(shè)，他們有何相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？3. 為什么說大型特種精密工程建設(shè)是工程測量學(xué)發(fā)展的動(dòng)力？4. 什么叫不動(dòng)產(chǎn)測量，它和工程測量有哪些異同點(diǎn)？5. 簡述工程測量的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)。參考答案1. 工程建設(shè)分為哪三個(gè)階段？簡述各階段中的測量工作。（1）規(guī)劃設(shè)計(jì) 這個(gè)階段的測量工作，主要是測繪各種比例尺的地形圖，另外還要為工程、 水文地質(zhì)勘探以 及水文測驗(yàn)等進(jìn)行測量。 對(duì)于重要工程或地質(zhì)條件不良地區(qū)的工程建設(shè)，則還要對(duì)地層的穩(wěn) 定性進(jìn)行觀測。工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段所用的地形圖一般比例尺較小，可直接使用1

2、:1萬1:10萬的國家地形圖系列。對(duì)于一些大型工程，往往需要專門測繪區(qū)域性或帶狀性地形圖，一般采用航空攝影測 量方法測圖。而對(duì)于 1:10001:5000比例尺的局部地形圖或帶狀地形圖，大多采用地面測量 的模擬法白紙成圖或機(jī)助法數(shù)字成圖（2）施工建設(shè)首先要根據(jù)工地的地形、 地質(zhì)情況、 工程性質(zhì)及施工組織計(jì)劃等，建立施工測量控制網(wǎng)；然 后，再按照施工的要求，采用不同的方法，將圖紙上所設(shè)計(jì)的抽象幾何實(shí)體在現(xiàn)場標(biāo)定出 來，使之成為具體幾何實(shí)體，即施工放樣，這是施工建設(shè)階段最主要的測量工作。施工期間還要進(jìn)行施工質(zhì)量控制，對(duì)于施工測量來說，主要是幾何尺寸的控制，例如高聳建筑物的 豎直度、曲線、曲面型建筑

3、的形態(tài)、 隧道工程的斷面等。 為了監(jiān)測工程進(jìn)度，測繪人員還要作 土石方量測量，還要進(jìn)行竣工測量、變形測量以及設(shè)備的安裝測量等（3）運(yùn)營管理 在工程建筑物運(yùn)營期間，為了監(jiān)視工程的安全和穩(wěn)定的情況，了解設(shè)計(jì)是否合理，驗(yàn)證設(shè) 計(jì)理論是否正確，需要定期地對(duì)工程的動(dòng)態(tài)變形，如水平位移、 沉陷、傾斜、裂縫以及震動(dòng)、 擺動(dòng)等進(jìn)行監(jiān)測，即變形觀測。 為了保證大型機(jī)器設(shè)備的安全運(yùn)行，要進(jìn)行經(jīng)常性的檢測和調(diào)校。2. 什么叫測量，什么叫放樣或測設(shè)，他們有何相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？測量是使用測量儀器和工具，通過測量和計(jì)算，得到一系列測量數(shù)據(jù)，或把地球表面 的地形縮繪成地形圖。放樣是將圖紙上設(shè)計(jì)的建筑物的平面位置和高程，按設(shè)計(jì)

4、要求，以一定的精度在實(shí)地 標(biāo)定出來，作為施工的依據(jù)。 施工放樣包括平面位置和高程放樣，又分直線放樣、 曲線放樣、 曲面放樣和形體放樣，即點(diǎn)、線、面、體的放樣。放樣與測量的原理相同，使用的儀器和方法 也相同， 只是目的不一樣。測量是把具體物 體或 目標(biāo)點(diǎn)的位置用 坐標(biāo)的形 式確定 下來，需要 時(shí)標(biāo)示在圖上；而放樣是把圖上設(shè)計(jì)的物 體按確定的尺寸或 坐標(biāo)在實(shí)地標(biāo)定 下 來。3. 為什么說大型特種精密工程建設(shè)是工程測量學(xué)發(fā)展的動(dòng)力？三峽水利樞紐 工程變形監(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， 其規(guī) 模之大，監(jiān)測 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

5、儀器、 技術(shù) ， 在實(shí) 踐中也在不斷發(fā)展 新的技術(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量。北京正負(fù)電子 對(duì)撞機(jī)的精密控制網(wǎng)，精度 達(dá)土 0.3 mm設(shè)備定位精度 優(yōu)于土 0.2 mm 200 m直線段漂移管直線精度 達(dá)土 0.1 mm大亞灣核電站 控制網(wǎng)精度 達(dá)土 2 mm秦山核電站 的環(huán) 型安裝測量控制網(wǎng)精度 達(dá)± 0.1 mm。國外的大型特種精密工程 更不勝枚舉 。以大型 粒子加速 器為例， 德國漢堡的粒子加速 器 研究 中心，堪稱 特種精密工程測量的 歷史博 物館。 1959年建的同

6、 步加速 器，直 徑僅 100 m，1978年的正負(fù)電子儲(chǔ)存環(huán)，直徑743 m，1990年的電子質(zhì)子儲(chǔ)存環(huán)，直徑2000 m。為 了減少能 量損失， 改用直線 加速器代替環(huán) 形加速器，正在建的直線 加速器長達(dá) 30 km， 100 300 m的磁件相鄰精度要求 優(yōu)于土 0.1 mm磁件的精密定位精度 僅幾個(gè)微米，并能以納米 級(jí)的精度確定直線度。 整個(gè)測量過程 都是無接觸自 動(dòng)化的。美國的 超導(dǎo)超級(jí) 對(duì)撞機(jī)， 其直徑 達(dá)27 km，為保證 橢圓軌 道上的投影變形最小 且位于一平面上，利用了一種 雙重正形投影。 所作的各種精密測量， 均考慮 了重力和 潮汐的影 響。主網(wǎng)和 加密網(wǎng)采用 GPS 測量

7、，精度 優(yōu) 于 1X 10-6 D露天煤礦的大型挖煤機(jī)開挖量的動(dòng)態(tài)測量計(jì)算系 統(tǒng)（德國）。大型挖煤機(jī)長140 m，高65m,自重8 000 t,其挖斗輪 的直徑17.8 m ,每天挖煤 量可達(dá)10多萬噸。為了實(shí) 時(shí)動(dòng)態(tài)地得到 挖煤機(jī)的采煤量，在其上安置了 3臺(tái)GPS接收機(jī)，與參考站無線電實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和差分動(dòng) 態(tài)定位，挖煤機(jī)上兩點(diǎn)間距離的精度可 達(dá)土 1.5 cm根據(jù)3臺(tái)接收機(jī)的坐標(biāo)，按一定幾何模 型可計(jì)算出 挖煤機(jī)挖斗輪 的位置及采 煤層截曲面，可計(jì)算出采 煤量，經(jīng)對(duì)比 試驗(yàn)， 其精度 達(dá)7%4%。這是GPS, GIS技術(shù)相結(jié)合在大型特種工程中 應(yīng)用的一個(gè) 典型例子。核電站冷卻塔 的施工 測量

8、系統(tǒng)。南非某一核電站的冷卻塔高165 m,直徑163 m。在整 個(gè)施工 過程中，要求 每一高程面上 塔壁中心線與設(shè)計(jì)的 限差小于土 50 mm在塔高方向上 每10 m的相鄰精度優(yōu)于10 mm。由于在建造過程中發(fā)現(xiàn)地 基地質(zhì)構(gòu)造不良，出現(xiàn)不 均勻沉 陷,使 塔身產(chǎn)生變形。為此,要根據(jù)精密測量 資料擬合出實(shí) 際的塔壁中心線作為修改設(shè)計(jì)的 依據(jù)。采用測量機(jī)器人用 極坐標(biāo)法作 3維測量,對(duì) 每一 施工 層, 沿塔外壁設(shè)置了 1 600多 個(gè)目標(biāo)點(diǎn),在 夜間可完成全部測量工作。 對(duì)大量的測量 資料通過恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù) 處理模型使精度 提高了一 至數(shù)倍,所達(dá)到的相 鄰精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了設(shè)計(jì)要求。精密測量不 僅是 施

9、工 的質(zhì)量保 證, 也為整治工程 病害提供 了可靠的資料,同時(shí)也能 對(duì)整治效果 作出精確 評(píng)價(jià)。瑞士阿爾卑斯山 的特長雙線鐵路隧道哥特哈德長達(dá)57 km，為該工程特地重 新作了國 家大地測量（LV95），采用GPS技術(shù)施測的控制網(wǎng)，平面精度 達(dá)土 7 mm高程精度 約土 2 cm 以厘米級(jí) 的精度確定出了 整個(gè)地區(qū)的大地水 準(zhǔn)面。為加快進(jìn)度和 避開不良地質(zhì)段，中間設(shè)了 3個(gè)豎井，共4個(gè)貫通面，橫向貫通誤差允許值 為6992 mm（較只設(shè)一個(gè)貫通面可縮短工 期 11年）。4. 什么叫不動(dòng)產(chǎn)測量,它和工程測量有哪些異同點(diǎn)？不動(dòng)產(chǎn)測繪一般 稱地籍測繪,定 義是：對(duì)國家監(jiān)管的、 以權(quán)屬為核心、以地塊為

10、基礎(chǔ)的 土地及 其附著物的 權(quán)屬、位置、數(shù)量、質(zhì)量和 利用現(xiàn)狀等用數(shù)據(jù)、 圖表表 示的基本信息 的集合。不動(dòng)產(chǎn)測繪所采用的理論、 技術(shù)與方法和工程測量的 基本相同。 不同之 處在于不動(dòng)產(chǎn)測 繪的專 業(yè)性強(qiáng),主要表現(xiàn)在 ：1、不動(dòng)產(chǎn)測繪是帶有法 律性質(zhì)的行為。2、具有較高的 能滿足 不動(dòng)產(chǎn)管理、 開發(fā)、利用、交易、征收稅費(fèi) 的精度 指標(biāo)。3、要求有 配套的成果資料 ,包括圖、表、 冊(cè)、卡。4、要保 持不動(dòng)產(chǎn)成 果資料 的現(xiàn)勢(shì)性, 更新沒有固定的周期, 當(dāng)不動(dòng)產(chǎn)要 素變化后要及 時(shí)同 步的進(jìn)行變 更 測量。5. 簡述工程測量的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)。工程測量的 發(fā)展 趨勢(shì)和特點(diǎn)可 概括為 “六化” 和“十六 字”。 “六化” 是：測量內(nèi)外 業(yè)作業(yè)的一體 化,數(shù)據(jù) 獲取及處理的自動(dòng)化,測量過程控制和系 統(tǒng)行為的 智能化 ,測量成 果和產(chǎn)品的數(shù)字化,測量信息管理的可視 化, 信息共享 和傳播的網(wǎng)絡(luò)化。 “十六字”：精確, 可靠，快速，簡便，實(shí)時(shí)，持續(xù)，動(dòng)態(tài)，遙測。從整個(gè)學(xué)科的發(fā)展來 看，精密工程測量的理論 技術(shù)與方法、工程的形變監(jiān)測分 析與災(zāi)害 預(yù)報(bào)、工程信息系統(tǒng)的建立與應(yīng)用是工