工程測量學習題和實習指導書無圖

1、工程測量學習題和實習指導書張正祿 等編著武漢大學出版社第一部分 工程測量學習題與思考題(略) 第二部分 工程測量學課程設計2.1工程控制網(wǎng)的模擬計算分析與優(yōu)化設計 基本要求名稱：工程控制網(wǎng)模擬計算分析與優(yōu)化設計時數(shù)：8個課時，課堂輔導性講解2個課時，在課堂作數(shù)據(jù)準備1個課時。上機計算3個課時。撰寫課程設計報告2個課時。采用軟件：COSA系列軟件的CODAPS（測量控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理通用軟件包）。目的掌握工程測量控制網(wǎng)模擬法優(yōu)化設計計算的基本理論和方法，通過對若干典型工程控制網(wǎng)的計算機輔助模擬計算設計和結果分析，能根據(jù)工程要求獨立布設控制網(wǎng)并進行內(nèi)業(yè)設計計算。掌握隧道（隧洞）GPS控制網(wǎng)測量誤差所應

2、起的隧道（隧洞）橫向貫通誤差模擬計算基有空格本原理和方法。通過對隧道（隧洞）GPS控制網(wǎng)測量誤差所應起的隧道（隧洞）橫向貫通誤差模擬計算和結果分析，能依據(jù)橫向貫通誤差限差的要求，獨立布設控制網(wǎng)、獨立進行內(nèi)業(yè)設計計算和確定必要觀測精度等。課程設計任務書一、全邊角網(wǎng)與附合導線的模擬計算與分析1）網(wǎng)的基本信息：網(wǎng)點總數(shù)： 8 個 已知點數(shù)：附合導線為4個；全邊角網(wǎng)1 2個(若只有1個點，還必須有一個已知方向)觀測值總數(shù)： 全邊角網(wǎng)（自定） 已知點坐標： 自定 待定點近似坐標： 自定平均邊長： 全邊角網(wǎng) 800m 左右，附合導線 300m左右 圖1-1：橋梁全邊角網(wǎng) 圖1-2：附合導線網(wǎng) 2）計算步驟

3、字體（1） 生成正態(tài)標準隨機數(shù)主菜單“設計”欄的下拉菜單如圖所示，有三項子菜單項，現(xiàn)說明于后。單擊“生成正態(tài)標準隨機數(shù)”，將彈出一對話框，要求您輸入生成隨機數(shù)的相關參數(shù)，第一個參數(shù)用于控制生成不相同的隨機數(shù)序列，其取值可取1-10的任意整數(shù)。第二個參數(shù)即“隨機數(shù)個數(shù)”只能選200，400或500三個值，即最多可生成500個服從（0、逗號1）分布的正態(tài)隨機數(shù)。系統(tǒng)對所生成的隨機數(shù)按組進行檢驗，檢驗通過且就存放在RANDOM.DAT文件中.該文件中的隨機數(shù)用于網(wǎng)的優(yōu)化設計，籍此可生成不同精度下的模擬觀測值。（2）平面網(wǎng)的模擬計算人工生成簡化的觀測方案文件“網(wǎng)名.FA2”(只含一組精度)，單擊“生成

4、初始觀測方案文件”菜單項，可由該文件自動生成平面網(wǎng)初始觀測方案文件“網(wǎng)名.OB2”；再單擊“生成初始觀測值文件”菜單項，可自動生成平面網(wǎng)初始觀測值文件“網(wǎng)名.IN2”。由“網(wǎng)名.IN2” 文件,可在“平差”欄作平面網(wǎng)平差計算與分析。平面網(wǎng)觀測方案文件結構:第1行(觀測精度指標部分)：方向中誤差，加單位邊長固定誤差（mm），比例誤差（ppm）模擬的先驗精度： mr = ma = mb = 第2行到第K行(控制點坐標部分):點名，點類型(0-已知點，1-未知點),坐標，坐標，第K+1行(已知方位角部分,有已知方位角值時才有次此行):測站點，照準點，方位角值從第K+2行起(觀測方案部分)：測站點點號

5、L(代表方向)：照準點點號1,., 照準點點號n（按順時針方向排序）S(代表邊長): 照準點點號1,., 照準點點號n（按順時針方向排序）觀測值方案文件示例(網(wǎng)名.FA2)1.77 3,2,m1與前面的第一行內(nèi)容不一致1,0, 600,25002,1,1500,25003,1,1800,25001,2,A,0.01L:SW NW 2 NE ME SE沒有逗號S:SW,NW,2,NE,ME,SE2L:1,SW,NW,3,NE,ME,SES:1,SW,NW,3,NE,ME,SE 說明：1）全邊角網(wǎng)已知點的位置是任意的，若只有一個已知點，已知方位角的位置也是任意的；2）兩已知點之間，不再將邊長作為觀

6、測值；3）任一測站上必須有兩個以上觀測值；4）每測站的零方向要按有關注意事項確定。（3）統(tǒng)計分析模擬的先驗精度：mr = 2.5 ma = 3 mm mb = 2 ppm分別對全邊角網(wǎng)和附合導線，用程序生成的30個不同的正態(tài)隨機數(shù)組進行模擬計算，對得到的30個驗后單位權中誤差進行統(tǒng)計、檢驗和分析：包括計算子樣均值中誤差，分析均值與先驗精度的關系。如果在全邊角網(wǎng)和附合導線中加一個粗差，結果又會發(fā)生怎樣的變化，為什么？（提示：從網(wǎng)形、圖形強度和多于觀測數(shù)等方面出發(fā)考慮。）二、 隧道（洞）GPS網(wǎng)測量誤差所引起的橫向貫通誤差模擬計算1）計算原理與方法l 思想:GPS網(wǎng)的觀測量是偽矩、載波相位和時間，

7、通過靜態(tài)同步觀測，可解算出基線向量及其協(xié)方差陣，GPS網(wǎng)的平差是將生成的基線向量作為觀測值進行的。要對GPS網(wǎng)的原始觀測值或生成觀測值進行模擬無疑是很困難的。但將基線向量投影到某一參考橢球面并進一步投影到高斯平面上后，該基線向量實際上是一條長度和方向都已知的邊，因此，我們可以將GPS網(wǎng)看作是觀測了邊長和方向的平面網(wǎng)。根據(jù)上述思想，可將GPS網(wǎng)按下述兩種方法進行模擬：（1）邊長和方向全測的全邊角網(wǎng)，觀測值為邊長和方向。（2）邊長及其方位角全測的全邊方位角網(wǎng)，觀測值為邊長和方位角。l 問題：1）GPS網(wǎng)的觀測量是什么？2）能否對GPS網(wǎng)的原始觀測值或生成觀測值進行模擬?3）基線向量實際上是什么？4

8、）能否將GPS網(wǎng)看作是與全邊角網(wǎng)相似的地面網(wǎng)？5）可用什么樣的地面網(wǎng)來模擬GPS網(wǎng)？l 已知：網(wǎng)點近似坐標和GPS網(wǎng)設計方案l 步驟：同邊角網(wǎng)1）確定參考基準，2）生成方案文件，平差，分析，修改，完成2）網(wǎng)形設計，坐標系和基準的選取，獨立基線及精度的確定網(wǎng)形見圖1-3，為直伸型隧道，進、出口點間的距離大于4千米，進、出口點與相應定向點間距離為300-500 米，貫通點位于隧道中央，在如圖所示的隧道坐標系下進行設計計算。J1J2J3JC1CC3C2貫通面貫通點隧道（洞）軸線出口端XY進口端G圖1-3：隧道洞外平面控制網(wǎng)網(wǎng)圖3) 生成觀測方案文件人工生成簡單的觀測方案文件（網(wǎng)名.GFA），該文件與

9、“網(wǎng)名.FA2”的結構一樣，但是需將觀測方案部分的L（方向）換成A（方位角）,因為已觀測了方位角，不能再給已知方位角。在“設計”菜單項中直接生成初始觀測值文件“網(wǎng)名_GPS.in2”。4）生成貫通誤差影響值計算文件頂格根據(jù)控制網(wǎng)的洞口點和定向點精度、貫通點的位置以及貫通面的方向，在完成網(wǎng)平差之后，直接估算隧道貫通誤差影響值。為此首先人工建立一個貫通誤差引導文件“網(wǎng)名.GTI”，其格式為：進口點號，進口定向點號，出口點號，出口定向點號，貫通點號，X坐標，Y坐標，貫通面方位角 圖1-4：隧道貫通誤差計算示意圖如上圖所示的貫通方案可建立如下貫通文件J，A，C，E，G，XG，YG，J，A，C，F(xiàn)，G，

10、XG，YG，J，B，C，E，G，XG，YG，J，B，C，F(xiàn)，G，XG，YG，貫通誤差引導文件示例（網(wǎng)名.GTI）171,8,21,12,100,69140,439260,90.00171,8,21,11,100,69140,439260,90.00171,5,21,12,100,69140,439260,90.00171,5,21,11,100,69140,439260,90.00171,9,21,12,100,69140,439260,90.00171,9,21,11,100,69140,439260,90.00為了選取最優(yōu)的定向點方案，在一次計算中，可準備多種不同的進出口點與定向點的組合，

11、每一種組合占一行。準備好引導文件“網(wǎng)名.GTI”后，用鼠標單擊“貫通誤差影響值計算”，將自動計算貫通誤差影響值，并將結果存放在文件“網(wǎng)名.GTO”中。注意：在計算貫通誤差影響值之前，除準備好引導文件外，還須對該控制網(wǎng)進行平差計算，否則貫通誤差計算失敗。未建立貫通誤差引導文件時，將彈出提示建立貫通誤差引導文件的對話框。5）模擬計算（包括網(wǎng)平差和貫通誤差影響值計算）平差時，在主菜單中用鼠標單擊“平差”，則會彈出下拉菜單。對平面網(wǎng)進行平差時，單擊將打開“輸入平面觀測值”對話框，選擇平面觀測值文件進行平面網(wǎng)平差。在主菜單中用鼠標單擊“工具”，則會彈出下拉菜單，單擊“貫通誤差影響值計算”進行計算。6)

12、結果分析 可查看“網(wǎng)名.OU2”和“網(wǎng)名.GIO” 兩個文件。對“網(wǎng)名.OU2”和“網(wǎng)名.GIO” 兩個文件進行分析，主要看點位坐標與精度、最弱點、最弱邊的精度以及不同的進出口點與定向點組合下的貫通誤差影響值，不同組合的意義，最小值所對應的組合表示什么？三、基于觀測可靠性的工程控制網(wǎng)優(yōu)化設計1）基本理論參見文獻1，重點第2和4部分，即：2 觀測值的內(nèi)部可靠性及其性質(zhì)；4 基于可靠性的優(yōu)化設計思想、計算步驟和特點。觀測值的內(nèi)部可靠性與觀測值的精度有密切關系，而觀測值的精度又與建網(wǎng)費用有關，而且，變形監(jiān)測網(wǎng)的靈敏度實際是網(wǎng)點在特定方向上的精度，它也取決于網(wǎng)的觀測方案設計和觀測值的精度，此外，變形與

13、粗差的可區(qū)分性也必然涉及到觀測值的精度。因此，觀測值的內(nèi)部可靠性與觀測值的精度、建網(wǎng)費用、監(jiān)測網(wǎng)的靈敏度和可區(qū)分性存在密切的關系。該方法的特點是：初始方案總是一個觀測精度和觀測值個數(shù)都有富裕的全邊角網(wǎng)，如果該方案還達不到設計要求的話，則說明或者是設計要求太高，或者是所擁有的儀器設備精度不夠高。整個優(yōu)化設計過程是刪除多余觀測和調(diào)整觀測精度。按此法刪除的多余觀測具有確定性且不致于引起形虧（這是該法的最大優(yōu)點和特點）。2）設計一個全邊角網(wǎng)，首先生成一個“肥”而“密”的初始方案準備“.FA2”文件，生成“.in2”文件，其做法同前。設計一個任意形狀的全邊角網(wǎng)，取1到2個已知點，只有1個已知點時，加一個

14、已知方位角，它們可在任意位置，注意網(wǎng)的最弱點、最弱邊精度以及網(wǎng)點精度與已知點（基準）位置的關系。3）進行模擬優(yōu)化設計計算單擊“平面網(wǎng)優(yōu)化設計”，首先選擇要優(yōu)化設計的控制網(wǎng)對應的平面觀測值文件（網(wǎng)名.IN2），然后自動對該網(wǎng)進行平差計算，平差完畢后，彈出如圖圖1-5所示的平面網(wǎng)優(yōu)化設計信息界面。根據(jù)平均多余觀測分量的初始值，給定一個較小一些的平均多余觀測分量設計值，然后單擊“確認”按鈕，重新平差計算，將自動刪去多余觀測分量較大的觀測值。在平差后彈出新的如圖所示的多余平面網(wǎng)優(yōu)化設計信息界面。在該界面下，平均多余觀測分量的設計值與前面的給定值相等或十分接近，這時要單擊“取消”按鈕退出，同時將生成“網(wǎng)

15、名Y.IN2”的優(yōu)化設計觀測值文件和“網(wǎng)名.SC2”的含已刪除觀測值的結果文件（可查看所刪除的多余觀測分量較大的那些觀測值）。圖1-5加圖名4）比較初始方案與優(yōu)化方案的坐標差在“平差”菜單下對“網(wǎng)名Y.IN2”和“網(wǎng)名.IN2”分別進行平差，在“工具”菜單下的“疊置分析”中對“網(wǎng)名.OU2”和“網(wǎng)名Y.OU2”作比較，可得到優(yōu)化前后的坐標變化量。5）優(yōu)化效益分析刪除了哪些觀測值，一共刪除了多少觀測值，被刪除的觀測值有哪些特點，刪除前后的精度、可靠性有些什么變化?由文件“網(wǎng)名.SC2”可看出所刪除的都是哪些多余觀測分量較大的觀測值，分析這些觀測值與網(wǎng)的圖形有什么關系。優(yōu)化效益表現(xiàn)在什么地方，如何

16、量化優(yōu)化的效益？6）評述本方法的優(yōu)點你覺得還有那些不足，應如何改進？四、問答題1）工程控制網(wǎng)的質(zhì)量準則是什么？有何作用？）工程控制網(wǎng)優(yōu)化設計的方法有哪些，各有何優(yōu)缺點？）簡述工程控制網(wǎng)優(yōu)化設計計算的步驟。）試述工程控制網(wǎng)觀測值的可靠性與精度建網(wǎng)費用的關系。）根據(jù)對網(wǎng)進行模擬計算結果，試分析驗后單位權中誤差的變化與網(wǎng)形和觀測方案有何關系？）試述隧道洞外平面控制網(wǎng)的布設原則和貫通誤差影響值的計算原理和方法。7）GPS平面網(wǎng)模擬設計計算的原理和方法。8）寫出觀測值多余觀測分量的計算公式，說明它所代表的意義，在網(wǎng)的優(yōu)化設計中的作用。9）為什么附合導線的驗后單位權中誤差與先驗值相差較大在測設時應注意些什

17、么？10）試述全邊角網(wǎng)與GPS網(wǎng)的區(qū)別和聯(lián)系？各有何優(yōu)勢？五、參考文獻1). 張正祿. 工程測量學.教材. 武漢大學出版社.2001.2). 張正祿, 羅年學, 黃全義,梅文勝. 一種基于可靠性的工程控制網(wǎng)優(yōu)化設計新方法. 武漢大學學報.信息科學版Vol 26,2001(4)，354-3603）.張松林,張正祿,羅年學. GPS平面控制網(wǎng)的模擬設計計算方法及其應用. 武漢大學學報.信息科學版Vol 29,2004(待刊)有誤。六、工程測量學課程設計報告工程測量學課程設計報告封面規(guī)格如下：封面 ：工程測量學課程設計報告學生姓名班級和學號指導教師姓名專業(yè)名稱武漢大學測繪學院時間第1頁為目錄。內(nèi)容部

18、分：第一章：全邊角網(wǎng)與附合導線：模擬計算的方法和步驟，驗后單位權中誤差統(tǒng)計檢驗和分析，觀測粗差的影響分析。第二章：隧道（洞）GPS網(wǎng)： GPS網(wǎng)模擬計算的原理和方法，測量誤差所應起的隧道（洞）橫向貫通誤差的計算與分析。第三章：基于觀測可靠性理論的地面全邊角網(wǎng)優(yōu)化設計：原理、方法、步驟、效益等。第四章：結束語。要求：用A4紙打印,必須獨立完成，發(fā)現(xiàn)有抄襲者，作不通過論處！ 2.2 橋梁施工放樣計算課程設計 基本要求名稱：橋梁施工測量課程設計時數(shù)：4個課時，課堂輔導性講解一個課時，在課堂作數(shù)據(jù)準備一個課時。上機計算2個課時。內(nèi)容：給一個實例，繪制橋梁布設圖和橋梁線路中線圖，準備設計數(shù)據(jù)，操作掌上型

19、電腦，進行輸入和計算，與微機進行數(shù)據(jù)通信，打印放樣數(shù)據(jù)表。軟硬件：以掌上型電腦RD-EB1為硬件平臺，將COSAJS2固化在其上，與全站儀相配合，可實現(xiàn)曲線橋梁墩臺坐標計算和放樣的內(nèi)外業(yè)一體化。RDEB1集數(shù)據(jù)記錄、處理和通信于一體，外型尺寸190mm x 86 mm x 28mm，重量450g，主頻16MHz，ROM區(qū)512 KB，RAM區(qū)512 KB，可擴充至1.5 MB。采集的數(shù)據(jù)存儲在閃爍存儲器Flash RAM上，容量為512 KB（可擴充至1024 KB）。有RS-232標準串行口，可與微機、各種電子全站儀、電子水準儀在線連接。 橋梁布設橋梁沿曲線布設時，相鄰兩孔梁的位置如圖4-為

20、什么是4-？1（a）、(b)所示。AB為橋墩的橋梁偏距E，相鄰兩孔的橋梁中線CA與AD的轉(zhuǎn)向角稱橋梁偏角，EF為橋墩（臺）橫向護樁方位線，一般在A點兩側(cè)EF線上分別設12點，稱為橋墩（臺）橫向護樁點。圖 4-1. 橋梁布設示意圖設計人員為測量人員提供以下數(shù)據(jù)（參見圖4-2）：1） 橋梁線路中線數(shù)據(jù)：曲線半徑R、曲線偏角、緩和曲線長、直緩點ZH的里程及至交點JD的方位角、交點JD在橋梁控制網(wǎng)中的大地坐標、橋梁走向。 2） 橋梁墩臺數(shù)據(jù)：橋梁各墩臺在線路中的里程和偏距E。圖 4-2 橋梁線路中線示意圖2.2.3 橋梁墩臺坐標計算根據(jù)所給出的設計數(shù)據(jù)，可進行橋梁墩臺坐標計算，其計算步驟如下：1. 輸

21、入設計數(shù)據(jù) 橋梁線路中線數(shù)據(jù)：橋梁走向：左偏曲線半徑： 500.000 米曲線偏角： 36.20249 (度.分秒)緩和曲線長l0= 100.000 米 直緩點ZH里程KL= 387公里+906.590（米） ZH至曲線交點方位角：T = 0.0000 (度.分秒) 曲線交點坐標： X = 0.000米 Y = 25.959米橋梁墩臺數(shù)據(jù)：墩號 里程 偏距cm 說明-1 387+853.27 0 0#臺尾 0 387+860.07 0 0#臺前 1 387+884.82 0 1# 2 387+909.52 0 2# 3 387+942.24 5 3# 4 387+975.00 9 4# 5 3

22、88+007.80 13 5# 6 388+040.62 13 6# 7 388+065.43 8 7# 8 388+090.29 8 8# 9 388+097.09 8 9#臺前2. 計算橋墩(臺)上的線路中心點（如圖4-1中的B點）坐標3. 計算橋梁偏角4. 計算橋梁工作線交點（如圖4-1中的A點）坐標5. 計算橋墩（臺）橫向護樁方位（如圖4-1中的EF）6. 計算橋墩（臺）橫向護樁點坐標上述的數(shù)據(jù)輸入和所有計算均在RDEB1 上根據(jù)漢字菜單完成，并以文件形式將計算結果自動存儲在RDEB1中。2.2.4 橋梁工作線交點放樣采用極坐標法進行，將全站儀設在已知點或一理想位置上，調(diào)用測站定向程序

23、定向；輸入放樣點點號（或墩臺號）后，在RDEB1上立即顯示放樣邊長和放樣角度；這時便可在測站根據(jù)提示指揮持鏡員進行放樣，放樣中將實時顯示所放樣點與理論位置的坐標差和縱橫向偏差，當差值小于某一給定值時，該點放樣完畢。調(diào)用檢測程序，可檢查放樣點位置的正確性。放樣數(shù)據(jù)以文件保存并可以表格形式輸出。當橋梁工作線交點確定后，該跨橋梁的中線即被固定下來。設計人員提供的跨梁在橋墩上相對工作線交點的固定螺孔位置，也可按上述方法很容易地放樣出。2.2.5 數(shù)據(jù)文件結構1. 控制點坐標文件文件名：工程名+“COO” ；為二進制隨機文件，每條記錄28（8+8+8+8+4）byte，結構為：點號 | X | Y |

24、Z 。2. 橋梁墩臺數(shù)據(jù)文件文件名：工程名“DAT” ；為二進制隨機文件，每條記錄79 byte，結構為：墩號 | 里程 | E | | X1 | Y1 | X2 | Y2 | T0 | DS。其中，E為橋墩（臺）偏距，為橋墩（臺）偏角，X1、Y1為線路中線橋墩（臺）坐標， X2、Y2為墩臺工作線交點坐標， T0為橋墩（臺）橫向護樁方位，DS為橋墩（臺）工作線相鄰交點間距。3. 放樣點坐標文件文件名：工程名“SET” ；為二進制隨機文件，每條記錄55個byte，結構為：放樣點號 | 樁號 | X0 | Y0 | Z0 | X1 | Y1 | Z1。其中，X0、Y0、Z0為放樣點理論坐標，X1、

25、Y1、Z1為放樣點實測坐標。4. 放樣測量數(shù)據(jù)文件文件名：工程名“HVS” ；為文本文件，每行記錄內(nèi)容為：測站點，定向點，墩號，理論放樣邊長，理論順撥角，實際放樣邊長，實際順撥角，備注。第三部分 工程測量學實習3.1 曲線測設實習 基本要求曲線測設是工程測量學課程中的一次重要野外教學實習，其目的是通過對帶有緩和曲線的圓曲線主要點及細部的現(xiàn)場測設，讓學生掌握相應的計算和測設曲線的全過程。實習中使用的放樣方法是偏角法與切線支距法，這兩種方法是在只有經(jīng)緯儀測角和鋼尺量距的條件下，利用曲線與切線的相對位置關系，通過查表得到放樣的角度和距離，再將經(jīng)緯儀架設在特定點上，按要求進行后視、撥角和量距，在實地放

26、樣出曲線上的點。名稱：曲線測設實習。性質(zhì)：實踐性教學環(huán)節(jié)。要求：掌握圓曲線、緩和曲線主點及加密點統(tǒng)一坐標的求解方法（包括坐標平移、旋轉(zhuǎn)）；學會掌上電腦及配套教學軟件的使用；掌握極坐標法和自由設站法進行曲線測設的一般作業(yè)步驟。時間：課堂2個學時，其中老師輔導性講解0.5個學時，學生準備數(shù)據(jù)和上機計算1.5個學時。室外實習四個學時，學生45人一個小組，在室外開闊地（如友誼廣場）進行，分別用極坐標法和自由設站法測設曲線。作法：提供固化有計算機輔助教學軟件的掌上電腦一臺，算例一個。實習內(nèi)容：根據(jù)現(xiàn)場的曲線交點及兩切線測設一條曲線，設某一鐵路曲線交點JD7的里程為DK8+667.36，偏角 ，曲線半徑R

27、=200米，緩和曲線長度 米，試分別以極坐標法與自由設站法測設該曲線，緩和曲線上每5米定一點，圓曲線上每10米定一點，整百米處加設百米樁。工具：全站儀一臺，掌上電腦一臺，通訊電纜一根，對中桿、棱鏡三套，測傘一把，鋼尺一把。輔導講解內(nèi)容：園曲線、緩和曲線主點及特定里程的加密點在以切線為x軸的坐標系內(nèi)坐標的計算公式（一半曲線）；介紹坐標平移、旋轉(zhuǎn)的方法，將坐標統(tǒng)一到一個坐標系內(nèi)；講解極坐標放樣的字體過程；講解自由設站法的測設要求及放樣步驟；掌上電腦及放樣教學軟件使用簡介；具體介紹放樣教學軟件中兩種線路定義方法（曲線元素定義法和線路切線定義法）及使用要領。3.1.2 實習步驟（1）編號形式與前文不一

28、致 檢查掌上電腦內(nèi)控制點及放樣點數(shù)據(jù)是否準備齊全，進行一些掌上電腦的初始設置（如記錄方式、儀器型號等）。（2） 在開闊地帶（如友誼廣場），依現(xiàn)場情況選定交點及一條切線方向，交點架設儀器，在選定的切線方向上測距T得ZH點，后視ZH點撥角,測距T得HZ點，JD、ZH、HZ點均做上標記（如圖3-1），作為放樣控制點用。（3） 極坐標法放樣曲線a同上選擇測站點（JD、ZH、HZ中的任一點），在測站點上架設全站儀，用通訊電纜將全站儀與掌上電腦連接好，進入施工放樣教學實習軟件，測試通訊是否正常，進入“平面放樣”子菜單，輸入測站點號或坐標。b選擇后視點（JD、ZH、HZ中除測站外的點），在掌上電腦上輸入測站

29、點號或坐標，按提示完成定向。c在掌上電腦上輸入待放樣點點號，可得到該點理論坐標，并顯示放樣元素（水平度盤讀數(shù)及平距S）。d儀器操作員轉(zhuǎn)動照準部到掌上電腦上顯示的水平角值，指揮持鏡員在該方向上約S米處設制棱鏡。e照準棱鏡，按提示操作掌上電腦，可得棱鏡點實際位置與待放樣點理論位置在x，y方向上的差值。f. 按提示移動棱鏡，重復第e步直到合格為止。g. 重復第c至f步，放出其它所有點。h. 用鋼尺檢核相鄰點間距是否合格。（4） 自由設站法放樣曲線a選定觀測條件較好的任意位置架設儀器，掌上電腦進入“自由設站”子菜單。b. 選擇控制點（JD、ZH、HZ中的任兩點或全部），在掌上電腦上先按提示完成自由設站

30、的測前設置。c. 依次在選擇的控制點上設棱鏡，按提示完成自由設站觀測。d. 觀測完畢后掌上電腦自動計算出測站點坐標，給定點號作為控制點保存起來。e. 重復極坐標法放樣中的第b至g步，放出所有點。f. 用鋼尺檢核相鄰點間距是否合格。（5） 撰寫實習報告，并比較兩種方法測設的結果。3.1.3 實例說明已知：交點里程DK8+667.36 偏角 曲線半徑R=200米 緩和曲線長度 米要求：緩和曲線上每5米定一點，圓曲線上每10米定一點，整百米處加設百米樁。緩和曲線參數(shù)： = 14.997 = 0.188曲線要素： T = 61.275 L = 120.873 E = 5.467 Q = 1.677建立

31、如下圖3-1坐標系，計算求得主點及加密點坐標。 圖 3-1主點坐標（約每隔30米）：點號 里程 X YZHDK8+606.085 0.000 0.000HYDK8+636.085 29.983 0.750QZDK8+666.522 60.044 5.327YHDK8+696.958 89.063 14.407HZDK8+726.958 116.334 26.893JDDK8+667.360 61.275 0.000加密點坐標（約每隔5米）：2DK8+611.085 5.000 0.0033DK8+616.085 10.000 0.0284DK8+621.085 14.999 0.0945DK8

32、+626.085 19.998 0.2226DK8+631.085 24.993 0.4347DK8+636.085 29.983 0.7508DK8+646.085 39.932 1.7489DK8+656.085 49.819 3.24210DK8+666.085 59.618 5.22911DK8+676.085 69.306 7.70312DK8+686.085 78.859 10.65813DK8+696.085 88.252 14.08614DK8+700.000 91.881 15.55515DK8+701.085 92.882 15.97316DK8+706.085 97.47

33、0 17.96017DK8+711.085 102.023 20.02718DK8+716.085 106.549 22.15319DK8+721.085 111.054 24.32020DK8+726.085 115.550 26.5103.2測量機器人參觀教學實習（梅文勝、已完成）3.2 測量機器人參觀教學實習 基本要求測量機器人是一種能代替人進行自動搜索、跟蹤、辨識和精確照準目標并獲取角度、距離、三維坐標以及影像等信息的智能型電子全站儀。它是現(xiàn)代多項高技術集成應用于測量儀器制造領域的最杰出的代表，測量機器人通過CCD影像傳感器和其它傳感器對現(xiàn)實測量世界中的“目標”進行識別，迅速作出分析、

34、判斷與推理，實現(xiàn)自我控制，并自動完成照準、讀數(shù)等操作，以完全代替人的手工操作。測量機器人再與能夠制訂測量計劃、控制測量過程、進行測量數(shù)據(jù)處理與分析的軟件系統(tǒng)相接合，完全可以代替人完成許多測量任務。在工程建筑物的變形自動化監(jiān)測方面，測量機器人正漸漸成為首選的自動化測量技術設備，而Leica測量機器人則以其高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性等非凡的品質(zhì)，贏得了多數(shù)用戶的青睞。利用測量機器人進行工程建筑物的自動化變形監(jiān)測，一般可根據(jù)實際情況采用兩種方式：一種是固定式全自動變形監(jiān)測系統(tǒng)；另一種是移動式網(wǎng)觀測及自動化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。測量機器人參觀教學實習是以參觀為主的一次教學實習，將以Leica測量機器人為例參觀

35、測量機器人基于以上兩種方式的變形監(jiān)測應用。名稱：測量機器人參觀教學實習性質(zhì)：實踐性教學環(huán)節(jié)要求：了解測量機器人的基本原理以及其在工程建筑物的變形自動化監(jiān)測方面的應用，掌握測量機器人移動式網(wǎng)觀測及自動化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和固定式全自動變形監(jiān)測系統(tǒng)兩種測量機器人變形監(jiān)測自動化系統(tǒng)的基本原理、使用場合以及一般作業(yè)步驟。時間：課堂3個學時，其中老師輔導性講解1個學時。室外參觀實習2個學時，學生15人一個小組，在室外開闊地（如友誼廣場）進行，分別用移動式網(wǎng)觀測及自動化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和固定式全自動變形監(jiān)測系統(tǒng)進行自動化變形監(jiān)測演示。作法：提供固化有機載移動式網(wǎng)觀測軟件的Leica測量機器人一臺，安裝有移動式網(wǎng)觀測

36、自動化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和固定式全自動變形監(jiān)測系統(tǒng)的便攜式電腦一臺。實習內(nèi)容：1）移動式網(wǎng)觀測及其自動化數(shù)據(jù)處理的監(jiān)測方法和基本過程；2）固定式全自動變形監(jiān)測的監(jiān)測方法和基本過程。儀器和工具：Leica測量機器人一臺，便攜機一臺，通訊電纜一根，腳架及棱鏡若干、測傘一把，小鋼尺若干。輔導講解內(nèi)容：測量機器人的構成及基本原理；移動式網(wǎng)觀測及自動化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構成及其應用；固定式全自動變形監(jiān)測系統(tǒng)構成及其應用；固定式全自動變形監(jiān)測軟件的差分數(shù)據(jù)處理方法；機載移動式網(wǎng)觀測軟件、網(wǎng)觀測自動化數(shù)據(jù)處理軟件和固定式全自動變形監(jiān)測軟件的使用簡介。3.2.2 實習步驟參觀實習中軟件及儀器操作以教師操作為主，學生參與為

37、輔。一、移動式自動化網(wǎng)觀測及數(shù)據(jù)處理1）檢查Leica測量機器人內(nèi)是否上載自動化網(wǎng)觀測機載軟件AutoMeas，檢查數(shù)據(jù)后處理電腦內(nèi)是否安裝網(wǎng)觀測后處理軟件測量機器人網(wǎng)觀測后處理系統(tǒng)。檢查儀器內(nèi)置記錄存儲卡是否在儀器上，電池是否有電，數(shù)據(jù)傳輸電纜是否齊全等。2） 在開闊地帶（如友誼廣場），依現(xiàn)場情況選定三或四個網(wǎng)觀測點，點間距約100米，圖形分布良好，在其中一點上架設儀器，其余點上架設棱鏡，如下圖，構成簡單三角形或大地四邊形網(wǎng)。 圖1 三角形網(wǎng) 圖2 大地四邊形網(wǎng)3）啟動AutoMeas進行自動化方向及邊長觀測，觀測中按以下步驟進行：a在測站點上架設全站儀對中、整平，進入AutoMeas軟件。

38、b限差設置，設置該次測量要求的各項限差，如歸零差、2c互差、方向值較差等；c初始觀測，半測回學習觀測目標點以獲取初始概略位置信息，輸入該測站點觀測的方向名以及目標高等，存入PCMCIA卡相應的文件中，以備自動觀測時調(diào)用；d測站設置，設置測回數(shù)、測距次數(shù)，儀器高，測站名等參數(shù)；e后視定向,在進行自動觀測之前必須完成后視定向工作，即將儀器照準第一個觀測點并讀取水平度盤的度數(shù)；f水平角自動測量,完成限差、測站設置并定向后，測量機器人就能夠按照初始觀測的順序自動觀測水平角，測回內(nèi)的所有限差自動檢查，出現(xiàn)超限更具實際情況自動重測某方向或某半測回會整個測回重測；g測回差檢查,在測回差超限需要重測時，特別是

39、多方向觀測，哪些測回需要重測比較復雜，往往需要人工判斷，測回差檢查計算出每測回每個方向的方向值并顯示出來，觀測則可根據(jù)實測情況確定重測的測回，選擇好重測的測回后，自動進入到水平角自動測量項中；h距離測量,距離測量分自動與半自動兩種模式。自動測量是指在完成限差、測站設置及定向后，測量機器人就能夠按照初始觀測的順序自動觀測距離，測回內(nèi)的所有限差自動檢查，出現(xiàn)超限自動重測，半自動測量是指手動瞄準需某觀測的目標，自動完成此目標的距離測量。4） 測量機器人與棱鏡交換位置，測量機器人移至其它的觀測點上，重復3）的所有步驟，直到所有點觀測完畢。5） 用通訊電纜將測量機器人與便攜機連接起來，在便攜機上啟動Le

40、ica Office軟件，將測量機器人PCMCIA卡中AutoMeas目錄下的所有文件都拷貝到便攜機上，每一測站的觀測成果應包括初始觀測值文件(作業(yè)名.ini),測站設置文件(作業(yè)名.sta),角度觀測值文件(作業(yè)名.hzd),距離觀測值文件(作業(yè)名.dis)等四個文件。5）在便攜機上啟動測量機器人網(wǎng)觀測后處理系統(tǒng)，啟動界面如下圖，主要進行以下幾個步驟的操作：a工程管理，每個控制網(wǎng)觀測項目都作為一項工程來管理，每個工程對應著一個數(shù)據(jù)庫文件，數(shù)據(jù)庫文件中保存著該控制網(wǎng)觀測的所有數(shù)據(jù)，包括各種初始設置信息、原始觀測值、各種計算分析成果等。存儲在PCMCIA卡中的各個測站的數(shù)據(jù)可導入到一個控制網(wǎng)工程

41、中管理。b數(shù)據(jù)整理，主要包括原始角度數(shù)據(jù)整理，測回差檢查，原始距離數(shù)據(jù)整理出，查看角度整理結果查看測站成果等。c手薄輸出，主要是將角度、距離數(shù)據(jù)按規(guī)范規(guī)定的格式以標準外業(yè)手簿的形式自動輸出為Excel表格，還可將測站整理成果以科傻和清華山維格式的文件輸出。d平差計算，輸出科傻平差格式，利用科傻軟件進行平差計算。二、固定式全自動變形監(jiān)測1）在開闊地帶（如友誼廣場），依現(xiàn)場情況選擇一穩(wěn)定處作為觀測站，選定兩或三個變形觀測點，點間距約100米，在觀測站上架設儀器，其余變形觀測點上架設棱鏡，構成由一個觀測站，兩或三個變形觀測點構成的簡單固定式全自動變形監(jiān)測系統(tǒng)。2）用通訊電纜將測量機器人與便攜機連接起

42、來，在便攜機上啟動測量機器人變形監(jiān)測自動化軟件，界面如下圖：3）參照系統(tǒng)的以下功能模塊，按順序進行操作和設置。主要設置以下功能模塊組成：工程管理用于對工程項目的管理下設新建工程、打開工程、工程另存為、刪除工程、列表顯示最近使用的工程以及打印設置和退出該系統(tǒng)等子菜單。系統(tǒng)設置對儀器以及測量基準的設置下設初始化全站儀、單位坐標設置、測站設置、氣象參數(shù)設置、參考點設置以及參考點數(shù)據(jù)文件導入等菜單。初始測量對變形監(jiān)測點進行學習測量以獲取這些點的位置信息的相關操作。主要包括打開軟鍵盤、搜尋目標、讀取當前位置、儀器定位、點位學習數(shù)據(jù)文件以及初始測量等菜單。 自動測量該模塊包括對對自動測量的參數(shù)設置（如限差

43、，出錯處理等）、自動測量的流程控制（如周期，點組與計時器等）以及進行自動測量等功能主要包括測點分組、觀測時間定制、連接點組與定時器、測量限差設置、自動測量參數(shù)設置以及自動測量等模塊；數(shù)據(jù)整理主要時對采集的數(shù)據(jù)進行簡單的預處理和在測量過程中對棱鏡高的管理。包括求周期平均數(shù)據(jù)、日期平均數(shù)據(jù)、目標高數(shù)據(jù)管理、氣象數(shù)據(jù)管理、參考點分區(qū)以及數(shù)據(jù)后處理等菜單；成果輸出是用于把所采集的或經(jīng)過簡單處理后的數(shù)據(jù)導出導Excel表格中。包括點位測量數(shù)據(jù)、點位差分數(shù)據(jù)、周期平均原是數(shù)據(jù)、周期平均差分數(shù)據(jù)、日平均原是數(shù)據(jù)、日平均差分數(shù)據(jù)、點位原始數(shù)據(jù)變形量、點位差分數(shù)據(jù)變形量的輸出。4）上部中的基本設置完成后，進行初

44、始測量，照準每個變形點，觀測并記錄每個變形點初始位置。5）對變形點進行測點分組定義，新建定時器保存觀測時間起始時間和周期間時間間隔（為看到自動周期觀測的效果，時間間隔應設置為短間隔，如兩或三分鐘），并連接點組與定時器。6）開始自動觀測，多期觀測后可查看變形過程線等圖形結果。3.2.3 實習成果一、移動式網(wǎng)觀測及自動化數(shù)據(jù)處理1、輸出原始觀測手簿，包括水平角、距離、垂直角等；2、輸出整個網(wǎng)的COSA格式平差文件，并加上平差頭信息；3、在COSA平差軟件中進行閉合差計算和平差計算。二、固定式全自動變形監(jiān)測1、導出原始觀測數(shù)據(jù)；2、導出周期觀測結果；3.3陀螺經(jīng)緯儀參觀教學實習（缺、請鄭文華老師編寫

45、）3.4工程測量學集中教學實習1 班級 200016101-200016103 測繪工程 104人200086201-200086203 測繪工程 (工程測量) 91人2 時間2004年3月1日-2004年3月12日。3 地點三峽水利樞紐工程、葛洲壩水利樞紐工程、隔河巖電站工程。4 目的本次實習是工程測量學課程的實踐性教學環(huán)節(jié)之一，通過對三峽水利樞紐工程、葛洲壩水利樞紐工程、隔河巖電站工程的參觀實習，達到以下目的：1）了解大型水利水電樞紐工程的總體布局，以及大型工程在規(guī)劃設計、施工建設和運營管理階段的測量工作，加深對課堂教學內(nèi)容的理解，；2）對施工控制網(wǎng)的布設、施工期的施工測量、水利樞紐工程特

46、別是大壩的外部和內(nèi)部變形觀測與數(shù)據(jù)處理等有更深刻的認識；3）結合大型工程建設進行愛國主義教育和集體主義教育, 樹立熱愛測繪工程專業(yè)的思想，加強對測繪工作的事業(yè)心和責任感。5 要求1）本次實習分三峽水利樞紐工程、葛洲壩水利樞紐工程和隔河巖電站工程三大部分，包括專題報告和現(xiàn)場參觀。對專題報告要求作較詳細的筆記（含專題報告題目、報告人、時間、報告內(nèi)容），對現(xiàn)場參觀的內(nèi)容、聽報告的感想要求以日記的形式記錄下來。筆記和日記是教學實習報告書的主要資料和依據(jù)；2）實習結束后，每個同學須根據(jù)實習期間所學習的知識，在專業(yè)、思想和實踐等方面的收獲，按統(tǒng)一規(guī)格寫一份工程測量學集中教學實習報告書（封面格式見附頁）。6

47、 紀律和注意事項1） 嚴格遵守組織紀律，一切行動聽指揮。凡是集體活動，要求做到：不遲到，不早退，不漏乘車，有事須向帶隊老師請假。2） 專題報告時，要認真聽課，必須按要求作好筆記，不允許無故缺席。3） 工地參觀時，要嚴格遵守有關規(guī)章制度，不能隨意進入施工禁地，注意人身安全，不許穿拖鞋和高跟鞋，要認真聽取帶隊的工程技術人員的介紹。4） 嚴格遵守參觀期間的作息時間和學習安排，不單獨外出行動，晚上9：30之前必須回到住處。5） 以武漢大學校訓“自強、弘毅、求是、拓新”為指導，充分體現(xiàn)當代大學生的精神風貌：朝氣蓬勃，團結向上，勤奮好學，謙虛謹慎，遵紀守法，禮貌待人。7 內(nèi)容和日程安排包括三峽水利樞紐工程

48、、葛洲壩水利樞紐工程和隔河巖電站工程的現(xiàn)場參觀，專題報告由帶隊老師組織、邀請生產(chǎn)單位有關專家進行。具體內(nèi)容和日程安排如下表（根據(jù)情況，可能有小的變動）：日 期時 間內(nèi) 容組 織 單 位備注227周 五晚上7：30 實習動員、干部會議院領導，帶隊老師附1-30131周一全天討論、實習準備帶隊老師武漢大學32周二全天7：30在車庫集合，乘車前往宜昌，安排住宿 帶隊老師到達宜昌33周三上午專題報告：三峽工程縱橫談三峽工程專家宜昌下午專題報告：葛洲壩工程及變形監(jiān)測系統(tǒng)三峽通航管理局專家34周四上午葛洲壩工程參觀（1）三峽通航管理局、葛洲壩電廠專家宜昌下午葛洲壩工程參觀（2）35周五全天三峽工程工地和模

49、型參觀帶隊老師和測量總隊專家三峽工程工地36周六上午專題報告：三峽工程的施工測量三峽工程測量中心專家宜昌下午專題報告：三峽和隔河巖電站工程的變形監(jiān)測三峽和隔河巖電站工程測量中心專家宜昌37周日全天文化和參觀活動帶隊老師宜昌38周一全天隔河巖電站工程參觀實習帶隊老師、隔河巖電站專家隔河巖39周二全天施工測量參觀實習三峽工程測量中心專家長委綜勘局專家三峽工程工地310周三全天專題報告：漫談測繪帶隊老師宜昌311周四上午乘車返回學校帶隊老師乘車312、13、143天整理資料，寫總結報告，制作實習展板帶隊老師武漢大學8 帶隊老師張正祿 教 授（總負責），尹 暉 教 授（86202班，862女生），梅文

50、勝 副教授（86201班），藍悅明 副教授（16103班），陳學豐 副教授（16101班），李寶桂 教 授（86203班，161女生），江德勤 實驗師（車 隊），丁世俊 副教授（16102班）9 思考問題1） 三峽水利樞紐工程、葛洲壩水利樞紐工程、隔河巖電站工程各有哪些主體建筑物？2） 三峽水利樞紐工程有哪幾個重要水位，水位設計方案的依據(jù)是什么，有何影響？3） 為什么要修建三峽水利樞紐工程？它有哪些效益？4） 三峽水利樞紐工程會引發(fā)哪些問題，如何看待和解決，談談您的觀點。5） 三峽水利樞紐工程、葛洲壩水利樞紐工程、隔河巖電站工程有哪些測量工作？有哪些共同的地方？6） 結合三峽、葛洲壩水利樞紐和隔河巖電站工程，說明施工測量有哪些內(nèi)容？7） 結合三峽、葛洲壩水利樞紐