工程測量學(xué)概述

工程測量學(xué)測繪與國土信息工程系主講：鄧明鏡EngineeringGeodesy?02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！第1頁，共41頁本課程主講內(nèi)容02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！→工程測量學(xué)概述→橋梁工程測量→線路工程測量→隧道工程測量→施工放樣→建筑工程測量第2頁，共41頁課程結(jié)束考核辦法02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！課程結(jié)束考試：80%考勤、作業(yè)：10%課間實(shí)習(xí)：10%第3頁，共41頁一、工程測量學(xué)概述

1.工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！1.1.1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(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營管理階段所進(jìn)行的各種測量工作的學(xué)科。特點(diǎn)：比較大眾化，易于理解。第4頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！一、工程測量學(xué)概述----1.工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域定義二：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(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)測分析和預(yù)報(bào)等的理論、方法和技術(shù)，以及研究對測量和工程有關(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，且范圍更大第5頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！定義三：工程測量學(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)體的測量描繪和抽象幾何實(shí)體的測設(shè)實(shí)現(xiàn)的理論、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)體都是工程測量學(xué)的研究對象，且都上升到了理論、方法和技術(shù)，強(qiáng)調(diào)工程測量學(xué)所研究的是與幾何實(shí)體相聯(lián)系的測量、測設(shè)的理論、方法和技術(shù)。一、工程測量學(xué)概述----1.工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域第6頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！1.1.2工程測量學(xué)的學(xué)科位置測繪學(xué)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)一級(jí)學(xué)科二級(jí)學(xué)科一、工程測量學(xué)概述----1.工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域第7頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！1.1.3工程測量學(xué)的研究領(lǐng)域工程測量學(xué)工業(yè)測量線路工程測量水利工程測量橋梁工程測量隧道工程測量建筑工程測量礦山測量海洋測量軍事工程測量幾乎每一行業(yè)和工程測量都有相應(yīng)的著書或教材。一、工程測量學(xué)概述----1.工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域第8頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！由于工程測量的研究應(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。

一、工程測量學(xué)概述----1.工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域第9頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！一、工程測量學(xué)概述2.工程測量學(xué)的內(nèi)容1.2.1按工程建設(shè)階段劃分工程測量按工程建設(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“工程勘測”、“施工測量”和“安全監(jiān)測”，三個(gè)階段測繪工作有：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)勘探以及水文測驗(yàn)等進(jìn)行測量。對于重要的工程區(qū)的穩(wěn)定性監(jiān)測。第10頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！任何一項(xiàng)工程都必須按照自然條件和預(yù)期目的進(jìn)行選址和規(guī)劃設(shè)計(jì)。在此階段的測量工作，主要是提供各種比例尺的地形圖供規(guī)劃設(shè)計(jì)人員進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。一、工程測量學(xué)概述----2.工程測量學(xué)的內(nèi)容第11頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)?。?）工業(yè)企業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的測量工作工業(yè)企業(yè)是面狀地形，因此它所需的圖具有面狀特征，要進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)必須有設(shè)計(jì)底圖，而該階段測量工作的任務(wù)是向設(shè)計(jì)者提供所需的地形圖。一般來說：1：5000比例尺地形圖可用于規(guī)劃設(shè)計(jì)；1：2000比例尺地形圖可用于初步設(shè)計(jì)；1：1000比例尺地形圖可用于施工設(shè)計(jì)；1：500比例尺地形圖可用于地形復(fù)雜、建筑物密集、精度要求較高的工業(yè)企業(yè)的施工設(shè)計(jì)。一、工程測量學(xué)概述----2.工程測量學(xué)的內(nèi)容第12頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)?。?）線路規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的測量工作各種線型工程的勘測工作內(nèi)容基本是一樣的，但隨著工程的不同有些差異?，F(xiàn)以公路為例詳細(xì)地說明線路勘測的內(nèi)容和任務(wù)。我國公路路規(guī)劃設(shè)計(jì)的程序，一般要經(jīng)過方案研究、初測、初步設(shè)計(jì)、定測，施工設(shè)計(jì)等過程?？睖y工作分為初測和定測兩個(gè)階段進(jìn)行。一、工程測量學(xué)概述----2.工程測量學(xué)的內(nèi)容第13頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)?。?）橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的測量工作主要有以下測量工作：√橋位平面和高程控制測量√橋址定線測量√

斷面測量√橋位地形測量√

流向測量√船筏走行線測量√

鉆孔定位一、工程測量學(xué)概述----2.工程測量學(xué)的內(nèi)容第14頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！2）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)量控制，開挖與建筑方量測繪，工程竣工測量、變形觀測以及設(shè)備的安裝測量等。一、工程測量學(xué)概述----2.工程測量學(xué)的內(nèi)容第15頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！工程施工階段的測量工作主要是按設(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。一、工程測量學(xué)概述----2.工程測量學(xué)的內(nèi)容第16頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！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：施工控制網(wǎng)的建立

施工放樣

竣工測量一、工程測量學(xué)概述----2.工程測量學(xué)的內(nèi)容第17頁，共41頁監(jiān)理?02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！監(jiān)理測量工作在正式施工開始時(shí)，對控制網(wǎng)進(jìn)行全面復(fù)測、檢查※驗(yàn)收承包人的施工定線※驗(yàn)收承包人測定的原始地面高程※對橋梁施工還需進(jìn)行橋梁下、上部結(jié)構(gòu)的施工放樣的檢測※對每層路基的厚度、平整度、寬度、縱橫坡度進(jìn)行抽查，檢查施工單位的內(nèi)業(yè)資料是否真實(shí)※審批承包人提交的施工圖一、工程測量學(xué)概述----2.工程測量學(xué)的內(nèi)容第18頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！3）運(yùn)營管理階段：工程建筑物的變形觀測，包括水平位移、沉陷、傾斜以及擺動(dòng)等定期或持續(xù)監(jiān)測。建立工程進(jìn)管理、維護(hù)信息系統(tǒng)。工程運(yùn)營管理階段測量工作的主要任務(wù)是工程建筑物的變形觀測。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，需要定期對其位移、沉降、傾斜以及搖擺等進(jìn)行觀測，稱為變形觀測。一、工程測量學(xué)概述----2.工程測量學(xué)的內(nèi)容第19頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！1.2.2按服務(wù)對象劃分按服務(wù)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、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。一、工程測量學(xué)概述----2.工程測量學(xué)的內(nèi)容第20頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！1.2.3工程測量學(xué)的內(nèi)容主要內(nèi)容：模擬或數(shù)字的地形資料的獲取與表達(dá)；工程控制測量及數(shù)據(jù)處理；建筑物的施工放樣；大型精密設(shè)備的安裝和調(diào)試測量；工業(yè)生產(chǎn)過程的質(zhì)量檢測和控制；工程變形及與工程有關(guān)的各種災(zāi)害的監(jiān)測分析與預(yù)報(bào)；工程測量專用儀器的研制與應(yīng)用；工程信息系統(tǒng)的建立與應(yīng)用等。一、工程測量學(xué)概述----2.工程測量學(xué)的內(nèi)容第21頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！3.工程測量的儀器經(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量系統(tǒng)。?基線測量或準(zhǔn)直測量儀器：有正錘、倒錘及垂線觀測儀、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)直測量系統(tǒng)等。?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DISTINVAR、應(yīng)變儀DISTERMETER、雙頻激光干涉儀、CCD線列傳感器測量，距離測量精度從毫米、微米級(jí)進(jìn)入到納米級(jí)。一、工程測量學(xué)概述第22頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！CG-3(3A)型垂線觀測儀主要用于大壩、高層建筑物等大型工程的水平變形測量及撓度測量利用激光束測量直線度誤差的測量工具----激光準(zhǔn)直儀一、工程測量學(xué)概述----3.工程測量儀器第23頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！TPS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)行測量、放樣。僅僅通過簡單的安裝調(diào)試，就可以簡單、快速地測量作業(yè)。

SmartStation超站儀一、工程測量學(xué)概述----3.工程測量儀器第24頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！高程測量方面，最顯著的發(fā)展應(yīng)數(shù)液體靜力水準(zhǔn)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，可同時(shí)獲取數(shù)十乃至數(shù)百個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的高程，具有高精度、遙測、自動(dòng)化、可移動(dòng)和持續(xù)測量等特點(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。

一、工程測量學(xué)概述----3.工程測量儀器第25頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！與高程測量有關(guān)的是傾斜測量(又稱撓度曲線測量)，即確定被測對象(如橋、塔)在豎直平面內(nèi)相對于水平或鉛直基準(zhǔn)線的撓度曲線。各種機(jī)械式測斜(傾)儀、電子測傾儀都向著數(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)。一、工程測量學(xué)概述----3.工程測量儀器第26頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！具有多種功能的混合測量系統(tǒng)是工程測量專用儀器發(fā)展的顯著特點(diǎn)，采用多傳感器的高速鐵路軌道測量系統(tǒng)，用測量機(jī)器人自動(dòng)跟蹤沿鐵路軌道前進(jìn)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(jī)，可用于測量軌道的3維坐標(biāo)、軌道的寬度和傾角。液體靜力水準(zhǔn)測量與金屬絲準(zhǔn)直集成的混合測量系統(tǒng)在數(shù)百米長的基準(zhǔn)線上可精確測量測點(diǎn)的高程和偏距。

一、工程測量學(xué)概述----3.工程測量儀器第27頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！綜上所述，工程測量專用儀器具有高精度(亞毫米、微米乃至納米)、快速、遙測、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)直測量，可測量傾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，還可測振動(dòng)頻率以及物體的動(dòng)態(tài)行為。一、工程測量學(xué)概述----3.工程測量儀器第28頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！4.工程測量學(xué)的發(fā)展概況工程測量學(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量。一、工程測量學(xué)概述第29頁，共41頁?公元前十五世紀(jì)意大利都靈保存的金礦巷道圖02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！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（jú），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)的工程勘測情景，準(zhǔn)繩和規(guī)矩就是當(dāng)時(shí)所用的測量工具，準(zhǔn)是揆（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，可測長度、高度、深度和畫圓、畫矩形的通用測量儀器。一、工程測量學(xué)概述----4.工程測量學(xué)的發(fā)展概況第30頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！?秦代李冰父子領(lǐng)導(dǎo)修建的都江堰水利樞紐工程。一、工程測量學(xué)概述----4.工程測量學(xué)的發(fā)展概況第31頁，共41頁?北宋時(shí)沈括為了治理汴渠，測得“京師之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分”，是水準(zhǔn)測量的結(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)期的土地測量，秦、漢的私田制。隋唐實(shí)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。到了明朝洪武年間的土地大清丈，編制魚鱗圖冊（世界最早的地籍圖冊）。?四大發(fā)明之一的指南針，有二千多年的歷史。對礦山測量和其它工程勘測有很大的貢獻(xiàn)。02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！?在工程測量學(xué)的發(fā)展也受到了戰(zhàn)爭的促進(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)和對測繪提出的愈來愈高的要求是工程測量學(xué)發(fā)展的動(dòng)力。一、工程測量學(xué)概述----4.工程測量學(xué)的發(fā)展概況第32頁，共41頁?工程測量學(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，工程測量學(xué)才受到人們的重視，并發(fā)展成為測繪學(xué)的一個(gè)重要分支。1964年國際測量師聯(lián)合會(huì)（FIG）為了促進(jìn)和繁榮工程測量，成立了工程測量委員會(huì)（第六委員會(huì)），從此，工程測量學(xué)在國際上作為一門獨(dú)立的學(xué)科開展活動(dòng)。02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！5.大型特種精密工程測量

大型特種精密工程建設(shè)和對測繪的要求是工程測量學(xué)發(fā)展的動(dòng)力。這里僅簡單介紹國內(nèi)外有關(guān)情況。

一、工程測量學(xué)概述第33頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！1.國內(nèi)覽勝

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。隔河巖大壩外部變形觀測的GPS實(shí)時(shí)持續(xù)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測點(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)測網(wǎng)，其最弱點(diǎn)精度優(yōu)于±1.5mm。

一、工程測量學(xué)概述一、工程測量學(xué)概述----5.大型特種精密工程測量第34頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！三峽大壩全景圖一、工程測量學(xué)概述----5.大型特種精密工程測量第35頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！北京正負(fù)電子對撞機(jī)的精密控制網(wǎng)，精度達(dá)±0.3mm。設(shè)備定位精度優(yōu)于±0.2mm，200m直線段漂移管直線精度達(dá)±0.1mm。大亞灣核電站控制網(wǎng)精度達(dá)±2mm，秦山核電站的環(huán)型安裝測量控制網(wǎng)精度達(dá)±0.1mm。

北京正負(fù)電子對撞機(jī)一、工程測量學(xué)概述----5.大型特種精密工程測量第36頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！上海楊浦大橋控制網(wǎng)的最弱點(diǎn)精度達(dá)±0.2mm，橋墩點(diǎn)位標(biāo)定精度達(dá)±0.1mm；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454m的東方明珠電視塔對于長114m、重300t的鋼桅桿天線，安裝的垂準(zhǔn)誤差僅±9mm。

一、工程測量學(xué)概述----5.大型特種精密工程測量第37頁，共41頁02二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！長18.4km的秦嶺隧道，洞外GPS網(wǎng)的平均點(diǎn)位精度優(yōu)于±3mm，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12mm，高程方向的貫通誤差只