工程測(cè)量學(xué)教案1

工程測(cè)量學(xué)教案第一講基本知識(shí)一、學(xué)科定義：定義一：工程測(cè)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(yíng)管理階段所進(jìn)行的各種測(cè)量工作的學(xué)科。定義二：工程測(cè)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(cè)分析和預(yù)報(bào)的理論、方法和技術(shù)，以及研究對(duì)測(cè)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(cè)量學(xué)是研究地球空間具體幾何實(shí)體的測(cè)量描繪和抽象幾何實(shí)體的測(cè)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。二、學(xué)科分類：大地測(cè)量學(xué)、工程測(cè)量學(xué)、攝影測(cè)量與遙感、地圖制圖學(xué)、不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪（與工程測(cè)量相似。）三、學(xué)科內(nèi)容：1、按工程建設(shè)階段劃分：、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(shí)地放樣。③運(yùn)營(yíng)管理階段：變形觀測(cè)。2、按服務(wù)對(duì)象劃分：①工程測(cè)量中地形圖的測(cè)繪。②工程控制網(wǎng)的步設(shè)及優(yōu)化設(shè)計(jì)。③施工放樣技術(shù)和方法。④工程的變形監(jiān)測(cè)分析和預(yù)報(bào)。⑤工程測(cè)量的通用和專用儀器。⑥工程測(cè)量學(xué)的誤差及測(cè)量平差理論。四、各階段測(cè)量工作：1、工程勘測(cè)設(shè)計(jì)階段：①工業(yè)企業(yè)：地形圖。②線路：初測(cè)、定測(cè)和施工設(shè)計(jì)等。③橋梁：平面和高程控制測(cè)量、橋址定線、斷面測(cè)量、地形測(cè)量等。2、施工階段：①施工測(cè)量：控制網(wǎng)的建立和施工放樣。②監(jiān)理測(cè)量：復(fù)查、驗(yàn)收、檢測(cè)和審批。3、運(yùn)營(yíng)階段：①建筑物變形測(cè)量工作。②工業(yè)設(shè)備安全運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)。③地表沉降測(cè)量。④局部地區(qū)變形⑤變形監(jiān)測(cè)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：1、按用途：測(cè)圖控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)、安裝控制網(wǎng)。2、按網(wǎng)點(diǎn)性質(zhì)：一維網(wǎng)（水準(zhǔn)）、二維網(wǎng)、三維網(wǎng)。3、按網(wǎng)形：三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)、混合網(wǎng)、方格網(wǎng)。4、按施測(cè)方法：測(cè)角網(wǎng)、測(cè)邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、GPS網(wǎng)。5、按坐標(biāo)系：附合網(wǎng)、獨(dú)立網(wǎng)、經(jīng)典自由網(wǎng)、自由網(wǎng)。6、按其它標(biāo)準(zhǔn)：首級(jí)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：1、確定控制網(wǎng)等級(jí)。2、確定網(wǎng)形。3、確定儀器和操作規(guī)程。4、圖上選點(diǎn)，實(shí)地調(diào)研。5、造標(biāo)埋石。6、外業(yè)觀測(cè)。7、內(nèi)業(yè)處理。8、提交成果。四、測(cè)圖控制網(wǎng)：1、作用：控制測(cè)量誤差積累；使圖上點(diǎn)位精度均勻；保證圖幅之間正確拼接。2、精度：依據(jù)測(cè)圖比例尺大小確定。五、施工控制網(wǎng)：1、特點(diǎn)：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(jí)布網(wǎng)。2、作用：為工程建設(shè)服務(wù)。六、變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)：1、概念：參考點(diǎn)——位于變形體之外的不變點(diǎn)。目標(biāo)點(diǎn)——位于變形體之上的變點(diǎn)。2、坐標(biāo)系選取原則：①變形體較大且不規(guī)則時(shí)可采用大地坐標(biāo)系。②變形體有明顯結(jié)構(gòu)特征時(shí)可采用基于監(jiān)測(cè)體本身的坐標(biāo)系統(tǒng)。③對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)感興趣時(shí)可采用自由基準(zhǔn)。七、工程控制網(wǎng)基準(zhǔn)：1、概念：基準(zhǔn)－－通過控制網(wǎng)平差求解未知點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)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(wú)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：E準(zhǔn)則：置信超橢球最大半軸盡可能小。體積準(zhǔn)則：置信超橢球體積盡可能小。方差準(zhǔn)則：置信超橢球半軸平方和盡可能小。平均精度準(zhǔn)則：x的跡可與局部精度比較。均勻性和各向同性準(zhǔn)則：網(wǎng)中所有點(diǎn)具有相同大小的誤差橢圓且精度相同。2、點(diǎn)位精度和相對(duì)點(diǎn)位精度：點(diǎn)位精度可用誤差橢圓和置信橢圓描述；相對(duì)點(diǎn)位精度可用相對(duì)誤差橢圓描述。3、未知數(shù)函數(shù)的精度：任意未知數(shù)屮=Fx;O=FExxFo4、主分量：主分量能在總體上描述網(wǎng)的精度關(guān)系，是一個(gè)通用精度準(zhǔn)則。5、準(zhǔn)則矩陣：構(gòu)造原則：所有控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差橢圓半徑相同；其相對(duì)誤差橢圓等于圓；它是對(duì)角陣；點(diǎn)的x坐標(biāo)與y坐標(biāo)隨即無(wú)關(guān)。二、可靠性準(zhǔn)則：1、概念：內(nèi)部可靠性一一發(fā)現(xiàn)觀測(cè)值粗差的能力。外部可靠性一一抵抗觀測(cè)值粗差對(duì)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(cè)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(duì)周期觀測(cè)的平差結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢查，所能發(fā)現(xiàn)的某一位移向量的下界值。四、費(fèi)用準(zhǔn)則：其費(fèi)用包含：造標(biāo)；埋石；交通運(yùn)輸；儀器設(shè)備；觀測(cè)；計(jì)算和檢查等。第四講控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和典型工程控制網(wǎng)：一、優(yōu)化設(shè)計(jì)分類：1、零類設(shè)計(jì)：坐標(biāo)系和基準(zhǔn)選取。2、一類設(shè)計(jì)：調(diào)整網(wǎng)點(diǎn)位置。3、二類設(shè)計(jì)：改變觀測(cè)精度。4、三類設(shè)計(jì)：對(duì)設(shè)計(jì)的網(wǎng)進(jìn)行改進(jìn)。二、優(yōu)化設(shè)計(jì)任務(wù)：1、提出設(shè)計(jì)任務(wù)。2、制定設(shè)計(jì)方案。3、進(jìn)行方案評(píng)價(jià)。4、進(jìn)行方案優(yōu)化。三、設(shè)計(jì)方法：1、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(jì)）2、模擬法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和準(zhǔn)則，通過計(jì)算、比較和修改得到最優(yōu)化方案。（適用于一、二、三類設(shè)計(jì)）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(diǎn)，再在進(jìn)出口點(diǎn)周圍布設(shè)三個(gè)定向點(diǎn)。②坐標(biāo)系采用以進(jìn)出口點(diǎn)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(diǎn)，其控制網(wǎng)兼作變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，所以其精度和穩(wěn)定性要求較高。六、變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)：1、布設(shè)原則：工作基點(diǎn)除應(yīng)構(gòu)成堅(jiān)強(qiáng)圖形外還要便于采用交會(huì)方法觀測(cè)。第五講控制點(diǎn)的標(biāo)石與標(biāo)志和內(nèi)外也一體化：一、概念：1、標(biāo)石——采用挖坑埋設(shè)的預(yù)制截頭錐體混凝土標(biāo)。2、標(biāo)志——在標(biāo)石或其它穩(wěn)固載體上精確表示控制點(diǎn)位置的設(shè)施。二、標(biāo)石類型：1、普通標(biāo)石：截頭錐體混凝土標(biāo)。2、深埋式標(biāo)石：就地澆注的鋼筋混凝土樁。3、帶強(qiáng)制對(duì)中裝置的觀測(cè)墩：低部為鋼筋混凝土樁，頂部安放強(qiáng)制對(duì)中裝置。4、水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石分為：平面點(diǎn)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(wú)相位差；有利于精確照準(zhǔn)。四、內(nèi)外業(yè)一體化內(nèi)容：1、內(nèi)業(yè)工作：圖上選點(diǎn)，布網(wǎng)，平差和成果輸出等。2、外業(yè)工作：踏勘選點(diǎn)，埋設(shè)標(biāo)石，外業(yè)觀測(cè)。五、看圖識(shí)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(jì)方法：1、按生產(chǎn)工藝要求將主要建筑物輪廓繪制在地形圖上。2、考慮生產(chǎn)工藝和地下管線與運(yùn)輸?shù)缆凡贾玫目赡苄缘取?、選擇適當(dāng)?shù)谋壤摺６?、測(cè)繪地形圖方法分類：1、野外實(shí)地測(cè)圖：模擬法；數(shù)字法。2、航測(cè)法。三、概念：1、模擬法測(cè)圖——利用平板儀或經(jīng)緯儀配合視距尺在野外測(cè)站測(cè)量地物點(diǎn)的方向、距離和高差。再利用量角器，直尺等工具將野外測(cè)量數(shù)據(jù)按測(cè)圖比例尺及圖式符號(hào)展繪到白紙或聚酯薄膜上。2、數(shù)字法測(cè)圖——利用電子經(jīng)緯儀或其它測(cè)量?jī)x器配合棱鏡在野外測(cè)量測(cè)站至地物點(diǎn)的方向、距離和高差并將其輸入電子手簿或磁卡等，現(xiàn)場(chǎng)繪制地形圖。四、精度：（平面）1、模擬法測(cè)圖：它由展繪誤差，圖根點(diǎn)誤差，視距誤差，方向誤差，刺點(diǎn)誤差組成。2、數(shù)字法測(cè)圖：它由定向誤差；對(duì)中誤差；觀測(cè)誤差；棱鏡中心與地物點(diǎn)不重合誤差組成。五、場(chǎng)地平整步驟：（必須掌握）（水平）1、繪制方格網(wǎng)。（一般邊長(zhǎng)為20米）2、計(jì)算設(shè)計(jì)高程。3、繪出填、挖邊界線。4、計(jì)算填、挖高度。5、計(jì)算填、挖土石方工程量。6、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(cè)繪：一、目的：使設(shè)計(jì)、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(jì)要素的現(xiàn)狀以及場(chǎng)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(cè)量的任務(wù)：1、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性，闡明竣工成果，為后續(xù)設(shè)計(jì)服務(wù)。2、改擴(kuò)建原有工程時(shí)，應(yīng)利用原有的平面、高程位置。3、滿足生產(chǎn)管理和變形監(jiān)測(cè)的需要。三、施測(cè)竣工圖原則：1、控制測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)與原有系統(tǒng)保持一致。2、測(cè)量控制網(wǎng)必須有一定的精度標(biāo)準(zhǔn)。3、充分利用已有的測(cè)量和設(shè)計(jì)資料。四、竣工圖內(nèi)容：1、廠區(qū)現(xiàn)狀標(biāo)準(zhǔn)圖。2、輔助圖。3、剖面圖。4、專業(yè)分圖。5、技術(shù)總結(jié)報(bào)告和成果表。五、總圖編繪的基本規(guī)定：1、總平面及交通運(yùn)輸竣工圖。（公路、鐵路，各種建筑物等）2、給排水管道竣工圖。3、動(dòng)力、工藝管道竣工圖。（管道交會(huì)點(diǎn)，位置，材料等）4、輸電及通信線路竣工圖。（線路走向等）5、綜合管線竣工圖。（地上，地下等）六、編繪方法：1、底圖處理。（各種基本圖件，分層處理）2、總圖形成。（用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)修改設(shè)計(jì)圖）第八講水下地形圖測(cè)繪：一、用途：1、建立深水巷、內(nèi)河航段和回淤研究等。2、橋梁、港口碼頭以及沿江公路、鐵路等。3、海洋漁業(yè)開發(fā)及養(yǎng)殖。4、海洋石油，海底管道等。5、防洪，發(fā)電和污染處理。6、軍事上如潛艇，反水雷等。7、科學(xué)上，確定地幔表層及物質(zhì)結(jié)構(gòu)等。8、國(guó)與國(guó)之間劃定海域邊界等。二、定位方法：1、全站儀定位。2、GPS差分定位。三、水深測(cè)量?jī)x器：1、回聲探測(cè)器。2、多波束探測(cè)儀。3、激光測(cè)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(zhǎng)（主要分潮的調(diào)和函數(shù)）的平面處。五、水下地形測(cè)量方法：1、外業(yè)：在斷面線上設(shè)立兩個(gè)標(biāo)志，便于船瞄準(zhǔn)定向（采用前方交會(huì)法）。2、內(nèi)業(yè)：①將外業(yè)測(cè)角和測(cè)深數(shù)據(jù)匯總并逐點(diǎn)核對(duì)。②由水位觀測(cè)結(jié)果和水深記錄計(jì)算各測(cè)點(diǎn)高程。③展繪各測(cè)點(diǎn)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(cè)繪步驟：1、量取河道里程。2、換算同時(shí)水位。3、編制縱橫斷面成果表。4、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(jì)的建筑物的平面位置和高程按設(shè)計(jì)要求，以一定的精度在實(shí)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(shí)際位置相對(duì)于設(shè)計(jì)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(wú)儀器高法放樣。2、角度放樣：從一個(gè)已知方向出發(fā)放樣另一個(gè)方向。3、距離放樣：根據(jù)已知的起點(diǎn)和方向用距離放樣出另一個(gè)點(diǎn)。4、點(diǎn)位放樣：①極坐標(biāo)法。②全站儀坐標(biāo)法。③距離交會(huì)法。④角度交會(huì)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(diǎn)位放樣：①距離交會(huì)。②角度交會(huì)。3、放樣直線：4、1）測(cè)小角歸化。步驟：（①將儀器架于已知點(diǎn)A瞄準(zhǔn)已知點(diǎn)B，以距離S1放樣出P'點(diǎn)。②以A點(diǎn)為測(cè)站反復(fù)觀測(cè)小角/a。③計(jì)算歸化＜E=^a*S1/po④改化￡，得P點(diǎn)。）5、2）測(cè)大角歸化。（步驟：①將儀器架于已知點(diǎn)A瞄準(zhǔn)已知點(diǎn)B，以距離S1放樣出P'點(diǎn)。以P'點(diǎn)為測(cè)站反復(fù)觀測(cè)大角上丫得到厶丫。③量取S2并計(jì)算歸化值￡=S1*S2/（S1+S2）*（180-Y）/p。④改化￡,得P點(diǎn)。）6、構(gòu)網(wǎng)聯(lián)測(cè)法：（采用強(qiáng)制對(duì)中，將控制點(diǎn)與放樣點(diǎn)聯(lián)合平差計(jì)算。）五、剛體的放樣定位：確定它的六個(gè)自由度：三個(gè)平移（x,y,z）和三個(gè)旋轉(zhuǎn)（apY）。六、課堂練習(xí)。第十講圓曲線測(cè)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(jì)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(zhǎng)T；④曲線長(zhǎng)L；⑤外矢距E；⑥切曲差Q。2、計(jì)算公式：?T=R*tan（a/2）；②L=n/180*a*R；@E=R*（sec（a/2）—1）；④Q=2*T—L。三、圓曲線主要里程計(jì)算：1、主點(diǎn)：ZY（直線與圓曲線交點(diǎn)）；QZ（曲線中點(diǎn)）；YZ（圓曲線與直線交點(diǎn)）。2、①已知條件:JD（交點(diǎn)）里程。②未知條件:各主點(diǎn)里程。③計(jì)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(diǎn)測(cè)設(shè)：步驟：①將經(jīng)緯儀安置于交點(diǎn)上，以線路方向定向。②分別沿切線長(zhǎng)量出ZY點(diǎn)和YZ點(diǎn)。③在交點(diǎn)上后視ZY點(diǎn)，撥（180—a）/2角，得分角線方向。④沿分角線方向自交點(diǎn)量取外矢距E得曲線中點(diǎn)。五、圓曲線的詳細(xì)測(cè)設(shè)：1、偏角法：（以方向和長(zhǎng)度交會(huì)的方法獲得放樣點(diǎn)位）步驟：在ZY點(diǎn)安置儀器，照準(zhǔn)切線方向，使度盤歸零。撥偏角&1（6i=C/2R*180/n）（C為規(guī)定長(zhǎng)度），沿偏角方向量取C1得1點(diǎn)。撥偏角&2,沿偏角方向量取C2得2點(diǎn)。用同樣方法測(cè)出其余各點(diǎn)直至QZ點(diǎn)。將儀器搬至YZ點(diǎn)，繼續(xù)測(cè)量（方向相反）。當(dāng)閉合差滿足要求時(shí)，按長(zhǎng)度比分配。2、切線支距法：（直角坐標(biāo)法）步驟：沿切線方向自ZY點(diǎn)量取Xi。（Xi=R*sina；Yi=R（1—cosa）。再垂直于切線方向，沿Xi點(diǎn)量取Yi的曲線上I點(diǎn)。同理將儀器搬至另一半繼續(xù)測(cè)設(shè)。3、弦線偏距法：（計(jì)算兩弦線間的差值）步驟：以切線定向，自ZY點(diǎn)量取C（一般為20米）得1'點(diǎn)。分別自ZY點(diǎn)和1'點(diǎn)以C和D1（D1=2C*sina/4）作長(zhǎng)度交會(huì)得1點(diǎn)。把ZY點(diǎn)和1點(diǎn)間的弦線延長(zhǎng)一倍得2'點(diǎn)。分別自1點(diǎn)和2'點(diǎn)以C和D（D=2C*sina/2）作長(zhǎng)度交會(huì)得2點(diǎn)。同法測(cè)出其余各點(diǎn)。六、課堂練習(xí)。第十一講緩和曲線測(cè)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(diǎn)曲率半徑R與該點(diǎn)至起點(diǎn)的曲線長(zhǎng)L成反比。三、緩和曲線的主點(diǎn)及要素計(jì)算：1、曲線主點(diǎn)：ZH（直線與緩和曲線的交點(diǎn)）；HY（緩和曲線與圓曲線的交點(diǎn)）；QZ（曲線中點(diǎn)）；YH（圓曲線和緩和曲線的交點(diǎn)）；HZ（緩和曲線與直線的交點(diǎn)）。2、曲線要素計(jì)算：T=m+（R+P）*tan（a/2）；L=nR*（a—2P）/180+21；E=（R+P）*sec（a/2）—R；Q=2T—L；[3=l/2R*p；m=l/2—l3/240R2；P=l*l/24R。3、緩和曲線上任意一點(diǎn)坐標(biāo)：x=l—l5/40R2*l2；y=l3/6Rl。4、圓曲線上任意一點(diǎn)坐標(biāo)：x=R*sina+m；y=R(l—cosa)+P。四、主點(diǎn)里程計(jì)算：已知條件：JD(交點(diǎn))里程；半徑R；緩和曲線長(zhǎng)1；轉(zhuǎn)向角a。②未知條件：各主點(diǎn)里程。③計(jì)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(diǎn)測(cè)設(shè)步驟：將經(jīng)緯儀安置于交點(diǎn)上，分別沿切線方向和切線長(zhǎng)交會(huì)定出ZH,HZ。搬站至交點(diǎn)，撥(180-a)/2,沿此平分線量取外矢距E得QZ點(diǎn)。分別計(jì)算出HY和YH點(diǎn)坐標(biāo)(x,y)。從交點(diǎn)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(diǎn)。六、細(xì)部測(cè)設(shè)：1、用切線支距法測(cè)設(shè)曲線細(xì)部：自ZH點(diǎn)開始沿切線方向量取l(20,40,)米直至HY點(diǎn)。從上述各點(diǎn)退回l—x，得各曲線點(diǎn)的垂足。垂直與垂足，量取y得曲線上點(diǎn)。搬站至另一半繼續(xù)測(cè)設(shè)。2、用偏角法測(cè)設(shè)曲線細(xì)部：在ZH點(diǎn)安置儀器，瞄準(zhǔn)切線方向，使度盤歸零。撥偏角I(I=l/6R)，在視線方向上量取20米得第一點(diǎn)。繼續(xù)撥角，量取40米得第二點(diǎn)。繼續(xù)撥角直至HY點(diǎn)。將儀器安置于HY點(diǎn)，后視ZH點(diǎn)，配置度盤為B—I。撥偏角&(6=C/2R)量取20米得第一點(diǎn)。以此類推得其余各點(diǎn)。七、課堂練習(xí)。第十二講困難地段曲線測(cè)設(shè)和極坐標(biāo)法放樣：一、交點(diǎn)不能安置儀器：1、解決辦法：在兩條切線上選定兩副點(diǎn)A，B。2、副點(diǎn)選擇條件：①要和ZH(HZ)點(diǎn)通視。②A,B兩點(diǎn)相互通視。③可知兩點(diǎn)到交點(diǎn)的距離。二、用偏角法測(cè)設(shè)曲線越過障礙物的方法：步驟：①在曲線上選擇一點(diǎn)P(P和HY(ZH)點(diǎn)，YH(HZ)點(diǎn)通視)。將過HY(ZH)點(diǎn)的切線轉(zhuǎn)到過P點(diǎn)的切線。繼續(xù)測(cè)設(shè)其余點(diǎn)。三、曲線起點(diǎn)或終點(diǎn)不能安置儀器：方法：①自交點(diǎn)沿切線方向量取T—X(X為HY點(diǎn)X坐標(biāo)，T為切線長(zhǎng))。②再垂直于切線量取Y得HY點(diǎn)。③將儀器架設(shè)于HY點(diǎn)以其切線方向?yàn)閄軸繼續(xù)測(cè)設(shè)。四、豎曲線要素計(jì)算：a=il—i2;T=R*(il—i2);L=2T;E=T*T/2R。五、任意設(shè)站極坐標(biāo)法測(cè)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(cè)量坐標(biāo)系中以便于放樣。(ZH—JD為X軸，ZH點(diǎn)為圓點(diǎn)，Y軸垂直于切線方向)2、第一緩和曲線坐標(biāo)計(jì)算：13i6R103、曲線(1—0.51)313、曲線—1—i0—0——i6R2240R2(1-(1-0.51)2i02R(1-0.51)4i024R3l2+024R4、5、—4、5、—15/—40R212；yi013匚。(1—L—(L—L))。

6R1ii00線路左右邊樁計(jì)算:X左=X+D*COS(A—90)；Y左=Y+D*SIN(A—90)；X右=X+D*COS(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。)第二緩和曲線坐標(biāo)計(jì)算：x—1ii第十三講變形監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)：一、變形監(jiān)測(cè)定義：對(duì)監(jiān)視對(duì)象和物體進(jìn)行測(cè)量以確定其空間位置隨時(shí)間的變化特征。二、變形監(jiān)測(cè)的作用：1、保障工程安全。2、積累分析資料、解釋變形機(jī)理。3、驗(yàn)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(dòng)、裂縫等。四、變形模型分類：1、非周期變形模型。2、周期變形模型。3、運(yùn)動(dòng)變形模型。4、變形體幾何模型。五、特點(diǎn)：周期觀測(cè)；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；精度要求不同。六、變形影響因子和動(dòng)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(yùn)動(dòng)、基礎(chǔ)變形、地下開采、地下水位變化、建筑荷載。2、動(dòng)態(tài)變形數(shù)學(xué)模型:y(t)=Jg(t)*x(t—T)dT。七、監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)原則：1、參考點(diǎn)：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(diǎn)附近加設(shè)保護(hù)點(diǎn)。2、目標(biāo)點(diǎn)：應(yīng)布設(shè)在變形體之上，要有代表性和適當(dāng)?shù)拿芏?，能反映變形體形變。第十四講變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)和方法：一、監(jiān)測(cè)方案制定準(zhǔn)則：1、確定變形狀態(tài)所需要的測(cè)量精度&。2、確定觀測(cè)次數(shù)。3、確定兩周期之間的時(shí)間間隔。4、確定一周期所允許的觀測(cè)時(shí)間。二、典型的變形準(zhǔn)則分析：1、非周期變形：6tWAt/5。2、周期變形：△t=Tp/m。3、運(yùn)動(dòng)模型：△t三6y/|y|。三、監(jiān)測(cè)費(fèi)用的確定：1、建立檢測(cè)系統(tǒng)的一次性花費(fèi)。2、每一個(gè)觀測(cè)周期花費(fèi)。3、維護(hù)和管理費(fèi)。四、補(bǔ)充考慮：1、在監(jiān)測(cè)時(shí)，變形體不能觸及，否則影響變形形態(tài)。2、要有一定的時(shí)間才能到達(dá)變形體，而且危險(xiǎn)性大。3、當(dāng)變形體到達(dá)一定值時(shí)會(huì)對(duì)變形體本身和環(huán)境造成巨大危害，需要持續(xù)觀測(cè)，必要時(shí)報(bào)警。4、做荷載變形實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求處理速度快，宜采用自動(dòng)或半自動(dòng)化。5、有的監(jiān)測(cè)會(huì)使工程停工，需慎重考慮。6、有的任務(wù)只在于保存原始狀態(tài)，宜采用攝影測(cè)量方式。五、變形監(jiān)測(cè)方法：1、常規(guī)大地測(cè)量方法：①一、二、三維坐標(biāo)網(wǎng)平差；②交會(huì)法；③極坐標(biāo)法；④衛(wèi)星定位；⑤幾何水準(zhǔn)；⑥三角高程；⑦GPS等。2、攝影測(cè)量方法特點(diǎn)：不需接觸被監(jiān)測(cè)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(duì)變形前后做后續(xù)處理。攝影儀器費(fèi)用高昂，對(duì)軟硬件要求高。3、特殊大地測(cè)量方法：短距離測(cè)量方法：采用金屬絲測(cè)長(zhǎng)儀；采用銦瓦線。微距測(cè)量準(zhǔn)直法：光學(xué)法；光電法；機(jī)械法。微距測(cè)量鉛直法：光學(xué)法；光電法；機(jī)械法。液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量法：利用連通管的液體壓力測(cè)量。擾度曲線和傾斜測(cè)量。（擾度：曲線某點(diǎn)到基準(zhǔn)線的距離）裂縫觀測(cè)：走向，大小，長(zhǎng)度，寬度等。震動(dòng)觀測(cè)：采用光電觀測(cè)系統(tǒng)。三維激光掃描測(cè)量：提供水平角，垂直角，距離三種觀測(cè)值。第十五講變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理一、變形分析分類：1、靜態(tài)，似靜態(tài)點(diǎn)場(chǎng)分析。2、綜合變形模型。3、動(dòng)力學(xué)模型。二、變形監(jiān)測(cè)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K－1個(gè)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K周期參考網(wǎng)的觀測(cè)值，求解第K周期的坐標(biāo)未知數(shù)向量及其協(xié)方差。三、變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理：1、回歸分析法：將變形體當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)，將目標(biāo)點(diǎn)上變形看作因變量，將變形因子看作自變量，對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，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(gè)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：時(shí)間序列法：動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)+P階回歸滑動(dòng)模型。頻譜分析法：先進(jìn)行傅立葉變換再進(jìn)行頻譜分析。模糊人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：現(xiàn)主要運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。小波分析法：從時(shí)頻域局部信號(hào)中提取有用信息。四、變形體的變形模型分析：1、目標(biāo)點(diǎn)的位移向量場(chǎng)：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(yùn)動(dòng)模型一包括平移和旋轉(zhuǎn)。②相對(duì)變形模型一包括伸縮、錯(cuò)動(dòng)、彎曲、扭轉(zhuǎn)。③綜合變形模型一將上兩種變形疊加。3、運(yùn)動(dòng)模型：①回歸模型（缺點(diǎn)：回歸多項(xiàng)式過于簡(jiǎn)單；每個(gè)點(diǎn)都模擬相同的速度和加速度；相鄰點(diǎn)間相差很大，產(chǎn)生不連續(xù)。）②卡爾曼濾波模型（優(yōu)點(diǎn)：有嚴(yán)密的遞推算法；不需要保留使用過的觀測(cè)值序列；可把模型參數(shù)預(yù)計(jì)與預(yù)報(bào)結(jié)合起來。）3、動(dòng)態(tài)模型：不僅研究點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還研究引起運(yùn)動(dòng)的作用力。第十六講變形監(jiān)測(cè)資料整理、成果表達(dá)和解釋：一、資料整理：1、資料整理——對(duì)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(cè)。2、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。4、觀測(cè)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。5、資料分析的常用方法：作圖分析：將觀測(cè)資料按時(shí)間順序繪制成過程線，或其它曲線，便于分析。統(tǒng)計(jì)分析：用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法分析觀測(cè)值變化規(guī)律找到其周期、相關(guān)性、發(fā)展趨勢(shì)等。對(duì)比分析：將實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)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(jì)模型；確定性模型；混合模型）6、提交成果：①技術(shù)設(shè)計(jì)書和測(cè)量方案；②監(jiān)測(cè)網(wǎng)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(cè)記錄；⑥平差計(jì)算、成果質(zhì)量評(píng)定資料；變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理分析和預(yù)報(bào)成果資料；⑧變形過程和變形分布圖表；⑨變形監(jiān)測(cè)、分析和預(yù)報(bào)成果技術(shù)報(bào)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(shí)。2、觀測(cè)實(shí)例。(能看懂各種工程實(shí)例圖表)三、成果解釋：1、變形成果需要回答的問題：是環(huán)境安全監(jiān)測(cè)還是交通運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)或運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)？需在不同荷載情況下，對(duì)變形體的變形模型作檢驗(yàn)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(duì)地球物理或物理假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)工程建筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè)和檢驗(yàn)。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(jì)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(jì)位置、軸線、曲面上，同時(shí)在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行必要的檢測(cè)和校準(zhǔn)測(cè)量。二、直神三角網(wǎng)：1、思路：沿要測(cè)量的直線布設(shè)控制點(diǎn)，且控制點(diǎn)近似成一條直線。2、邊長(zhǎng)觀測(cè)誤差方程：Vij=-dx+dy+lij。3、方向觀測(cè)誤差方程：Vij=-dg+p*dyi/(xj—xi)+p*dyj/(xj—xi)+lij。三、環(huán)行控制網(wǎng)：1、測(cè)高環(huán)行三角網(wǎng)：以測(cè)邊、測(cè)高達(dá)到高精度測(cè)角的目的。2、大地四邊形環(huán)鎖優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng)，只測(cè)邊不測(cè)角。四、三維控制網(wǎng)：1、意義：避免了二次布網(wǎng)、觀測(cè)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(shí)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(cè)量。六、傳統(tǒng)天線測(cè)量方法分類：1、機(jī)械測(cè)量方法：樣板法(旋轉(zhuǎn)、固定)；數(shù)控機(jī)床法。2、光學(xué)測(cè)量法：雙五棱鏡法；經(jīng)緯儀帶鋼尺法；五棱鏡帶尺法。3、電學(xué)測(cè)量法。七、樣板法：1、旋轉(zhuǎn)樣板法：①優(yōu)點(diǎn)：樣板設(shè)計(jì)制造比較容易，操作方便，讀數(shù)直觀；既可檢測(cè)一般精度的輻射面，又可檢測(cè)高精度的反射面；樣板不僅是檢測(cè)工具，還是安裝和調(diào)整反射面的裝置。②缺點(diǎn)：系統(tǒng)建立煩瑣需其它儀器輔助；對(duì)大尺寸天線測(cè)量困難；測(cè)量效率低，人工讀數(shù)易出錯(cuò)。2、固定樣板法：利用天線成型摸具作為測(cè)量工具。八、雙五棱鏡法：1、由一臺(tái)準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡和兩塊五棱鏡組成。2、優(yōu)點(diǎn)：可以測(cè)量拋物面在不同仰角時(shí)的表面精度。3、缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)繁雜，不能檢測(cè)非圓形天線。九、經(jīng)緯儀帶尺法：1、方法：用經(jīng)緯儀測(cè)垂直角，用鋼尺測(cè)弧長(zhǎng)，然后計(jì)算偏差并調(diào)整。十、射電全息法：1、原理：利用天線的遠(yuǎn)場(chǎng)復(fù)方向圖與天線口面上的場(chǎng)分布間的傅立葉變換關(guān)系，由遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖的測(cè)量來反推天線口面上的場(chǎng)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(duì)于理想拋物面偏差的信息。2、缺點(diǎn)：測(cè)小口徑天線時(shí)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(cè)量機(jī)：1、測(cè)量原理：將被測(cè)物體安置于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中測(cè)量，可獲得被測(cè)物體各點(diǎn)的坐標(biāo)，通過這些坐標(biāo)，經(jīng)過數(shù)學(xué)運(yùn)算可求出被測(cè)物體的幾何尺寸、形狀和位置。2、優(yōu)點(diǎn)：通用性強(qiáng)、測(cè)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(cè)系統(tǒng)：一、精密定線方法：1、外插定線步驟：將儀器安置于B盤左照準(zhǔn)A,倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡定出1'點(diǎn)。盤右照準(zhǔn)A,倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡定出1''點(diǎn)。取1'和1''中點(diǎn)為待定點(diǎn)1點(diǎn)。2、內(nèi)插定線步驟：將儀器安置于近似于AB直線上一點(diǎn)P'。計(jì)算PP'的距離￡二Sa*￡b/（sa+sb）。沿PP'方向改化￡得P點(diǎn)。3機(jī)械法準(zhǔn)直測(cè)量：在兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)之間懸掛一條引張線（尼龍線、鋼絲）,利用垂直投影儀測(cè)量各中間點(diǎn)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(duì)中誤差影響：儀器對(duì)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。3、照準(zhǔn)標(biāo)志要求：形狀、大小便于精確瞄準(zhǔn)；沒有測(cè)量相位差；反差大,亮度好；沒有偏心差。4、短邊方位角傳遞方法：互瞄十字絲；互瞄內(nèi)覘標(biāo)。三、三維工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)：1、按硬件分類：①極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)；②經(jīng)緯儀交會(huì)系統(tǒng)；③攝影測(cè)量系統(tǒng)；④距離交會(huì)系統(tǒng)；⑤關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。2、按測(cè)量原理分類：①極坐標(biāo)法；②角度前方交會(huì)法；③距離前方交會(huì)法；④空間支導(dǎo)線。3、極坐標(biāo)系統(tǒng)：X=S*sina*cosp；Y=S*cosa*cosp；Z=S*sinp。4、近景攝影測(cè)量系統(tǒng)：通過兩臺(tái)高分辨率的相機(jī)對(duì)被測(cè)物同時(shí)攝影,得到物體的兩個(gè)二維影像,經(jīng)過計(jì)算機(jī)的圖象匹配處理后得到精確的物體三維坐標(biāo)。第十九講線狀工程測(cè)量概述和鐵路測(cè)量：一、線狀工程種類：鐵路、公路、石油與天然氣管線、渠道、管道、城市綜合管網(wǎng)、輸電線及索道工程。二、特點(diǎn)：①初步方案（論證可行性）；②初測(cè)；③定測(cè)；④施工檢查；⑤竣工測(cè)量。三、主要內(nèi)容：中線測(cè)量；縱橫斷面測(cè)量；帶狀地形測(cè)量；施工放樣；竣工測(cè)量；調(diào)查工作。四、鐵路組成：路基；軌面；涵洞；橋梁；隧道。五、線路初測(cè)內(nèi)容：①插大旗；②導(dǎo)線測(cè)量；③高程測(cè)量；④地形測(cè)量。六、導(dǎo)線點(diǎn)選擇原則：1、導(dǎo)線點(diǎn)宜選在地勢(shì)較高的地方，且能前后互相通視。2、導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)該選在開闊的地方，以便作為圖根控制，進(jìn)行地形測(cè)量。3、導(dǎo)線點(diǎn)間的距離要適中。4、導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)盡可能接近將來的線路位置，以便為定測(cè)時(shí)所用。5、在較大河流兩岸及隧道洞口附近，應(yīng)設(shè)置導(dǎo)線點(diǎn)。七、改化計(jì)算：1、將坐標(biāo)增量總和改化至參考橢球面上。2、把改化至橢球