工程测量学习题和实习指导书无图

1、工程测量学习题和实习指导书张正禄 等编著武汉大学出版社第一部分 工程测量学习题与思考题(略) 第二部分 工程测量学课程设计2.1工程控制网的模拟计算分析与优化设计 基本要求名称：工程控制网模拟计算分析与优化设计时数：8个课时，课堂辅导性讲解2个课时，在课堂作数据准备1个课时。上机计算3个课时。撰写课程设计报告2个课时。采用软件：COSA系列软件的CODAPS（测量控制网数据处理通用软件包）。目的掌握工程测量控制网模拟法优化设计计算的基本理论和方法，通过对若干典型工程控制网的计算机辅助模拟计算设计和结果分析，能根据工程要求独立布设控制网并进行内业设计计算。掌握隧道（隧洞）GPS控制网测量误差所应

2、起的隧道（隧洞）横向贯通误差模拟计算基有空格本原理和方法。通过对隧道（隧洞）GPS控制网测量误差所应起的隧道（隧洞）横向贯通误差模拟计算和结果分析，能依据横向贯通误差限差的要求，独立布设控制网、独立进行内业设计计算和确定必要观测精度等。课程设计任务书一、全边角网与附合导线的模拟计算与分析1）网的基本信息：网点总数： 8 个 已知点数：附合导线为4个；全边角网1 2个(若只有1个点，还必须有一个已知方向)观测值总数： 全边角网（自定） 已知点坐标： 自定 待定点近似坐标： 自定平均边长： 全边角网 800m 左右，附合导线 300m左右 图1-1：桥梁全边角网 图1-2：附合导线网 2）计算步骤

3、字体（1） 生成正态标准随机数主菜单“设计”栏的下拉菜单如图所示，有三项子菜单项，现说明于后。单击“生成正态标准随机数”，将弹出一对话框，要求您输入生成随机数的相关参数，第一个参数用于控制生成不相同的随机数序列，其取值可取1-10的任意整数。第二个参数即“随机数个数”只能选200，400或500三个值，即最多可生成500个服从（0、逗号1）分布的正态随机数。系统对所生成的随机数按组进行检验，检验通过且就存放在RANDOM.DAT文件中.该文件中的随机数用于网的优化设计，籍此可生成不同精度下的模拟观测值。（2）平面网的模拟计算人工生成简化的观测方案文件“网名.FA2”(只含一组精度)，单击“生成

4、初始观测方案文件”菜单项，可由该文件自动生成平面网初始观测方案文件“网名.OB2”；再单击“生成初始观测值文件”菜单项，可自动生成平面网初始观测值文件“网名.IN2”。由“网名.IN2” 文件,可在“平差”栏作平面网平差计算与分析。平面网观测方案文件结构:第1行(观测精度指标部分)：方向中误差，加单位边长固定误差（mm），比例误差（ppm）模拟的先验精度： mr = ma = mb = 第2行到第K行(控制点坐标部分):点名，点类型(0-已知点，1-未知点),坐标，坐标，第K+1行(已知方位角部分,有已知方位角值时才有次此行):测站点，照准点，方位角值从第K+2行起(观测方案部分)：测站点点号

5、L(代表方向)：照准点点号1,., 照准点点号n（按顺时针方向排序）S(代表边长): 照准点点号1,., 照准点点号n（按顺时针方向排序）观测值方案文件示例(网名.FA2)1.77 3,2,m1与前面的第一行内容不一致1,0, 600,25002,1,1500,25003,1,1800,25001,2,A,0.01L:SW NW 2 NE ME SE没有逗号S:SW,NW,2,NE,ME,SE2L:1,SW,NW,3,NE,ME,SES:1,SW,NW,3,NE,ME,SE 说明：1）全边角网已知点的位置是任意的，若只有一个已知点，已知方位角的位置也是任意的；2）两已知点之间，不再将边长作为观

6、测值；3）任一测站上必须有两个以上观测值；4）每测站的零方向要按有关注意事项确定。（3）统计分析模拟的先验精度：mr = 2.5 ma = 3 mm mb = 2 ppm分别对全边角网和附合导线，用程序生成的30个不同的正态随机数组进行模拟计算，对得到的30个验后单位权中误差进行统计、检验和分析：包括计算子样均值中误差，分析均值与先验精度的关系。如果在全边角网和附合导线中加一个粗差，结果又会发生怎样的变化，为什么？（提示：从网形、图形强度和多于观测数等方面出发考虑。）二、 隧道（洞）GPS网测量误差所引起的横向贯通误差模拟计算1）计算原理与方法l 思想:GPS网的观测量是伪矩、载波相位和时间，

7、通过静态同步观测，可解算出基线向量及其协方差阵，GPS网的平差是将生成的基线向量作为观测值进行的。要对GPS网的原始观测值或生成观测值进行模拟无疑是很困难的。但将基线向量投影到某一参考椭球面并进一步投影到高斯平面上后，该基线向量实际上是一条长度和方向都已知的边，因此，我们可以将GPS网看作是观测了边长和方向的平面网。根据上述思想，可将GPS网按下述两种方法进行模拟：（1）边长和方向全测的全边角网，观测值为边长和方向。（2）边长及其方位角全测的全边方位角网，观测值为边长和方位角。l 问题：1）GPS网的观测量是什么？2）能否对GPS网的原始观测值或生成观测值进行模拟?3）基线向量实际上是什么？4

8、）能否将GPS网看作是与全边角网相似的地面网？5）可用什么样的地面网来模拟GPS网？l 已知：网点近似坐标和GPS网设计方案l 步骤：同边角网1）确定参考基准，2）生成方案文件，平差，分析，修改，完成2）网形设计，坐标系和基准的选取，独立基线及精度的确定网形见图1-3，为直伸型隧道，进、出口点间的距离大于4千米，进、出口点与相应定向点间距离为300-500 米，贯通点位于隧道中央，在如图所示的隧道坐标系下进行设计计算。J1J2J3JC1CC3C2贯通面贯通点隧道（洞）轴线出口端XY进口端G图1-3：隧道洞外平面控制网网图3) 生成观测方案文件人工生成简单的观测方案文件（网名.GFA），该文件与

9、“网名.FA2”的结构一样，但是需将观测方案部分的L（方向）换成A（方位角）,因为已观测了方位角，不能再给已知方位角。在“设计”菜单项中直接生成初始观测值文件“网名_GPS.in2”。4）生成贯通误差影响值计算文件顶格根据控制网的洞口点和定向点精度、贯通点的位置以及贯通面的方向，在完成网平差之后，直接估算隧道贯通误差影响值。为此首先人工建立一个贯通误差引导文件“网名.GTI”，其格式为：进口点号，进口定向点号，出口点号，出口定向点号，贯通点号，X坐标，Y坐标，贯通面方位角 图1-4：隧道贯通误差计算示意图如上图所示的贯通方案可建立如下贯通文件J，A，C，E，G，XG，YG，J，A，C，F，G，

10、XG，YG，J，B，C，E，G，XG，YG，J，B，C，F，G，XG，YG，贯通误差引导文件示例（网名.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为了选取最优的定向点方案，在一次计算中，可准备多种不同的进出口点与定向点的组合，

11、每一种组合占一行。准备好引导文件“网名.GTI”后，用鼠标单击“贯通误差影响值计算”，将自动计算贯通误差影响值，并将结果存放在文件“网名.GTO”中。注意：在计算贯通误差影响值之前，除准备好引导文件外，还须对该控制网进行平差计算，否则贯通误差计算失败。未建立贯通误差引导文件时，将弹出提示建立贯通误差引导文件的对话框。5）模拟计算（包括网平差和贯通误差影响值计算）平差时，在主菜单中用鼠标单击“平差”，则会弹出下拉菜单。对平面网进行平差时，单击将打开“输入平面观测值”对话框，选择平面观测值文件进行平面网平差。在主菜单中用鼠标单击“工具”，则会弹出下拉菜单，单击“贯通误差影响值计算”进行计算。6)

12、结果分析 可查看“网名.OU2”和“网名.GIO” 两个文件。对“网名.OU2”和“网名.GIO” 两个文件进行分析，主要看点位坐标与精度、最弱点、最弱边的精度以及不同的进出口点与定向点组合下的贯通误差影响值，不同组合的意义，最小值所对应的组合表示什么？三、基于观测可靠性的工程控制网优化设计1）基本理论参见文献1，重点第2和4部分，即：2 观测值的内部可靠性及其性质；4 基于可靠性的优化设计思想、计算步骤和特点。观测值的内部可靠性与观测值的精度有密切关系，而观测值的精度又与建网费用有关，而且，变形监测网的灵敏度实际是网点在特定方向上的精度，它也取决于网的观测方案设计和观测值的精度，此外，变形与

13、粗差的可区分性也必然涉及到观测值的精度。因此，观测值的内部可靠性与观测值的精度、建网费用、监测网的灵敏度和可区分性存在密切的关系。该方法的特点是：初始方案总是一个观测精度和观测值个数都有富裕的全边角网，如果该方案还达不到设计要求的话，则说明或者是设计要求太高，或者是所拥有的仪器设备精度不够高。整个优化设计过程是删除多余观测和调整观测精度。按此法删除的多余观测具有确定性且不致于引起形亏（这是该法的最大优点和特点）。2）设计一个全边角网，首先生成一个“肥”而“密”的初始方案准备“.FA2”文件，生成“.in2”文件，其做法同前。设计一个任意形状的全边角网，取1到2个已知点，只有1个已知点时，加一个

14、已知方位角，它们可在任意位置，注意网的最弱点、最弱边精度以及网点精度与已知点（基准）位置的关系。3）进行模拟优化设计计算单击“平面网优化设计”，首先选择要优化设计的控制网对应的平面观测值文件（网名.IN2），然后自动对该网进行平差计算，平差完毕后，弹出如图图1-5所示的平面网优化设计信息界面。根据平均多余观测分量的初始值，给定一个较小一些的平均多余观测分量设计值，然后单击“确认”按钮，重新平差计算，将自动删去多余观测分量较大的观测值。在平差后弹出新的如图所示的多余平面网优化设计信息界面。在该界面下，平均多余观测分量的设计值与前面的给定值相等或十分接近，这时要单击“取消”按钮退出，同时将生成“网

15、名Y.IN2”的优化设计观测值文件和“网名.SC2”的含已删除观测值的结果文件（可查看所删除的多余观测分量较大的那些观测值）。图1-5加图名4）比较初始方案与优化方案的坐标差在“平差”菜单下对“网名Y.IN2”和“网名.IN2”分别进行平差，在“工具”菜单下的“叠置分析”中对“网名.OU2”和“网名Y.OU2”作比较，可得到优化前后的坐标变化量。5）优化效益分析删除了哪些观测值，一共删除了多少观测值，被删除的观测值有哪些特点，删除前后的精度、可靠性有些什么变化?由文件“网名.SC2”可看出所删除的都是哪些多余观测分量较大的观测值，分析这些观测值与网的图形有什么关系。优化效益表现在什么地方，如何

16、量化优化的效益？6）评述本方法的优点你觉得还有那些不足，应如何改进？四、问答题1）工程控制网的质量准则是什么？有何作用？）工程控制网优化设计的方法有哪些，各有何优缺点？）简述工程控制网优化设计计算的步骤。）试述工程控制网观测值的可靠性与精度建网费用的关系。）根据对网进行模拟计算结果，试分析验后单位权中误差的变化与网形和观测方案有何关系？）试述隧道洞外平面控制网的布设原则和贯通误差影响值的计算原理和方法。7）GPS平面网模拟设计计算的原理和方法。8）写出观测值多余观测分量的计算公式，说明它所代表的意义，在网的优化设计中的作用。9）为什么附合导线的验后单位权中误差与先验值相差较大在测设时应注意些什

17、么？10）试述全边角网与GPS网的区别和联系？各有何优势？五、参考文献1). 张正禄. 工程测量学.教材. 武汉大学出版社.2001.2). 张正禄, 罗年学, 黄全义,梅文胜. 一种基于可靠性的工程控制网优化设计新方法. 武汉大学学报.信息科学版Vol 26,2001(4)，354-3603）.张松林,张正禄,罗年学. GPS平面控制网的模拟设计计算方法及其应用. 武汉大学学报.信息科学版Vol 29,2004(待刊)有误。六、工程测量学课程设计报告工程测量学课程设计报告封面规格如下：封面 ：工程测量学课程设计报告学生姓名班级和学号指导教师姓名专业名称武汉大学测绘学院时间第1页为目录。内容部

18、分：第一章：全边角网与附合导线：模拟计算的方法和步骤，验后单位权中误差统计检验和分析，观测粗差的影响分析。第二章：隧道（洞）GPS网： GPS网模拟计算的原理和方法，测量误差所应起的隧道（洞）横向贯通误差的计算与分析。第三章：基于观测可靠性理论的地面全边角网优化设计：原理、方法、步骤、效益等。第四章：结束语。要求：用A4纸打印,必须独立完成，发现有抄袭者，作不通过论处！ 2.2 桥梁施工放样计算课程设计 基本要求名称：桥梁施工测量课程设计时数：4个课时，课堂辅导性讲解一个课时，在课堂作数据准备一个课时。上机计算2个课时。内容：给一个实例，绘制桥梁布设图和桥梁线路中线图，准备设计数据，操作掌上型

19、电脑，进行输入和计算，与微机进行数据通信，打印放样数据表。软硬件：以掌上型电脑RD-EB1为硬件平台，将COSAJS2固化在其上，与全站仪相配合，可实现曲线桥梁墩台坐标计算和放样的内外业一体化。RDEB1集数据记录、处理和通信于一体，外型尺寸190mm x 86 mm x 28mm，重量450g，主频16MHz，ROM区512 KB，RAM区512 KB，可扩充至1.5 MB。采集的数据存储在闪烁存储器Flash RAM上，容量为512 KB（可扩充至1024 KB）。有RS-232标准串行口，可与微机、各种电子全站仪、电子水准仪在线连接。 桥梁布设桥梁沿曲线布设时，相邻两孔梁的位置如图4-为

20、什么是4-？1（a）、(b)所示。AB为桥墩的桥梁偏距E，相邻两孔的桥梁中线CA与AD的转向角称桥梁偏角，EF为桥墩（台）横向护桩方位线，一般在A点两侧EF线上分别设12点，称为桥墩（台）横向护桩点。图 4-1. 桥梁布设示意图设计人员为测量人员提供以下数据（参见图4-2）：1） 桥梁线路中线数据：曲线半径R、曲线偏角、缓和曲线长、直缓点ZH的里程及至交点JD的方位角、交点JD在桥梁控制网中的大地坐标、桥梁走向。 2） 桥梁墩台数据：桥梁各墩台在线路中的里程和偏距E。图 4-2 桥梁线路中线示意图2.2.3 桥梁墩台坐标计算根据所给出的设计数据，可进行桥梁墩台坐标计算，其计算步骤如下：1. 输

21、入设计数据 桥梁线路中线数据：桥梁走向：左偏曲线半径： 500.000 米曲线偏角： 36.20249 (度.分秒)缓和曲线长l0= 100.000 米 直缓点ZH里程KL= 387公里+906.590（米） ZH至曲线交点方位角：T = 0.0000 (度.分秒) 曲线交点坐标： X = 0.000米 Y = 25.959米桥梁墩台数据：墩号 里程 偏距cm 说明-1 387+853.27 0 0#台尾 0 387+860.07 0 0#台前 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#台前2. 计算桥墩(台)上的线路中心点（如图4-1中的B点）坐标3. 计算桥梁偏角4. 计算桥梁工作线交点（如图4-1中的A点）坐标5. 计算桥墩（台）横向护桩方位（如图4-1中的EF）6. 计算桥墩（台）横向护桩点坐标上述的数据输入和所有计算均在RDEB1 上根据汉字菜单完成，并以文件形式将计算结果自动存储在RDEB1中。2.2.4 桥梁工作线交点放样采用极坐标法进行，将全站仪设在已知点或一理想位置上，调用测站定向程序

23、定向；输入放样点点号（或墩台号）后，在RDEB1上立即显示放样边长和放样角度；这时便可在测站根据提示指挥持镜员进行放样，放样中将实时显示所放样点与理论位置的坐标差和纵横向偏差，当差值小于某一给定值时，该点放样完毕。调用检测程序，可检查放样点位置的正确性。放样数据以文件保存并可以表格形式输出。当桥梁工作线交点确定后，该跨桥梁的中线即被固定下来。设计人员提供的跨梁在桥墩上相对工作线交点的固定螺孔位置，也可按上述方法很容易地放样出。2.2.5 数据文件结构1. 控制点坐标文件文件名：工程名+“COO” ；为二进制随机文件，每条记录28（8+8+8+8+4）byte，结构为：点号 | X | Y |

24、Z 。2. 桥梁墩台数据文件文件名：工程名“DAT” ；为二进制随机文件，每条记录79 byte，结构为：墩号 | 里程 | E | | X1 | Y1 | X2 | Y2 | T0 | DS。其中，E为桥墩（台）偏距，为桥墩（台）偏角，X1、Y1为线路中线桥墩（台）坐标， X2、Y2为墩台工作线交点坐标， T0为桥墩（台）横向护桩方位，DS为桥墩（台）工作线相邻交点间距。3. 放样点坐标文件文件名：工程名“SET” ；为二进制随机文件，每条记录55个byte，结构为：放样点号 | 桩号 | X0 | Y0 | Z0 | X1 | Y1 | Z1。其中，X0、Y0、Z0为放样点理论坐标，X1、

25、Y1、Z1为放样点实测坐标。4. 放样测量数据文件文件名：工程名“HVS” ；为文本文件，每行记录内容为：测站点，定向点，墩号，理论放样边长，理论顺拨角，实际放样边长，实际顺拨角，备注。第三部分 工程测量学实习3.1 曲线测设实习 基本要求曲线测设是工程测量学课程中的一次重要野外教学实习，其目的是通过对带有缓和曲线的圆曲线主要点及细部的现场测设，让学生掌握相应的计算和测设曲线的全过程。实习中使用的放样方法是偏角法与切线支距法，这两种方法是在只有经纬仪测角和钢尺量距的条件下，利用曲线与切线的相对位置关系，通过查表得到放样的角度和距离，再将经纬仪架设在特定点上，按要求进行后视、拨角和量距，在实地放

26、样出曲线上的点。名称：曲线测设实习。性质：实践性教学环节。要求：掌握圆曲线、缓和曲线主点及加密点统一坐标的求解方法（包括坐标平移、旋转）；学会掌上电脑及配套教学软件的使用；掌握极坐标法和自由设站法进行曲线测设的一般作业步骤。时间：课堂2个学时，其中老师辅导性讲解0.5个学时，学生准备数据和上机计算1.5个学时。室外实习四个学时，学生45人一个小组，在室外开阔地（如友谊广场）进行，分别用极坐标法和自由设站法测设曲线。作法：提供固化有计算机辅助教学软件的掌上电脑一台，算例一个。实习内容：根据现场的曲线交点及两切线测设一条曲线，设某一铁路曲线交点JD7的里程为DK8+667.36，偏角 ，曲线半径R

27、=200米，缓和曲线长度 米，试分别以极坐标法与自由设站法测设该曲线，缓和曲线上每5米定一点，圆曲线上每10米定一点，整百米处加设百米桩。工具：全站仪一台，掌上电脑一台，通讯电缆一根，对中杆、棱镜三套，测伞一把，钢尺一把。辅导讲解内容：园曲线、缓和曲线主点及特定里程的加密点在以切线为x轴的坐标系内坐标的计算公式（一半曲线）；介绍坐标平移、旋转的方法，将坐标统一到一个坐标系内；讲解极坐标放样的字体过程；讲解自由设站法的测设要求及放样步骤；掌上电脑及放样教学软件使用简介；具体介绍放样教学软件中两种线路定义方法（曲线元素定义法和线路切线定义法）及使用要领。3.1.2 实习步骤（1）编号形式与前文不一

28、致 检查掌上电脑内控制点及放样点数据是否准备齐全，进行一些掌上电脑的初始设置（如记录方式、仪器型号等）。（2） 在开阔地带（如友谊广场），依现场情况选定交点及一条切线方向，交点架设仪器，在选定的切线方向上测距T得ZH点，后视ZH点拨角,测距T得HZ点，JD、ZH、HZ点均做上标记（如图3-1），作为放样控制点用。（3） 极坐标法放样曲线a同上选择测站点（JD、ZH、HZ中的任一点），在测站点上架设全站仪，用通讯电缆将全站仪与掌上电脑连接好，进入施工放样教学实习软件，测试通讯是否正常，进入“平面放样”子菜单，输入测站点号或坐标。b选择后视点（JD、ZH、HZ中除测站外的点），在掌上电脑上输入测站

29、点号或坐标，按提示完成定向。c在掌上电脑上输入待放样点点号，可得到该点理论坐标，并显示放样元素（水平度盘读数及平距S）。d仪器操作员转动照准部到掌上电脑上显示的水平角值，指挥持镜员在该方向上约S米处设制棱镜。e照准棱镜，按提示操作掌上电脑，可得棱镜点实际位置与待放样点理论位置在x，y方向上的差值。f. 按提示移动棱镜，重复第e步直到合格为止。g. 重复第c至f步，放出其它所有点。h. 用钢尺检核相邻点间距是否合格。（4） 自由设站法放样曲线a选定观测条件较好的任意位置架设仪器，掌上电脑进入“自由设站”子菜单。b. 选择控制点（JD、ZH、HZ中的任两点或全部），在掌上电脑上先按提示完成自由设站

30、的测前设置。c. 依次在选择的控制点上设棱镜，按提示完成自由设站观测。d. 观测完毕后掌上电脑自动计算出测站点坐标，给定点号作为控制点保存起来。e. 重复极坐标法放样中的第b至g步，放出所有点。f. 用钢尺检核相邻点间距是否合格。（5） 撰写实习报告，并比较两种方法测设的结果。3.1.3 实例说明已知：交点里程DK8+667.36 偏角 曲线半径R=200米 缓和曲线长度 米要求：缓和曲线上每5米定一点，圆曲线上每10米定一点，整百米处加设百米桩。缓和曲线参数： = 14.997 = 0.188曲线要素： T = 61.275 L = 120.873 E = 5.467 Q = 1.677建立

31、如下图3-1坐标系，计算求得主点及加密点坐标。 图 3-1主点坐标（约每隔30米）：点号 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加密点坐标（约每隔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测量机器人参观教学实习（梅文胜、已完成）3.2 测量机器人参观教学实习 基本要求测量机器人是一种能代替人进行自动搜索、跟踪、辨识和精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标以及影像等信息的智能型电子全站仪。它是现代多项高技术集成应用于测量仪器制造领域的最杰出的代表，测量机器人通过CCD影像传感器和其它传感器对现实测量世界中的“目标”进行识别，迅速作出分析、

34、判断与推理，实现自我控制，并自动完成照准、读数等操作，以完全代替人的手工操作。测量机器人再与能够制订测量计划、控制测量过程、进行测量数据处理与分析的软件系统相接合，完全可以代替人完成许多测量任务。在工程建筑物的变形自动化监测方面，测量机器人正渐渐成为首选的自动化测量技术设备，而Leica测量机器人则以其高精度、高稳定性、高可靠性等非凡的品质，赢得了多数用户的青睐。利用测量机器人进行工程建筑物的自动化变形监测，一般可根据实际情况采用两种方式：一种是固定式全自动变形监测系统；另一种是移动式网观测及自动化数据处理系统。测量机器人参观教学实习是以参观为主的一次教学实习，将以Leica测量机器人为例参观

35、测量机器人基于以上两种方式的变形监测应用。名称：测量机器人参观教学实习性质：实践性教学环节要求：了解测量机器人的基本原理以及其在工程建筑物的变形自动化监测方面的应用，掌握测量机器人移动式网观测及自动化数据处理系统和固定式全自动变形监测系统两种测量机器人变形监测自动化系统的基本原理、使用场合以及一般作业步骤。时间：课堂3个学时，其中老师辅导性讲解1个学时。室外参观实习2个学时，学生15人一个小组，在室外开阔地（如友谊广场）进行，分别用移动式网观测及自动化数据处理系统和固定式全自动变形监测系统进行自动化变形监测演示。作法：提供固化有机载移动式网观测软件的Leica测量机器人一台，安装有移动式网观测

36、自动化数据处理系统和固定式全自动变形监测系统的便携式电脑一台。实习内容：1）移动式网观测及其自动化数据处理的监测方法和基本过程；2）固定式全自动变形监测的监测方法和基本过程。仪器和工具：Leica测量机器人一台，便携机一台，通讯电缆一根，脚架及棱镜若干、测伞一把，小钢尺若干。辅导讲解内容：测量机器人的构成及基本原理；移动式网观测及自动化数据处理系统构成及其应用；固定式全自动变形监测系统构成及其应用；固定式全自动变形监测软件的差分数据处理方法；机载移动式网观测软件、网观测自动化数据处理软件和固定式全自动变形监测软件的使用简介。3.2.2 实习步骤参观实习中软件及仪器操作以教师操作为主，学生参与为

37、辅。一、移动式自动化网观测及数据处理1）检查Leica测量机器人内是否上载自动化网观测机载软件AutoMeas，检查数据后处理电脑内是否安装网观测后处理软件测量机器人网观测后处理系统。检查仪器内置记录存储卡是否在仪器上，电池是否有电，数据传输电缆是否齐全等。2） 在开阔地带（如友谊广场），依现场情况选定三或四个网观测点，点间距约100米，图形分布良好，在其中一点上架设仪器，其余点上架设棱镜，如下图，构成简单三角形或大地四边形网。 图1 三角形网 图2 大地四边形网3）启动AutoMeas进行自动化方向及边长观测，观测中按以下步骤进行：a在测站点上架设全站仪对中、整平，进入AutoMeas软件。

38、b限差设置，设置该次测量要求的各项限差，如归零差、2c互差、方向值较差等；c初始观测，半测回学习观测目标点以获取初始概略位置信息，输入该测站点观测的方向名以及目标高等，存入PCMCIA卡相应的文件中，以备自动观测时调用；d测站设置，设置测回数、测距次数，仪器高，测站名等参数；e后视定向,在进行自动观测之前必须完成后视定向工作，即将仪器照准第一个观测点并读取水平度盘的度数；f水平角自动测量,完成限差、测站设置并定向后，测量机器人就能够按照初始观测的顺序自动观测水平角，测回内的所有限差自动检查，出现超限更具实际情况自动重测某方向或某半测回会整个测回重测；g测回差检查,在测回差超限需要重测时，特别是

39、多方向观测，哪些测回需要重测比较复杂，往往需要人工判断，测回差检查计算出每测回每个方向的方向值并显示出来，观测则可根据实测情况确定重测的测回，选择好重测的测回后，自动进入到水平角自动测量项中；h距离测量,距离测量分自动与半自动两种模式。自动测量是指在完成限差、测站设置及定向后，测量机器人就能够按照初始观测的顺序自动观测距离，测回内的所有限差自动检查，出现超限自动重测，半自动测量是指手动瞄准需某观测的目标，自动完成此目标的距离测量。4） 测量机器人与棱镜交换位置，测量机器人移至其它的观测点上，重复3）的所有步骤，直到所有点观测完毕。5） 用通讯电缆将测量机器人与便携机连接起来，在便携机上启动Le

40、ica Office软件，将测量机器人PCMCIA卡中AutoMeas目录下的所有文件都拷贝到便携机上，每一测站的观测成果应包括初始观测值文件(作业名.ini),测站设置文件(作业名.sta),角度观测值文件(作业名.hzd),距离观测值文件(作业名.dis)等四个文件。5）在便携机上启动测量机器人网观测后处理系统，启动界面如下图，主要进行以下几个步骤的操作：a工程管理，每个控制网观测项目都作为一项工程来管理，每个工程对应着一个数据库文件，数据库文件中保存着该控制网观测的所有数据，包括各种初始设置信息、原始观测值、各种计算分析成果等。存储在PCMCIA卡中的各个测站的数据可导入到一个控制网工程

41、中管理。b数据整理，主要包括原始角度数据整理，测回差检查，原始距离数据整理出，查看角度整理结果查看测站成果等。c手薄输出，主要是将角度、距离数据按规范规定的格式以标准外业手簿的形式自动输出为Excel表格，还可将测站整理成果以科傻和清华山维格式的文件输出。d平差计算，输出科傻平差格式，利用科傻软件进行平差计算。二、固定式全自动变形监测1）在开阔地带（如友谊广场），依现场情况选择一稳定处作为观测站，选定两或三个变形观测点，点间距约100米，在观测站上架设仪器，其余变形观测点上架设棱镜，构成由一个观测站，两或三个变形观测点构成的简单固定式全自动变形监测系统。2）用通讯电缆将测量机器人与便携机连接起

42、来，在便携机上启动测量机器人变形监测自动化软件，界面如下图：3）参照系统的以下功能模块，按顺序进行操作和设置。主要设置以下功能模块组成：工程管理用于对工程项目的管理下设新建工程、打开工程、工程另存为、删除工程、列表显示最近使用的工程以及打印设置和退出该系统等子菜单。系统设置对仪器以及测量基准的设置下设初始化全站仪、单位坐标设置、测站设置、气象参数设置、参考点设置以及参考点数据文件导入等菜单。初始测量对变形监测点进行学习测量以获取这些点的位置信息的相关操作。主要包括打开软键盘、搜寻目标、读取当前位置、仪器定位、点位学习数据文件以及初始测量等菜单。 自动测量该模块包括对对自动测量的参数设置（如限差

43、，出错处理等）、自动测量的流程控制（如周期，点组与计时器等）以及进行自动测量等功能主要包括测点分组、观测时间定制、连接点组与定时器、测量限差设置、自动测量参数设置以及自动测量等模块；数据整理主要时对采集的数据进行简单的预处理和在测量过程中对棱镜高的管理。包括求周期平均数据、日期平均数据、目标高数据管理、气象数据管理、参考点分区以及数据后处理等菜单；成果输出是用于把所采集的或经过简单处理后的数据导出导Excel表格中。包括点位测量数据、点位差分数据、周期平均原是数据、周期平均差分数据、日平均原是数据、日平均差分数据、点位原始数据变形量、点位差分数据变形量的输出。4）上部中的基本设置完成后，进行初

44、始测量，照准每个变形点，观测并记录每个变形点初始位置。5）对变形点进行测点分组定义，新建定时器保存观测时间起始时间和周期间时间间隔（为看到自动周期观测的效果，时间间隔应设置为短间隔，如两或三分钟），并连接点组与定时器。6）开始自动观测，多期观测后可查看变形过程线等图形结果。3.2.3 实习成果一、移动式网观测及自动化数据处理1、输出原始观测手簿，包括水平角、距离、垂直角等；2、输出整个网的COSA格式平差文件，并加上平差头信息；3、在COSA平差软件中进行闭合差计算和平差计算。二、固定式全自动变形监测1、导出原始观测数据；2、导出周期观测结果；3.3陀螺经纬仪参观教学实习（缺、请郑文华老师编写

45、）3.4工程测量学集中教学实习1 班级 200016101-200016103 测绘工程 104人200086201-200086203 测绘工程 (工程测量) 91人2 时间2004年3月1日-2004年3月12日。3 地点三峡水利枢纽工程、葛洲坝水利枢纽工程、隔河岩电站工程。4 目的本次实习是工程测量学课程的实践性教学环节之一，通过对三峡水利枢纽工程、葛洲坝水利枢纽工程、隔河岩电站工程的参观实习，达到以下目的：1）了解大型水利水电枢纽工程的总体布局，以及大型工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段的测量工作，加深对课堂教学内容的理解，；2）对施工控制网的布设、施工期的施工测量、水利枢纽工程特

46、别是大坝的外部和内部变形观测与数据处理等有更深刻的认识；3）结合大型工程建设进行爱国主义教育和集体主义教育, 树立热爱测绘工程专业的思想，加强对测绘工作的事业心和责任感。5 要求1）本次实习分三峡水利枢纽工程、葛洲坝水利枢纽工程和隔河岩电站工程三大部分，包括专题报告和现场参观。对专题报告要求作较详细的笔记（含专题报告题目、报告人、时间、报告内容），对现场参观的内容、听报告的感想要求以日记的形式记录下来。笔记和日记是教学实习报告书的主要资料和依据；2）实习结束后，每个同学须根据实习期间所学习的知识，在专业、思想和实践等方面的收获，按统一规格写一份工程测量学集中教学实习报告书（封面格式见附页）。6

47、 纪律和注意事项1） 严格遵守组织纪律，一切行动听指挥。凡是集体活动，要求做到：不迟到，不早退，不漏乘车，有事须向带队老师请假。2） 专题报告时，要认真听课，必须按要求作好笔记，不允许无故缺席。3） 工地参观时，要严格遵守有关规章制度，不能随意进入施工禁地，注意人身安全，不许穿拖鞋和高跟鞋，要认真听取带队的工程技术人员的介绍。4） 严格遵守参观期间的作息时间和学习安排，不单独外出行动，晚上9：30之前必须回到住处。5） 以武汉大学校训“自强、弘毅、求是、拓新”为指导，充分体现当代大学生的精神风貌：朝气蓬勃，团结向上，勤奋好学，谦虚谨慎，遵纪守法，礼貌待人。7 内容和日程安排包括三峡水利枢纽工程

48、、葛洲坝水利枢纽工程和隔河岩电站工程的现场参观，专题报告由带队老师组织、邀请生产单位有关专家进行。具体内容和日程安排如下表（根据情况，可能有小的变动）：日 期时 间内 容组 织 单 位备注227周 五晚上7：30 实习动员、干部会议院领导，带队老师附1-30131周一全天讨论、实习准备带队老师武汉大学32周二全天7：30在车库集合，乘车前往宜昌，安排住宿 带队老师到达宜昌33周三上午专题报告：三峡工程纵横谈三峡工程专家宜昌下午专题报告：葛洲坝工程及变形监测系统三峡通航管理局专家34周四上午葛洲坝工程参观（1）三峡通航管理局、葛洲坝电厂专家宜昌下午葛洲坝工程参观（2）35周五全天三峡工程工地和模

49、型参观带队老师和测量总队专家三峡工程工地36周六上午专题报告：三峡工程的施工测量三峡工程测量中心专家宜昌下午专题报告：三峡和隔河岩电站工程的变形监测三峡和隔河岩电站工程测量中心专家宜昌37周日全天文化和参观活动带队老师宜昌38周一全天隔河岩电站工程参观实习带队老师、隔河岩电站专家隔河岩39周二全天施工测量参观实习三峡工程测量中心专家长委综勘局专家三峡工程工地310周三全天专题报告：漫谈测绘带队老师宜昌311周四上午乘车返回学校带队老师乘车312、13、143天整理资料，写总结报告，制作实习展板带队老师武汉大学8 带队老师张正禄 教 授（总负责），尹 晖 教 授（86202班，862女生），梅文

50、胜 副教授（86201班），蓝悦明 副教授（16103班），陈学丰 副教授（16101班），李宝桂 教 授（86203班，161女生），江德勤 实验师（车 队），丁世俊 副教授（16102班）9 思考问题1） 三峡水利枢纽工程、葛洲坝水利枢纽工程、隔河岩电站工程各有哪些主体建筑物？2） 三峡水利枢纽工程有哪几个重要水位，水位设计方案的依据是什么，有何影响？3） 为什么要修建三峡水利枢纽工程？它有哪些效益？4） 三峡水利枢纽工程会引发哪些问题，如何看待和解决，谈谈您的观点。5） 三峡水利枢纽工程、葛洲坝水利枢纽工程、隔河岩电站工程有哪些测量工作？有哪些共同的地方？6） 结合三峡、葛洲坝水利枢纽和隔河岩电站工程，说明施工测量有哪些内容？7） 结合三峡、葛洲坝水利枢纽