工程测量学概述

工程丈量学测绘与国土信息工程系主讲：邓明镜EngineeringGeodesy?29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！第1页，共41页本课程主讲内容29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！→工程丈量学概述→桥梁工程丈量→线路工程丈量→隧道工程丈量→施工放样→建筑工程丈量第2页，共41页课程终了考核方法29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！课程终了考试：80%考勤、作业：10%课间实习：10%第3页，共41页一、工程丈量学概述

1.工程丈量学在测绘学中的定位和研讨运用领域29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！1.1.1学科定义定义一：工程丈量学是研讨各种工程在规划设计、施工建立和运营管理阶段所进展的各种丈量任务的学科。特点：比较群众化，易于了解。第4页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！一、工程丈量学概述----1.工程丈量学在测绘学中的定位和研讨运用领域定义二：工程丈量学主要研讨在工程、工业和城市建立以及资源开发各个阶段所进展的地形和有关信息的采集和处置，施工放样、设备安装、变形监测分析和预告等的实际、方法和技术，以及研讨对丈量和工程有关的信息进展管理和运用的学科，它是测绘学在国民经济和国防建立中的直接运用。定义二较定义一更详细、准确，且范围更大第5页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！定义三：工程丈量学是研讨地球空间〔包括地面、地下、水下、空中〕中详细几何实体的丈量描画和笼统几何实体的测设实现的实际、方法和技术的一门运用性学科。定义三更加概括、笼统和科学。定义二、三除建筑工程外，机器设备乃至其它几何实体都是工程丈量学的研讨对象，且都上升到了实际、方法和技术，强调工程丈量学所研讨的是与几何实体相联络的丈量、测设的实际、方法和技术。一、工程丈量学概述----1.工程丈量学在测绘学中的定位和研讨运用领域第6页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！1.1.2工程丈量学的学科位置测绘学大地丈量学工程丈量学摄影丈量与遥感地图制图学一级学科二级学科一、工程丈量学概述----1.工程丈量学在测绘学中的定位和研讨运用领域第7页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！1.1.3工程丈量学的研讨领域工程丈量学工业丈量线路工程丈量水利工程丈量桥梁工程丈量隧道工程丈量建筑工程丈量矿山丈量海洋丈量军事工程丈量几乎每一行业和工程丈量都有相应的著书或教材。一、工程丈量学概述----1.工程丈量学在测绘学中的定位和研讨运用领域第8页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！由于工程丈量的研讨运用领域非常广泛，开展变化也很快，因此写书非常困难。目前国内外没有一本全面涉及工程丈量学实际、技术、方法和实践运用的现代专著或教材。

一、工程丈量学概述----1.工程丈量学在测绘学中的定位和研讨运用领域第9页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！一、工程丈量学概述2.工程丈量学的内容1.2.1按工程建立阶段划分工程丈量按工程建立的规划设计、施工建立和运营管理三个阶段分为“工程勘测〞、“施工丈量〞和“平安监测〞，三个阶段测绘任务有：1〕规划设计阶：主要是提供各种比例尺的地形图，另外还要为工程地质勘探，水文地质勘探以及水文检验等进展丈量。对于重要的工程区的稳定性监测。第10页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！任何一项工程都必需按照自然条件和预期目的进展选址和规划设计。在此阶段的丈量任务，主要是提供各种比例尺的地形图供规划设计人员进展规划设计。一、工程丈量学概述----2.工程丈量学的内容第11页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！〔1〕工业企业规划设计阶段的丈量任务工业企业是面状地形，因此它所需的图具有面状特征，要进展规划设计必需有设计底图，而该阶段丈量任务的义务是向设计者提供所需的地形图。普通来说：1：5000比例尺地形图可用于规划设计；1：2000比例尺地形图可用于初步设计；1：1000比例尺地形图可用于施工设计；1：500比例尺地形图可用于地形复杂、建筑物密集、精度要求较高的工业企业的施工设计。一、工程丈量学概述----2.工程丈量学的内容第12页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！〔2〕线路规划设计阶段的丈量任务各种线型工程的勘测任务内容根本是一样的，但随着工程的不同有些差别。现以公路为例详细地阐明线路勘测的内容和义务。我国公路路规划设计的程序，普通要经过方案研讨、初测、初步设计、定测，施工设计等过程。勘测任务分为初测和定测两个阶段进展。一、工程丈量学概述----2.工程丈量学的内容第13页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！〔3〕桥梁规划设计阶段的丈量任务主要有以下丈量任务：√桥位平面和高程控制丈量√桥址定线丈量√断面丈量√桥位地形丈量√流向丈量√船筏走行线丈量√钻孔定位一、工程丈量学概述----2.工程丈量学的内容第14页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！2〕建立施工阶段：建立施工控制网，工程建筑物定线放样，施工质量控制，开挖与建筑方量测绘，工程开工丈量、变形观测以及设备的安装丈量等。一、工程丈量学概述----2.工程丈量学的内容第15页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！工程施工阶段的丈量任务主要是按设计要求将设计的建构筑物位置、外形、大小及高程在实地标定出来，以便进展施工；另一方面作为施工质量的监视，还需进展工程质量监理。一、工程丈量学概述----2.工程丈量学的内容第16页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！不同的施工的对象，其施工丈量任务程序根本上是一致的。主要的丈量任务有：施工控制网的建立施工放样开工丈量一、工程丈量学概述----2.工程丈量学的内容第17页，共41页监理?29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！监理丈量任务在正式施工开场时，对控制网进展全面复测、检查※验收承包人的施工定线※验收承包人测定的原始地面高程※对桥梁施工还需进展桥梁下、上部构造的施工放样的检测※对每层路基的厚度、平整度、宽度、纵横坡度进展抽查，检查施工单位的内业资料能否真实※审批承包人提交的施工图一、工程丈量学概述----2.工程丈量学的内容第18页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！3〕运营管理阶段：工程建筑物的变形观测，包括程度位移、沉陷、倾斜以及摆动等定期或继续监测。建立工程进管理、维护信息系统。工程运营管理阶段丈量任务的主要义务是工程建筑物的变形观测。在工程建筑物运营期间，为了监视其平安和稳定的情况，了解其设计能否合理，验证设计实际能否正确，需求定期对其位移、沉降、倾斜以及摇摆等进展观测，称为变形观测。一、工程丈量学概述----2.工程丈量学的内容第19页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！1.2.2按效力对象划分按效力对象分：建筑工程丈量、水利工程丈量、线路工程丈量、桥隧工程丈量、地下工程的丈量、海洋工程丈量、军事工程丈量、三维工业丈量，以及矿山丈量、城市丈量等。一、工程丈量学概述----2.工程丈量学的内容第20页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！1.2.3工程丈量学的内容主要内容：模拟或数字的地形资料的获取与表达；工程控制丈量及数据处置；建筑物的施工放样；大型精细设备的安装和调试丈量；工业消费过程的质量检测和控制；工程变形及与工程有关的各种灾祸的监测分析与预告；工程丈量公用仪器的研制与运用；工程信息系统的建立与运用等。一、工程丈量学概述----2.工程丈量学的内容第21页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！3.工程丈量的仪器经纬仪、水准仪、全站仪和GPS接纳机是工程丈量的通用仪器。公用仪器包括机械式、光电式及光机电〔子〕多传感器集成式仪器或丈量系统。•基线丈量或准直丈量仪器：有正锤、倒锤及垂线观测仪、引张线仪、各种激光准直仪、铅直仪〔向下、向上〕、自准直仪以及尼龙丝或金属丝准直丈量系统等。•间隔丈量仪器：中长间隔、短间隔和微间隔丈量。ME5000、铟瓦线尺测距仪DISTINVAR、应变仪DISTERMETER、双频激光干涉仪、CCD线列传感器丈量，间隔丈量精度从毫米、微米级进入到纳米级。一、工程丈量学概述第22页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！CG-3(3A)型垂线观测仪主要用于大坝、高层建筑物等大型工程的程度变形丈量及挠度丈量利用激光束丈量直线度误差的丈量工具----激光准直仪一、工程丈量学概述----3.工程丈量仪器第23页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！TPS与GPS完美结合，集成GPS接纳机的高性能全站仪。无需控制点、长导线和后方交会操作，只需安装SmartStation，并运用GPS确定该点的准确位置，然后就可以运用全站仪进展丈量、放样。仅仅经过简单的安装调试，就可以简单、快速地丈量作业。

SmartStation超站仪一、工程丈量学概述----3.工程丈量仪器第24页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！高程丈量方面，最显著的开展应数液体静力水准丈量系统。这种系统经过各种类型的传感器丈量容器的液面高度，可同时获取数十乃至数百个监测点的高程，具有高精度、遥测、自动化、可挪动和继续丈量等特点。两容器间的间隔可达数十公里，如用于跨河与跨海峡的水准丈量；经过一种压力传感器，允许两容器之间的高差从过去的数厘米到达数米。

一、工程丈量学概述----3.工程丈量仪器第25页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！与高程丈量有关的是倾斜丈量(又称挠度曲线丈量)，即确定被测对象(如桥、塔)在竖直平面内相对于程度或铅直基准线的挠度曲线。各种机械式测斜(倾)仪、电子测倾仪都向着数字显示、自动记录和灵敏挪动等方向开展，其精度达微米级。一、工程丈量学概述----3.工程丈量仪器第26页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！具有多种功能的混合丈量系统是工程丈量公用仪器开展的显著特点，采用多传感器的高速铁路轨道丈量系统，用丈量机器人自动跟踪沿铁路轨道前进的丈量车，丈量车上装有棱镜、斜倾传感器、长度传感器和微机，可用于丈量轨道的3维坐标、轨道的宽度和倾角。液体静力水准丈量与金属丝准直集成的混合丈量系统在数百米长的基准线上可准确丈量测点的高程和偏距。

一、工程丈量学概述----3.工程丈量仪器第27页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！综上所述，工程丈量公用仪器具有高精度(亚毫米、微米乃至纳米)、快速、遥测、无接触、可挪动、延续、自动记录、微机控制等特点，可作精细定位和准直丈量，可丈量倾斜度、厚度、外表粗糙度和平直度，还可测振动频率以及物体的动态行为。一、工程丈量学概述----3.工程丈量仪器第28页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！4.工程丈量学的开展概略工程丈量学是一门历史悠久的学科。•公元前二十七世纪：埃及大金字塔。•公元前十四世纪，在幼发拉底河与尼罗河流域进展过土地边境划分丈量。一、工程丈量学概述第29页，共41页•公元前十五世纪意大利都灵保管的金矿巷道图29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！我国早在三千多年前的夏商时代的夏禹治水描画：“陆行乘车，水行乘船，泥行乘撬，山行乘撵〔jú〕，左准绳，右规矩、载四时，以开九州，通九道，陂九泽，度九山。〞这里所记录的就是当时的工程勘测情景，准绳和规矩就是当时所用的丈量工具，准是揆〔kui〕平的水准器，绳是丈量间隔的工具，规是画圆的器具，矩那么是一种可定平，可测长度、高度、深度和画圆、画矩形的通用丈量仪器。一、工程丈量学概述----4.工程丈量学的开展概略第30页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！•秦代李冰父子指点建筑的都江堰水利枢纽工程。一、工程丈量学概述----4.工程丈量学的开展概略第31页，共41页•北宋时沈括为了治理汴渠，测得“京师之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分〞，是水准丈量的结果。•长沙马王堆汉墓出土的地图包括地形图、驻军图和城邑图三种，是目前世界上发现的最早的地图。•殷周时期的土地丈量，秦、汉的私田制。隋唐实行均田制，建立户籍册。宋朝按乡登记和清丈土地，出现地块图。到了明朝洪武年间的土地大清丈，编制鱼鳞图册〔世界最早的地籍图册〕。•四大发明之一的指南针，有二千多年的历史。对矿山丈量和其它工程勘测有很大的奉献。29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！•在工程丈量学的开展也遭到了战争的促进。公元前210年秦始皇建筑的“堑山堙谷，千八百里〞直道，古罗马构筑的兵道，以及公元前218年欧洲建筑的通向意大利的“汉尼拨通道〞等，都是著名的军用道路。•大型特种精细工程建立和对测绘提出的愈来愈高的要求是工程丈量学开展的动力。一、工程丈量学概述----4.工程丈量学的开展概略第32页，共41页•工程丈量学的开展在很长的一段时间内是非常缓慢的。直到二十世纪初，由于西方的第一、二次技术革命和工程建立规模的不断扩展，工程丈量学才遭到人们的注重，并开展成为测绘学的一个重要分支。1964年国际丈量师结合会〔FIG〕为了促进和昌盛工程丈量，成立了工程丈量委员会〔第六委员会〕，从此，工程丈量学在国际上作为一门独立的学科开展活动。29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！5.大型特种精细工程丈量

大型特种精细工程建立和对测绘的要求是工程丈量学开展的动力。这里仅简单引见国内外有关情况。

一、工程丈量学概述第33页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！1.国内览胜

三峡水利枢纽工程变形监测和库区地壳形变、滑坡、岩崩以及水库诱发地震监测，其规模之大，监测工程之多，都堪称世界之最。不仅采用目前国内外最成熟最先进的仪器、技术，在实际中也在不断开展新的技术和方法，如对滑坡体变形与失稳研讨的计算机智能仿真系统；拟进展研讨的三峡库区滑坡泥石流预告的3S工程等，都涉及到精细工程丈量。隔河岩大坝外部变形观测的GPS实时继续自动监测系统，监测点的位置精度到达了亚毫米。该工程用地面方法建立的变形监测网，其最弱点精度优于±1.5mm。

一、工程丈量学概述一、工程丈量学概述----5.大型特种精细工程丈量第34页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！三峡大坝全景图一、工程丈量学概述----5.大型特种精细工程丈量第35页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！北京正负电子对撞机的精细控制网，精度达±0.3mm。设备定位精度优于±0.2mm，200m直线段漂移管直线精度达±0.1mm。大亚湾核电站控制网精度达±2mm，秦山核电站的环型安装丈量控制网精度达±0.1mm。

北京正负电子对撞机一、工程丈量学概述----5.大型特种精细工程丈量第36页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！上海杨浦大桥控制网的最弱点精度达±0.2mm，桥墩点位标定精度达±0.1mm；武汉长江二桥全桥的贯穿精度(跨距和墩中心偏向)达毫米级。高454m的东方明珠电视塔对于长114m、重300t的钢桅杆天线，安装的垂准误差仅±9mm。

一、工程丈量学概述----5.大型特种精细工程丈量第37页，共41页29十二月2023博观而约取,厚积而薄发！长18.4km的秦岭隧道，洞外GPS网的平均点位精度优于±3mm，一等精细水准线路长120多公里。目前辅助隧道已贯穿，仅一个