工程測量電子教案

工程測量電子教案第一頁，共四十五頁，2022年，8月28日2主要內(nèi)容和重點

主要內(nèi)容：1什么是工程測量學(xué)？2為什么要學(xué)工程測量學(xué)？3如何學(xué)工程測量學(xué)？重點：什么是工程測量學(xué)？中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院工程測量學(xué)●●●第二頁，共四十五頁，2022年，8月28日

1.1工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域

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、施工建設(shè)和運營管理階段所進行的各種測量工作的學(xué)科。第三頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.1工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域1.1.1學(xué)科定義定義二：

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)各個階段所進行的地形和有關(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)的信息進行管理和使用的學(xué)科，它是測繪學(xué)在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)中的直接應(yīng)用。第四頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.1工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域1.1.1學(xué)科定義定義三：

工程測量學(xué)是研究地球空間（包括地面、地下、水下、空中）中具體幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測設(shè)實現(xiàn)的理論、方法和技術(shù)的一門應(yīng)用性學(xué)科。第五頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.1工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域1.1.1學(xué)科定義

評價：定義一：比較大眾化，易于理解。定義二：較定義一更具體、準(zhǔn)確，且范圍更大定義三：更加概括、抽象和科學(xué)。定義二、三除建筑工程外，機器設(shè)備乃至其它幾何實體都是工程測量學(xué)的研究對象，且都上升到了理論、方法和技術(shù)，強調(diào)工程測量學(xué)所研究的是與幾何實體相聯(lián)系的測量、測設(shè)的理論、方法和技術(shù)，而不是研究各種測量工作。第六頁，共四十五頁，2022年，8月28日工程測量學(xué)的學(xué)科位置第七頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.1工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域1.1.2學(xué)科地位學(xué)科交叉、學(xué)科綜合、學(xué)科細(xì)分。測繪學(xué)的二級學(xué)科：大地測量學(xué)：幾何大地測量、物理大地測量、空間大地測量、海洋大地測量；工程測量學(xué)（礦山測量）；攝影測量學(xué)與遙感；地圖制圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)；不動產(chǎn)測繪（房地產(chǎn)測繪、地籍測繪）。60余所高校設(shè)有“測繪工程”本科專業(yè)第八頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.1工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域1.1.3研究應(yīng)用領(lǐng)域工程測量學(xué)（德國）：

?測量儀器和方法

?線路、鐵路、公路工程測量

?高層建筑測量

?地下建筑測量

?安全監(jiān)測第九頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.1工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域1.1.3研究應(yīng)用領(lǐng)域

國際測量師聯(lián)合會(FédérationrationInternationaldesGéomètresFIG)工程測量委員會

開始，下設(shè)四個工作組與一個特別組四個工作組：1.測量方法和限差；2.土石方計算；3.變形測量；4.地下工程測量。一個特別組：變形分析與解釋第十頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.1工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域1.1.3研究應(yīng)用領(lǐng)域后來，變成了六個工作組與兩個專題組六個工作組1.精密工程測量技術(shù)與方法；2.線路工程測量與優(yōu)化；3.變形測量；4.工程測量信息系統(tǒng)；5.激光技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用；6.電子科技文獻和網(wǎng)絡(luò)。兩個專題組：1.專用測量儀器；2.工程測量標(biāo)準(zhǔn)。第十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.1工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域1.1.3研究應(yīng)用領(lǐng)域工程測量國際學(xué)術(shù)討論會

1988年前的專題：

1.測量儀器和數(shù)據(jù)獲?。?/p>

2.數(shù)據(jù)解釋、處理和應(yīng)用；

3.高層建筑物和設(shè)備安裝測量；

4.地下和深層建筑物測量；

5.環(huán)境和工程建筑物變形監(jiān)測。

1992年的專題是：

1.測量理論與測量方案；

2.測量技術(shù)和測量系統(tǒng)；

3.信息系統(tǒng)和CAD；

4.在建筑工程和工業(yè)中的應(yīng)用。第十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.1工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域1.1.3研究應(yīng)用領(lǐng)域工程測量國際學(xué)術(shù)討論會

1996年的專題：

1.測量和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；

2.監(jiān)測和控制；

3.在工業(yè)和建筑工程中的質(zhì)量問題；

4.數(shù)據(jù)模型和信息系統(tǒng)；

5.交叉學(xué)科的大型工程項目。

2004年的專題：

1.大型工程測量項目；

2.測量和數(shù)據(jù)處理技術(shù)；

3.監(jiān)測和風(fēng)險管理；

4.瑞士阿爾卑斯山特長隧道第十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.1工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域1.1.3研究應(yīng)用領(lǐng)域總結(jié)：

工程測量學(xué)的研究、應(yīng)用領(lǐng)域很廣，涉及到大型工程項目，既有測量及其數(shù)據(jù)獲取、處理的理論、技術(shù)與方法；又有專用測量儀器的研制和信息系統(tǒng)的建立。既相對穩(wěn)定性，又不斷發(fā)展、與時俱進。第十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.1工程測量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研究應(yīng)用領(lǐng)域1.1.3研究應(yīng)用領(lǐng)域工程測量學(xué)的研究領(lǐng)域(面向工程建設(shè))第十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日

1.2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、施工建設(shè)和運營管理三個階段分為“工程勘測”、“施工測量”和“安全監(jiān)測”，三個階段測繪工作有：

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1、規(guī)劃設(shè)計階段：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)勘探以及水文測驗等進行測量。對于重要的工程區(qū)的穩(wěn)定性監(jiān)測。第十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日

1.2工程測量學(xué)的內(nèi)容

1.2.1按工程建設(shè)階段劃分

?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。

?3、運營管理階段：工程建筑物的變形觀測：水平位移、沉陷、傾斜以及擺動等定期或持續(xù)監(jiān)測。建立工程進管理、維護信息系統(tǒng)。第十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日

1.2工程測量學(xué)的內(nèi)容

1.2.2按服務(wù)對象劃分

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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。個性、共性；特殊和一般的關(guān)系。第十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日

1.2工程測量學(xué)的內(nèi)容

1.2.3工程測量學(xué)的內(nèi)容主要內(nèi)容：

?1)模擬或數(shù)字的地形資料的獲取與表達；

?2)工程控制測量及數(shù)據(jù)處理；

?3)建筑物的施工放樣；

?4)大型精密設(shè)備的安裝和調(diào)試測量；

?5)工業(yè)生產(chǎn)過程的質(zhì)量檢測和控制；

?6)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；

?7)工程測量專用儀器的研制與應(yīng)用；

?8)工程信息系統(tǒng)的建立與應(yīng)用等。第十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日

1.2工程測量學(xué)的內(nèi)容

1.2.3工程測量學(xué)的內(nèi)容?1）地形圖測繪?①直接使用1:1萬至1:10萬比例尺國家基本地形圖。?②對于一些大型工程，往往還需要專門測繪1：2000到1：5000比例尺區(qū)域性或帶狀性地形圖。?③在施工建設(shè)和運營管理階段，往往需要用數(shù)字成圖法測繪1:1000，1:500乃至更大比例尺的地形圖或?qū)ｎ}圖。第二十頁，共四十五頁，2022年，8月28日

1.2工程測量學(xué)的內(nèi)容

1.2.3工程測量學(xué)的內(nèi)容?1）地形圖測繪?④水下（含江、河、庫、湖、海等）地形測繪和各種縱橫斷面圖測繪。?⑤各種比例尺的地形圖是工程信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)地理信息。?⑥城市1:500或1:1000的基本地形圖和城鄉(xiāng)地籍圖測繪屬于國家基本測繪范疇，與工程測量的關(guān)系密切。第二十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日

1.2工程測量學(xué)的內(nèi)容

1.2.3工程測量學(xué)的內(nèi)容?2）工程控制網(wǎng)布設(shè)?

①分為測圖控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、變形監(jiān)測網(wǎng)和安裝控制網(wǎng)。?

②網(wǎng)的精度、可靠性、靈敏度和建網(wǎng)費用等質(zhì)量準(zhǔn)則問題。?

③絕大多數(shù)首級工程控制網(wǎng)都可采用GPS定位技術(shù)來建立。?④將現(xiàn)代衛(wèi)星與地面測量技術(shù)相結(jié)合、取長補短。?

⑤無加密控制網(wǎng)的控制測量將走進工程測量領(lǐng)域。?

⑥精密工程控制網(wǎng)須進行網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計。第二十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日

1.2工程測量學(xué)的內(nèi)容

1.2.3工程測量學(xué)的內(nèi)容?3）施工放樣技術(shù)和方法

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①放樣（或稱測設(shè)）。

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②點、線、面、體的放樣。

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③方法：方向交會法、距離交會法、方向距離交會法、極坐標(biāo)法、坐標(biāo)法、偏角法、偏距法、投點法等。儀器：常規(guī)的光學(xué)、電子經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀，GPS技術(shù)、專用的測量儀器和工具。

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④施工放樣一體化、自動化。第二十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日

1.2工程測量學(xué)的內(nèi)容

1.2.3工程測量學(xué)的內(nèi)容?4）工程的變形監(jiān)測分析和預(yù)報?

工程建筑物的變形及與工程有關(guān)的災(zāi)害監(jiān)測是工程測量學(xué)的重要內(nèi)容。?

變形分析和預(yù)報屬于多學(xué)科的交叉領(lǐng)域。?

變形監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)；?變形監(jiān)測技術(shù)，除常規(guī)的儀器和方法外，大量地使用各種傳感器和專用儀器。?

變形觀測數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容和方法：監(jiān)測網(wǎng)處理：參考點穩(wěn)定性分析，目標(biāo)點位移量計算。?

監(jiān)測點上的時間序列觀測數(shù)據(jù)處理方法。?

變形體的靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)、運動態(tài)和動態(tài)模型。第二十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日

1.2工程測量學(xué)的內(nèi)容

1.2.3工程測量學(xué)的內(nèi)容?5）工程測量的儀器?

經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀和GPS接收機是工程測量的通用儀器。?

專用儀器包括機械式、光電式及光機電（子）多傳感器集成式儀器或測量系統(tǒng)。?

基維線測量或準(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。?

在距離測量儀器：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、微米級進入到納米級。第二十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日

1.2工程測量學(xué)的內(nèi)容

1.2.3工程測量學(xué)的內(nèi)容?5）工程測量的儀器?

高程測量：液體靜力水準(zhǔn)測量系統(tǒng)。?

傾斜測量（又稱撓度曲線測量）。?三維激光掃瞄儀：圖象工程測量。?

混合測量系統(tǒng)。?高精度（亞毫米、微米乃至納米）、快速、遙測、無接觸、可移動、連續(xù)、自動記錄、微機控制等特點，可作精密定位測量、準(zhǔn)直測量，可測量坐標(biāo)、偏距、傾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，還可測量振動頻度以及物體的動態(tài)變化等。第二十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日

1.2工程測量學(xué)的內(nèi)容

1.2.3工程測量學(xué)的內(nèi)容?6）工程測量學(xué)中的誤差及測量平差理論?最小二乘法：經(jīng)典最小二乘法、模型誤差、自由網(wǎng)、和擬穩(wěn)平差。?非最小二乘估計：穩(wěn)健估計和有偏估計。?參數(shù)估計、非參數(shù)估計、半?yún)?shù)估計；線性估計、非線性估計。第二十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.3工程測量學(xué)的結(jié)構(gòu)體系?

“特殊與一般”、“縱向與橫向處理”相結(jié)合的結(jié)構(gòu)體系。?

特殊”，指每一工程的特殊性，“一般”指各種工程的共性（一般性），對于共性，進行統(tǒng)一講解，而對于特殊性，則針對某一工程進行具體描述。?

“縱向處理”，是指按工程建設(shè)的三個階段闡述測量工作的理論、方法和技術(shù)；?

而“橫向處理”是指按典型工程分別進行講述。第二十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.3工程測量學(xué)的結(jié)構(gòu)體系?本《工程測量學(xué)》特點：第一篇“工程測量學(xué)的基本理論、方法與技術(shù)”中，分別用一章來講述“工程建設(shè)中的測量工作與信息管理”、“工程控制網(wǎng)布設(shè)的理論與方法”、“工程測量學(xué)的儀器與方法”、“工程建設(shè)中的地形圖測繪”、“工程建筑物的施工放樣”、“工程建筑物的變形監(jiān)測”、“工業(yè)設(shè)備的安裝和檢校測量”，突出了該二級學(xué)科的基本理論、方法與技術(shù)，具有一般性，是縱向處理。這一篇也是測繪工程專業(yè)各選修方向的必學(xué)內(nèi)容；第二十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.3工程測量學(xué)的結(jié)構(gòu)體系?第二篇“典型工程的測量和實踐”則體現(xiàn)了各典型工程的特殊性，具有橫向結(jié)構(gòu)體系特點，可根據(jù)各測繪工程專業(yè)和選修方向的特點選擇性地學(xué)習(xí)。?“緒論”和“展望”前后相呼應(yīng)，既是鋪墊，又有總結(jié)，統(tǒng)領(lǐng)全書和指明本學(xué)科的發(fā)展方向。第三十頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.4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行過土地邊界劃分測量。?公元前十五世紀(jì)意大利都靈保存的金礦巷道圖第三十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.4工程測量學(xué)的發(fā)展概況

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我國早在三千多年前的夏商時代的夏禹治水描述：“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，以開九州，通九道，陂九澤，度九山?！边@里所記錄的就是當(dāng)時的工程勘測情景，準(zhǔn)繩和規(guī)矩就是當(dāng)時所用的測量工具，準(zhǔn)是可揆（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。第三十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.4工程測量學(xué)的發(fā)展概況?

秦代李冰父子領(lǐng)導(dǎo)修建的都江堰水利樞紐工程。?

北宋時沈括為了治理汴渠，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。?

殷周時期的土地測量，秦、漢的私田制。隋唐實行均田制，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，從司南、指南魚算起，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。第三十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.4工程測量學(xué)的發(fā)展概況?

在工程測量學(xué)的發(fā)展也受到了戰(zhàn)爭的促進。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。?

工程測量學(xué)的發(fā)展在很長的一段時間內(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)的一個重要分支。1964年國際測量師聯(lián)合會（FIG）為了促進和繁榮工程測量，成立了工程測量委員會（第六委員會），從此，工程測量學(xué)在國際上作為一門獨立的學(xué)科開展活動。第三十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.4工程測量學(xué)的發(fā)展概況?“廣義工程測量學(xué)”：“一切不屬于地球測量，不屬于國家地圖集范疇的地形測量和不屬于官方的測量，都屬于工程測量”。?

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)展的動力。第三十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.4工程測量學(xué)的發(fā)展概況?

隔河巖大壩外部變形觀測。北京正負(fù)電子對撞機m。武漢長江二橋、長達30多公里的杭州灣大橋。?

高454m的上海東方明珠電視塔。長18.4km的秦嶺隧道等。?

國外的大型特種精密工程：德國漢堡的粒子加速器研究中心，1959年建的同步加速器，直徑僅100m，1978年的正負(fù)電子儲存環(huán)，直徑743m，1990年的電子質(zhì)子儲存環(huán)，直徑2000m。第三十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.4工程測量學(xué)的發(fā)展概況第三十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.4工程測量學(xué)的發(fā)展概況?

歐洲原子核研究中心1990年建成的環(huán)形正負(fù)電子對撞機，直徑8.6km、周長27km，整個工程位于百米深的地下。?

美國的超導(dǎo)超級對撞機，其直徑就長達27km，為保證橢圓軌道上的投影變形最小且位于一平面上，采用了一種雙重正形投影，所作的各種精密測量，均考慮了重力和潮汐的影響。第三十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.4工程測量學(xué)的發(fā)展概況?

德國的露天煤礦大型挖煤機開挖量動態(tài)測量計算系統(tǒng)是GPS、GIS技術(shù)相結(jié)合在大型特種工程中應(yīng)用的一個典型例子。大型挖煤機長140m，高65m，自重8000噸，其挖斗輪的直徑達17.8m，每天挖煤量可達10多萬噸。第三十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.4工程測量學(xué)的發(fā)展概況?

南非某一核電站的冷卻塔高16