工程测量 矿大测绘专业复习重点.docx
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工程测量矿大测绘专业复习重点
第一章
1、工程测量定义:
工程测量学是研究各种工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。
2、工程测量学科地位:
学科交叉、学科综合、学科细分。
测绘学的二级学科:
大地测量学:
几何大地测量、物理大地测量、空间大地测量、海洋大地测量、工程测量学(矿山测量);摄影测量学与遥感;地图制图学;地理信息系统;不动产测绘(房地产测绘、地籍测绘)。
3、按服务对象分工程测量主要内容包括哪些?
建筑工程测量、水利工程测量、线路工程测量、桥隧工程测量、地下工程的测量海洋工程测量、军事工程测量、三维工业测量,以及矿山测量、城市测量等。
4、陆行乘车,水行乘船。
。
。
,这段描述的含义。
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测量工具,准是可揆(kui)平的水准器,绳是丈量距离的工具,规是画圆的器具,矩则是一种可定平,可测长度、高度、深度和画圆、画矩形的通用测量仪器。
5、“广义工程测量学”的概念:
“一切不属于地球测量,不属于国家地图集范畴的地形测量和不属于官方的测量,都属于工程测量”。
第二章
1、工程测量各阶段的任务是什么。
规划设计阶段的测量工作:
测绘地形图和纵、横断面图
施工建设阶段的测量工作:
按设计要求将设计的建构筑物位置、形状、大小及高程在实地标定出来,以便进行施工;工程质量监理
运营管理阶段的测量工作:
竣工测量以及变形监测与维修养护。
2、测量监理的工作任务是什么
•在正式施工开始时,对控制网进行全面复测、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
•对桥梁施工还需进行桥梁下、上部结构的施工放样的检测
•对每层路基的厚度、平整度、宽度、纵横坡度进行抽查,检查施工单位的内业资料是否真实
•审批承包人提交的施工图
第三章
1、按范围和用途,测量控制网分哪几类,作用
分为全球控制网、国家控制网、工程控制网
全球控制网用于确定、研究地球的形状、大小及其运动变化,确定和研究地球的板块运动等。
国家控制网提供全国范围内的统一地理坐标系统:
保证国家基本图的测绘和更新;满足大比例尺图测图的精度要求;为精密地确定地面点的位置提供已知点,及其在特定坐标系下的坐标。
工程控制网的作用是为工程建设提供工程范围内统一的参考框架,为各项测量工作提供位置基准,满足工程建设不同阶段对测绘在质量、进度和费用等方面的要求,也具有控制全局、提供基准和控制测量误差积累的作用。
2、工程控制网定义,作用
工程控制网是工程项目的空间位置参考框架,是针对某项具体工程建设测图、施工或管理的需要,在一定区域内布设的平面和高程控制网,工程控制网由工程建设单位或委托其他测绘单位建立。
3、工程控制网按用途分几类
分为测图控制网、施工控制网、变形监测网、安装控制网。
4、工程控制网建网步骤
1)确定控制网的等级;
2)确定布网形式;
3)确定测量仪器和操作规程(国家或行业规范);
4)在图上选点构网,到实地踏勘;
5)埋设标石、标志;
6)外业观测;
7)内业数据处理;
8)提交成果。
5、施工控制网与测图控制网相比有什么特点
1)控制的范围较小,控制点的密度较大,精度要求较高;
2)使用频繁;
3)受施工干扰大;
4)控制网的坐标系与施工坐标系一致;
5)投影面与工程的平均高程面一致;
6)有时分两级布网,次级网可能比首级网的精度高。
6、变形监测网坐标系和基准选取有哪些原则
变形体的范围较大且形状不规则时,可选择已有的大地坐标系统
对于具有明显结构性特征的变形体,最好采用基于监测体的坐标系统,该坐标系统的坐标轴与监测体的主轴线重合、平行或垂直,这时目标点的变形刚好在某一坐标方向上。
当仅对目标点的相对运动感兴趣时,可不设参考点,这时可采用自由基准,变形体的变形不是通过目标点的坐标变化,而是用可估计的基准不变量导出。
7、安装控制网监理要考虑哪些内容
8、工程控制网基准类型,质量准则中各准则含义
工程控制网的基准
1)约束网:
具有多余的已知数据
2)最小约束网(经典自由网):
只有必要的已数据。
3)无约束网(自由网):
无必要的已知据。
精度准则
可靠性准则控制网发现观测值粗差的能力和抵抗观测值粗差对平差结果影响的能力。
灵敏度准则
费用准则最大原则(费用一定,网的质量最好)最小原则(质量满足要求,费用最小)
9、工程控制网优化设计有几类,采用什么方法优化,有何优缺点
网的优化设计方法有两种:
解析法:
通过数学方程用最优化方法求解。
模拟法:
根据经验和准则,通过计算比较、修改,得到最优方案。
10、标石类型,双金属标原理,标志的要求
第四章
1、经纬仪三轴误差
2、ATR原理
3、电磁波测距原理,差频测距,测距改正
4、双频激光干涉测距原理,了解
5、偏距测量定义,测量方法
6、高程测量方法有哪些,电子水准仪基本原理
7、准直测量定义,波带板准直测量原理
第五章
1、工程规划设计阶段对地形要求,了解,熟悉一种
水利工程设计对地形图的要求
(1)对全流域的比例尺为1:
50000或1:
100000的地形图,以及水面与河底的纵断面图
目的:
研究河谷地貌的特点,探讨各个梯级中水利枢纽水头的高低、发电量的大小、回水的分布情况以及流域与水库的面积等。
并确定各主要水利枢纽的型式和建造的先后次序。
(2)对水库的设计,要采用比例尺为1:
10000至1:
50000的地形图.
目的:
确定回水的淹没范围;量测淹没面积;计算总库容与有效库容;设计库岸的防护工程;确定沿库落入临时淹没或永久浸没地区的城镇、工矿企业以及重要耕地,并拟定相应的防护工程措施;设计航道及码头的位置;制定库底清理、居民迁移以及交通线改建等的规划。
(3)初步设计阶段,比例尺1:
10000或者1:
25000的地形图,以便正确地选择坝轴线的位置。
坝轴线选定以后,即应在这个划定的枢纽布设地区,提供1:
20000或1:
50000比例尺地形图,以研究各类建筑物的布置方案。
(4)施工设计阶段,1:
1000或1:
500地形图
(5)对于港口码头的设计,
1)初步设计阶段,1:
1000或1:
2000的陆上地形图与水下地形图
目的:
布置铁路枢纽、仓库、码头、船坞、防波堤以及其他的一些附属建筑物,并且进行方案比较。
2)施工设计阶段:
1:
500或1:
1000
2、模拟测图点位误差源,误差值约值
解析图根点的展绘误差m展;图解图根点的测定误差m图;测定地物点的视距误差m视;
测定地物点的方向误差m向;地形图上地物点的刺点误差m刺
则地物点平面位置的中误差为:
3、数字化测图点位误差源,误差值约值
定向误差对地物点平面位置的影响——m定;对中误差对地物点平面位置的影响—m中;
观测误差对地物点平面位置的影响——m测;棱镜中心与待测地物点不重合对地物点平面位置的影响—m重。
地物点相对于邻近的图根点的点位(在实地的)中误差为
4、工程竣工图测绘的目的,原则、特点,总图清绘
工程竣工图测绘目的:
在新建或扩建的工程时,为了检验设计的正确性,阐明工程竣工的最终成果,作为竣工后的技术资料,就必须提交出竣工图。
如为阶段施工时,则每一期工程竣工后,就应作出该期工程的竣工图,以便作为下期工程设计的依据。
工程竣工图测量的原则:
控制测量系统应与原有系统保持一致;
测量控制网必须有一定的精度标准;
充分利用已有的测量和设计的资料.
工程竣工图特点:
竣工图的施测精度精度应以细部坐标点的测量中误差来确定;
测图内容繁杂;
根据不同用途而采取不同的技术措施.。
总图编绘
内容过多,详见课本
5、水下地形测量定位方法,水下地形测量工具
6、深度基准面、深泓点
第六章
1、施工放样、建筑限差、等影响原则、忽略不计原则、归化测设
施工放样:
将图纸上设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程按设计要求,以一定的精度在实地标定出来,作为施工的依据。
建筑限差:
建筑物竣工后实际位置相对于设计位置的极限偏差。
等影响原则:
假定1=2=3,求得1是分配给测量工作的最大允许偏差,通常把它当作测量的极限误差来处理,从而根据它来制定测量方案。
忽略不计原则:
若某项误差由m1和m2两部分组成,即其中m2影响较小,当m2小到一定程度时可以忽略不计,即认为M=m1。
归化测设:
先采用直接放样法定出待定点的粗略位置P’,然后通过精密测量和计算,将P’归化到精确位置P。
2、角度、距离、点位、铅垂线直接放样、归化放样都有哪些方法,误差源有哪些,放样点精度如何估计(重点)
距离:
钢尺法测设:
经纬仪定线;测距仪法测设
点位:
直角坐标法;极坐标法;距离交会法;角度交会法;直接坐标法
铅垂线直接放样:
经纬仪+弯曲目镜法;光学铅垂仪法;激光铅垂仪法
归化法放样点位:
距离交会归化法;角度交会归化法;
3、道路曲线含义,曲线要素的含义
平曲线(圆曲线、缓和曲线、回头曲线等)
曲线
竖曲线
圆曲线:
具有一定半径的圆弧;分单圆曲线、复曲线。
缓和曲线:
曲率半径从无穷逐渐变到圆曲线半径R。
回头曲线:
有时线路一次改变方向180度以上,设置回头曲线。
竖曲线:
连接不同坡度曲线。
圆曲线的测量三要素:
圆曲线的起点ZY,中点QZ和终点YZ
放样元素
(1)曲线半径R
(2)偏角(即曲线转向角)α
(3)切线长T(4)曲线长L
(5)外点矩E(6)切曲差q
各要素计算
R为设计确定,α是线路定测时确定的
(二)主点里程计算
ZY里程=JD里程-TYZ里程=ZY里程+L
QZ里程=ZY里程+L/2JD里程=QZ里程+q/2=ZY里程+T
(三)主点放样
步骤:
(1)仪器安于JD点,瞄准线路前进方向的后方,沿视线方向量切线长T,即得ZY点
(2)同理瞄准前进方向,在视线上量T可得YZ点
(3)后视YZ(ZY)转拨β=(180º-α)/2,沿视线方向量出E,即得QZ
(4)在ZY(或YZ)上安置仪器,检查∠JDZYYZ是否为α/2,和∠JDZYQZ是否为α/4
(四)圆曲线的详细测设(其它点的测设)
测设方法:
(1)偏角法
(2)切线支距法(3)弦线支距法(4)弦线偏距法(5)极坐标法(6)RTK法
1、偏角法
(1)原理
采用圆曲线上切线与弦线的夹角δi为对应圆心角的一半,通过圆的关系求出弦切角和弦线长度,进行测设的方法:
弦长
Li——曲线长度,可根据里确定
(2)施测方法
1)将仪器置于ZY,后视JD,转动δ角
2)顺视线方向量出c1,即得1点
3)转动照准部,使度盘读数为2点偏角值,顺视线方向由1点量出c1与视线相交得2点
注意:
在测设中一般采用等弧长设置,即Li是等量增加的
2、切线支距法
(1)原理
以曲线起点ZY(或YZ)为原点,以切线作x轴,过原点的曲线半径为Y轴,计算出待测点的坐标X、Y进行测设的方法。
(3)测设方法
优点:
各点测设相互独立,不产生误差积累
缺点:
缺少检核条件
4、极坐标法
根据仪器点和待测点的坐标,计算距离和方位角,然后直接测设的方法,是目前应用最广泛的方法。
5、RTK法(坐标转换)
二、复曲线测设
两条或两条以上半径不同的同向圆曲线组成的曲线称为复曲线。
切基线法
JD1~JD2为切基线,GQ为主副曲线的公切点
步骤:
(1)计算T1,T2
(2)在JD1安置仪器测出ZY和GQ
(3)在JD2安置仪器测出GQ和YZ,并检核GQ的正确性
(4)其余曲线点可用前面的方法测出
三、缓和曲线的测设
在直线与圆曲线间插入一段半径由∞逐渐变化到R的曲线,这种曲线称为缓和曲线。
形式:
螺旋线(回旋线,我国采用)、三次抛物线、双纽线等
(一)缓和曲线参数及应用公式
1、螺旋线的基本公式
特征:
曲线上任意一点的曲率半径与该点至起点的曲线长成反比,即:
式中:
c——螺旋曲线参数,称为曲率半径变化率
R′——任意点的曲率半径
在缓和曲线与圆曲线的交点,其曲率半径应等于圆曲线半径
c=R′l=R.ls
ls——缓和曲线全长
2、缓和曲线要素及参数
当圆曲线两端加入缓和曲线后,圆曲线应内移一段距离P,这时曲线加长m值,内移圆曲线在我国采用移动圆心的方法
(1)有缓和曲线的主点由原来的三个增加到五个:
ZH(直缓点)HY(缓圆点)QZ(曲中点)YH(圆缓点)HZ(缓直点)
切线长:
曲线长:
外点:
切曲差:
α,R—线路转向角和圆曲线半径
l0——缓和曲线长度
m——加设缓和曲线后使切线增加的距离
P——加设缓和曲线后圆曲线相对于切线的内移量
β0——HY点(或YH点)的缓和曲线角度(缓和曲线角,过HY点切线与过ZH点的切线的交角)
缓和曲线偏角
缓和曲线反偏角b0=β0δ0
切垂距
缓和曲线的切线角
圆曲线内移值
缓和曲线主点测设
1.主点里程计算:
ZH点里程=JD里程-THY里程=ZH点里程+l0QZ里程=HY点里程+l/2YH里程=HY里程+lHZ里程=YH里程+l0JD里程=QZ点里程+q/2(检核用)
2.测设步骤:
1)以R、l0为引数,查表得HY、YH点坐标值x0、y0
2)将仪器置于JD点,沿切线方向量出切线长T得ZH和HZ两点
3)将仪器转动(90°-α/2)量E得QZ点
4)根据x0、y0由JD沿切线方向分别量T-x0得(HY)′、(YH)′点,过该两点作切线的垂线,在线上量出y0,即得HY和YH点。
(三)缓和曲线祥细测设
1.切线支距法
以ZH点(或HZ点)作为坐标原点,过ZH点的切线及半径分别为x轴和y轴。
利用综合曲线上各点的x、y坐标测设曲线。
2.偏角法
利用方向和距离交会的方法来放样曲线点。
(1)偏角和距离的计算
1)缓和曲线
如图所示,i点为缓和曲线上任意一点,i点与ZH点的连线与切线的夹角即为该点的偏角δI,由于δI较小,故:
上式表明,各点的偏角值与该点距起点的曲线长的平方成正比,且等于该缓和曲线转角的三分之一。
当取整桩测设时,有:
li=il1(i=2……n)
各偏角为:
δ2=22δ1,δ3=32δ1,δ4=42δ1,……δn=n2δ1=δ0
(2)圆曲线偏角计算
由于测设时一般将仪器安置在HY点(或YH点)上,各偏角都是该点与HY点(或YH点)的连线与过HY点的切线所夹的角,其偏角为
2.测设步骤:
(1)按上述公式计算偏角
(2)将仪器置于ZH点上,以JD定向并将度盘归零
(3)拨δ1角,在视线上量l1得1,继续转动δ2角,由1点量取l1与视线相交得2点(或直接从ZH点量l2得2点),依次放出各点,最后放出HY点,检查是否相符
(4)将仪器迁至HY点上,以ZH或HZ定向,使水平度盘读数为360°-(β0-δ0)
(5)转动照准部使水平度盘读数为零,此时视线方向即为HY点的切线方向;
(6)再转动望远镜δ1角,在视线方向量出L1即得圆曲线上的点,同理可得其它点,直到QZ
(7)同理再将仪器置于HZ、YH可放出另半条曲线(此时偏角的拨动方向是反拨)
注意:
在测设中随时检查与各主点的符合程度,若在闭合差内可进行分配处理
4、圆曲线、缓和曲线偏角法、切线支距法放样元素计算,放样方法
第八章
1、直伸型三角网、环形控制网、大地四边形环锁布网方式,特点
直伸型三角网:
由于控制点基本上位于一条直线上,三角形内角接近0°和180°,故三角网的图形条件很差,但边角网的图形条件强。
边长误差方程:
因此直伸网边长误差方程可简化为:
方向观测误差方程的一般形式为:
环形控制网一般布设成测高环形三角网和大地四边形环锁等形式。
1)测高环形三角网:
测高环形三角网的布网方案所示,除了测定每个三角形的二条短边外,在每一个狭长的三角形中,在长边上引张一条弦线,再用专用工具丈量三角形之高,根据两边和高可以推算出三角形的三个角值。
在加速器工程中,采用专用因瓦测距仪Distinvar测距,精度可达0.03~0.05mm,因此能显著地改善方位角传递的精度,有效地克服了三角形因视线靠近隧道壁产生的旁折光影响,实质上是以测边、测高达到高精度测角。
2)大地四边形环锁:
四边形环锁的图形结构比较坚强,测量全部边不测角度,也是一种较好的布设方案。
但它的工作量大,需要具备四种不同长度的铟瓦尺。
2、了解天线测量的一些方法
传统的测量方法主要有:
机械测量法——样板法(旋转样板法和固定样板法)和数控机床法。
光学测量法——双五棱镜法、经纬仪钢带尺法和五棱镜带尺法等
电学测量法等。
射电全息法
三坐标测量机
3、三坐标测量机原理
原理:
将被测物置于三坐标测量机的测量空间,可获得被测物上各点的坐标位置,根据这些点的空间坐标值,经过数学运算,求出被测物体的几何尺寸、形状和位置
4、精密定线方法
外插定线:
已知A、B两点,要在延长线上定出一系列待定点1。
用盘左、盘右各定一点,取中值。
可以仿此放样出2号点,用A、1两点来放样2号点。
如果要放样一批点可一站站往前搬,称为逐点向前搬站外插定线。
内插定线(正倒镜法)
设地面上有A、B两点,在AB直线上放样出P点。
如A点或B点能设置经纬仪,那么望远镜照准B或A点后固定经纬仪照准部,即可放样出P点。
如A、B两点不便于设置经纬仪(如为设备上的两点等),可采用正倒镜法。
在概略点P’架设经纬仪,P’基本位于AB直线上,采用外插定线的方法在B点附近放出一点为B’,量出BB’的距离为,那么PP’的距离为:
5、短边方位传递误差源,如何控制
短边测角的主要误差
仪器对中误差
目标偏心误差
望远镜调焦误差
经纬仪垂直轴倾斜误差等。
6、三维工业测量系统有哪些,掌握极坐标、摄影测量、经纬仪交会原理、误差源、误差控制方法
1)定义:
把与“正交坐标系”测量机相对应另一类“非正交坐标系”测量系统称为工业测量系统。
2)分类:
(1)极坐标测量系统(包括全站仪测量系统、激光跟踪测量系统、激光雷达/扫描测量系统)
系统误差主要有:
轴系误差、双轴补偿器误差、ATR误差、调焦误差、测距误差——加常数和乘常数。
(2)经纬仪交会测量系统
影响经纬仪测量系统的精度的因素
1)仪器测角精度——通过选择最佳观测时间(晚11点至次日凌晨3点)和双面观测消除外界条件变化的影响
2)系统定向精度——①将待测工件置于定向点范围内,②尽量避免过大或过小的交会角,一般应在60120,最佳位置在90附近。
③当基线较长而基准尺长度不够时,需要采取其他措施确保尺度精度。
3)脚架的稳定性——使用稳定性好的铁质或铝合金脚架或采用特殊防护的观测墩
4)外界条件的影响——避免侧风、光线、热源、振动源等
5)观测标志——同心圆纸质标志和空间对称的球形标志
6)观测员的操作技能等
(3)摄影测量系统
测量原理
通过二台高分辨率的相机对被测物同时拍摄,得到物体的2个二维影像经计算机图像匹配处理后得到精确的三维坐标,实际上是解空中三角形。
提高系统精度的措施
摄影测量系统的精度主要取决于相机的精度。
相机一般分为格网量测相机、量测相机、半量测相机和非量测相机四类,其精度依次递减。
提高精度的方法:
1)选择高分辨率、高精度的专业型量测相机;2)对于非量测相机,可以通过误差补偿的方法来消除相机的系统误差(如镜头的畸变差等),从而提高测量精度和分辨率,目前这种方法比较多见。
3)提高相机间的定向精度,实践中需要优化相机的设站位置,增加基准尺测量的个数。
(4)距离交会测量系统
通过距离交会测量同样可以得到三维坐标,这种系统称为三边法测量系统或距离交会测量系统。
1、测量原理
(1)平面定位的原理:
通过测量S1、S2得到P点的平面坐标(X,Y),计算公式如下:
(2)空间距离交会原理:
设4号点不在1、2、3点构成的平面上,坐标为(X4,Y4,Z4),1点为坐标原点,1、2连线为X轴,123平面的法线为Z轴。
因此系统的标定问题即为求出6个参数(X2,X3,Y3,X4,Y4,Z4)。
设i为观测点,j(j=1~4)为仪器中心点,那么每测一个点可以得到4个如下的观测方程:
测量n个点得到的观测方程数为4n,而未知数为3n+6(标定参数X2,X3,Y3,X4,Y4,Z4),因此测量点数超过6个就可以按最小二乘法求出需要标定的参数。
如果考虑到每个激光干涉仪的测距零点误差Cj,那么测量点要10个以上。
距离交会测量系统的精度取决于距离测量的精度和测点的图形因子系数(GDOP值),在定位时GDOP值有一定的要求。
(5)关节式坐标测量机。
7、加常数、乘常数
加常数—由于测距零点与仪器三轴交点不重合,以及棱镜中心和目标中心不重合而造成的,因此要根据所用仪器和棱镜精确测量出其加常数;
乘常数——由测距频率、大气条件和投影改正所引起的
第九章
1、线状工程建设阶段
线状工程测量:
为各种线状工程勘测设计、施工安装与运营管理阶段所进行的测量工作。
(1)初步方案研究阶段
为初步方案研究阶段提供中、小比例尺地形图,设计人员根据线路等级、限制坡度、牵引种类、运输能力等重要技术标准在图上选线,并提出多个方案(如1:
5地形图上选线)。
选线:
经过室内研究、分析和对比,在线路的起、终点之间找出在平面上直而短,在立面上坡度小的线路位置,以保证所选线路和工程在经济上合理、技术上可行。
(2)初步设计阶段—进行初测
初测的主要任务:
是为初步设计提供详细的地面资料—大比例尺带状地形图(多个方案的)。
初步设计主要任务:
在提供的带状地形图上选定线路中心线的位置,经过经济、技术比较推荐一个最佳方案;同时要确定线路的主要技术标准,如线路等级、限制坡度、最小半径等。
(3)施工图设计阶段—进行定测
定测主要任务:
将选定的线路中线测设到地面上去;进行线路的纵断面和横断面测量;对个别工程还要测绘大比例尺的工点地形图。
施工图设计是根据定测所取得的资料,对线路的高低位置、路基、和路堑的断面、桥涵、隧道、车站、档土墙等做出设计,并提供工程数量和施工图预算。
在施工阶段——施工测量
施工测量的内容:
复测;施工控制测量;施工测量;峻工测量等。
2、初测、定测
•初测,它是在前面工作的基础上进一步安排路线,落实路线局部方案;
•定测,它是在初步设计基础上,将纸上定线的路线方案进行实地放线;
3、初测工作内容,两化改正,基平测量,中平测量
•选点插旗(插大旗)
•导线测量(为地形图做平面控制,定测放线的依据)
•高程测量:
建立线路高程控制点和进行图根高程控制。
•测绘带状地形图。
当初测导线与国家控制点联测进行坐标检核时,应首先将导线测量成果(地球自然表面)化算到大地水准面上,然后再归化到高斯投影面上,才能与国家控制点坐标进行比较检核,这项工作称为导线的两化改正。
水准点高程测量(基平测量)
中桩高程测量(中平测量)
定测阶段的水准测量分为:
基平测量和中平测量。
基平测量的任务:
与初测阶段一样,是沿线路建立水准基点,以便为定测线路及日后的施工和养护提供高程控制。
中平测量的任务:
是沿着定测线路中心线的标桩进行中线水准测量,亦称中桩抄平。
利用中线水准测量的结果绘制纵断面,为施工设计提供可靠的资料依