工程测量学教案 文档Word格式.docx

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了解工程测量学的发展历史

了解工程测量学与相邻学科的关系

了解大型特种精密工程测量

重点

难点

工程测量学的内容

工程测量学的学科定位

授课

方式

□√理论□实验□实践

教学手段

课堂教授

教　学内　容　

时间

分配

备注

1.1学科定义

定义一：

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

定义二：

工程测量学主要研究在工程、工业和城市建设以及资源开发各个阶段所进行的地形和有关信息的采集与处理、施工放样、设备安装、变形监测分析和预报的理论、方法和技术，以及研究对测量和工程有关的信息进行管理和使用的学科，它是测绘学在国民经济和国防建设中的直接应用

定义三：

工程测量学是研究地球空间（包括地面、地下、和水中、空中）具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论、方法和技术的一门实用性学科。

它主要以建筑工程和机器设备为研究服务对象

测绘学科的二级学科划分

大地测量学（天文、几何、物理、空间等）

工程测量学（矿山测量学为工程测量的分支）

摄影测量学与遥感

地图制图学

地籍测绘

教　学内　容

1.2工程测量学的内容

工程测量学的内容划分

安工程建设阶段划分：

a规划设计阶段（勘测设计阶段）：

提供相应工程所

需要的各种比例尺地形图，工程实施区域的地质条

件测量等

b施工测量阶段：

定线放样、建立施工控制网、放样等

c运营管理阶段：

监测相关建筑物的参数（对于大

型设备要进行经常性的检测和校正），建立工程信息

系统

按服务对象划分：

建筑、水利、线路、桥隧、地下工

程、海洋、军事、三维工业、矿山、城市等。

工程测量学的内容概括:

a地形图测绘

b工程控制网布设及优化设计

c施工放样技术和方法

d变形监测分析和预报

e工程测量的通用和专用仪器

f误差及测量平差理论

作业

课本第12页，思考题4、5、6、7、8

教学后记

2013年9月18日第4周第2次课

工程建设中的测量工作与信息管理

掌握工程规划设计阶段的测量工作

掌握工程施工建设阶段的测量工作

掌握工程运营管理阶段的测量工作

理解工程运营管理阶段的测量工作

工程规划设计阶段的测量工作（难点）

工程施工建设阶段的测量工作

工程运营管理阶段的测量工作

2.1工程规划设计阶段的测量工作

a工业企业规划设计阶段测量工作

特征：

面状地形→设计底图

任务：

提供地形图（设计者）

1:

5000:

厂址选择、总体规划、方案比较等；

2000:

初步设计；

1000:

施工设计；

500:

复杂条件下的施工设计

b线路规划设计阶段的测量工作

线性工程：

铁路、公路、输油管道等

线路在勘测设计阶段的测量工作称为线路测量

勘测工作分为初测和定测两个阶段

初测：

对方案研究中认为有价值的几条或一条主要线路，结合现场的实际情况，在实地进行选点、插旗、标出线路方向，测绘出1:

5000～1:

2000的带状地形图供编制初步设计使用

定测：

中线测量、曲线测设、纵横断面测量以及局部的地形图测绘、并为施工设计搜集材料

c桥梁规划设计阶段测量工作

桥位平面和高程控制测量

桥址定线测量

断面测量

桥位地下测量

河床地形测量

流向测量

船筏走行线测量、钻孔定位测量

2.2工程施工建设阶段的测量工作

按设计要求将设计的建（构）筑物的位置、形状、大小及高程在实地标设出来，以便进行施工；

另外需要进行工程质量监理。

施工测量工作

施工测量工作主要包括施工控制网以及施工放样

2.3工程运营管理阶段的测量工作

工程建筑物的变形观测

观测参数：

位移、沉降、倾斜、摇摆等

变形观测：

工程建筑物运营期间，为了监视其安全和稳定的情况，了解其设计是否合理，验证设计理论是否正确，需要定期对其位移、沉降、倾斜以及摇摆等进行观测，称为变形观（监）测（其任务是长期而具有周期性的）

仪器设备：

全站仪和GPS实时动态（RTK）技术

教材第26页思考题，1、2、3、4、5

2013年9月20（23）日第4（5）周第3、4次课

工程控制网布设的理论与方法

掌握工程控制网的分类和作用

掌握工程控制网的基准和建立方法

理解工程控制网的质量准则

理解工程控制网的优化设计

工程控制网的分类和作用

工程控制网的基准和建立方法（难点）

3.1工程控制网的分类和作用

a测量控制网分类

测量控制网由位于地面的一系列控制点构成，控制点的空间位置是通过已知点的坐标以及控制点之间的边长、方向或高差等观测量确定的。

按照范围和用途，主要分为三大类：

　全球控制网　国家控制网　工程控制网

b工程控制网分类

用途：

测图控制网、施工控制网、变形监测网、安装控制网

　性质：

一维网（水准网）、二维网（平面网），三维网

　网形：

三角网、导线网、混合网、方格网

　方法：

测角网、测边网、边角网、GPS网

　基准：

附和网、自由网、经典自由网、独立网

　其它标准：

首级网、加密网、特殊网、专用网

c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

（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

3.2工程控制网的基准和建立方法

a工程控制网的基准

工程控制网的基准就是通过网平差求解未知点坐标时所给出的已知数据，以便对网的位置、长度和方向进行约束，使网平差时有唯一解。

基准分三种情况：

（１）约束网：

具有多余的已知数据

（２）最小约束网（经典自由网）：

只有必要的已知数据

（３）无约束网（自由网）：

无必要的已知数据

3.3工程控制网的质量准则

3.4工程控制网的优化设计

教材第60页思考题2，5，9，10，12，14，17，20，22

2013年9月25日第5周第5次课

工程控制网布设的理论和方法

掌握典型工程控制网

掌握控制点的标石与标志

理解工程控制测量内外业一体化

典型工程控制网

3.5典型工程控制网

3.5.1隧道（洞）工程控制网

平面控制网采用成都市坐标系统,投影面采用城市平均高程面,这便于地铁成果与已有的城市勘测资料衔接。

首级ＧＰＳ控制网在每个地铁车站附近布设至少1个ＧＰＳ点,每个ＧＰＳ点至少有2个通视方向,地铁线路交叉地段至少布设一对ＧＰＳ点。

在测区范围内及周边区域选择了9个满足ＧＰＳ观测条件的原城市高等级控制点,作为起算数据选择的依据或作为重合点。

全网共由51点组成,其中新选点42个,共观测93条基线。

网中最短边长327ｍ（不作为精密导线起算边）,最长边长25617ｍ,平均边长2285ｍ。

3.5.2桥梁施工控制网（杭州湾跨海大桥）

首级GPS控制网共布设29个点（包括3个已知点，7个GPS水准点），控制面积达1800多平方公路。

GPS网的精度按以下两个指标确定：

网中最弱点中误差≤20mm，2km长的边长相对中误差应优于1:

40000。

3.6控制点的标石和标志

标石是指用挖坑埋设预制截头锥体混凝土标，或通过钻深孔就地浇筑钢筋混凝土标，或通过钻孔深埋与基岩相连的钢管标等方法固定和设置控制点的设施。

平面点标石

１）普通标石：

通常挖坑埋设截头锥体混凝土标，为防止自重引起的沉降，需加大标石底部面积。

应用广泛。

２）深埋式标石：

通过钻深孔就地浇筑的钢筋混凝土标。

多用于大型工程的施工控制网和变形监测网。

３）带强制对中的观测敦：

观测敦为钢筋混凝土敦，现场浇筑，基础应埋设在冻土层以下0.3米，顶部安装强制对中基座，观测敦的基础平台上可埋设水准标志

3.7内外业一体化定义：

教材第61页思考题25，26，28，31，32

2013年9月27日第5周第6次课

工程测量的仪器与方法

掌握角度测量

掌握距离测量

掌握高程测量

角度测量

距离测量

高程测量

4.1角度测量

角度是几何测量的基本元素，包括水平角和垂直角

角度测量的仪器主要是经纬仪，分为光学经纬仪和电子经纬仪两大类

水平角观测：

测回方向

垂直角观测：

三丝法中丝法

4.2距离测量

距离是几何测量的基本元素，距离测量的

方法主要有三种：

直接丈量间视距测量物理测距

双頻激光干涉：

4.3高程测量

4.3.1几何水准测量

4.3.2液体静力水准测量

4.3.3三角高程测量

教材第108页思考题1，14，15，16

2013年9月30日第6周第7次课

掌握准直测量

掌握坐标测量

了他仪器测量解

准直测量（难点）

坐标测量

4.4准直测量

4.5坐标测量

4.5.1全站仪测量

4.5.2全球定位系统

伪距法定位原理

载波相位测量原理

GPS作业方式

GPS数据处理

GPS误差来源分析

4.6其他仪器测量

教材第108页思考题18，21，28，29

2013年10月9日第7周第8次课

工程建设中的地形图与应用

掌握大比例尺地形图及应用

理解工程规划设计阶段对地形图的要求

大比例尺地形图及应用

5.1工程规划阶段对地形图的要求

水利工程设计对地形图的要求：

道路工程设计对地形图的要求：

a大型桥梁

b地下铁道网

工业与民用建筑工程设计对地形图的要求：

在工业与民用建筑的设计中，测绘资料（主要是各种大比例尺的地形图）是必不可少的基础资料之一。

测绘资料要满足工程规划设计的需要，其主要质量标准是：

地形图的精度，比例尺的合理选择、测绘内容的取舍等

5.2大比例尺地形图及应用

大比例地形图的精度：

a模拟地形图的平面精度

b模拟地形图的高程精度

c数字法测图的平面精度

d数字法测图的高程精度

大比例尺地形图在工程建设中的应用

a按一定方向绘制断面图

b按规定坡度选最短路线

c平整土地

教材第141页思考题3，5，6

2013年10月11日第7周第9次课

掌握工程竣工图测绘

工程竣工图测绘

5.3.1工程竣工图测绘

工程竣工图测量：

a工程竣工图测量的目的

在新建或者扩建的工程时，为了检验设计的正确性，阐明竣工的最终成果，作为竣工后的资料，就必须提出竣工图；

如为阶段施工测量时，则每一期工程竣工后，都应该测绘竣工图，以便作为下期工程的依据

b工程竣工图测量的特点与原则

特点：

竣工图的施测精度是是以解析数据为依据进行计算的，故精度应以细部测量坐标点的中误差来确定；

测图内容繁杂；

根据不同的用途采取不同的技术措施

工程竣工图的测量内容和要求：

a内容

厂区现状标准图，辅助图，剖面图，专业分图，技术总结

报告和成果表

b要求

图幅，比例尺，坐标和高程系统，竣工图精度要求，控制

网的建立及精度要求

5.3.2总图编绘

总图编绘的基本要求与规定

工程测量规范对竣工总图编绘的基本要求：

竣工总图的比例尺，宜为1∶500；

竣工总图应根据现有资料，及时编绘

总图编绘的基本规：

总图编绘的方法

教材第141页思考题7，9

2013年10月14日第8周第10次课

水下地形图测绘

数字地面模型和勘测设计一体化

水位探测及水位观测

5.4水下地形图测绘

水下地形图用途：

水下地形测量的定位方法:

无线电定位

全站仪定位

差分GPS定位

水探测量及水位观测：

a水探测量的工具

b回声探测仪

c多波束测深仪

d双波束回声探测仪

e水位观测

f深度基准面的概念

水下地形图测绘:

a测深断面线和断面点的设计与布设

b水下地形测量方法

c河流横断面测量

d河流纵断面图测绘

5.5数字地面模型和勘测设计一体化

教材第141页思考题10，12

2013年10月16日第8周第11次课

工程建筑物的施工放样

掌握建筑限差和精度评定

掌握常用的施工放样方法

施工放样方法

一施工放样方法

将图纸上上设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程按设计要求，以一定精度的精度在实地标出来，作为施工的依据。

确定放羊方法的依据：

熟悉建筑物的总体布置图和细部结构设计图

找出主要轴线和主要点的设计位置

各部件之间的几何关系

结合现场条件和控制点的分布

现有的仪器设备

二建筑限差和精度分配

1建筑限差：

一般工程：

建筑限差要求在10~30mm

对于高层建筑：

轴线的倾斜度要求高于1/1000~1/2000

钢结构：

允许误差在1~8mm

土石方：

可大10cm

各个特殊工程有其独立的精度要求

2精度分配及放样要求：

三常用的施工放样方法

1直接放样方法

高程放样方法：

角度放样：

点位放样：

其中包括极坐标法、全站仪坐标法、距离交回法、角度交回法、gpsrtk法

铅垂线放样：

经纬仪弯管法，光学、激光铅锤仪法。

2规划法放样

3刚体的放样定位

教材第174页思考题1，3

2013年10月18日第8周第12次课

复习上节常用施工放样方法

理解特殊的施工放样方法

常用施工方法

特殊施工放样方法

1香港宝莲寺天坛大佛施工中的特殊测量和放样

（1）控制与摄影

（2）放样造型制模（3）壁板拼装、调整与监测

2特长跨海大桥放样的网络rtk法

（1）网络rtk基本工作原理

（2）导管架定位原理

（3）放样结果

3大型不规则场馆的施工放样

（1）施工放样控制网的布设

（2）三维坐标法放样

a点位放样精度

b临时控制点放样

c经、纬杆结点坐标的计算

d球与钢筋混凝土墙面不规则相交放样坐标计算

（3）钢结构体网架安装步骤

（4）采用袖珍计算机配合全站仪放样的特点

2013年10月21日第9周第13次课

了解施工放样一体化

掌握曲线测设

曲线测设公式推算，角度变换等

一偏角法测设曲线

1单圆曲线测设

二切线支距法测设曲线

2带有缓和曲线的曲线测设

三任意设站极坐标法测设曲线

四施工放样一体化

教材第174页，思考题10

2013年10月23日第9周第14次课

工程的变形监测和数据处理