武汉大学遥感院-工程测量重点

第一章

1、工程测量定义（三个）

①定义一：

工程测量学是研究各种工程建设在勘测设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。

工程建设是投资兴建（建造、购置和安装）固定资产的经济活动以及与之相联系的其他工作。包括：工业与民用建筑、道路工程、桥梁与隧道工程、水利水电枢纽工程、地下工程、管线工程、矿山工程等。

②定义二：

工程测量学主要研究在工程建设各阶段、环境保护以及资源开发中所进行的地形和其他有关信息的采集和处理，施工放样、设备安装、变形监测的理论、方法和技术，以及研究对测量资料和工程有关的各种信息进行管理和使用，它是测绘学在国民经济和国防建设中的一门应用学科。

地形信息：表现为各种大比例地形图测绘

施工放样：

放样/测设是将设计物体或对象的位置信息（坐标和高程）确定其在客观世界中的位置。

测量是获取客观世界中被测物体或对象的位置信息（坐标和高程）。测量与测设：原理、使用仪器和工作方法相同，目的和工作程序不一样。变形监测：变形分析与预报，贯穿三阶段

③定义三：工程测量学是研究地球空间（包括地面、地下、水下、空中）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、方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑工程和机械设备为研究服务对象。

具体几何实体：一切被测对象，包括存在的地形、地物，已建的各工程及附属物。

抽象几何实体：一切设计的但未实现的各项工程。

④定义比较

定义一比较大众化，易于理解

定义二较定义一更具体、准确，包括设备安装与信息管理。

定义三更加概括、抽象和科学。

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测量学的研究对象，且上升到了理论、方法和技术，强调工程测量学所研究的是与几何实体相联系的测量、测设的理论、方法和技术，而不是研究各种测量工作。

第——早

1、工程测量基本任务：测量，测设，核心：物体位置确定

为解答地球空间中一切与工程建设及几何实体位置有关的测量、测设问题, 为工程建设提供测绘保障，满足工程建设各阶段的各种需求。

勘测设计阶段：提供设计所需的地形图等测绘资料，为勘测设计、初步设计

和技术设计

服务

施工建设阶段：施工放样测量，保证施工的进度、质量和安全

运营管理阶段：以工程健康监测为重点，保障工程安全高效运营

2、三个阶段主要测量内容

勘测设计阶段：主要是提供各种比例尺的地形图，还要为工程地质勘探，水文地质勘探以及水文测验等进行测量，对于重要的工程区的稳定性观测。

施工建设阶段：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，工程竣工测量、变形观测以及设备的安装测量等。

运营管理阶段：工程建筑物的变形观测（水平位移、沉陷、倾斜以及摆动等定期或持续监测）。建立工程信息系统，对工程进行管理、维护。

3、线路工程测量（初测，定测定义，内容）

①铁路、公路、架空送电线路以及输油管道等称为线路工程，它们的中线称为线路。

线路在勘测设计阶段的测量工作称为线路测量，为线路设计提供必要的地形资料。

我国铁路规划设计的程序，一般经过方案研究、初步设计、施工设计等过程。

勘测工作分为初测和定测两个阶段进行。

②铁路规划设计：

方案设计：根据已有的地形图资料和国家需求，设计比较几个可能的线路方案，提出主要方案

初步设计：根据初测地形图进行初步设计，确定一个初步设计方案施工设计

③勘测工作：初测：

定义：根据方案设计，为满足初步设计需求，对一条或多条线路进行的测量。内容：包括线路分级平面、高程控制测量；沿线路选点插旗标出线路方向，补充未考虑的局部方案，沿线路方向测绘比例尺1：5000-1：10000 的初测地形图。

定测：

定义：对初步设计方案，将选定的线路测设到实地上进行的有关测量，对初步设计方案进行局部改善。

内容：包括中线测量、曲线测设、纵横断面测量、局部的地形图测量和专项调查测量。

4、大型特种精密工程建设和对测绘提出的愈来愈高的要求，是工程测量学发展的动力。

第三章

1、观测量及其测量方法

①地面点确定的观测量：角度观测量、方位观测量、距离观测量、高差观测量

②角度观测量

水平角（测回法，全圆测回法），竖直角，天顶距

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。

②方位观测量

方位角：任一方向与真北方向间夹角，是一种特殊的角度观测量。

方位角测量的仪器主要是陀螺经纬仪、陀螺全站仪，在矿山巷道、地铁隧道中应用

指南针、罗盘：测量任一方向与磁北方向间夹角

GNSS测量：任一边在某一坐标系下的方向

③距离观测量

A、距离测量方法：

（1）直接丈量法：尺子（钢卷尺、皮尺、测绳）直接在地面上测定两点间距离

（2）视距法：

装有视距丝装置的测量仪器（如光学经纬仪）配合视距尺按几何光学和三角原理，同时测定距离和高差

（3）物理测距法：

利用光波或者电磁波的波长与传播时间的关系确定两点间距离，关键是测定电磁波在待测距离上往返传播的时间。电磁波测距仪、电子全站仪、GNSS测距。

直接测定/脉冲式测距，间接测定/相位差式测距

B、直接丈量法观测量改正：

（1）尺长改正

算例T设钢卷尺的名义氏度为30米,在标准温/gt=20t和标准拉力公斤时，其实际长度为3O t UO25m.则尺悅度改止数为；

=- 3O,O025m 一$Urn亠

如果-?段的片段K为其尺忙改正值为：

2 5

A7 = + —x 1*050 = +0 2州用

30

（2）温度改正：丁■□为钢尺膨胀系数

JWb第一尺段上瓯8650m /=25,sr. to=2OV r则该尺段的沿度15止数为：

Ah=0.0000t2 X(25.8-20) X2Q 8650m

--^2 A nun

（3）倾斜改正：'

算例：谡尺段商端的詳誥舟= 临斜栓度/=

2.g,g6S0ni”曲像鶴改正甦:

2x29.8650

（4）改正后尺段长度计算：

每尺段进行以上三项改正后，即得改正后尺段的长度为

L=7十ZV十十4仃

（5）计算全长：

将各个改正后的尺段长度相加，即得往测（或返测）的全长。如往返丈量相对误差小于允许值，则取往测和近测的平均值作为基线的最后长度。

C、微距观测

对于微距离测距，不宜采用电磁波测距仪（固定误差所限）。

机械法：定长细金属丝、长铟瓦线制成的测距仪和测量距离变化的伸缩仪、应变仪④高差观测量

高差测量的方法：

（1）几何水准测量：前水准尺，后水准尺，水准仪

观测误差：视差，整平误差，估读误差，水准尺竖立不直的误差

外界条件的影响：仪器和尺垫升降的误差，地球曲率影响，大气折光的影响

（2）三角高程测量：根据两点间的水平距离和经纬仪观测的垂直角，要用三角公式计算两点间高差，全站仪

（3）钢尺：获取地面点与井下点间高差

（4）液体静力水准测量：依据静止的液体水平面测定多点间的高差

（5）GNSS高程测量：核心是确定大地水准面高/高程异常

2、坐标测量

①能够直接测得物体上目标点或者离散点在某一坐标系下坐标的测量。

②主要方法：

（1）自由设站法：边角后方交会

定义：将仪器自由架设在地面上任一点，只要能对两个或两个以上已知点做

边角测量，即可得到未知点坐标。仪器：全站仪

（2）极坐标法

定义：仪器设在一个已知点，后视另一个已知点，测量到待测点的距离和角

度，即可得未知点坐标仪器：全站仪、激光跟踪仪、激光扫描仪

（3） GNSS 测量：GNSS 单点定位、相对定位、RTK （全球导航卫星系统，导航, 授时，定位）

3、倾斜测量，挠度测量，投点测量，近景摄影测量定义

① 倾斜测量定义：确定地面和建筑物倾斜值的测量

② 挠度测量

挠度曲线：相对于水平或铅垂基准线的弯曲线

挠度：曲线上某点到基准线的垂距，一种特殊的位移变形值

③ 投点测量定义：将点从一个高程面上垂直投影到另一个高程面上

④ 近景摄影测量定义：指利用对物距不大于300m 的目标物摄取的立体像对进行 的摄影测量，确定被摄物体的大小、位置和几何位置 4、精度匹配计算

定义测边的固定误差和比例误差分別为 a 和b,边氏为餉测角中误差为叫”。

纵向中误差，

橫向中误差：

匹配］

—m t ￡叫＜ km 1上M 2或斤M 3 k 咚

［例5］全站仪建立一个高粘度的边角网，仪器标称 精度分别为:

测边:1mnr^1ppm

测角；0.5"

分别为1km, 2E 的边也是否满足精度匹配理论

Ck=2） ?

叫 州n ------------------- ----- x2xl0* —4.84Smm 9 2(16265

1x1 4.848^2x2.236

2

5、基准线法测量

① 定义：构成一条基准线（面），通过测量获取沿基准线附近布设的测量点到基 准线（基准面）的偏离值的测量，也称准直测量、偏距测量

② 测量方法:

（1） 光学法：以电子全站仪（电子/光学经纬仪）的视准线构成基准线

= = J/ + (亦『—JF + (1灯『X 2灯胪尸T<23石mm

0+5

（2）光电法：光电转换原理测量偏距

（3）机械法：在已知基准点上吊挂钢丝或尼龙丝构成基准线，用测尺游标、投影仪或传感器测量中间的目标

第四章

1、控制网分类，特点

①控制网作用：具有控制全局、提供基准和控制测量误差积累的作用。

（1）为工程建设提供工程范围内统一的参考框架，为各测量工作提供位置基准

（2）满足工程建设不同阶段对测绘在质量（精度、可靠性）、进度（速度）和费用等方面的要求。

（3）工程控制网具有控制全局、提供基准和控制测量误差积累的作用。

②控制网分类

（1）测量控制网分类：全球测量控制网，国家测量控制网，工程测量控制网

（2）工程测量控制网分类：

<1>按用途分：

测图控制网，施工控制网，变形监测网，安装测量控制网

<2>按网点性质分：

一维网（或称水准网、高程网），二维网（或称平面网），三维网

<3>按网形分：三角网，导线网，混合网，方格网

<4>按施测方法分：测角网、测边网、边角网、GPS网

<5>按坐标系和基准分：附合网（约束网）、独立网、经典自由网、自由网

<6>按布网方案原则划分：首级网、加密网、特殊网、专用网。

2、布设步骤

遵循大地测量学基本原理，确定坐标系和基准、构网方式、逐级布设等，通过点间进行距离、角度（方向）、高差和基线等观测，确定网点坐标和高程。

①根据精度要求确定控制网等级

②确定布网形式和测量仪器；

高程网：几何水准、电磁波测距三角高程、GNSS

平面网：GNSS网、边角网、导线网、矩形网

③图上最优化选点，实地踏勘