工程测量学教案1

1、工程测量学教案第一讲 基本知识一、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和处理、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信息进行管理和使用的学科。定义三：工程测量学是研究地球空间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。二、学科分类：大地测量学、工程测量学、摄影测量与遥感、地图制图学、不动产测绘（与工程测量相似）。三、学科内容：1、 按工程建设阶段划分：

2、、规划阶段：提供各种比例尺地形图，为地质勘探服务。、施工阶段：建立施工控制网，实地放样。运营管理阶段：变形观测。2、 按服务对象划分：工程测量中地形图的测绘。工程控制网的步设及优化设计。施工放样技术和方法。工程的变形监测分析和预报。工程测量的通用和专用仪器。工程测量学的误差及测量平差理论。四、各阶段测量工作：1、 工程勘测设计阶段：工业企业：地形图。线路：初测、定测和施工设计等。桥梁：平面和高程控制测量、桥址定线、断面测量、地形测量等。2、 施工阶段：施工测量：控制网的建立和施工放样。监理测量：复查、验收、检测和审批。3、 运营阶段：建筑物变形测量工作。工业设备安全运营监测。地表沉降测量。局部

3、地区变形变形监测网的建立。第二讲 工程控制网的步设理论与方法一、工程控制网的分类：1、 按用途：测图控制网、施工控制网、变形监测网、安装控制网。2、 按网点性质：一维网（水准）、二维网、三维网。3、 按网形：三角网、导线网、混合网、方格网。4、 按施测方法：测角网、测边网、边角网、GPS网。5、 按坐标系：附合网、独立网、经典自由网、自由网。6、 按其它标准：首级网、加密网、特殊网、专用网。二、作用：为工程建设提供统一的参考坐标系，以及位置基准和控制误差积累。三、建网步骤：1、 确定控制网等级。2、 确定网形。3、 确定仪器和操作规程。4、 图上选点，实地调研。5、 造标埋石。6、 外业观测。

4、7、 内业处理。8、 提交成果。四、测图控制网：1、 作用：控制测量误差积累；使图上点位精度均匀；保证图幅之间正确拼接。2、 精度：依据测图比例尺大小确定。五、施工控制网：1、 特点：范围小，密度大，精度高。使用频繁。受施工干扰大。采用施工坐标系。采用工程平均高程面。可分级布网。2、 作用：为工程建设服务。六、变形监测网：1、 概念：参考点位于变形体之外的不变点。目标点位于变形体之上的变点。2、 坐标系选取原则：变形体较大且不规则时可采用大地坐标系。变形体有明显结构特征时可采用基于监测体本身的坐标系统。对相对运动感兴趣时可采用自由基准。七、工程控制网基准：1、 概念：基准通过控制网平差求解未知

5、点坐标时所给出的已知数据。2、 分类：约束网。最小约束网。无约束网。第三讲 工程控制网质量准则：一、精度准则：1、总体精度准则：E准则：置信超椭球最大半轴尽可能小。体积准则：置信超椭球体积尽可能小。方差准则：置信超椭球半轴平方和尽可能小。平均精度准则：x的迹可与局部精度比较。均匀性和各向同性准则：网中所有点具有相同大小的误差椭圆且精度相同。2、点位精度和相对点位精度：点位精度可用误差椭圆和置信椭圆描述；相对点位精度可用相对误差椭圆描述。3、 未知数函数的精度：任意未知数=Fx;=FxxF。4、 主分量：主分量能在总体上描述网的精度关系，是一个通用精度准则。5、 准则矩阵：构造原则：所有控制点点

6、位误差椭圆半径相同；其相对误差椭圆等于圆；它是对角阵；点的x坐标与y坐标随即无关。二、可靠性准则：1、概念：内部可靠性发现观测值粗差的能力。外部可靠性抵抗观测值粗差对平差结果的影响能力。2、作用：提供衡量控制网内部观测值相互控制检核的量化数值；提供未被发现的最大模型误差值。三、灵敏度准则：1、定义：在给定的显著水平和检核功效下，通过对周期观测的平差结果进行统计检查，所能发现的某一位移向量的下界值。四、费用准则：其费用包含：造标；埋石；交通运输；仪器设备；观测；计算和检查等。第四讲 控制网优化设计和典型工程控制网：一、优化设计分类：1、 零类设计：坐标系和基准选取。2、 一类设计：调整网点位置。

7、3、 二类设计：改变观测精度。4、 三类设计：对设计的网进行改进。二、优化设计任务：1、 提出设计任务。2、 制定设计方案。3、 进行方案评价。4、 进行方案优化。三、设计方法：1、 解析法：通过数学方程表达式，用最优化方法解算。（适用于各类设计）2、 模拟法：根据经验和准则，通过计算、比较和修改得到最优化方案。（适用于一、二、三类设计）四、隧道工程控制网：1、 洞外GPS网布设原则：在进出口线路中线上布设进出口点，再在进出口点周围布设三个定向点。坐标系采用以进出口点连线为X轴，垂直它为Y轴。贯通面位于隧道中央且与Y轴平行。洞口处基线一般为300到500米以便于通视。五、桥梁施工控制网：1、

8、布设原则：应在其桥轴线两端布点，其控制网兼作变形监测网，所以其精度和稳定性要求较高。六、变形监测网：1、 布设原则：工作基点除应构成坚强图形外还要便于采用交会方法观测。第五讲 控制点的标石与标志和内外也一体化：一、概念：1、 标石采用挖坑埋设的预制截头锥体混凝土标。2、 标志在标石或其它稳固载体上精确表示控制点位置的设施。二、标石类型：1、 普通标石：截头锥体混凝土标。2、 深埋式标石：就地浇注的钢筋混凝土桩。3、 带强制对中装置的观测墩：低部为钢筋混凝土桩，顶部安放强制对中装置。4、水准点标石分为：平面点标石；混凝土水准标石；地表岩石标；平硐岩石标；深埋式钢管标。三、标志要求：反差大；亮度强

9、；无相位差；有利于精确照准。四、内外业一体化内容：1、 内业工作：图上选点，布网，平差和成果输出等。2、 外业工作：踏勘选点，埋设标石，外业观测。五、看图识别各种标石与标志第六讲 工程规划阶段地形图及大比例尺地形图应用：一、总图设计方法：1、 按生产工艺要求将主要建筑物轮廓绘制在地形图上。2、 考虑生产工艺和地下管线与运输道路布置的可能性等。3、 选择适当的比例尺。二、测绘地形图方法分类：1、 野外实地测图：模拟法；数字法。2、 航测法。三、概念：1、 模拟法测图利用平板仪或经纬仪配合视距尺在野外测站测量地物点的方向、距离和高差。再利用量角器，直尺等工具将野外测量数据按测图比例尺及图式符号展绘

10、到白纸或聚酯薄膜上。2、 数字法测图利用电子经纬仪或其它测量仪器配合棱镜在野外测量测站至地物点的方向、距离和高差并将其输入电子手簿或磁卡等，现场绘制地形图。四、精度：（平面）1、 模拟法测图：它由展绘误差，图根点误差，视距误差，方向误差，刺点误差组成。2、 数字法测图：它由定向误差；对中误差；观测误差；棱镜中心与地物点不重合误差组成。五、场地平整步骤：（必须掌握）（水平）1、 绘制方格网。（一般边长为20米）2、 计算设计高程。3、 绘出填、挖边界线。4、 计算填、挖高度。5、 计算填、挖土石方工程量。6、 放样填、挖边界线及填、挖高度。六、课堂练习第七讲 工程竣工图测绘：一、目的：使设计、施

11、工和管理人员掌握工程内部现有全部建筑物的平面与高程位置关系、设计要素的现状以及场地地形与地物的情况，形成详细的工业竣工图和有关的数据资料。二、竣工测量的任务：1、 检验设计的正确性，阐明竣工成果，为后续设计服务。2、 改扩建原有工程时，应利用原有的平面、高程位置。3、 满足生产管理和变形监测的需要。三、施测竣工图原则：1、 控制测量系统应与原有系统保持一致。2、 测量控制网必须有一定的精度标准。3、 充分利用已有的测量和设计资料。四、竣工图内容：1、 厂区现状标准图。2、 辅助图。3、 剖面图。4、 专业分图。5、 技术总结报告和成果表。五、总图编绘的基本规定：1、 总平面及交通运输竣工图。（

12、公路、铁路，各种建筑物等）2、 给排水管道竣工图。3、 动力、工艺管道竣工图。（管道交会点，位置，材料等）4、 输电及通信线路竣工图。（线路走向等）5、 综合管线竣工图。（地上，地下等）六、编绘方法：1、 底图处理。（各种基本图件，分层处理）2、 总图形成。（用实测数据修改设计图）第八讲 水下地形图测绘：一、用途：1、 建立深水巷、内河航段和回淤研究等。2、 桥梁、港口码头以及沿江公路、铁路等。3、 海洋渔业开发及养殖。4、 海洋石油，海底管道等。5、 防洪，发电和污染处理。6、 军事上如潜艇，反水雷等。7、 科学上，确定地幔表层及物质结构等。8、 国与国之间划定海域边界等。二、定位方法：1、

13、 全站仪定位。2、 GPS差分定位。三、水深测量仪器：1、 回声探测器。2、 多波束探测仪。3、 激光测深系统。四、深度基准面：理论上可能出现的最低潮面，位于海水面以下高度为L（主要分潮的调和函数）的平面处。五、水下地形测量方法：1、 外业：在断面线上设立两个标志，便于船瞄准定向（采用前方交会法）。2、 内业：将外业测角和测深数据汇总并逐点核对。由水位观测结果和水深记录计算各测点高程。展绘各测点位置，注记相应高程。在图上勾绘等高线和等深线表示出水下地形的起伏。六、水下纵断面图测绘步骤：1、 量取河道里程。2、 换算同时水位。3、 编制纵横断面成果表。4、 绘制河道纵断面图。第九讲 施工放样方法

14、：一、施工放样的任务：将图纸上设计的建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，作为施工依据。二、建筑限差：建筑物竣工之后实际位置相对于设计位置的极限偏差。三、直接放样法：1、 高程放样：水准仪放样。全站仪无仪器高法放样。2、 角度放样：从一个已知方向出发放样另一个方向。3、 距离放样：根据已知的起点和方向用距离放样出另一个点。4、 点位放样：极坐标法。全站仪坐标法。距离交会法。角度交会法。直接坐标法。5、 铅垂线放样：经纬仪+弯管目镜法。光学铅垂仪法。激光铅垂仪法。四、归化法放样：1、 角度放样：（加入角度改化值）。2、 点位放样：距离交会。角度交会。3、 放样直线：4、

15、1）测小角归化。步骤：（将仪器架于已知点A瞄准已知点B，以距离S1放样出P点。以A点为测站反复观测小角。计算归化值=*S1/。改化，得P点。）5、 2）测大角归化。（步骤：将仪器架于已知点A瞄准已知点B，以距离S1放样出P点。以P点为测站反复观测大角得到。量取S2并计算归化值=S1*S2/(S1+S2)*(180-)/。改化，得P点。）6、 构网联测法：（采用强制对中，将控制点与放样点联合平差计算。）五、刚体的放样定位：确定它的六个自由度：三个平移（x,y,z）和三个旋转（）。六、课堂练习。第十讲 圆曲线测设： 一、曲线分类：1、 平面曲线：（连接不同方向的曲线）圆曲线缓和曲线。2、 竖曲线：

16、连接不同坡度的曲线。二、圆曲线要素及其计算：1、曲线要素：曲线半径R；偏角（线路转向角）；切线长T；曲线长L；外矢距E；切曲差Q。2、计算公式：T=R*tan（/2）；L=/180*R；E=R*(sec(/2)1)；Q=2*TL。三、圆曲线主要里程计算：1、 主点：ZY（直线与圆曲线交点）；QZ（曲线中点）；YZ（圆曲线与直线交点）。2、 已知条件：JD（交点）里程。未知条件：各主点里程。计算：ZY=JDT；QZ=ZY+L/2；YZ=QZ+L/2。（检核条件：JD+TQ=YZ）以上均代表里程。四、圆曲线的主要点测设：步骤：将经纬仪安置于交点上，以线路方向定向。分别沿切线长量出ZY点和YZ点。在

17、交点上后视ZY点，拨（180）/2角，得分角线方向。沿分角线方向自交点量取外矢距E得曲线中点。五、圆曲线的详细测设：1、 偏角法：（以方向和长度交会的方法获得放样点位）步骤：在ZY点安置仪器，照准切线方向，使度盘归零。拨偏角1（i=C/2R*180/）（C为规定长度），沿偏角方向量取C1得1点。拨偏角2，沿偏角方向量取C2得2点。用同样方法测出其余各点直至QZ点。将仪器搬至YZ点，继续测量（方向相反）。当闭合差满足要求时，按长度比分配。2、 切线支距法：（直角坐标法）步骤： 沿切线方向自ZY点量取Xi。（Xi=R*sin；Yi=R(1cos)。 再垂直于切线方向，沿Xi点量取Yi的曲线上I点。

18、 同理将仪器搬至另一半继续测设。3、 弦线偏距法：（计算两弦线间的差值）步骤：以切线定向，自ZY点量取C（一般为20米）得1点。分别自ZY点和1点以C和D1（D1=2C*sin/4）作长度交会得1点。把ZY点和1点间的弦线延长一倍得2点。分别自1点和2点以C和D（D=2C*sin/2）作长度交会得2点。同法测出其余各点。六、课堂练习。第十一讲 缓和曲线测设：一、缓和曲线种类：（螺旋线）和（三次抛物线）等。二、螺旋线特性：曲线上任意一点曲率半径R与该点至起点的曲线长L成反比。三、缓和曲线的主点及要素计算：1、 曲线主点：ZH（直线与缓和曲线的交点）；HY（缓和曲线与圆曲线的交点）；QZ（曲线中点

19、）；YH（圆曲线和缓和曲线的交点）；HZ（缓和曲线与直线的交点）。2、 曲线要素计算：T=m+(R+P)*tan(/2)；L=R*(2)/180+2l；E=(R+P)*sec(/2)R；Q=2TL；=l/2R*；m=l/2l3/240R2；P=l*l/24R。3、 缓和曲线上任意一点坐标：x=ll5/40R2*l2；y= l3/6Rl。4、 圆曲线上任意一点坐标：x=R*sin+m；y=R(1cos)+P。四、主点里程计算：已知条件：JD（交点）里程；半径R；缓和曲线长l；转向角。未知条件：各主点里程。计算：ZH=JDT；HY=ZH+l；QZ=ZH+L/2；HZ=QZ+L/2；YH=HZl（检

20、核条件：JD+TQ=HZ）。五、各主点测设步骤： 将经纬仪安置于交点上，分别沿切线方向和切线长交会定出ZH，HZ。 搬站至交点，拨（180-）/2，沿此平分线量取外矢距E得QZ点。 分别计算出HY和YH点坐标（x,y）。 从交点开始沿切线方向量取TX,再垂直于切线方向量取y得HY和YH点。六、细部测设：1、 用切线支距法测设曲线细部：自ZH点开始沿切线方向量取l（20，40，）米直至HY点。从上述各点退回lx，得各曲线点的垂足。垂直与垂足，量取y得曲线上点。搬站至另一半继续测设。2、 用偏角法测设曲线细部：在ZH点安置仪器，瞄准切线方向，使度盘归零。拨偏角I（I=l/6R），在视线方向上量取2

21、0米得第一点。继续拨角，量取40米得第二点。继续拨角直至HY点。将仪器安置于HY点，后视ZH点，配置度盘为I。拨偏角（=C/2R）量取20米得第一点。以此类推得其余各点。七、课堂练习。第十二讲 困难地段曲线测设和极坐标法放样：一、交点不能安置仪器：1、 解决办法：在两条切线上选定两副点A，B。2、 副点选择条件：要和ZH（HZ）点通视。A，B两点相互通视。可知两点到交点的距离。二、用偏角法测设曲线越过障碍物的方法：步骤：在曲线上选择一点P（P和HY（ZH）点，YH（HZ）点通视）。将过HY（ZH）点的切线转到过P点的切线。继续测设其余点。三、曲线起点或终点不能安置仪器：方法：自交点沿切线方向量

22、取TX（X为HY点X坐标，T为切线长）。再垂直于切线量取Y得HY点。将仪器架设于HY点以其切线方向为X轴继续测设。四、竖曲线要素计算：=i1i2;T=R*(i1i2);L=2T;E=T*T/2R。五、任意设站极坐标法测设曲线：1、原理：把由直线段、圆曲线段、缓和曲线段组合而成的曲线归算到统一的测量坐标系中，以便于放样。（ZHJD为X轴，ZH点为圆点，Y轴垂直于切线方向）2、第一缓和曲线坐标计算：。3、 圆曲线段计算：。4、 第二缓和曲线坐标计算：；。（）。5、 线路左右边桩计算：X左=X+D*COS（A90）；Y左=Y+D*SIN（A90）；X右=X+D*COS（A+90）；Y右=Y+D*SI

23、N（A+90）。（注意：要进行坐标系之间的转换。）第十三讲 变形监测基础知识：一、变形监测定义：对监视对象和物体进行测量以确定其空间位置随时间的变化特征。二、变形监测的作用：1、 保障工程安全。2、 积累分析资料、解释变形机理。3、 验证变形假说。三、内容：水平位移、垂直位移、偏距、倾斜、扰度、弯曲、扭转、震动、裂缝等。四、变形模型分类：1、 非周期变形模型。2、 周期变形模型。3、 运动变形模型。4、 变形体几何模型。五、特点：周期观测；动态监测；精度要求不同。六、变形影响因子和动态变形模型：1、变形影响因子引起变形的原因。它包括：地壳运动、基础变形、地下开采、地下水位变化、建筑荷载。2、动

24、态变形数学模型：y(t)=g(t)*x(tT)dT。七、监测点布设原则：1、 参考点：应布设在变形体之外，安全且容易到达的地方；要钻孔至基岩且在参考点附近加设保护点。2、 目标点：应布设在变形体之上，要有代表性和适当的密度，能反映变形体形变。第十四讲 变形监测方案设计和方法：一、监测方案制定准则：1、 确定变形状态所需要的测量精度。2、 确定观测次数。3、 确定两周期之间的时间间隔。4、 确定一周期所允许的观测时间。二、典型的变形准则分析：1、 非周期变形：tt/5。2、 周期变形：t=Tp/m。3、 运动模型：ty/|y|。三、监测费用的确定：1、 建立检测系统的一次性花费。2、 每一个观测

25、周期花费。3、 维护和管理费。四、补充考虑：1、 在监测时，变形体不能触及，否则影响变形形态。2、 要有一定的时间才能到达变形体，而且危险性大。3、 当变形体到达一定值时会对变形体本身和环境造成巨大危害，需要持续观测，必要时报警。4、 做荷载变形实验时，要求处理速度快，宜采用自动或半自动化。5、 有的监测会使工程停工，需慎重考虑。6、 有的任务只在于保存原始状态，宜采用摄影测量方式。五、变形监测方法：1、 常规大地测量方法：一、二、三维坐标网平差；交会法；极坐标法；卫星定位；几何水准；三角高程；GPS等。2、 摄影测量方法特点： 不需接触被监测的变形体。 外业工作量小。 信息量大，利用率高，利

26、用种类多，可对变形前后做后续处理。 摄影仪器费用高昂，对软硬件要求高。3、 特殊大地测量方法： 短距离测量方法：采用金属丝测长仪；采用铟瓦线。 微距测量准直法：光学法；光电法；机械法。 微距测量铅直法：光学法；光电法；机械法。 液体静力水准测量法：利用连通管的液体压力测量。 扰度曲线和倾斜测量。（扰度：曲线某点到基准线的距离） 裂缝观测：走向，大小，长度，宽度等。 震动观测：采用光电观测系统。 三维激光扫描测量：提供水平角，垂直角，距离三种观测值。第十五讲 变形观测数据处理：一、变形分析分类：1、 静态，似静态点场分析。2、 综合变形模型。3、 动力学模型。二、变形监测网数据处理：1、 平均间

27、隙法加最大间隙法：由高斯马尔可夫模型和两周期平差推出。2、 卡尔曼滤波法：由第K1个周期参考网的坐标未知数向量及其协方差阵，并参考第K周期参考网的观测值，求解第K周期的坐标未知数向量及其协方差。三、变形监测点数据处理：1、回归分析法：将变形体当作一个系统，将目标点上变形看作因变量，将变形因子看作自变量，对其进行长期观测，找出其函数关系。（逐步回归算法步骤：初选变形影响因子。确定首选的一元线性回归方程。确定最佳二元线性回归方程。确定最佳三元线性回归方程。若三个变形影响因子都是显著回归因子，则继续添加因子，直到最后得到最佳回归方程。）2、其它方法： 时间序列法：动态数据+P阶回归滑动模型。 频谱分

28、析法：先进行傅立叶变换再进行频谱分析。 模糊人工神经网络：现主要运用BP神经网络。 小波分析法：从时频域局部信号中提取有用信息。四、变形体的变形模型分析：1、目标点的位移向量场：通过稳定基准，我们可以获得两周期之间的位移值，从而可以制作位移向量图。2、变形体的综合变形模型：刚体运动模型包括平移和旋转。相对变形模型包括伸缩、错动、弯曲、扭转。综合变形模型将上两种变形叠加。3、运动模型：回归模型（缺点：回归多项式过于简单；每个点都模拟相同的速度和加速度；相邻点间相差很大，产生不连续。）卡尔曼滤波模型（优点：有严密的递推算法；不需要保留使用过的观测值序列；可把模型参数预计与预报结合起来。）3、 动态

29、模型：不仅研究点的运动，同时还研究引起运动的作用力。第十六讲 变形监测资料整理、成果表达和解释：一、资料整理：1、 资料整理对原始资料进行汇集、审核、整理、编排，使之集中、系统化、规格化和图表化，并刊印成册。2、 资料整理的目的：便于应用分析；提供资料和归档保存。3、 资料整理的内容：收集资料；审核资料；填表和绘图；编写整理成果说明。4、 观测资料分析分类：定性分析；定量分析；定期分析；不定期分析；综合分析。5、 资料分析的常用方法： 作图分析：将观测资料按时间顺序绘制成过程线，或其它曲线，便于分析。 统计分析：用数理统计分析方法分析观测值变化规律找到其周期、相关性、发展趋势等。 对比分析：将

30、实测值与设计值比较找出差值及其原因。 建摸分析：建立数学模型加以分析。（统计模型；确定性模型；混合模型）6、 提交成果：技术设计书和测量方案；监测网和监测点的布置平面图；标石、标志规格及埋设图；仪器的检核资料；原始观测记录；平差计算、成果质量评定资料；变形观测数据处理分析和预报成果资料；变形过程和变形分布图表；变形监测、分析和预报成果技术报告。二、成果表达：1、 表达方式：传统：文字、表格、图形；多媒体、仿真技术、虚拟现实。2、 观测实例。（能看懂各种工程实例图表）三、成果解释：1、 变形成果需要回答的问题： 是环境安全监测还是交通运行安全监测或运行安全监测？ 需在不同荷载情况下，对变形体的变

31、形模型作检验假设。 根据岩土力学性质建立物理力学模型。 工程整治的效果如何？ 对地球物理或物理假设进行验证。 对工程建筑物进行监测和检验。 采取建筑措施后做建筑物安全证明。第十七讲 精密安装控制网的建立和设备安装与检较：一、安装和检较的主要任务：根据设计和工艺的总要求，将大量的工艺设备构件按规定的精度和工艺流程的需要安置到设计位置、轴线、曲面上，同时在设备运转过程中进行必要的检测和校准测量。二、直神三角网：1、 思路：沿要测量的直线布设控制点，且控制点近似成一条直线。2、 边长观测误差方程：Vij=-dx+dy+lij。3、 方向观测误差方程：Vij=-d+*dyi/(xjxi)+ *dyj/

32、(xjxi)+lij。三、环行控制网：1、 测高环行三角网：以测边、测高达到高精度测角的目的。2、 大地四边形环锁优点：结构坚强，只测边不测角。四、三维控制网：1、 意义：避免了二次布网、观测和平差的烦琐工作；避免了一些相关元素分开处理在精度上、时间上和信息上带来的损失，理论上更加完美。五、高程控制网：仍然采用传统的水准测量。六、传统天线测量方法分类：1、 机械测量方法：样板法（旋转、固定）；数控机床法。2、 光学测量法：双五棱镜法；经纬仪带钢尺法；五棱镜带尺法。3、 电学测量法。七、样板法：1、 旋转样板法：优点：样板设计制造比较容易，操作方便，读数直观；既可检测一般精度的辐射面，又可检测高

33、精度的反射面；样板不仅是检测工具，还是安装和调整反射面的装置。缺点：系统建立烦琐需其它仪器辅助；对大尺寸天线测量困难；测量效率低，人工读数易出错。2、 固定样板法：利用天线成型摸具作为测量工具。八、双五棱镜法：1、 由一台准直望远镜和两块五棱镜组成。2、 优点：可以测量抛物面在不同仰角时的表面精度。3、 缺点：结构繁杂，不能检测非圆形天线。九、经纬仪带尺法：1、 方法：用经纬仪测垂直角，用钢尺测弧长，然后计算偏差并调整。十、射电全息法：1、 原理：利用天线的远场复方向图与天线口面上的场分布间的傅立叶变换关系，由远场方向图的测量来反推天线口面上的场分布，并由天线口面上的相位分布，用光线追迹得到天

34、线表面相对于理想抛物面偏差的信息。2、 缺点：测小口径天线时精度低；射电源数量和空间分布有限；不能用于天线初装。十一、三坐标测量机：1、 测量原理：将被测物体安置于三坐标测量机中测量，可获得被测物体各点的坐标，通过这些坐标，经过数学运算可求出被测物体的几何尺寸、形状和位置。2、 优点：通用性强、测量范围大、精度高、能与柔性系统相连。第十八讲 精密定线、方位传递和三维量测系统：一、精密定线方法：1、 外插定线步骤： 将仪器安置于B，盘左照准A，倒转望远镜定出1点。 盘右照准A，倒转望远镜定出1点。 取1和1中点为待定点1点。2、 内插定线步骤： 将仪器安置于近似于AB直线上一点P。 计算PP的距

35、离=Sa*b/(sa+sb)。 沿PP方向改化得P点。3机械法准直测量：在两个基准点之间悬挂一条引张线（尼龙线、钢丝），利用垂直投影仪测量各中间点偏离值。二、短边方位传递：1、 主要误差影响：（系统误差）和（偶然误差）。2、 系统误差分类：对中误差影响：仪器对中误差；目标偏心误差。望远镜调焦误差。垂直轴倾斜误差。3、 照准标志要求：形状、大小便于精确瞄准；没有测量相位差；反差大，亮度好；没有偏心差。4、 短边方位角传递方法：互瞄十字丝；互瞄内觇标。三、三维工业测量系统：1、 按硬件分类：极坐标测量系统；经纬仪交会系统；摄影测量系统；距离交会系统；关节式坐标测量机。2、 按测量原理分类：极坐标法

36、；角度前方交会法；距离前方交会法；空间支导线。3、 极坐标系统：X=S*sin*cos；Y=S*cos*cos；Z=S*sin。4、 近景摄影测量系统：通过两台高分辨率的相机对被测物同时摄影，得到物体的两个二维影像，经过计算机的图象匹配处理后得到精确的物体三维坐标。第十九讲 线状工程测量概述和铁路测量：一、线状工程种类：铁路、公路、石油与天然气管线、渠道、管道、城市综合管网、输电线及索道工程。二、特点：初步方案（论证可行性）；初测；定测；施工检查；竣工测量。三、主要内容：中线测量；纵横断面测量；带状地形测量；施工放样；竣工测量；调查工作。四、铁路组成：路基；轨面；涵洞；桥梁；隧道。五、线路初测

37、内容：插大旗；导线测量；高程测量；地形测量。六、导线点选择原则：1、 导线点宜选在地势较高的地方，且能前后互相通视。2、 导线点应该选在开阔的地方，以便作为图根控制，进行地形测量。3、 导线点间的距离要适中。4、 导线点应尽可能接近将来的线路位置，以便为定测时所用。5、 在较大河流两岸及隧道洞口附近，应设置导线点。七、改化计算：1、 将坐标增量总和改化至参考椭球面上。2、 把改化至椭球面的坐标增量总和化算至高斯投影面上。八、线路定测放样方法：1、 拨角放线法：根据纸上定线交点的坐标，预先在内业计算出两点间的距离及直线的转向角，然后根据计算资料在现场放样出各个交点，定出中线位置。2、 支距放线法

38、：在设计图上量出初测导线点和线路中心点的支距，然后根据支距和实地的初测导线点位实地放样。3、 极坐标法：直接计算放样点坐标，实地放样。4、 GPS（RTK）法。九、线路施工测量：线路复测；护桩设置；路基边坡放样；竣工测量。十、铁路既有线测量：里程丈量；高程测量；横向测绘；站场测绘；桥涵测绘；曲线测量；设备调查。第二十讲 公路和管线测量：一、公路的等级：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路。二、非对称线形分类：完全非对称线形（缓和曲线半径相等，L1不等于L2）；非对称非完整线形（缓和曲线半径R1不等于R2，L1不等于L2）。三、非对称设置缓和曲线的平曲线切线长计算公式：T1=Q1+R

39、+P2(R+P1)*cos/sin；T2=Q2+R+P1(R+P2)*cos/sin；四、非对称非完整设置缓和曲线的平曲线长计算公式：T1=DB=DE+EB；T2=BJ=BK+KI+IJ。五、非完整缓和曲线：=a+180+q；Xz=Xq+L1*cos；Yz=Yq+L1*sin；z=q+q。六、管线测量内容： 收集确定区域内大中比例尺地形图，控制点详细资料以及原有各种管线的平面图和断面图。 地形图测绘。（主要是带状地形图） 管线中线测量。 纵横断面图测量。 管线施工测量。 竣工测量。（绘制成果图）七、管线中线测量内容：1、 交点桩测设：直角坐标法；距离交会法；角度交会法；极坐标法。2、 中桩测设

40、：测定管线长度及纵横断面测绘。3、 转向角测量：管径大于500mm时，转角差小于1度。小于500mm，小于2度。4、 绘制管线地形图：交点位置；桩号；坐标；转向角；里程桩，加桩等。5、 管线纵横断面测量：绘制纵横断面图。八、管线竣工测量内容：1、 根据加密控制点，测量管线的起点、终点、交点、变坡点以及检修井坐标。2、 根据城市一、二级水准点，测设管线点高程。3、 调查管线规格（管径、断面），以及相应设施（闸门、消火栓、检修井等）。4、 将平面、高程成果绘制成成果表。5、 展绘1：500管线带状地形图。第二十一讲 桥梁基础知识和桥址选线测量：一、桥梁组成部分与各部分作用：1、 组成：上部结构：桥

41、面、桥道结构、承重结构、联结系；下部结构：支座、墩台、基础。2、 作用：主梁：承重结构是梁；主拱：承重结构是拱；主索：承重结构是悬索；支座：保证上下结构之间力的作用位置明确，并连接牢固的支点构造。二、桥址地形图内容：地形、地物、地貌、线路导线、中线、桥梁、导流建筑物、桥头控制桩、水准基点、农田分类边界、历史最高水位线及水流流向。三、桥址地形图测绘方法：直接法；简易断面索法；迂回测深法；三船并进法；悬空断面索法及绞索拉船法。四、桥址纵断面补充测量： 两岸应测宽度根据路肩高程而定。 应测至岸边高出最高水位或设计水位至少1m。 如果两岸一岸为山地时，以正确决定桥址及附属为原则。 特大桥，大中桥应埋设

42、桥控制桩。五、既有桥丈量内容：1、 对既有桥丈量。2、 既有台加高0.4m时，可不进行深挖。3、 报废桥，只丈量尺寸，标明中心壮高程。4、 桩基，沉井及气压沉箱不深挖。5、 小桥需丈量尺寸，应深挖基础。6、 不知道隐蔽部分尺寸时，需开挖丈量。第二十二讲 桥梁施工控制测量：一、桥梁控制测量的目的：1、勘测阶段：测量桥址平面图，并根据水文、地质资料，选定符合计划任务的桥址进行定测。2、施工阶段：保证桥轴线长度放样和桥墩台定位的精度要求。二、桥梁步网形式：1、 分两级布设：首级控制网和二级控制网。2、 首级控制网主要控制桥梁轴线；二级控制网主要用于放样桥墩。3、 高程控制网应保证线路两端准确衔接。三

43、、根据桥梁跨越结构的架设误差确定桥轴线长度精度：1、连续梁和长跨（64m）简支钢行梁：长度拼装误差：L=SQRT（nl2）；每跨容许误差：d=SQRT(nl2+2)。（n个节间为一跨）2、钢板梁及短跨（64m）简支钢行梁、钢筋混凝土梁与预应力混凝土粮：长度拼装误差：L=L/5000；每跨容许误差：d=SQRT(nL2+2)。3、全长极限误差：等跨：D=SQRT(N)* d；不等跨：D=SQRT(d12+d22+dn2)。4、 轴线长相对中误差：md/D=D/2D。四、桥墩台中心定位要求：1、 钢墩台中心在桥轴线方向的位置中误差1.52.0cm。五、平面控制网精度估算：1、 桥梁轴线：一般以桥梁

44、轴线为控制网的一条边。2、 桥梁墩台：既要考虑控制点误差又要考虑施工放样误差。3、 控制点误差应等于总误差的0.4倍。放样误差应等于总误差的0.9倍。六、桥梁平面控制网的建立：1、 布设形式：三角网、边角网、精密导线网、GPS网。2、 坐标系和投影面的选择：对于直线桥，坐标系选择桥轴线作为X轴；对于曲线桥，选择轴线点的切线作为X轴；桥梁控制网选择桥墩顶平面作为投影面。3、 外业工作：实地选点、造标埋石、水平角及边长丈量。七、桥梁高程控制网的作用：1、 统一本桥高程基准面。2、 设立基本高程控制点和施工高程控制点，以满足施工放样和垂直变形需要。八、跨河水准测量：1、 选择跨河点。（在河的两岸选点

45、，最好避开草丛沙滩的上方）2、 布设形式：在河的两岸布置四个点（2个仪器，2个尺点）成方形；在河的两岸布置四个点（2个仪器，2个尺点）对角线形；在河的两岸布置四个点（2个仪器，2个尺点）成Z字形。3、 仪器：小于500 m时采用光学测微器法；大于500m时采用微倾螺旋法。九、光学测微法步骤：1、 观察本岸近标尺。（直接照准，读数两次）2、 观测对岸标尺。（分划线读数+觇标平移量，观测两组）3、 完成上半测回（1，2两步）后，将仪器搬至对岸并互换两岸标尺，完成下半测回。第二十三讲 桥墩台及高塔施工放样：一、曲线桥梁设计资料计算：1、偏距E线路中线与桥墩纵轴线的交点A至桥墩中心A的距离。2、E值的

46、确定：当梁在圆曲线上时（切线布置，E等于中矢值）：E=L2/8*R；当梁在圆曲线上时（平分中矢布置）：E=L2/16*R；当梁在缓和曲线上时（切线布置）：E=L2/8*R（Lt/L0）；当梁在缓和曲线上时（平分中矢布置）：E=L2/16*R（Lt/L0）。L为墩中心距，R为圆曲线半径，L0为缓和曲线全长，Lt为计算点至ZH（HZ）点距离二、曲线桥梁墩台中心坐标计算：1、 墩台中心坐标；Xt=XjE*cos(t)；Yt=YjE*sin(t)。2、 墩台纵轴线上任意一点坐标：Xti=XtE1*cos(t)；Yti=YtE1*sin(t)。三、墩台中心定位方法：1、 直接丈量法。（直接用钢尺量距）2

47、、 偏角法。（测设曲线切线与弦线的夹角）3、 导线法。（利用导线定位）4、 极坐标法。（直接测设放样点坐标）5、 前方交会法。（实现中轴线和两控制线的三线交会）四、桥梁施工检验：1、 下部结构检验：桩基础；承台轴线偏位；立柱、墩帽轴线偏位。2、 上部结构检验：检测各种梁（T型梁、板梁、普通箱梁、预应力箱梁等）的平面与高程位置。五、索塔对测量控制的要求：（斜拉桥由（斜索）、（塔柱）、（主梁）组成。）1、 平面定位要求：中心偏位误差1/3000塔高；桥轴线长度1/40000；2、 高程定位精度：下横系梁顶面标高1.0cm；中横系梁顶面标高2.0cm；上横系梁顶面标高3.0cm。六、索塔首级控制网与

48、局部控制网的施测：1、 首级控制网：平面网一般采用边角网；高程网一般采用水准网。2、 局部控制网：一般在基座四周布置高程控制点，而平面点布置在沉台上。七、索塔施工测量控制方法：1、天顶准直仪铅垂线控制法：利用准直仪垂直方向上的铅垂光线投影在光靶上的光点或光斑，控制施工模板在顺桥向和横桥向上的移动，以定位到设计位置上。2、全站仪极坐标控制法：利用首级控制网坐标和计算的索塔坐标进行施工控制。3、 索塔标高定位：可采用检核过的50m钢尺，用悬挂钢尺水准测量方法，分段向上传递高程。第二十四讲 索道管定位测量与变形监测:一、索道管定位精度要求:1、局部坐标系:以索塔塔墩中心为坐标原点,X轴为桥轴线方向,

49、Y轴线为横桥向方向.2、管道定位精度5mm.二、索道空间定位参数:1、 索塔锚固区钢垫板中心点A(Xa,Ya,Za).2、 索道管的纵向倾角i.3、 索道管水平横向偏角i和索道管中心点A横向偏距d.4、 索道管空间横向偏角,tan=tanicosi.5、 索道管顺桥向方向的倾斜度0.6、 索道管长度L、半径R和钢垫板厚度t2.7、 索道管锚固区管道中心与塔柱外侧壁交点C(Xc,Yc,Zc).三、索道管施工放样点坐标计算:1、 Xb=Xa+(t2+L)*cos*cos;Yb=Ya+(t2+L)*cos*sin;Zb=Za(t2+L)*sin.2、 Xh=Xb+R*sin*cos;Yh=Yb+R*

50、sin*sin;Zh=Zb+R*cos.3、 Xg=XbR*sin*cos;Yg=YbR*sin*sin;Zg=ZbR*cos.4、 Xd=Xc+R*sin 1/cos(+1);Yd=Yc;Zd=ZcR*cos1/cos(+1).5、 Xe=XdL*cos*cos;Ye=YdL*cos*sin;Ze=Zd+L*sin.6、 Xf=XdL2*cos*cos;Yf=YdL2*cos*sin;Zf=Zd+L2*sin.四、索道管测量定位方法:1、 加密索道管测量定位的局部控制点.2、 索道管定位点E和F的空间位置定位.3、 检查索道管出口上边缘点H的位置.五、墩台变形观测:1、 垂直位移观测.2、

51、水平位移观测.六、变形观测方法:1、 大地控制测量方法.2、 特殊测量方法.3、 地面立体摄影测量方法.4、 GPS动态监测方法.七、选点原则:1、 基准点应选在桥梁承压区之外.2、 工作基点一般选在桥台上.3、 观测点应兼顾均匀与重点原则.八、跨墩水准测量改进措施:1、 选用I角变化小的仪器.2、 仪器与水准尺应置于观测墩上.3、 增加观测测回数并变动仪器高.九、水平位移基点测定方法:1、 边角网.(一般为短边三角网)2、 后方交会法.3、 检核基准线法.(基线延长线观测)4、 GPS网.十、水平位移观测方法:1、 直线桥:基准线法;测小角法.2、 曲线桥:前方交会法;导线测量法.十一、桥梁

52、扰度观测方法:精密水准法;全站仪观测法;GPS观测法;液体静力水准观测法;专用扰度仪观测法.第二十五讲 水利工程测量：一、水利工程测量的主要内容：平面、高程控制测量；水下地形测量；纵横断面测量；定线和放样测量；变形观测。二、纵断面编绘步骤：1、 量取河道里程。（利用已有的地形图）2、 换算同时水位。（瞬时水位）3、 编制河道纵横断面表。（点编号、间距、距离、深泓点高、洪水位等）4、 编制河道纵断面图。（从上游向下游编号）三、水库淹没界线测量：1、 概念：测设移民线、土地征用线、土地利用线、水库清理线等。2、 目的：测定淹没、浸润和坍岸范围，从而确定迁移和赔偿等。四、水利工程施工控制测量：1、

53、平面控制测量：分两级布设，首级控制网一般布设成三角网或GPS网，尽量以坝轴线为控制网的一条边。细部网一般采用三角网、导线网等形式。2、 高程控制测量：分为基本网和加密网，基本网一般采用二等水准测量，且采用闭合形式。加密网则采用支导线等。五、水利枢纽工程的施工放样：1、大坝的施工放样：坝轴线的测设（纸上选定，图解计算坐标，再实地放样）。清基中的放样（确定清基的范围和高程）。坝体分块控制线的测设（以坝轴线为基础定出其它方向线）。坝体浇筑施工放样（分块传递）。2、水工遂洞施工测量：洞外控制测量、洞内控制测量、联系测量、遂洞中心线放样、开挖断面和衬砌断面放样。3、 水电站厂房施工测量：施工控制网的建立、基础开挖测量、厂房建筑放样。4、 金属结构安装测量：闸门安装测量：测定底枢中心点；顶枢中心点的投影；高程放样。发电机组安装测量：吸出管安装放样；座环安装放样；蜗壳安装放样。压力管安装测量：首先放样承重支墩，并在支墩上铺设输送钢管导轨；然后进行钢管的安装放样。六、水利枢纽工程的变形监测：1、 观测项目：水平位移观测、垂直位移观测、饶度观测、裂缝观测、应力观测、分层沉降观测、倾斜观测、渗流观测、温度观测、检查观测、滑坡崩岸观测。2、 精度与周期：为累积资料进行变形监测精度教低，对于研究变形规律则要求较高。第一周期