工程测量学复习资料详解

1、第一章绪论定义一：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等的理论、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、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。评价：定义一比较大众化，易于理解；定义二较定义一更具体、准确，且范围更大；定义三更加概括、

2、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。工程测量按工程建设的规划设计、施工建设和运营管理三个阶段分为“工程勘测”、“施工测量”和“安全监测”“特殊与一般”、“纵向与横向处理”相结合的结构体系。“特殊”，指每一工程的特殊性。“一般”指各种工程的共性（一般性），“纵向处理”，是指按工程建设的三个阶段阐述测量工作的理论、方法和技术；“横向处理”是指按典型工程分别进行讲述。第2章工程建设中地形图的应用.工程建设的种类主要有：水利水电工程建设，城市建设，工业建设

3、，铁路建设，公路建设，桥梁和隧道建设，矿山建设，管线工程建设，港口码头工程建设.要进行勘察工作，其中测绘工作主要是地形图的测绘，为工程建设的规划设计提供地形图。.工程建设的规划设计通常可分选址、初步设计和施工设计几个阶段.各阶段设计的目的及任务不同，内容也有所不同，而就与测绘工作的关系来说，其各设计阶段涉及地域的大小不同，对地形信息详细程度的要求不同，因而各设计阶段所需地形图比例尺的大小不同。.比例尺：选址和初步设计阶段一一1：5000至1：100000利用已有的地形图。施工设计阶段一一1：500至1：2000比一通常按照设计需要的范围实地测绘。.水利水电工程建设：1:10000的地形图正确地

4、选择坝轴线的位置；1:2000至1:5000的地形图研究枢纽工程主要建筑物（拦河坝、发电厂、通航建筑物、交通运输线、施工围堰和导流建筑物、住宅区等）的布置方案。在施工设计阶段，在坝区、厂房地区、船闸闸室、引水渠渠道以及引水隧洞的进口等处应测绘比例尺为1:1000（甚至1:500）的地形图，以便详细地设计该工程各部分的位置与尺寸。.城市建设：城市总体规划、工程项目规划设计1:5000至1:10000。小区规划、工程项目的初步设计1:2000。工程项目的施工设计1:500或1:1000。（城市地下铁道工程除需要地面地形图外，还需要沿线的地下管线测量资料）.工业企业建筑设计：在工业企业的建筑设计中，

5、各种大比例尺地形图是必不可少的基础资料之一；基础资料是否正确和适用，将直接影响到工业企业的设计质量.铁路和公路建设：最初阶段是收集有关设计线路方案的资料，需要的地形资料是比例尺为1:10000至1:50000的地形图。经方案研究，确定可能的几个线路方案。方案确定后，即进行勘测设计工作，其中测量分为初测和定测。初测通常采用摄影测量方法，测绘1:2000地形图。定测中线测量、线路的纵横断面图测绘。.隧道和桥梁建设：对于中、小型桥隧工程，往往先决定线路方向和位置，再考虑地形、地质条件，然后确定桥梁与隧道的位置。而大型桥隧工程，要考虑地形、地质及水文等条件来确定它们的位置，然后再决定与它连接路线的走向

6、及位置。.隧道和桥梁建设：为设计桥梁需要提供的地形资料有：桥渡线跨河长度，桥址纵断面图，1:2000至1:10000的桥渡位置图，1:500至1:2000的桥址地形图及水下地形图.地下铁道工程建设：初步设计阶段，选定线路的布置一一采用比例尺为1:2000或1:5000的城市地形图；设计车站、进口大厅、竖井以及用明挖法施工地区一一1:500地形图；施工设计一一沿着设计线路施测比例尺为1:500的带状地形图和地下管线图.测绘资料要满足工程建设规划设计的需要，其主要质量标准是：地形图的精度，比例尺的合理选择，测绘内容的取舍适度等.现行规范对大比例尺地形图精度的规定.1:500、1:1000、1:20

7、00地形图平板仪测量规范(GB/T168191997)规定地形图的精度：图上地物点相对于邻近图根点的平面位置中误差，不应超过表1-1的规定。去1-1隹上地物点中旬位置中凝差也平类别T他.丘步旭山地.白:山地出城情注强艮成T犷武就区忙中迳第接平地娈求现行规范对大比例尺地形图精度的规定1:500、1:1000、1:2000地形图平板仪测量规范(GB/T168191997)规定地形图的精度等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差1-2毋0践相求人的存程中袅葭地悠泥平地tiiM高1地中洪34学门第)1/22/S11工程测量规范(GB5002693)规定地形图的精度，图上地物点相对于邻近图根点的平面位置

8、中误差。表1-3图上地物点的意色中误差5a)区域茗慎下谡造般地区0二T区恻6工程测量规范(GB5002693)规定地形图的精度，等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差丁通,戈标求点内：汇科中及.差平坦地LJ地高山地高母卜误若-fn.12表14洒鼻为一岛距1:500、1:1000、1:2000地形图航空摄影测量外业规范（GB739187）规定地形图的精度:图上地物点对最近野外平面控制点或平高控制点的平面位置中误差大1-5池物点的平面位置中误差1中误洋、非瑙类别一二一、项目S平卅万陵地山坤，高口动地物点0.61:500、1:1000、1:2000地形图航空摄影测量外业规范（GB739187）规定

9、地形图的精度:地形图上等高线对最近高程控制点的高程中误差表16等高线的高程中误差比例尺1：5Wriim：2（W地殍类加TiU宁陵他ilJik高hJtkF陵地山地高U地平地斤猊地11地高1地等向线“促艺U.2505D.7kO(12505)Q.71.02.Q0,50.71.5Z.0现行规范对大比例尺地形图精度的规定城市测量规范（CJJ8-99）规定地形图的精度图上地物点相对于邻近图根点的点位中误差与邻近地物点间距中误差表17地物点的点位中误差与间距中误差地区分类城市建筑区和平地、丘陵地点位中误差Wd5邻近地物点间距中误差山地、高山地和设站施衩困难的旧街坊内部WO.75近0l5现行规范对大比例尺地形

10、图精度的规定城市测量规范（CJJ8-99）规定地形图的精度等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差表1一8等高强插求点的高程中误差地形分类平地丘陵地山地高山地高程中误差（等高距）这1/3S1/2W2/3这1.数字法测图时，地物点平面位置的精度可用地物点相对于邻近的图根点的点位（在实地的）中误差来衡量,公式为：m物定向误差对平面位置的影响；M中一一对中误差对平面位置的影响；M观测误差对地物点平面位置的影响；M重一一棱镜中心与待测地物点不重合对地物点平面位置的影响;.对于工业企业的设计，地形图主要是用在总平面运输（简称总图运输）设计部门.工业企业的初步设计阶段：总平面图：要确定和绘出车间、仓库、动

11、力设施和铁路线等主要建筑物的轮廓位置和坐标。竖向布置图：要绘出竖向布置系统，设计地面连接的方式、场地平土标高、排水坡向、建筑物地坪的高程以及运输道路的高程等。土方工程图：要分别表示出土方的填、挖量与土方总量。管道总平面图：在建筑物之间布置，绘出上下水、动力、电力等地面和地下主要管线的位置与坐标。.地形图的必要精度应从设计的实际需要出发给以确定.地形图上的点位误差应不大于土1mm。.施工坐标系统，就是以工业建设场地上的主要轴线（主要车间或主要生产设备的轴线）为坐标轴而建立起来的坐标系统.这样在地形图上确定施工坐标系坐标原点的位置，其允许的误差一般不能大于图上12mm.地形图测绘的高程精度要求，应

12、根据竖向布置的设计来分析.工业场地地面连接的方法一般分平坡法与台阶法二种.利用地形图主要是量取自然地面的坡度和起伏.在平坦地区，由地形图上量取地面坡度时，应能保证满足0.5%坡度的要求则其体积为：加h2h3h442s一 mh mh2.设方格边长为s（一般取20m）,每个方格为一个棱柱体，2s，则该棱柱体的中误差为:第3章线路勘测.线路：铁路、公路、河道、输电线路及管道等线型工程的中线统称线路.线路测量：是指线路在设计、施工与运营中，所进行的各种测量工作.线路测量的任务：为线路设计和施工提供必要的资料.线路平面控制测量：1.GPS测量2.导线测量.线路高程测量：1.水准测量2.光电三角高程测量.

13、穿线放线法：1室内选点，2.测设数据准备，3.现场放线，4.穿线，5.交点定位.拨角放线法：原理：在设计图上图解线路各交点的坐标，计算每一直线段的距离和方向,计算各交点的转向角，定线时直接从线路起点拨角，量距，定出设计线路.初测：测量中桩（导线桩，地貌，地质变化处加桩）桩顶的高程，作为测绘地形的高程控制之用.定测：测量中桩（线路中线桩，控制桩，里程桩，百米桩及加桩）所在地面的高程，供绘制线路纵断面图之用.横断面测量的目的是测量线路垂直方向的地面线，并绘制线路横断面图。横断面图主要用于路基断面设计，土石方数量计算，路基施工放样以及挡土墙设计等第四章专题图测绘.竣工图，亦称竣工总平面图或竣工现状图

14、，是设计总平面图在施工后实际情况的全面反映,真实地记录各种地上地下的建筑物、构筑物、道路和管线等位置的工程实际状况的技术档案资料，是对工程进行交工验收和工程交付使用后进行维护、改建或扩建的重要依据。.竣工图测绘的特点：（1）竣工图的图面内容相当复杂；除了要绘制一般地形图上应有的地形、地物和一般的注记之外，还要把地上地下管线位置，所测细部特征点的坐标、高程，管线、道路等设施的材料、管径、方向等各种特征元素在竣工图中进行详细的表示和注记。（2）竣工图的精度取决于细部特征点的坐标和高程的测量精度，而不取决于测图比例尺：竣工图上所有建（构）筑物、管线等重要地物的细部特征点的坐标和高程是采用解析法测定，

15、并在图上注记或附有细部坐标与细部高程表；竣工图测图比例尺的大小主要考虑图纸负荷和设计使用方便问题，不作为测图精度的依据。.新建工程竣工图的测绘，应随着工程的阶段性竣工及时进行相应的竣工测量与竣工图的编绘.边竣工边编绘的优点：.当工程全部竣工时，竣工图也大部分编制完成；既可作为交工验收的资料，又可大大减少实测工作量，从而节约了人力和物力；由于是竣工后的实测数据，经过校核精度高而可靠，测量的内容比较详细，不易出现遗漏现象.取得现有各建、构筑物的细部点坐标和高程，以及工程的有关元素，绘出工业与民用建筑区现状图，这样绘出的平面图，称为实测竣工总平面图.房产测绘的主要内容包括：房产平面控制测量；房屋调查

16、；房屋用地调查；房产图测绘；面积量算；变更测量.地形图测绘是使用测量仪器和工具，将测区内的地物和地貌测绘成地形图，供规划建设、工程建设和国防建设使用；.地籍测量是测定和调查土地及其上附着物的权属、位置、数量、质量和利用现状的测绘工作.房产测绘与地形图测绘、地籍测量的区别与联系：三者既有共性，又有重大的差别。其共同点是房产测绘最终形成的房产图，其内容与地形测量形成的地形图及地籍测量形成的地籍图均要表述如下内容：它们都需要根据城市控制网来进行细部测量，而且最大比例尺都是1:500，图面上都要表示出城市地面上的主要地物房屋建物、道路、河流、桥梁及市政工程设施等。因此，最合理与最经济的施测方法是在城市

17、有关职能部门（城市规划局、房产管理局、国土资源局等单位）的共同协作下，采用三图并出的测绘方法。.在用途上三种图又有所区别：地形图是一种多用途的基本图；地籍图突出土地的权属关系，主要用于土地管理；房产图突出房产的权属关系，主要用于房产管理。.地形图：增测高程注记（或等高线）和地形要素如电力线、通讯线、各种管道、消防龙头、路灯等；地籍图：在地籍调查的基础上，增测界址点和各种地籍要素；房产分幅图：在房产调查的基础上，增测丘界点和各种房产要素，而且仍然是在地籍图的基础上来完成分幅图的测绘是最合理的。.房产调查分房屋调查和房屋用地调查，以权属单元为单位进行，包括对每个权属单元的位置、权界、权属、数量和利

18、用状况等基本情况以及地理名称和行政境界的调查。权属单元按丘划分和编号。所谓“丘”是指用地界线封闭的地块，相当于地籍测量中的宗地。分为独立丘（一个用地单元的地块）和组合丘（几个权属单元的地块）。.房产图（房产平面图），分为：房产分幅平面图（分幅图）房产分丘平面图（分丘图）房屋分层分户平面图（分户图）.用地面积以丘为单位进行量算，包括：房屋占地面积；院落面积；分摊共用院落面积；室外楼梯占地面积；各项地类面积.近景摄影测量方法是通过摄影（摄像）和随后的图像处理和摄影测量处理以获取被射目标的形状、大小和运动状态的一门技术，在工业、生物医学、建筑学等众多领域得到了广泛应用。.近景摄影测量方法特点：信息容

19、量大、非接触性、精度高、表达细微、速度快.三维激光扫描测量方法：三维激光扫描系统是由将激光测距技术、激光跟踪技术、激光测速技术、激光成像技术等多种激光测量技术有机地结合在一起构成的激光三维成像扫描仪、后处理软件、电源以及附属设备等组成的综合测量系统。.车载式三维测量系统将激光扫描仪、差分全球卫星定位系统、CCD相机集成于一体第五章施工控制网的建立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（或空间基线）、方向（角度）或（和）高差等观测量确定的按其范围和用途，测量控制网分为三大类：全球控制网；国家控制网；工程控制网全球控制网是由国际组织在全球范围

20、建立的大地测量参考框架。主要用于确定、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。国家控制网的主要作用是：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。国家控制网的特点是：控制面积大，控制点间距离较长，点位的选择主要考虑布网是否有利，不侧重具体工程施工利用时是否有利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。由工程建设单位或委托其它测绘单位建立。依据工程控制网的用途，可将其分为：测图控制网：在工

21、程施工前勘测设计阶段建立，主要是为测绘地形图服务；施工（测量）控制网：为工程建筑物的施工放样提供控制，其点位、密度以及精度取决于建设的性质；变形监测网：在施工及运营期间，为监测建筑工程对象的变形状况而建立的控制网；安装（测量）控制网：通常是大型设备构件安装定位的依据，也是工程竣工后建筑物和设备变形观测及设备调整的依据。施工控制网点的精度一般要高于测图控制网，与国家或城市控制网相比较，其最大的不同是：在精度上并不遵循“由高级到低级”的原则！施工控制网的特点：控制的范围较小，控制点的密度较大，精度要求较高；使用频繁；受施工干扰大；控制网的坐标系与施工坐标系一致；投影面与工程的平均高程面一致；有时分

22、两级布网，次级网可能比首级网的精度高施工坐标系，就是以建筑物的主要轴线作为坐标轴而建立起来的局部直角坐标系统。施工控制网不需要投影到平均海平面或参考椭球所对应的高斯平面上工程建筑物主轴线放样的精度要求主要根据：建筑物的性质；与已有建筑物的关系；建筑区的地形情况（主要决定工程量的大小）；建筑区的地质情况（主要决定建筑物的稳固性）建筑物放样时的精度要求，是根据建筑物竣工时对于设计尺寸的容许偏差（即建筑限差）来确定的。建筑物竣工时的实际误差是由施工误差（包括构件制造误差、施工安装误差等）和测量放样误差所引起的控制测量中的投影带和投影面的选择，主要是解决长度变形问题，这种变形主要由两种因素引起：实测边

23、长归算到参考椭球面上的变形影响；将参考椭球面上的边长归算到高斯投影面上的变形影响在工程控制测量时，根据施工所在的位置、施工范围及施工各阶段对投影误差的要求，可采用以下几种平面直角坐标系：国家3带高斯正形投影平面直角坐标系；抵偿投影面的3带高斯正形投影平面直角坐标系；任意带高斯正形投影平面直角坐标系；具有高程抵偿面的任意带高斯正形投影平面直角坐标系；假定平面直角坐标平面控制网一般有以下几种网形：导线网；边角网；GPS网；建筑方格网施工控制网的设计一般经过下列过程：1、根据建立控制网的目的、要求和控制范围，经过图上规划和野外选点，确定控制网的图形和决定参考基准（起始点）；2、根据测量仪器条件，拟定

24、观测纲要（观测方法、观测值的预期精度）；3、根据观测所需的人力、物力进行成本预算；4、根据控制网图形和观测精度进行目标成果的精度估算与分析，并与预定的要求相比较，作必要的方案修正。以上称为控制网的设计工作，之后是付诸实施5、埋设标志，建立观测墩、台和观测标志，按预定纲要进行观测，按观测数据评定观测精度；6、最后进行成果处理、平差计算、平差值及目标成果的精度评定施工控制网分为高程和平面控制网。高程控制网为用各种等级的水准测量测定施工场地上的一系列水准点和其他高程控制点的高程，其密度要求安放一站水准即能测设所需要放样点的高程。隧道施工控制网分为地面网和洞内网两部分。隧道施工控制网的地面部分用以确定

25、洞口点、竖井的近井点和方向照准点之间的相对位置，作为洞内控制网的起始数据。网的图形向隧道轴线方向延伸，布网形式常采用狭长的三角网、边角混合网或环形导线网，目前一般采用GPS控制网。为了进行检核，一般布设两个等级的导线：施工导线：在掘进的同时首先布设施工导线，为掘进指明方向，为其他施工提供依据；主导线：当隧道掘进至大约12km时，布设边长较长的、具有较高精度的主导线，用于检核及修正施工导线。平面控制网建立的要求：控制网必须覆盖建筑物施工范围，能满足建筑物的施工要求；控制点尽量避开施工的影响，且通视良好；便于在首级控制网的基础上加密低等级控制点，方便施工放样；控制网点在被毁坏后，能方便恢复；保证控制点的精度能满足要求。工业建设施工精度：连续生产设备的中心线横向偏差要求不超过1mm；钢结构工业厂房钢柱中心线间的距离偏差要求不超过2mm；厂区施工控制网的主要任务是放样各系统工程的中心线和各系统工程之