《数字测量》第11章思考题与习题参考答案

《数字测量》第11章思考题与习题参考答案[11-1]建筑工程测量的目的是什么？其主要内容包括哪些？答：建筑工程测量的目的是把设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程，按设计要求以一定的精度测设于实地，作为施工的依据。工程测量的内容包括：（1）施工测量准备工作。施工测量准备工作应包括资料收集、施工测量方案编制、施工图校核、数据准备、人员设备准备和起算控制点校测等内容。（2）施工控制测量。包括场区控制网和建筑物施工控制网的测量。（3）土方施工和基础施工测量。包括施工场地测量、土方施工测量、基础施工测量等。（4）基坑施工监测。基坑工程施工中应进行基坑施工监测。基坑监测的主要对象应包括支护结构、地下水状况、基坑底部及周围土体、周围建筑物、周围地下管线及地下设施、周围重要的道路，以及其他应监测的对象。（5）建筑主体施工测量。民用建筑主体施工测量包括主轴线内控基准点的设置、施工层的平面与标高控制、主轴线的竖向投测、施工层标高的竖向传递、大型预制构件的安装测量等。（6）建筑主体施工变形监测。包括施工过程中建筑物的竖向位移、水平位移、结构应力应变、主体倾斜、裂缝监测等。（7）竣工测量与竣工图编绘。包括竣工测量、竣工图的编绘、地下管线工程竣工测量。[11-2]建筑施工测量的原则是什么？建筑施工测量有何特点？答：施工测量和测绘地形图一样，也要遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则。即先在施工现场建立统一的平面控制网和高程控制网，然后以此为基础，测设出各个建筑物和构筑物的位置。建筑施工测量的特点：（1）测设精度的要求取决于建筑物或构筑物的大小、材料、用途和施工方法等因素。（2）施工测量工作与工程质量及施工进度有着密切的联系。测量人员必须了解设计的内容、性质及其对测量工作的精度要求，熟悉图纸上的尺寸和高程数据，了解施工的全过程，并掌握施工现场的变动情况，使施工测量工作能够与施工密切配合。（3）施工现场工种多，交叉作业频繁，并有大量土、石方填挖，地面变动很大，又有动力机械的震动，因此各种测量标志必须埋设稳固且在不易破坏的位置。还应做到妥善保护，经常检查，如有破坏，应及时恢复。[11-3]简述建筑工程施工测量的控制测量方法。答：建筑施工平面控制测量包括场区平面控制网和建筑物施工平面控制网的测量。场区平面控制网应根据场区地形条件与建筑物总体布置情况，布设成建筑方格网、建筑基线、卫星导航定位测量网、导线及导线网、边角网等形式。建筑物施工平面控制网宜布设成矩形，特殊时也可布设成十字形主轴线或平行于建筑物外廓的多边形。建筑施工高程控制网应包括场区高程控制网和建筑物高程控制网，高程控制网可采用水准测量和光电测距三角高程测量的方法建立。[11-4]简述建筑方格网的测设方法。答：建筑方格网的布置，应根据建筑设计总平面图上各建筑物、构筑物、道路及各种管线的布设情况，结合现场的地形情况拟定。如图所示，布置时应先选定建筑方格网的主轴线MN和CD，然后再布置方格网。（1）确定主点的施工坐标。（2）求算主点的测量坐标。（3）首先将主点的施工坐标换算成测量坐标，再根据其坐标和控制点的坐标反算出测设数据，然后在控制点上用全站仪按极坐标法分别测设出主点的概略位置。（4）由于主点测设误差的影响，致使三个主点一般不在一条直线上，因此需在O′点上安置全站仪或经纬仪，精确测量∠A′O′B′的角值β，其与180°之差超过限差时应进行调整。调整时，各主点应沿AOB的垂线方向移动同一改正值δ，使三主点成一直线。（5）主轴线测设好后，分别在主轴线端点上安置经纬仪，均以O点为起始方向，分别向左、向右测设出90°角，这样就交会出田字形方格网点。[11-5]简述建筑施工中龙门板和轴线控制桩的作用及其设置方法。答：由于在施工中要开挖基槽或基坑，这些桩点必然会被破坏掉。为了保证挖槽后能够迅速、准确地恢复各条建筑轴线，通常采用设置轴线控制桩或龙门板两种形式，即在建筑物基坑外1-5m处，测设建筑物外墙轴线及细部轴线引桩，作为进行建筑物定位和基坑开挖后开展基础放线的依据。龙门板的设置方法：如图1所示，在M点上安置全站仪，瞄准N点，沿视线方向在龙门板上钉小钉，瞄准Q点，沿视线方向在龙门板上钉小钉；在P点上安置全站仪，瞄准N点，沿视线方向在龙门板上钉小钉，瞄准Q点，沿视线方向在龙门板上钉小钉。图1龙门板测设图2轴线控制桩测设轴线控制桩的设置方法：如图2所示，在M点上安置全站仪，瞄准N点，沿视线方向在MN延长线的木桩上钉小钉，倒转望远镜在NM延长线的木桩上钉小钉，瞄准Q点，沿视线方向在MQ延长线的木桩上钉小钉，倒转望远镜在QM延长线的木桩上钉小钉；在P点上安置全站仪，瞄准N点，沿视线方向在PN延长线的木桩上钉小钉，倒转望远镜在NP延长线的木桩上钉小钉，瞄准Q点，沿视线方向在PQ延长线的木桩上钉小钉，倒转望远镜在QP延长线的木桩上钉小钉。[11-6]简述工业建筑工程施工厂房柱列轴线的测设和柱基施工测量的方法。答：柱列轴线的测设：检查厂房矩形控制网的精度符合要求后，即可根据柱间距和跨间距用钢尺沿矩形网各边量出各轴线控制桩的位置，并打入大木桩，精确定位后在木桩上钉上小钉，作为测设基坑和施工安装的依据。如图所示，eq\o\ac(○,A)、eq\o\ac(○,B)和①，②、③、④、⑤等轴线均为柱列轴线。柱基的测设：如图所示，安置两台经纬仪（或全站仪），在两条互相垂直的柱列轴线控制桩上，沿轴线方向交会出各柱基的位置（即柱列轴线的交点），此项工作称为柱基定位。在柱基的四周轴线上，打入四个定位小木桩a、b、c、d，其桩位应在基础开挖边线以外，比基础深度大1.5倍的地方，作为修坑、立模和吊装杯型基础时的依据。[11-7]简述高层建筑轴线竖向投测和高程竖向传递的方法。答：平面竖向测量主要有外部控制法、内部控制法。（1）外部控制法外控法是在建筑物外部，利用全站仪（或经纬仪），根据建筑物轴线控制桩来进行轴线的竖向投测。1）在建筑物底部投测轴线位置高层建筑的基础工程完工后，将全站仪（或经纬仪）安置在轴线控制桩A1、A1′、B1和B1′上,把建筑物主轴线精确投测到建筑物的底部，并设立标志，如图11-20中的a1、a1′、b1和b1′，以供下一步施工与向上投测之用。2）向上投测轴线随着建筑物不断升高，要逐层将轴线向上传递到施工面上。3）增设轴线引桩当楼房逐渐增高，而轴线控制桩距建筑物又较近时，望远镜的仰角较大，操作不便，投测精度也会降低。这时需将原轴线控制桩引测到更远的安全地方，或者附近大楼的屋面。4）用轴线引桩向上投测轴线（2）内控法当建筑物楼板施工至±0.000m时，根据建筑物的形状和特点，在建筑物首层建立基本形状为“矩形”或“+”字形的基础控制网（称内控网），作为建筑物垂直度控制和施工放样的依据。随施工进展，可使用铅垂仪、激光投点仪或全站仪加弯管目镜，将首层内控点传递至施工楼层。激光铅直投测法是平面竖向测量的常用方法。将激光铅垂仪架设在内控点上，把首层控制点垂直投测到施工层，进而测量出各层控制线和细部线。高程竖向测量常采用钢尺竖向测量法、全站仪天顶测距法、全站仪三角高程测量法和GNSS高程测量法等方法。[11-8]高层建筑工程监测项目有哪些？答：高层建筑变形监测的项目有：①监测结构的空间定位与变形；②监测高层建筑结构摆动；③建筑物挠度变形观测；④压缩变形监测；⑤监测建筑物整体沉降和差异沉降；⑥监测日照、地球自转、风力、温差、施工振动等多种因素的影响作用。[11-9]利用激光点云对建筑结构进行精细测量与传统测量有何差异？试从测量方法及测量精度等方面对比分析。答：激光扫描是直接对建筑三维形态进行扫描，通过分析点云数据获取建筑结构的尺寸、形变及相对位置关系；传统测量主要以建筑结构特征点为目标，通过全站仪、水准仪及GNSS接收机等进行建筑结构分析。在测量精度上，两者最高都可达到最高亚毫米级精度。[11-10] 简述利用三维激光扫描点云进行异形建筑三维模型重构的一般方法思路。答：利用三维激光扫描的离散点云模型进行异形建筑模型重构时，一般需要将点云依据构件的形态进行分割，将点云分割为简单几何体形态构件（如圆柱、正方体、球、单一空间曲面等），再依据局部形态进行特征拟合与几何体重构，最后将局部特征组合构成整体模型。[11-11] 对古建筑进行三维数字化测量时候，布设控制网的目的是什么？简述古建筑数字化布设控制网的一般原则及常用方法。答：古建筑三维数字化测量时，布设控制网的目的主要是为古建筑三维数据采集提供坐标基准，提高点云数据的配准精度。控制网布设的一般原则为：点位尽量精简，能够控制主要扫描连接站，易于保存和量测，检核方便。常用的方法包含GNSS静态控制测量、导线及水准测量等控制测量方法。[11-12] 建筑文化遗产数字化测量的一般流程是什么？主要包含哪些数字化成果，简述其中三种类型及其制作过程。答：建筑文化遗产数字化测量一般遵循踏勘、数字化方案设计与数据采集、数据后处理及成果提交几个阶段。踏勘阶段主要确立数字化对象概况（体量、测量精度、坐标系、成果形式等相关要求），然后设计数字化方案，在方案设计完成后进行外业数据采集，内业处理包含点云去噪、拼接、精简、分割及三维建模分析等内容。常见的文化遗产数字化成果种类很多，例举三种即可：点云模型：由三维原始扫描点云通过去噪、拼接及融合生成完整目标的空间离散点云模型，是进行空间分析浏览量测和建模的基础。正射影像图：通过模型或者点云采用正投影的方式按照一定分辨率投影到指定投影面上生成，为分析量测基础图，也可以依据它生成其它线画图。线画图：包含平面图，立面图，剖面图等，其中平面图可以通过直接测量，从点云模型切割勾绘等方法来完成，立面图可以通过从三维模型，正摄影像或者直接量测方法进行勾绘；剖面图则可以通过切割点云，三角网模型或者大木结构模型来制作。一般情况下线画图通过几种方法组合生成。NURBS曲面模型：又称大木结构模型，通过点云模型切割成具构件，然后依据不同构件分割成简单曲面并通过曲面连接起来构成。三角网模型：在生成点云模型基础上将目标点云分割去噪并构建空间拓扑关系生成不规则三角网模型。偏移分析图：一般针对古建变形，通过切割支撑结构的点云，