测绘学概论工程测量学-张正禄

测绘学概论核心教材宁津生等五院士领衔主编

第六章工程测量学

张正禄编写主讲

思考题1.什么是工程测量？为什麽要学习工程测量？2.一般来说工程建设分哪几个阶段？3.工程测量的内容包括哪些方面？4.为什麽说大型特种精密工程建设是工程测量学发展的动力？5.工程测量发展的“六化”指什麽？6.您对测绘和工程测量有何新的认识？工程测量学在测绘学中的定位和研究应用领域

工程测量学内容的划分

工程测量常用的技术

工程测量学的发展概况及展望

工程测量学与相邻学科和课程的关系

工程测量的实例和照片测绘是一个古老而现代的学科测绘是一级学科测绘是高科技学科测绘属于信息学科测绘下设三个国家级重点学科测绘是一个普通而广泛的职业德国：巴伐利亚州有8000人在测绘部门工作，全国平均每1000人中就有一人在测绘部门工作比利时王子洛朗娶的平民美女克莱尔.库布斯是一名土地测量员与测绘有关的名人知多少？

林肯、华盛顿、拿破伦、赫鲁晓夫、勃列日涅夫作过测量员李瑞环是工民建专业吴邦国的父亲是军测教授温家宝是地质测量和找矿专业

测绘界的院士知多少

夏坚白、王之卓、方俊陈永龄、陈俊勇、刘先琳李德仁、宁津生、刘经南许厚泽、魏子卿、王家耀王任享、高俊、张祖勋什麽是工程测量？

一个例子

什么是工程测量？以隧道工程为例：什么是工程测量？以隧道工程为例：工程测量学在测绘学中的

定位和研究应用领域

学科定义

学科地位---测绘学的二级学科

研究应用领域一、学科定义

定义一：工程测量学是研究各项工程在规划设计、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。

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。

二、学科地位---测绘学的二级学科

大地测量学（天文大地测量、几何大地测量、物理大地测量空间大地测量、卫星大地测量、海洋大地测量）

工程测量学

（近景摄影测量/工程摄影测量、矿山测量）

航空摄影测量与遥感学

地图制图学

地理信息系统（工程）

不动产地籍与土地管理

总的来说，工程测量学包括两大部分：

以工程建筑为对象的工程测量

以机器和设备为对象的工业测量三、研究应用领域工程测量学的内容和划分

工程测量的主要内容

提供模拟或数字的地形资料

进行测量及其有关信息的采集和处理

建筑物的施工放样

大型精密设备的安装和调试测量

工业生产过程的质量检测和控制

各类工程建设物、矿山和地质病害地带的变形监测、机理解释和预报

工程测量专用仪器的研制与应用

与研究对象有关的信息系统的建立和应用等上述内容归纳为以下几个方面：1．工程测量中的地形图测绘

1:1万至1:10万的国家地形图系列；1:2000～1:5000的局部性或带状地形图；1:500，1:1000乃至更大比例尺的地形图、竣工图或专题图；水下（含江、河、库、湖、海等）地形测绘和各种纵横断面图。

2．工程控制网布设及优化设计

测图控制网、施工控制网、变形监测网和安装控制网、纯测角网、边角网、导线网、GPS网。3．施工放样技术和方法---点、线、面、体的放样

4．工程的变形监测分析和预报---多学科的交叉领域5．工程测量的通用和专用仪器经纬仪、水准仪、全站仪、GPS接收机，测方向、角度、距离、高差、坐标差等几何量；测量机器人；专用仪器:基维线测量/准直测量、距离测量、高程测量、倾斜测量、三维激光扫瞄仪。6．工程测量学中的误差及测量平差理论最小二乘法；稳健估计工程测量工作的划分按工程建设阶段划分

工程建设规划设计阶段的测量工作

工程建设施工阶段的测量工作

工程建设运营管理阶段的测量工作

建筑工程测量(工业建设测量)水利工程测量军事工程测量海洋工程测量地下工程测量三维工业测量铁路工程测量公路工程测量管线工程测量(输电线路与输油管道测量)桥梁工程测量隧道工程测量港口工程测量城市建设测量

按服务对象划分

纵向处理结构体系按工程建设的三个阶段来叙述工程测量学的理论、技术、方法和内容

横向处理结构体系按典型工程分别进行描述

“纵向与横向处理”相结合、“特殊与一般”相结合的结构体系“特殊”指个别工程的特殊性，“一般”指各种工程、各阶段的共性工程测量学的结构体系大型工程建设与测量三峡大坝工程工程测量常用的技术

常规地面测量技术

卫星定位技术（GPS）

影像技术

水下地形测量技术

特种量测技术

信息管理技术

工程测量学的发展概况现状及展望

工程测量学的发展概况

工程测量学的发展现状及展望

1.历史悠久

公元前二十七世纪建设的埃及大金字塔我国早在二千多年前的夏商时代夏禹治水秦代李冰父子领导修建的都江堰水利枢纽工程北宋时沈括治理汴渠马王堆汉墓出土的地图（地形图、驻军图和城邑图）公元前十四世纪幼发拉底河与尼罗河流域土地边界的划分测量我国的地籍管理和土地测量四大发明之一的指南针有二千多年的历史，对矿山测量和其它工程勘测的贡献战争的促进：著名的军用道路战国时期秦始皇修建的千八百里直道古罗马构筑的兵道218年欧洲修建的通向意大利的“汉尼拨通道”万里长城工程测量学的发展概况2.1964年国际测量师联合会（FIG）成立了工程测量委员会（第六委员会），工程测量学在国际上作为一门独立的学科开展活动。3.“广义工程测量学”：

苏黎世高等工业大学马西斯教授指出：“一切不属于地球测量，不属于国家地图集的陆地测量，和不属于公务测量的应用测量，都属于工程测量”。工程测量学的发展现状及展望

工程测量学的发展现状及展望1.工程测量的发展可概括为“六化”和“十六字”六化：工程测量内外业作业的一体化；数据获取及其处理的自动化；测量过程控制和系统行为的智能化；测量成果和产品的数字化；测量信息管理的可视化；信息共享和传播的网络化。

十六字：连续、动态、遥测、实时、精确、可靠、快速、简便；工程测量学的发展现状及展望1）测量机器人将作为多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展；2）在变形观测数据处理和大型工程建设中，将发展基于知识的信息系统；3）工程测量将从土木工程测量、三维工业测量扩展到人体科学测量；4）多传感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用；5）GPS、GIS技术将紧密结合工程项目；6）大型和复杂结构建筑、设备的三维测量、几何重构以及质量控制将是工程测量学发展的一个热点固定式、移动式、车载、机载三维激光扫瞄仪将成为快速获取被测物体乃至地面建筑物、构筑物及地形信息的重要仪器；7）数据处理中数学物理模型的建立、分析和辨识将成为工程测量学专业教育的重要内容8）随着人类文明的进展，对工程测量学的要求愈来愈高，服务范围不断扩大；9）现代科技新成就，为工程测量学提供了新的工具和手段，从而推动了工程测量学的不断发展。大型特种精密工程建设

是工程测量学发展的动力

三峡水利枢纽工程；

北京正负电子对撞机；

长江上的大桥达数十座；

长达30多公里的杭州湾大桥和上海东海大桥

高454m的上海东方明珠电视塔；

18.4km的秦岭隧道；

欧洲海底隧道50多公里；

瑞士阿尔卑斯山的隧道长达57km；

山西省引黄工程南干线5#隧洞长26.5km，7#隧洞长42.6km；

东北大伙房水库引水工程隧洞长80多km，

德国汉堡的粒子加速器研究中心和欧洲日内瓦粒子研究中心的粒子加速器规模愈来愈大，从20世纪50年代到现在不断建设，轨道长从数百米到数十公里；

美国的超导超级对撞机，其直径27km，轨道长达八十多公里；

德国的露天煤矿大型挖煤机开挖量动态测量：大型挖煤机长140m，高65m，自重8000吨，其挖斗轮的直径达17.8m；

南非某一核电站的冷却塔高165m，直径163m；

在21世纪建筑工程师梦想建造2000m乃至4000m的摩天大厦；

工程测量的仪器和方法测

量

机

器

人测

量

机

器

人在上海磁浮铁路Cyrax25003D激光扫描仪工程控制网

1）测图控制网

2）施工控制网

3）变形监测网

4）安装测量控制网城市导线网

隧道（洞）洞外GPS平面控制网布设示意图

J1J2J3JC1CC3C2贯通面贯通点····隧道（洞）轴线出口端·····XY进口端隧道（洞）洞内导线网布设示意图

隧道（洞）轴线J1XYJ2J3JD1D3D5D7D2D4D6D8·······进口端三峡大坝施工控制网杭

州

湾

GPS

首

级

控

制

网上海磁浮铁路线路平面图上海磁浮铁路地面控制网上海磁浮铁路地面控制网大伙房水库85km输水隧洞GPS施工控制网6.5工程测量学与相邻学科和课程的关系

大地测量学是基础小比例尺的地形图系列、数字或电子地图－地图制图学中、小小比例尺的地形图生产－航空摄影测量和遥感

误差理论、测量平差、数理统计

高等数学：级数、微积分、微分方程

物理学：电磁波传播、力学、光学

土建工程、机械工程、工程地质、水文地质和环境地质方面的知识

数据处理、图形图像处理，建立信息系统以及基于知识的专家系统都离不开计算机科学与技术方面的知识国内外的学术交流要有较好的人文管理方面的知识，还要学一至二门外语，具有较好的听、说、阅读理解乃至思维能力

测量要求非常严谨一个有趣的例子一等水准测量的测站观测仪器、因瓦尺、要求、操作、计算、精度、误差对学生的培养和训练

一个工程测量实例江垭大坝安全监测工程测量学的

教学、研究与实践超站仪STGPS研究学生作超站仪STGPS试验学生作电子水准仪测量实验隔河岩大坝GPS监测系统隔河岩大坝GPS监测系统隔河岩大坝GPS监测系统隔河岩大坝GPS监测系统隔河岩大坝GPS监测系统隔河岩大坝GPS监测系统秦岭隧道一等水准测量用测地机器人监测露天煤矿边坡

上海磁浮铁路施工工地测量机器人在上海磁浮铁路试验杭州湾大桥工程位址图杭州湾大桥工程监理测量杭州湾大桥工程监理测量杭州湾大桥工程监理测量欧盟项目：滑坡预警系统集成与优化欧盟项目：滑坡预警系统集成与优化茅坪滑坡中国－瑞士合作项目

灾害预防多传感器集成监测系统研究

水果湖水下地形和淤