工程测量

工程测量复习

目录

作业............................................................................ - 2 - 讨论............................................................................ - 5 - 实验............................................................................ - 6 - 实习一、归化法前方交会放样点位............................... - 6 - 实习二、曲线主点和细部点的测设............................... - 7 - 实验三、机助法控制网优化设计................................... - 9 - 一周猜想.................................................................. - 11 -

一、名词解释 ................................................................. - 11 -

二、填空 ......................................................................... - 13 -

三、简答 ......................................................................... - 17 -

四、计算 ......................................................................... - 22 -

作业

1.为什么施工放样必须杜绝工作中的错误：

施工放样的任务是将图纸上设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程按设计要求，以一定的精度在实地标定出来，作为施工的依据。放样的结果是得到实地上的标桩，标桩定在哪里，庞大的施工队伍就在哪里进行挖土、浇捣混凝土.、吊装构件等一系列工作。如果放样出错且没有及时纠正，将会造成极大的损失。当工地上有好几个工作面同时开工时，正确的放样是保证它们衔接成整体的重要条件。由此可见，工程测量工作者责任重大，应该采取有效措施杜绝工作中的一切错误，并保证施工所需的精度。

2．放样的一般程序是什么？施工控制网有哪些特点？

施工放样的一般过程是：

①研究放样工作的特点，制订放样方案；

②计算放样元素；

③实地放样；

④误差分析与检查。

施工控制网有以下特点：

1）控制面积比较小，控制点密度大，精度要求高；

2）控制网使用比较频繁；

3）作业过程受施工干扰大，要求作业速度快，控制点密度大；

4）通常采用独立（施工）坐标系；

5）需要根据工程需要来选择投影面；

6）局部相对精度要求比较高；

7）通常采用独立的高程系统。

3．建筑方格网起什么作用，如何建立？它与一般控制网有何区别？建筑方格网：在地势平坦的大中型工业建筑场地上，常布设由正方形或矩形格网组成的施工平面控制网。——大、中型建筑场地用。

建筑方格网的布置:当施工场区面积较大时，建筑方格网应分两级布设。首级可布设成“十”字形，“口”字形或“田”字形，在此基础上进行加密。如果建筑场地不大，也可布设边长为50米的正方形格网。

建筑方格网主要特点：

1）分级布置；

2）采用建筑坐标系；

3）考虑建筑群布局，边长取整数；

4）测设精度高，先测设，再归化；

5）点位须长期保存。

4．为什么要建立专门的厂房控制网，厂房网一般如何建立？

目的：厂房控制网——控制厂房或设备细部间的位置和关系。

控制网的建立: 由厂房（或设备）的主轴线构成，多为方形（又称矩形网）先设立厂房轴线点，在拨90度设立四角点，之后加密距离桩。5．控制网优化设计如何分类？施工控制网优化设计要经过哪些流程？

控制网优化设计分为：零类优化设计、Ⅰ类优化设计、Ⅱ类优化设计和Ⅲ类优化设计；

零类优化设计：主要解决控制网的基准问题，其实质是在控制网形与观测条件一定的条件下，确定网点坐标X与其协因数Qx，达到目标函数的最佳值。

Ⅰ类优化设计：设计最佳网点位置的问题，即在观测值权阵一定的条件下，确定与网形有关的设计矩阵，即主要解决控制网的网形的问题。Ⅱ类优化设计：是指在网形一定的基础上，进行观测工作量的最佳匹配，或最适当的权的分配，以确定网中各观测值应达到的精度，使仪器得到最佳的利用，各种观测手段得到合理的组合，即主要解决观测值的权的问题。

Ⅲ类优化设计：是按最优化的原则对一个现的工程控制网通过增测新点和新的观测元素以期改善现有加密网，也就是现有控制网改造的优化设计。

流程：

1）确定控制网设计标准；

2）选择或修正控制网的基准；

3）模拟观测值的参数法平差；

4）精度评定，可靠性、敏感性计算；

5）成本计算；

6）是否满足设计标准及最优；

7）如果6）符合，即输出设计方案；

8）如果6）不符，则返回步骤2）。

6.设用极坐标放样P点，要求P点中误差<1.0cm。

试求：1）按测角，测距等影响原则确定Mβ,Ms;

2) 如测距误差影响可忽略，确定Mβ,Ms;

1）δp^2 =δu^2+δt^2=100 mm

假定S=1公里，δt为侧边中误差，δu为测角中误差δt=δu—>δu^2=δt^2=50mm2

δt^2=δs^2=50 Ms=5√2mm

(Mβ/ρ) ^2*s^2=50->Mβ=1.46s

2）δt=0，δu—>10mmm

Ms=0

(Mβ/ρ) ^2*s^2=50->Mβ=2.06s

讨论

估算m（给定m e=3mm，s=50m，c=50m）：

取m ey=m ey1=m e=3mm，α=60°，

仪器经度为10″，对应的精度为2+3ppm/km,

即a=2mm,b=3ppm,us=a+bs,T取1.0mm;

代入即求出m的值。

实验

实习一、归化法前方交会放样点位

四、实习步骤：

1．放样数据的计算：根据已知点数据和放样点设计坐标计算各已知点到未知点的方位角、距离，并进行检核计算。

2．放样初始点：（以交会法为例实现；也可选其它点位放样方法放样初始点）

图2：前方交会

①在已知点A设置经纬仪，后视B点，并设置读盘读数为αAB；

②旋转经纬仪照准部，综合使用水平制动螺旋和微动螺旋，使水平度

盘读数值精确对准为αAP；

③P点位置测量员根据放样计算得到的S AP距离估计P点在实地上的大

致位置，并通过测站人员的指挥设立2个标志P1，P2，使P1，P2点

位于AP设计方向上，即在P点附近测得设计AP方向的短直线P1P2；

④在已知点B设置经纬仪，用同样①~ ③的步骤测出P点附近的设计

BP方向的短直线P3P4；

⑤短直线P1P2与P3P4在实地上的交点即为放样点P的初始位置P’；

⑥分别在A、B、C三点设置经纬仪，精确测量出αAP’，αBP’，αCP’。

3. 归化改正：

⑦计算角差：δα1=αAP-αAP’，δα2=αBP-αBP’，δα3=αCP-αCP’；

⑧计算偏移量：Δ1=δα1/S AP，Δ2=δα2/S BP，Δ3=δα3/S CP

⑨根据偏移量绘制秒差图，比例尺为1：1；

⑩用秒差图上的P’点对准实地上的P’位置，旋转秒差图纸，使图纸上

三个已知方向上的任一方向对准相应的已知点；将秒差图上的P点

透刺在实地上即得到最终P点的精确位置。

图3：秒差图示例

五、注意事项：

1．外业之前要认真做好准备工作；

2．两小组组合完成两个点的放样工作，比单独完成一个点的放样工作效率更高；

3. 放样过程中仪器位置不允许无人看管。

实习二、曲线主点和细部点的测设

二、实习要求：

1. 每组完成3个曲线主点和至少6个曲线细部点测设工作；

2. 偏差要求达到小于1/2000；

3. 单曲线设计要素：R=60m，α=90°，l =10m

1

2图四、切线坐标系 图五、曲线对称关图

2）计算曲线细部点坐标（国家坐标系）

φ

αααα?+?+=?

+=----i O ZY i O JD ZY O ZY 18090 i

O O ZY ZY i i

O O ZY ZY i R R y y R R x x ----?+?+=?+?+=ααααsin sin cos cos 3）根据曲线各细部点的坐标（xi,yi ），反算各点与ZY 点的极坐标放样关

系数据；

4）在ZY 点上设站，以切线方向（ZY-JD ）定向，放样曲线上各细部点；

5）根据曲线对称特性，在YZ 点上设站，以切线方向（YZ-JD ）定向，

放样曲线上另一半的各细部点；

6）检查QZ 、ZY 、YZ 主点与相邻细部点间的边长。 五、注意事项：

1．实地测设之前必须进行曲线要素及主要点的里程计算；

2．合理选择放样方法（根据使用仪器选用偏角法、极坐标法或自由设站等） 实验三、机助法控制网优化设计

四、实习步骤：

1．准备工作：了解控制网设计指标要求：轴线控制误差< 1.0cm

2．熟悉设计工程范围图：

下图为模拟跨河桥梁设计图，红色线为桥梁主轴线位置及长度。

3．根据工程位置与河岸线关系，选择主轴线端点作为设计控制网的某一条边，设计控制网点位和图形设计图，设计图纸比例尺为1:1000；

4．在设计图上确定两个已知点位置（不能是主轴线）；起始点假设坐标可以是（X=1000M，Y=2000M），起始方位角根据具体同岸位置可以假设为270或90度；

5．在设计图纸上量取各点的观测要素设计值，即角度和边长设计值；6．打开优化设计软件：点击“数据”页标签，按软件顺序依次输入方案（测角、测距初始方案先验指标）、已知点坐标、第5步量取的观测设计数据、不相邻点精度度指标（可不输入），最后点击“计算”，不能跳序。具体按老师演示过程进行。

7．点击“成果”标签，查看初始方案所达到的各项精度指标，如果达不到

第1步要求或精度太高，需要修改“数据”标签下的一、三项。最终使各精度指标接近优化目标指标，即轴线边长中误差稍小于1.0CM。

8．点击“WORD”标签，将全部指标表输出存档、打印写成实验报告。

一周猜想

一、名词解释

工程测量学：指研究在工程建设的勘察设计、施工和运营管理各阶段所进行的各种测量工作的学科。

线路测量：在线路勘测设计与施工阶段的测量工作的总称。

竖曲线：连接不同坡度的曲线

缓和曲线：在直线段与圆曲线之间，两个半径不同的圆曲线之间插入一条起过渡作用的曲线称为缓和曲线

中线测量：定出线路中线或实地选定线路中线平面位置

设计中线：在带状地形图上设计中线的位置。

断链：由局部改线或事后发现测距有误造成的里程不连续的差数。

竣工测量：现场针对设计变更、施工变化、无法查对的工程进行现场实测、补测。

优化设计：保证施工控制网的精度满足要求，同时以最小的成本来完成测量工作称为优化设计

中线桩：沿线路中线测设的控制标桩，并在线路转向处放样曲线的起终点桩。

插大旗：根据方案研究中在小比例尺地形图上所选线路位置，在野外用“红白旗’标出其走向和大概位置，并在拟定的线路转向点和长直线的转点处插上标旗，为导线测量及各专业调查指出进行的方向。此项工作称为插大旗。

测定：是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算得到一系列的数据，再把地球表面的地物和地貌缩绘成地形图，供规划设计、经济建设、国防建设和科学研究使用。

放样（测设）：是将图纸上所设计的建筑物的位置、形状、大小与高低，在实地上标定出来，作为施工的依据的一项测量工作。

施工测量：在施工阶段所进行的测量工作称为施工测量。

极坐标法：根据一个角度和一段距离测设点的平面位置。此法适用于测设距离较短，且便于量距的情况。

方向线法放样：是利用两条相互垂直的方向线相交来定出放样点平面位置的一种放样方法。

准则矩阵：预先设定的QXX阵的设计矩阵

建筑方格网：在地势平坦的大中型工业建筑场地上，常布设由正方形或矩形格网组成的施工平面控制网

变形观测：是对被监测的对象或物体进行测量以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征.

DTM：数字地面模型的英文缩写，是描述地面诸特性空间分布的有序数字阵列，在最通常的情况下，所记的地面特性是地面点高程Z，它们的空间分布由地面点平面坐标（X，Y）来描述。

归化法：先采用直接放样法定出待定点的粗略位置，再通过精密测量和计算归化到精确位置的放样方法。

联系测量：将地面的平面坐标系统及高程系统传递到地下，该项工做称为联系测量。平面联系测量又分为几何定向（包括一井定向和两井定向）和陀螺定向。

二、填空

1.工程测量三个阶段：规划设计阶段、施工阶段和运营管理阶段。

2.工程测量特点：服务性、时效性、责任性

3. 设计三阶段：选址—初步设计-施工设计

4.按施工方法排序为：预制件结构-螺栓连接钢结构-电焊连接钢结构-现场浇灌式

5. 施工控制网的形式：三角网，三边网，边角网，导线网，矩形格网，GPS网。第 - 14 - 页共 25 页

6.依据竣工实际误差来确定包括构件制造，施工安装，测量放样三部分误差组成。

7.按放样点的不同空间特征分为：平面位置放样，高程放样，准直放样

8.按定位精度要求不同可分为：常规放样，归化放样

9.高程放样的放样方法：几何水准测量，直接丈量垂直距离，三角高程

10.垂线放样的方法：经纬仪弯管目镜法，光学铅垂仪法，激光铅垂仪法

11．圆曲线细部点测设的方法有偏角法，极坐标法，切线支距法，弦线偏距法、弦线支距法和割线法，比较常用的是前两种方法。12．工程控制网可分为测图控制网，施工控制网和变形监测网三类。

13.工程测量学按对象划分：建筑工程测量，水利工程测量，铁路工程测量，隧道与地下工程测量。

14.按精度划分：普通工程测量，精密工程测量

15. 控制网优化设计的实施方法可分为解析法和机助模拟设计法两种。

16．精密工程测量的主要特点有极高的测量精度要求，非传统的测量方法，专用仪器设备；合理的数据处理方法和测量过程自动化。17．与一般的控制网相比,变形监测网最主要的特点具有方向性和周期性的主要特点。

18.控制网按照其用途来划分，可分为国家基本控制网和工程控制网大类。

19.控制网的优化设计分零类优化设计.Ⅰ类优化设计.Ⅱ类优化设计和Ⅲ类优化设计。

20.采用极坐标法放样平面点位时，影响放样点位精度的主要误差来源有在控制点上架设仪器的对中误差、测设极角的误差、量取极距的误差和点位的标定误差。

21.工程测量按照工作进程和作业性质可分为工程建设的勘察设计，施工建造和运营管理阶段所进行的各项测量工作。

22．在布设桥梁施工控制网时，其基本网形有大地四边形，双大地四边形，双三角形，

大地四边形与三角形的结合图形等四种形式。

23、对于水利枢纽工程施工控制网，分基本网和定线网两级布设。24．修建一条新铁路线一般要经过方案研究、初测和初步设计、定测和施工设计等程序。

25．与测定相类似，施工放样主要是对水平角、水平距离和高差等三要素进行放样。

26.在各种工程的施工中，把图纸上设计的建筑物位置在实地上标定

出来的工作称为施工放样（测设）。

27.定测阶段的测量工作主要有中线测量.曲线测设.线路纵断面测量.线路横断面测量。

28.圆曲线的要素包括半径R.线路偏角α.切线长T.曲线长L.外矢距E和切曲差q 。

29.圆曲线的主点有直圆点，曲中点，圆直点。

30.桥梁测量的主要任务是桥轴线长度测量，施工控制测量，墩台中心定位，墩台细部放样，梁部放样等。

31.桥梁高程控制测量的方法有跨河水准测量，GPS水准测量，隧道高程控制测量的方法有水准测量，三角高程测量，和GPS水准测量。

32.水平位移观测方法有前方交会，侧方交会，极坐标法，导线法和引张线法。

33.全球定位系统由GPS卫星星座(空间部分)，地面监控系统(地面控制部分)，和GPS信号接收机(用户设备部分)三部分组成。

34.常用的习惯的独立高程系统国家系统，常采用建筑坐标系施工坐标系

35.水下地形图有等高线图和等深线图

36.大比例地形图按范围可以分为国家基本地形图和专题地形图

37、测设点平面位置的基本方法包括直角坐标法，前方交会法，方向线交会法和距离交会法等。

38、从机助模拟法优化设计的过程来看，大体上可以分为六个部分，即初始方案，数学模型，人机对话，调整方案、终端显示、和文件编

辑。

三、简答

1、工程测量学的内容：

1）按对象划分：建筑工程测量、水利工程测量、铁路工程测量、隧道与地下工程测量等。

2）按精度划分：普通工程测量、精密工程测量。

3）按照工程建设中测量工作进程以及所用的测量理论和作业方法的性质，并根据一般建设工程的三个阶段，可概括如下：规划和设计阶段、工程建设阶段和运营管理阶段。

2、简述工程建设三个阶段中工程测量的任务？

①在工程建设的勘察设计阶段，测量工作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。

②在工程建设的施工建造阶段，主要的测量工作是施工放样和设备安装测量，即把图纸上设计好的各种建筑物按其设计的三维坐标测设到实地上去，并把设备安装到设计的位置上去。

③在工程建设的运营管理阶段，为了监视建筑物的安全和稳定的情况，验证设计是否合理、正确，需要定期对位移、沉陷、倾斜以及摆动等进行观测。

3、工程测量的发展：

1）空间技术的应用与发展；

2）数字测绘与空间信息系统技术的应用与发展；

3）变形监测理论和方法的现代发展；

4）工业测量。

3、什么叫放样（测设）？测定与测设有何区别？施工放样的一般过程是什么？

1）放样（测设）是将图纸上所设计的建筑物的位置、形状、大小与高低，在实地上标定出来，作为施工的依据的一项测量工作。

2）测定与测设的作业过程相反，前者是将已有的地物地貌按一定比例尺测绘到图纸上，供国民经济建设使用。虽然测定与测设可采用相同的仪器设备，但测量误差对测量结果的影响并不相同。

放样的目的：按设计和施工的要求，将设计的建筑物位置、形状、大小、高程，在地面上标定出来以便进行施工（作为施工的依据）。放样的程序：设计过程：

（1）确定其建筑物的轴线关系

（2）再设计辅助轴线

（3）细部位置、形状、尺寸等。

4. 隧道贯通误差在线路中线方向上的投影成为纵向贯通误差，在垂直于中线方向的投影长度称为横向贯通误差。

5.控制网优化设计方法

分为两大类： 1）解析法——应用数学规划原理求目标函数的极大值或极小值，得到设计变量的最优解，形成最优方案。

优点：得到严格最优解；不依靠人的因素；不需初步方案。

缺点：数学模型建立困难；非线性模型常常的到“局部极值”。

2）机助法——初步方案试验修正（凭经验）[反复] 合理方案。也称模拟法、试验修正法。

优点：原理、计算简单；易于编程；灵活可靠。

缺点：依赖设计者的经验；费时；是合理解。

6. 简述工程控制网优化设计的含义？它分为哪几类？各类要解决的主要问题是什么？

1）所谓工程控制网的优化设计，广义地说是要在一定的人力、物力、财力的情况下设计出精度高、可靠性强、灵敏度最高（对监测网而言）、经费最省的控制网布设方案。

2）具体说来，就是要根据实际的工程背景设计出最佳的网形，根据对控制网实际的质量要求设计出最佳的观测方案。通过工程控制网的最优化设计，指导测量技术人员选择适当的测绘仪器，制定合理的工作方案，避免进行一些无意义的观测从而大量节省野外工作时间，提高工效，同时还能使方案最大限度地排除粗差的影响。

7、建立工程控制网包括哪几个步骤？（8分）

建立工程控制网包括以下9个主要步骤：

1）根据工程要求确定控制网的精度（等级）；

2）实地选点（测区踏勘）；

3）根据仪器设备确定初步的观测方案；

4）优化设计；

5）埋石造标，做点之记；

6）根据控制网的形状制订观测纲要；