工程丈量學(xué)測繪與國土信息工程系主講：鄧明鏡EngineeringGeodesy?29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！第1頁，共41頁本課程主講內(nèi)容29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！→工程丈量學(xué)概述→橋梁工程丈量→線路工程丈量→隧道工程丈量→施工放樣→建筑工程丈量第2頁，共41頁課程終了考核方法29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！課程終了考試：80%考勤、作業(yè)：10%課間實(shí)習(xí)：10%第3頁，共41頁一、工程丈量學(xué)概述

1.工程丈量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研討運(yùn)用領(lǐng)域29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！1.1.1學(xué)科定義定義一：工程丈量學(xué)是研討各種工程在規(guī)劃設(shè)計、施工建立和運(yùn)營管理階段所進(jìn)展的各種丈量任務(wù)的學(xué)科。特點(diǎn)：比較群眾化，易于了解。第4頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！一、工程丈量學(xué)概述----1.工程丈量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研討運(yùn)用領(lǐng)域定義二：工程丈量學(xué)主要研討在工程、工業(yè)和城市建立以及資源開發(fā)各個階段所進(jìn)展的地形和有關(guān)信息的采集和處置，施工放樣、設(shè)備安裝、變形監(jiān)測分析和預(yù)告等的實(shí)際、方法和技術(shù)，以及研討對丈量和工程有關(guān)的信息進(jìn)展管理和運(yùn)用的學(xué)科，它是測繪學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)和國防建立中的直接運(yùn)用。定義二較定義一更詳細(xì)、準(zhǔn)確，且范圍更大第5頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！定義三：工程丈量學(xué)是研討地球空間〔包括地面、地下、水下、空中〕中詳細(xì)幾何實(shí)體的丈量描畫和籠統(tǒng)幾何實(shí)體的測設(shè)實(shí)現(xiàn)的實(shí)際、方法和技術(shù)的一門運(yùn)用性學(xué)科。定義三更加概括、籠統(tǒng)和科學(xué)。定義二、三除建筑工程外，機(jī)器設(shè)備乃至其它幾何實(shí)體都是工程丈量學(xué)的研討對象，且都上升到了實(shí)際、方法和技術(shù)，強(qiáng)調(diào)工程丈量學(xué)所研討的是與幾何實(shí)體相聯(lián)絡(luò)的丈量、測設(shè)的實(shí)際、方法和技術(shù)。一、工程丈量學(xué)概述----1.工程丈量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研討運(yùn)用領(lǐng)域第6頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！1.1.2工程丈量學(xué)的學(xué)科位置測繪學(xué)大地丈量學(xué)工程丈量學(xué)攝影丈量與遙感地圖制圖學(xué)一級學(xué)科二級學(xué)科一、工程丈量學(xué)概述----1.工程丈量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研討運(yùn)用領(lǐng)域第7頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！1.1.3工程丈量學(xué)的研討領(lǐng)域工程丈量學(xué)工業(yè)丈量線路工程丈量水利工程丈量橋梁工程丈量隧道工程丈量建筑工程丈量礦山丈量海洋丈量軍事工程丈量幾乎每一行業(yè)和工程丈量都有相應(yīng)的著書或教材。一、工程丈量學(xué)概述----1.工程丈量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研討運(yùn)用領(lǐng)域第8頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！由于工程丈量的研討運(yùn)用領(lǐng)域非常廣泛，開展變化也很快，因此寫書非常困難。目前國內(nèi)外沒有一本全面涉及工程丈量學(xué)實(shí)際、技術(shù)、方法和實(shí)踐運(yùn)用的現(xiàn)代專著或教材。

一、工程丈量學(xué)概述----1.工程丈量學(xué)在測繪學(xué)中的定位和研討運(yùn)用領(lǐng)域第9頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！一、工程丈量學(xué)概述2.工程丈量學(xué)的內(nèi)容1.2.1按工程建立階段劃分工程丈量按工程建立的規(guī)劃設(shè)計、施工建立和運(yùn)營管理三個階段分為“工程勘測〞、“施工丈量〞和“平安監(jiān)測〞，三個階段測繪任務(wù)有：1〕規(guī)劃設(shè)計階：主要是提供各種比例尺的地形圖，另外還要為工程地質(zhì)勘探，水文地質(zhì)勘探以及水文檢驗(yàn)等進(jìn)展丈量。對于重要的工程區(qū)的穩(wěn)定性監(jiān)測。第10頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！任何一項工程都必需按照自然條件和預(yù)期目的進(jìn)展選址和規(guī)劃設(shè)計。在此階段的丈量任務(wù)，主要是提供各種比例尺的地形圖供規(guī)劃設(shè)計人員進(jìn)展規(guī)劃設(shè)計。一、工程丈量學(xué)概述----2.工程丈量學(xué)的內(nèi)容第11頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！〔1〕工業(yè)企業(yè)規(guī)劃設(shè)計階段的丈量任務(wù)工業(yè)企業(yè)是面狀地形，因此它所需的圖具有面狀特征，要進(jìn)展規(guī)劃設(shè)計必需有設(shè)計底圖，而該階段丈量任務(wù)的義務(wù)是向設(shè)計者提供所需的地形圖。普通來說：1：5000比例尺地形圖可用于規(guī)劃設(shè)計；1：2000比例尺地形圖可用于初步設(shè)計；1：1000比例尺地形圖可用于施工設(shè)計；1：500比例尺地形圖可用于地形復(fù)雜、建筑物密集、精度要求較高的工業(yè)企業(yè)的施工設(shè)計。一、工程丈量學(xué)概述----2.工程丈量學(xué)的內(nèi)容第12頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！〔2〕線路規(guī)劃設(shè)計階段的丈量任務(wù)各種線型工程的勘測任務(wù)內(nèi)容根本是一樣的，但隨著工程的不同有些差別?，F(xiàn)以公路為例詳細(xì)地闡明線路勘測的內(nèi)容和義務(wù)。我國公路路規(guī)劃設(shè)計的程序，普通要經(jīng)過方案研討、初測、初步設(shè)計、定測，施工設(shè)計等過程。勘測任務(wù)分為初測和定測兩個階段進(jìn)展。一、工程丈量學(xué)概述----2.工程丈量學(xué)的內(nèi)容第13頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！〔3〕橋梁規(guī)劃設(shè)計階段的丈量任務(wù)主要有以下丈量任務(wù)：√橋位平面和高程控制丈量√橋址定線丈量√斷面丈量√橋位地形丈量√流向丈量√船筏走行線丈量√鉆孔定位一、工程丈量學(xué)概述----2.工程丈量學(xué)的內(nèi)容第14頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！2〕建立施工階段：建立施工控制網(wǎng)，工程建筑物定線放樣，施工質(zhì)量控制，開挖與建筑方量測繪，工程開工丈量、變形觀測以及設(shè)備的安裝丈量等。一、工程丈量學(xué)概述----2.工程丈量學(xué)的內(nèi)容第15頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！工程施工階段的丈量任務(wù)主要是按設(shè)計要求將設(shè)計的建構(gòu)筑物位置、外形、大小及高程在實(shí)地標(biāo)定出來，以便進(jìn)展施工；另一方面作為施工質(zhì)量的監(jiān)視，還需進(jìn)展工程質(zhì)量監(jiān)理。一、工程丈量學(xué)概述----2.工程丈量學(xué)的內(nèi)容第16頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！不同的施工的對象，其施工丈量任務(wù)程序根本上是一致的。主要的丈量任務(wù)有：施工控制網(wǎng)的建立施工放樣開工丈量一、工程丈量學(xué)概述----2.工程丈量學(xué)的內(nèi)容第17頁，共41頁監(jiān)理?29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！監(jiān)理丈量任務(wù)在正式施工開場時，對控制網(wǎng)進(jìn)展全面復(fù)測、檢查※驗(yàn)收承包人的施工定線※驗(yàn)收承包人測定的原始地面高程※對橋梁施工還需進(jìn)展橋梁下、上部構(gòu)造的施工放樣的檢測※對每層路基的厚度、平整度、寬度、縱橫坡度進(jìn)展抽查，檢查施工單位的內(nèi)業(yè)資料能否真實(shí)※審批承包人提交的施工圖一、工程丈量學(xué)概述----2.工程丈量學(xué)的內(nèi)容第18頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！3〕運(yùn)營管理階段：工程建筑物的變形觀測，包括程度位移、沉陷、傾斜以及擺動等定期或繼續(xù)監(jiān)測。建立工程進(jìn)管理、維護(hù)信息系統(tǒng)。工程運(yùn)營管理階段丈量任務(wù)的主要義務(wù)是工程建筑物的變形觀測。在工程建筑物運(yùn)營期間，為了監(jiān)視其平安和穩(wěn)定的情況，了解其設(shè)計能否合理，驗(yàn)證設(shè)計實(shí)際能否正確，需求定期對其位移、沉降、傾斜以及搖擺等進(jìn)展觀測，稱為變形觀測。一、工程丈量學(xué)概述----2.工程丈量學(xué)的內(nèi)容第19頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！1.2.2按效力對象劃分按效力對象分：建筑工程丈量、水利工程丈量、線路工程丈量、橋隧工程丈量、地下工程的丈量、海洋工程丈量、軍事工程丈量、三維工業(yè)丈量，以及礦山丈量、城市丈量等。一、工程丈量學(xué)概述----2.工程丈量學(xué)的內(nèi)容第20頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！1.2.3工程丈量學(xué)的內(nèi)容主要內(nèi)容：模擬或數(shù)字的地形資料的獲取與表達(dá)；工程控制丈量及數(shù)據(jù)處置；建筑物的施工放樣；大型精細(xì)設(shè)備的安裝和調(diào)試丈量；工業(yè)消費(fèi)過程的質(zhì)量檢測和控制；工程變形及與工程有關(guān)的各種災(zāi)禍的監(jiān)測分析與預(yù)告；工程丈量公用儀器的研制與運(yùn)用；工程信息系統(tǒng)的建立與運(yùn)用等。一、工程丈量學(xué)概述----2.工程丈量學(xué)的內(nèi)容第21頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！3.工程丈量的儀器經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀和GPS接納機(jī)是工程丈量的通用儀器。公用儀器包括機(jī)械式、光電式及光機(jī)電〔子〕多傳感器集成式儀器或丈量系統(tǒng)。?基線丈量或準(zhǔn)直丈量儀器：有正錘、倒錘及垂線觀測儀、引張線儀、各種激光準(zhǔn)直儀、鉛直儀〔向下、向上〕、自準(zhǔn)直儀以及尼龍絲或金屬絲準(zhǔn)直丈量系統(tǒng)等。?間隔丈量儀器：中長間隔、短間隔和微間隔丈量。ME5000、銦瓦線尺測距儀DISTINVAR、應(yīng)變儀DISTERMETER、雙頻激光干涉儀、CCD線列傳感器丈量，間隔丈量精度從毫米、微米級進(jìn)入到納米級。一、工程丈量學(xué)概述第22頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！CG-3(3A)型垂線觀測儀主要用于大壩、高層建筑物等大型工程的程度變形丈量及撓度丈量利用激光束丈量直線度誤差的丈量工具----激光準(zhǔn)直儀一、工程丈量學(xué)概述----3.工程丈量儀器第23頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！TPS與GPS完美結(jié)合，集成GPS接納機(jī)的高性能全站儀。無需控制點(diǎn)、長導(dǎo)線和后方交會操作，只需安裝SmartStation，并運(yùn)用GPS確定該點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，然后就可以運(yùn)用全站儀進(jìn)展丈量、放樣。僅僅經(jīng)過簡單的安裝調(diào)試，就可以簡單、快速地丈量作業(yè)。

SmartStation超站儀一、工程丈量學(xué)概述----3.工程丈量儀器第24頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！高程丈量方面，最顯著的開展應(yīng)數(shù)液體靜力水準(zhǔn)丈量系統(tǒng)。這種系統(tǒng)經(jīng)過各種類型的傳感器丈量容器的液面高度，可同時獲取數(shù)十乃至數(shù)百個監(jiān)測點(diǎn)的高程，具有高精度、遙測、自動化、可挪動和繼續(xù)丈量等特點(diǎn)。兩容器間的間隔可達(dá)數(shù)十公里，如用于跨河與跨海峽的水準(zhǔn)丈量；經(jīng)過一種壓力傳感器，允許兩容器之間的高差從過去的數(shù)厘米到達(dá)數(shù)米。

一、工程丈量學(xué)概述----3.工程丈量儀器第25頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！與高程丈量有關(guān)的是傾斜丈量(又稱撓度曲線丈量)，即確定被測對象(如橋、塔)在豎直平面內(nèi)相對于程度或鉛直基準(zhǔn)線的撓度曲線。各種機(jī)械式測斜(傾)儀、電子測傾儀都向著數(shù)字顯示、自動記錄和靈敏挪動等方向開展，其精度達(dá)微米級。一、工程丈量學(xué)概述----3.工程丈量儀器第26頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！具有多種功能的混合丈量系統(tǒng)是工程丈量公用儀器開展的顯著特點(diǎn)，采用多傳感器的高速鐵路軌道丈量系統(tǒng)，用丈量機(jī)器人自動跟蹤沿鐵路軌道前進(jìn)的丈量車，丈量車上裝有棱鏡、斜傾傳感器、長度傳感器和微機(jī)，可用于丈量軌道的3維坐標(biāo)、軌道的寬度和傾角。液體靜力水準(zhǔn)丈量與金屬絲準(zhǔn)直集成的混合丈量系統(tǒng)在數(shù)百米長的基準(zhǔn)線上可準(zhǔn)確丈量測點(diǎn)的高程和偏距。

一、工程丈量學(xué)概述----3.工程丈量儀器第27頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！綜上所述，工程丈量公用儀器具有高精度(亞毫米、微米乃至納米)、快速、遙測、無接觸、可挪動、延續(xù)、自動記錄、微機(jī)控制等特點(diǎn)，可作精細(xì)定位和準(zhǔn)直丈量，可丈量傾斜度、厚度、外表粗糙度和平直度，還可測振動頻率以及物體的動態(tài)行為。一、工程丈量學(xué)概述----3.工程丈量儀器第28頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！4.工程丈量學(xué)的開展概略工程丈量學(xué)是一門歷史悠久的學(xué)科。?公元前二十七世紀(jì)：埃及大金字塔。?公元前十四世紀(jì)，在幼發(fā)拉底河與尼羅河流域進(jìn)展過土地邊境劃分丈量。一、工程丈量學(xué)概述第29頁，共41頁?公元前十五世紀(jì)意大利都靈保管的金礦巷道圖29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！我國早在三千多年前的夏商時代的夏禹治水描畫：“陸行乘車，水行乘船，泥行乘撬，山行乘攆〔jú〕，左準(zhǔn)繩，右規(guī)矩、載四時，以開九州，通九道，陂九澤，度九山。〞這里所記錄的就是當(dāng)時的工程勘測情景，準(zhǔn)繩和規(guī)矩就是當(dāng)時所用的丈量工具，準(zhǔn)是揆〔kui〕平的水準(zhǔn)器，繩是丈量間隔的工具，規(guī)是畫圓的器具，矩那么是一種可定平，可測長度、高度、深度和畫圓、畫矩形的通用丈量儀器。一、工程丈量學(xué)概述----4.工程丈量學(xué)的開展概略第30頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！?秦代李冰父子指點(diǎn)建筑的都江堰水利樞紐工程。一、工程丈量學(xué)概述----4.工程丈量學(xué)的開展概略第31頁，共41頁?北宋時沈括為了治理汴渠，測得“京師之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分〞，是水準(zhǔn)丈量的結(jié)果。?長沙馬王堆漢墓出土的地圖包括地形圖、駐軍圖和城邑圖三種，是目前世界上發(fā)現(xiàn)的最早的地圖。?殷周時期的土地丈量，秦、漢的私田制。隋唐實(shí)行均田制，建立戶籍冊。宋朝按鄉(xiāng)登記和清丈土地，出現(xiàn)地塊圖。到了明朝洪武年間的土地大清丈，編制魚鱗圖冊〔世界最早的地籍圖冊〕。?四大發(fā)明之一的指南針，有二千多年的歷史。對礦山丈量和其它工程勘測有很大的奉獻(xiàn)。29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！?在工程丈量學(xué)的開展也遭到了戰(zhàn)爭的促進(jìn)。公元前210年秦始皇建筑的“塹山堙谷，千八百里〞直道，古羅馬構(gòu)筑的兵道，以及公元前218年歐洲建筑的通向意大利的“漢尼撥通道〞等，都是著名的軍用道路。?大型特種精細(xì)工程建立和對測繪提出的愈來愈高的要求是工程丈量學(xué)開展的動力。一、工程丈量學(xué)概述----4.工程丈量學(xué)的開展概略第32頁，共41頁?工程丈量學(xué)的開展在很長的一段時間內(nèi)是非常緩慢的。直到二十世紀(jì)初，由于西方的第一、二次技術(shù)革命和工程建立規(guī)模的不斷擴(kuò)展，工程丈量學(xué)才遭到人們的注重，并開展成為測繪學(xué)的一個重要分支。1964年國際丈量師結(jié)合會〔FIG〕為了促進(jìn)和昌盛工程丈量，成立了工程丈量委員會〔第六委員會〕，從此，工程丈量學(xué)在國際上作為一門獨(dú)立的學(xué)科開展活動。29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！5.大型特種精細(xì)工程丈量

大型特種精細(xì)工程建立和對測繪的要求是工程丈量學(xué)開展的動力。這里僅簡單引見國內(nèi)外有關(guān)情況。

一、工程丈量學(xué)概述第33頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！1.國內(nèi)覽勝

三峽水利樞紐工程變形監(jiān)測和庫區(qū)地殼形變、滑坡、巖崩以及水庫誘發(fā)地震監(jiān)測，其規(guī)模之大，監(jiān)測工程之多，都堪稱世界之最。不僅采用目前國內(nèi)外最成熟最先進(jìn)的儀器、技術(shù)，在實(shí)際中也在不斷開展新的技術(shù)和方法，如對滑坡體變形與失穩(wěn)研討的計算機(jī)智能仿真系統(tǒng)；擬進(jìn)展研討的三峽庫區(qū)滑坡泥石流預(yù)告的3S工程等，都涉及到精細(xì)工程丈量。隔河巖大壩外部變形觀測的GPS實(shí)時繼續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測點(diǎn)的位置精度到達(dá)了亞毫米。該工程用地面方法建立的變形監(jiān)測網(wǎng)，其最弱點(diǎn)精度優(yōu)于±1.5mm。

一、工程丈量學(xué)概述一、工程丈量學(xué)概述----5.大型特種精細(xì)工程丈量第34頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！三峽大壩全景圖一、工程丈量學(xué)概述----5.大型特種精細(xì)工程丈量第35頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！北京正負(fù)電子對撞機(jī)的精細(xì)控制網(wǎng)，精度達(dá)±0.3mm。設(shè)備定位精度優(yōu)于±0.2mm，200m直線段漂移管直線精度達(dá)±0.1mm。大亞灣核電站控制網(wǎng)精度達(dá)±2mm，秦山核電站的環(huán)型安裝丈量控制網(wǎng)精度達(dá)±0.1mm。

北京正負(fù)電子對撞機(jī)一、工程丈量學(xué)概述----5.大型特種精細(xì)工程丈量第36頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！上海楊浦大橋控制網(wǎng)的最弱點(diǎn)精度達(dá)±0.2mm，橋墩點(diǎn)位標(biāo)定精度達(dá)±0.1mm；武漢長江二橋全橋的貫穿精度(跨距和墩中心偏向)達(dá)毫米級。高454m的東方明珠電視塔對于長114m、重300t的鋼桅桿天線，安裝的垂準(zhǔn)誤差僅±9mm。

一、工程丈量學(xué)概述----5.大型特種精細(xì)工程丈量第37頁，共41頁29十二月2023博觀而約取,厚積而薄發(fā)！長18.4km的秦嶺隧道，洞外GPS網(wǎng)的平均點(diǎn)位精度優(yōu)于±3mm，一等精細(xì)水準(zhǔn)線路長120多公里。目前輔助隧道已貫穿，僅一個