搜索
工程测量付必涛副教授fubitao@163.com华中科技大学水电学院教材王金玲.工程测量.武汉大学出版社，2004.课时：32学时考核方法：作业20分闭卷考试80分章节安排第一章绪论第二章测量的基本知识第三章测量误差理论第四章角度、距离测量与全站仪第五章导线测量第六章高程测量第七章大比例尺数字地图的测量和应用第八章基本的测设工作第九章水利水电工程测量第一章绪论学习目标：1.1测量学的产生与发展。1.2工程测量学的概念。1.3测量技术在水利水电工程中的应用。1.4地面点定位。1.5测量工作原则。1.1测量学的产生与发展建筑、农田、水利建设等的需要：公元前二十七世纪建设的埃及大金字塔，其形状与方向都很准确，说明当时已有放样的工具和方法。我国古代的农业生产历史，就是一部治水的历史，而治水就需要进行测量工作。早期的水利工程多为河道的疏导，其主要的测量工作是确定水位和堤坝的高度。司马迁在《史记》中对夏禹治水有这样的描述：“陆行乘车，水行乘船，泥行乘撬，山行乘撵（jú），左准绳，右规矩、载四时，以开九州，通九道，陂九泽，度九山”。其中，准是水准器，绳是丈量距离的工具，规是画圆的器具，矩则是一种可定平、测长度、高度、深度和画圆画矩形的通用测量仪器。秦代李冰父子领导修建的都江堰水利枢纽工程，曾用一个石头人来标定水位，当水位超过石头人的肩时，下游将受到洪水的威胁；当水位低于石头人的脚背时，下游将出现干旱。这种标定水位的办法与现代水位测量的原理完全一样。北宋时沈括为了治理汴渠，测得“京师之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分”，是水准测量的结果。1973年从长沙马王堆汉墓出土的地图包括了地形图、驻军图和城邑图三种，不仅所表示的内容相当丰富，绘制技术也非常熟练，在颜色使用、符号设计、内容分类和简化等方面都达到了很高水平，是目前世界上发现的最早的地图。公元前十四世纪，在幼发拉底河与尼罗河流域曾进行过土地边界的划分测量。我国的地籍管理和土地测量最早出现在殷商时期，秦、汉过渡到私田制。隋唐实行均田制，建立户籍册。宋朝按乡登记和清丈土地，出现地块图。到了明朝洪武四年，全国进行土地大清查和勘丈，编制的鱼鳞图册，是世界最早的地籍图册。军事、交通运输的需要中国战国时期修筑的午道，古罗马时期构筑的兵道，在修建中都应用了测量工具进行地形勘测、定线测量和隧道定向开挖测量。万里长城，从整体布局到修筑，都进行了详细的勘察测量和施工放样工作。采矿的需要据《周礼》记载，在周朝已建立了专门的采矿部门，开采时很重视矿体形状，并使用矿产地质图来辨别矿产的分布。我国四大发明之一的指南针，从司南、指南鱼算起，有二千多年的历史，对矿山测量和其它工程勘测有很大的贡献。在国外，意大利都灵保存有公元前十五世纪的金矿巷道图。公元前十三世纪埃及也有按比例缩小的巷道图。公元前一世纪，希腊学者格罗·亚里山德里斯基对地下测量和定向进行了叙述。德国在矿山测量方面有很大贡献，1556年格·阿格里柯拉出版的《采矿与冶金》一书，专门论述了开采中用罗盘测量井下巷道的一些问题。测绘仪器的发展测量水平角和竖直角的经纬仪，是由英国机械师西森(Sisson)约于1730年首先研制的，后经改进成型，正式用于英国大地测量中。1904年，德国开始生产玻璃度盘经纬仪。二十世纪50年代出现了光电测距仪。60年代出现了电子经纬仪。80年代出现了全站仪。机械经纬仪光学经纬仪全站仪经纬仪、全站仪1.2工程测量学的概念测量学的定义:测量学是研究对地球整体及其表面和外层空间中的各种自然和人造物体上与地理空间分布有关的信息进行采集处理、管理、更新和利用的科学和技术。它的主要任务有三个方面：一是研究确定地球的形状和大小，为地球科学提供必要的数据和资料；二是将地球表面的地物地貌测绘成图；三是将图纸上的设计成果测设至现场。测量学的分支大地测量学；摄影测量学(中小比例尺地图制图、雕像精密制作)；地图制图学；工程测量学；海洋测绘学；地籍测量学。定义：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。各项工程包括：工业建设、铁路、公路、桥梁、隧道、水利水电工程、地下工程、管线（输电线、输油管）工程、矿山和城市建设等。一般的工程建设分为规划设计、施工建设和运营管理三个阶段。工程测量学是研究这三阶段所进行的各种测量工作。工程测量学(Engineeringsurveying)工程测量学在很长的一段时间内是非常缓慢的。直到二十世纪初，由于工程建设规模的不断扩大，工程测量学才受到人们的重视，并发展成为测绘学的一个重要分支。电子技术和空间技术的进步推动工程测量学快速发展。20世纪50年代，世界各国在建设大型水工建筑物、长隧道、城市地铁中，对工程测量提出了一系列要求；20世纪60年代，空间技术的发展和导弹发射场建设促使工程测量进一步发展；工程测量学的发展20世纪70年代以来，各种巨型实验室的建设以及各种精密设备的安装，从测量精度和仪器自动化方面都对工程测量提出了更高的要求。二十世纪末，测量对象不再仅限于地面，而且深入地下、水域、空间和宇宙。除了工程建设的测量工作外，变形观测、文物保护，都应用了最新的精密工程测量仪器和方法。1964年国际测量师联合会（FIG）为了促进和繁荣工程测量，成立了工程测量委员会（第六委员会），从此，工程测量学在国际上作为一门独立的学科开展活动。1.3测量技术在水利水电工程中的应用工程测量学在水利水电工程的勘测设计、施工建造和运营管理各阶段中主要的测量工作：勘测设计阶段：布设控制网或导线；测量大比例尺地形图。施工建造阶段：坝轴线的放样；测设清基开挖线；测设坡脚线；测设边坡；坡面修整测量。运营管理各阶段：变形监测。以大坝为例，讲述工程测量在水利水电工程上的应用。它应用于大坝建设和营运的各个阶段，包括设计阶段、施工阶段、竣工验收阶段和运营阶段：设计阶段：建立大坝控制网；测绘工区地形图；生成工区数字地面模型。大坝周围控制点施工阶段工程放样施工质量监控竣工阶段竣工图与工程位置测定工程质量的验收评估运营阶段大坝安全营运的实时监控保障体系(特别是在洪水期)隔河岩大坝隔河岩大坝隔河岩大坝隔河岩大坝全景隔河岩大坝隔河岩大坝地面点定位是以某种技术过程确定地面点的位置，包括：1.测绘。以测量技术手段测定地面点位置并用图象或图形和数据等形式表示出来，这种技术过程称为测绘。1.4地面点定位测设（放样）2.测设。利用测量技术手段把设计上拟定的地面点测定到实地上，这种技术过程称为测设，或称为工程放样，简称放样。地面点定位元素角度测量、距离测量、高差测量是地面点定位的测量基本技术工作。测量得到的角度(β)、距离(D)、高差(h)是地面点定位的基本元素，称为定位元素。这些定位元素具有独立性(即同类元素之间不存在函数关系)和直接可量性(即可利用测量仪器直接测量其大小)，故称之为直接观测量，或称为直接定位元素。间接定位元素地面点的定位参数x、y、H不能直接测量得到，但可以利用地面点的直接定位元素按某种规定的法则推算得到，故又称地面点的定位参数x、y、H为间接观测量，或称为间接定位元素。1.5测量工作原则⒈等级原则。等级规定是工程建设中测量技术工作成果质量的标准，是严格科学态度与实际测量技术水平的象征；离开甚至违背技术等级要求的不合格测量工作是不能容许的。⒉整体原则。整体，指的是测量对象是一个个互相联系的个体所构成的完整测量区域；还有测定位置参数不是孤立的，而是从属于工程建设整体对象的参数。1)从工程建设的全局出发实施定位的技术过程；2)定位技术过程得到的点位置必须在数学或物理的关系上符合工程建设的整体要求。⒊控制原则。控制实际上是等级原则下为工程建设自身提供定位的基准。以控制测量技术建立的基准设施是工程建设的基础，是工程建设中地面点定位的测量保证。⒋检核原则。测量成果准确可靠是测量工作以及所涉及的工程优质可靠的基础，没有经过检核证明正确的测量成果是不可取的。测量学的产生与发展。工程测量学的概念。工程测量技术在水利水电工程中的应用。地面点定位。测量工作原则。小结