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第二章工程建设各阶段的测量及信息管理工程建设一般分为三个阶段：勘测设计、施工建设、运营管理。与之对应的测量工作称为：工程勘测、施工测量、安全监测。2.1工程勘测设计阶段的主要测量工作•工程勘测设计段的测量工作主要是提供设计人员所需比例尺的地形图和其他有关测量。2.1.1工业企业的测量具有面状特征选址，总体规划和方案比较：5000初步设计：2000技施设计：1000或500多采用航测数字化成图，结合全站仪地面数字化测量2.1.2线路工程的测量•铁路、公路、管线、电线统称为线路工程，其中线称为线路。•线路在勘测设计阶段的测量工作称作线路测量，为线路设计提供一切必要的地形资料。•我国铁路勘测设计阶段：方案设计、初步设计、施工设计，对于测量工作而言包括：初测和定测。•方案设计：设计人员根据已有的地形图资料，设计几个可能的线路方案，提出主要的方案。•初测就是根据方案设计下达的勘测设计任务书，为满足初步设计需要，对主要线路所进行的各种测量。具体工作包括：分级平面、高程控制，沿线实地选点、插旗、标出线路方向，测绘带状地形图。定测是对批准的初步设计方案，将选定的线路测设到实地上和所进行的有关测量。定测包括：中线测量、曲线测设、纵横断面测量、局部的地形图测绘和专项调查测量，为施工设计收集资料。2.1.3桥梁工程的测量1.桥位平面和高程控制测量：平面高程控制2.桥址定线测量：按照1级导线精度测设中线控制点3.桥址中线和断面测量：4.桥位地形测量：500比例尺，上下游一定范围5.桥址水文测量：洪水位、水面坡度、流速流向6.船筏走行线测量：上下游一定范围内的航迹线7.钻孔定位2.2工程施工建设阶段的测量该阶段的主要工作是施工放样，就是将设计图上的建筑物，根据其位置、形状、大小及高程按要求在实地标定出来的测量工作。其次，工程监理测量，审查、检核和监督，保证工程质量和进度。业主、施工方和监理关系：施工方的测量单位受监理单位的测量主管监督，监理方是代表业主执行测量监督。•在正式施工开始时，对控制网进行全面复测•检查验收承包人的施工定线•验收承包人测定的原始地面高程对桥梁施工还需进行桥梁下、上部结构的施工放样的检测•对每层路基的厚度、平整度、宽度、纵横坡度进行抽查，•检查施工单位的内业资料是否真实•审批承包人提交的施工图2.3工程运营管理阶段的测量监测：用测量的手段，定期地，动态地或持续地描述变形。变形监测是基础，变形分析是手段，变形预报是目的。思考题工程监理测量在工程施工阶段起什么作用，主要工作内容是什么？按照工程建设的程序，工程测量可以划分为几个阶段，各个阶段的测量工作是什么？我国铁路勘测设计中，工程勘测的初测和定测有哪些测量工作？•3.1工程测量学的理论•测量误差理论、测量精度理论、可靠性理论、灵敏度理论、工程控制网优化设计理论和测量基准理论；•3.1.1.1测量误差理论一．测量误差理论测量误差包括：偶然误差、系统误差、粗差。其中偶然误差绝大多数服从正态分布。粗差的特点是：大的误差、随机出现，大小与精度有关，能否被发现与可靠性有关。粗差的发现与多余观测数有关，可进行粗差探测和定值定位。系统误差：全部的观测值都含有系统误差，其中一部分的观测值的系统误差，引起系统性影响。•抵抗和减弱系统误差的方法：1.重复观测：使系统误差偶然化2.仪器检测：减小系统误差3.进行基准点稳定性分析：完善平差模型4.测站选址：稳定、通视好、减小系统误差•二、误差分配理论•误差分配理论是测量设计的基础。•三个原则：等影响原则、忽略不计原则、按比例分配原则。•3.1.1.2测量精度理论•测量精度是指测量精确度和准确度的总称。•测量中，精度主要包括仪器的精度和数值的精度。其中前者又称为标称精度。数值精度分为相对精度和绝对精度。相对精度分为两种：a)观测量的精度与该观测量的比值，比值越小，相对精度就越高。b)一点相对于另一个点特别是邻近点的精度。相对精度与基准是无关的。•绝对精度是指一个观测量相对于真值的精度，或相对于基准点的精度。其与基准有关，只能在同一基准下比较。•测量精度和误差是密不可分的，通常用中误差（标准差）来表示测量精度。•注意：测量精度与测量误差是两个不同的概念，精度是精确度和准确度的总称。•3.1.2可靠性理论•内部可靠性：发现或探测观测值粗差的能力•外部可靠性：抵抗观测值粗差对平差结果影响的能力•三、广义可靠性•广义可靠性：是测量系统发现和抵抗粗差与系统误差的能力，以及减小偶然误差的能力。•3.1.3灵敏度理论•定义：在给定显著水平α和检验功效β下，通过对周期观测的平差结果进行统计检验，所能发现的变形向量的下界值。•通常用于变形监测网设计中。灵敏度实质上是特殊方向上的网点精度，可以通过网点的误差椭圆直观地反映。网的灵敏度越高，则所要求的精度也越高，即精度与灵敏度是成正比的。•3.2测量技术和方法•3.2.2方向测量•地面任意一点与真北方向的夹角。陀螺经纬仪、罗盘•3.2.3距离测量•距离测量包括直接丈量、间接视距测量和物理测量。•一、直接丈量法•尺子（测绳、皮尺、钢尺）直接在地面上测定量点之间的距离。•二、视距法•一种间接测距方法。利用装有视距丝装置的测量仪器。•三、电磁波测距法•按测距方式分：脉冲式测距仪、相位式测距。•脉冲法：通过测定电磁波在传播路线上往返传播过程中的脉冲数来测定时间。•相位法：通过调制光在测线上往返传播所产生的相位差来测定时间。•四、双频激光干涉测量•3.2.4高程测量•几何水准测量、•三角高程测量、•液体静力水准测量、•GNSS高程测量•3.4特殊测量技术和方法•3.4.1基准线法测量•基准线法测量是构成一条基准线，通过测量获取沿基准线所布设的测量点到基准线的偏离值（偏距或垂距），以确定测量点相对于基准线的距离的测量，是工程测量学的一种特殊测量，常用于监测直线型建筑物的水平位移和大型线性设备的安装检校。•基准线类型：水平，垂直，任意一条不变动的直线。•方式：光学法、机械法、光电法。•一、光学法•在测小角中，设要求测定的偏距精度为0.6mm，置镜点到监测点的距离为240m，试问小角的测量精度应为多少？若采用J1经纬仪，其放大倍数为40，需要观测几个测回？•1)由l=m*s/p得m=pl/s=0.52秒。•2）m1=60秒/40=1.5秒。测回数n=(1.5/0.52)2≈9测回。•活动站牌法：偏距是利用安置在测点上的活动站牌测定的，活动站牌读数尺上最小分划是1mm，用游标可以读至0.1mm•二、光电法•尼龙丝准直系统:•激光准直系统：基准线是激光束。•三、机械法：在已知基准点上吊挂钢丝或尼龙丝构成基准线，用测尺游标、投影仪或传感器测量中间的目标点相对于基准线的偏距。•引张线、正倒垂。•正垂线法：用正垂线装置测量偏距的一种方法。•倒垂线法：用倒垂线装置测量偏距的一种方法。•3.4.2微距及其变化的测量•用伸缩测微仪监测岩体移动•3.4.3倾斜测量•确定地面或建筑物倾斜值的测量，地面上两点之间的倾斜值可以通过测量两点间的高差和距离进行计算获得。•3.4.4挠度测量•相对于水平或垂直基准线的弯曲线，曲线上某点到基准线的垂距称该点的挠度。•采集方法：正倒垂，倾斜仪•3.4.5投点测量•就是将点从一个高程面上垂直投放到另一个高程面上，主要用于高层建筑物几何中心的放样。•3.4.6传感器测量•基于光电信号转换的技术，将距离、角度和高差等几何量及其微小变化转化为电信号。•思考题1.狭义可靠性？广义可靠性？2.误差分配的三原则？3.什么叫边角精度匹配？4.偶然误差的系统性影响？系统误差的偶然化？5.LiDAR技术的优点和特点？有哪些方面的应用？•4.1概述•控制网作用：•提供基准、控制全局、加强局部和减小测量误差累积•4.5工程控制网的质量准则•精度准则、可靠性准则、灵敏度准则、费用准则。•思考题•测量控制网的主要作用？•什么是工程控制网的基准？•工程测量控制网包括哪些精度准则？•变形监测网的灵敏度？•5.1地形图及其比例尺系列•5.1.1地形图的定义和特点•地形图是指将地球表面的起伏形态和地物的位置、形状采用水平投影的方法并按一定的比例尺缩绘到图纸上，或以数字形式放在计算机上。•5.1.2地形图的比例尺•大比例尺：大于等于5000的地形图，500，1000，2000，5000•中比例尺：10000，2.5万，5万，10万•小比例尺：小于10万，20万、25万、50万、100万•我国规定1万、2.5万、5万、10万、25万、50万、100万为国家基本比例尺地形图，我国已经5万全覆盖，东部1万全覆盖•1万至5万是测绘的•10万至100万是编绘•5.2.2水下地形图测绘•包括平面定位和水深测量；①平面定位测量：GNSS、无线电定位、全站仪②回声测深仪③双波束回声测深仪④回声测深仪的安装和校准；⑤水位观测•深度基准面：将不同时刻测得的某点水深归算到该面。通常去在当地多年平均海面下深度。既要保证舰船航行安全、又要考虑航道利用率•5.4.2大比例尺地形图的典型应用—场地平整•1、在地形图拟建场地内绘制方格网，绘制完成后，内插求出每个网格点的地面高程，并标注。•2、计算设计高程单纯的平整场地可以视其为场地的平均高程。给每一个网格点赋权，权依据该点与几个网格相关而定。•3绘制出填、挖方边界线在地形图上绘制出设计高程的等高线。•4计算填、挖高度。该点的地面高程与设计高程之差。•5分别计算出挖、填土石方工程量。•6放样填、挖边界线及填、挖高度。在拟建场地内。按适当间隔分别放样出设计高程点，用明显标志将这些设计高程点连成曲线。•思考题1.我国的国家基本比例尺地形图有哪些？2.为什么说实测基本地形图是比例尺和更新周期是一个国家测绘水平发达与否的重要标志？3.什么叫深度基准面？•建筑物：具备、包含或提供人类居住功能的人工建造物•构筑物：不具备、不包含或不提供人类居住功能的人工建造物•施工放样：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。•6.1建筑限差和精度分配•一.建筑限差•竣工后建筑物的实际位置与设计位置的极限偏差二.放样精度的确定方法：误差分配建筑限差的相关规范•《混凝土结构工程施工及验收规范》•《钢筋混凝土高程建筑结构设计与施工规程》•《建筑安装工程施工及验收技术规范》•6.2施工放样的种类和常用方法•6.2.1施工放样的种类•施工放样的种类可分为角度放样、距离放样、点位放样、直线放样、铅垂线放样、高程放样等。•6.2.2点和平面直线放样方法•放样点位的常用方法有：交会法、归化法、自由设站法、极坐标法、GPSRTK法。•6.2.2.1.交会法距离交会、角度交会、轴线交会。•距离交会①计算DAP、DBP②在测站A用钢尺测设D1；③在测站B用钢尺测设D2，④相交得P点，定P点标志。•角度交会•1.计算方位角∠AB、∠AP、∠BP，则：β1=∠AP-∠ABβ2=∠BP-∠AB•2.在测站A测设β1，得AP方向；在测站B测设β2，得BP方向，相交得P点，定P点标志♦测设时，通常先沿AP、BP的方向线打“骑马桩”，然后交会出P点位置。♦注意交会角30γ150••轴线交会法•采用侧方交会原理得到被放样点的位置。P0为AB轴线上的待放样点•在轴线上先找出任意一点P。将仪器放置于P点，测量夹角α1、α2。利用获得的两个夹角，分别从C、D点计算P坐标，获得两个点的坐标取平均值，根据P0和P点的坐标移动P至P0点•6.2.2.2归化法•归化法是将放样和测量相结合的一种放样方法。•先初步放样出一点，通过多测回测量获取该点的精确位置，•然后与待放样量比较，获得改正量，通过改正，得到待放样点。•6.2.2.3极坐标法•6.2.2.4自由设站法•6.2.2.5GPSRTK法•6.2.3铅垂线放样方法1.用专用仪器——铅垂仪投测铅垂线，能向上、下瞄出精确的铅垂视线，能向上、下投射出精确的铅垂激光束2.经纬仪+弯管目镜6.2.4高程放样方法•1.几何水准法•2.测距三角高程法•思考题•何谓建筑限差？他的大小与什么有关？•自由设站