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绪论《工程测量学》第一章主要内容什么是工程测量学？为什么要学工程测量学？如何学工程测量学？重点：什么是工程测量学？1.1.1学科定义定义一：工程测量学是研究各种工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。§1.1工程测量学在测绘学中的定位和研究应用领域工业建设城市建设交通工程（铁路、公路、机场、车站、桥梁、隧道）水利电力工程（河川枢纽、大坝、电站、渠道）地下工程管线工程（高压输电线、输油送气管道）矿山工程各种工程包括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，它是测绘学在国民经济和国防建设中的直接应用。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。评价1.1.2学科地位1.1.3研究应用领域工程测量学（德国）：•测量仪器和方法•线路、铁路、公路工程测量•高层建筑测量•地下建筑测量•安全监测（过去）四个工作组：1）测量方法和限差；2）土石方计算；3）变形测量；4）地下工程测量。一个特别组：变形分析与解释国际测量师联合会(FIG)的第六委员会称作工程测量委员会（现在）六个工作组1.精密工程测量技术与方法；2.线路工程测量与优化；3.变形测量；4.工程测量信息系统；5.激光技术在工程测量中的应用；6.电子科技文献和网络。两个专题组：1.专用测量仪器；2.工程测量标准。德国、瑞士、奥地利3个德语语系国家自50年代发起组织每3～4年举行一次的“工程测量国际学术讨论会”。过去把工程测量划分为以下几个专题：测量仪器和数据获取；数据解释、处理和应用；高层建筑和设备安装测量；地下和深层建筑测量；环境和工程建筑物变形监测。1992年第11届讨论会的专题是：测量理论与测量方案；测量技术和测量系统；信息系统和CAD；在建筑工程和工业中的应用。1996年的第12届讨论会的专题是：测量和数据处理系统；监测和控制；在工业和建筑工程中的质量问题；数据模型和信息系统；交叉学科的大型工程项目。通过研讨会专题的变化你能得到什么信息？从以上可见：工程测量学的研究领域既有相对的固定性，又是不断发展变化的。工程测量学主要包括以工程建筑为对象的工程测量和以设备与机器安装为对象的工业测量两大部分。在学科上可划分为普通工程测量和精密工程测量。工程测量学的主要任务是为各种工程建设提供测绘保障，满足工程所提出的要求。精密工程测量代表着工程测量学的发展方向，大型特种精密工程建设是促进工程测量学科发展的动力。1.2.1按工程建设阶段划分A工程建设规划设计阶段的测量工作B工程建设施工阶段的测量工作C工程建设运营管理阶段的测量工作§1.2工程测量学内容§1.2工程测量学内容规划设计阶段：主要是提供各种比例尺的地形图，另外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。对于重要的工程区的稳定性监测。按工程建设阶段划分§1.2工程测量学内容建设施工阶段：建立施工控制网，工程建筑物定线放样，施工质量控制，开挖与建筑方量测绘，工程竣工测量、变形观测以及设备的安装测量等。按工程建设阶段划分§1.2工程测量学内容运营管理阶段：工程建筑物的变形观测：水平位移、沉陷、倾斜以及摆动等定期或持续监测。建立工程进管理、维护信息系统。按工程建设阶段划分1.2.2按服务对象划分按服务对象分：建筑工程测量、水利工程测量、线路工程测量、桥隧工程测量、地下工程的测量、海洋工程测量、军事工程测量、三维工业测量，以及矿山测量、城市测量等。个性、共性；特殊和一般的关系。§1.2工程测量学内容1.2.3主要内容（共性）模拟或数字的地形资料的获取与表达；工程控制测量及数据处理；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；工程变形及与工程有关的各种灾害的监测分析与预报；工程测量专用仪器的研制与应用；工程信息系统的建立与应用等。§1.2工程测量学内容2）工程控制网布置及优化设计测图控制网施工控制网变形监测网安装控制网工程控制网必须进行网的优化设计绝大多数首级工程控制网都可采用GPS来建立坐标源确定基准选择仪器与方法选取网的精度、灵敏度建网费用优化设计3）施工放样技术和方法4）工程的变形监测分析和预报5）工程测量的仪器经纬仪——电子经纬仪水准仪——电子水准仪全站仪——测量机器人通用仪器专业仪器：主要应用在精密工程测量领域基准线测量距离测量高程测量侧斜测量三维激光扫描仪具有多种功能的混合测量系统专用仪器包括机械式、光电式及光机电（子）多传感器集成式仪器或测量系统。基维线测量或准直测量仪器：有正锤、倒锤及垂线观测仪、引张线仪、各种激光准直仪、铅直仪（向下、向上）、自准直仪以及尼龙丝或金属丝准直测量系统等。在距离测量仪器：中长距离、短距离和微距离测量。ME5000、铟瓦线尺测距仪DISTINVAR、应变仪DISTERMETER、双频激光干涉仪、CCD线列传感器测量，距离测量精度从毫米、微米级进入到纳米级。6）工程测量学中的误差及测量平差理论最小二乘法：经典最小二乘法、、模型误差、自由网、和拟稳平差。非最小二乘估计：稳健估计和有偏估计。参数估计、非参数估计、半参数估计；线性估计、非线性估计。§1.3工程测量学发展概况古代近代现代及将来测量”一词来源于希腊文，其原始意思是“土地划分”。工程测量学是在古代为了战胜洪水、兴修水利等的实践中逐渐发展起来的。从世界范围来看，近代所进行的工程测量也主要是为工程规划设计提供地形资料，仅局限在“工程勘测”的内容。20世纪以来，人类的工程建设规模和速度空前发展，相继出现了大型水利枢纽、联合生产流水线、城市地下铁路等巨型工程，其总体布局和工程结构都很复杂，施工场地也很大。为了保证竣工后的工程质量，对于各个主轴线及细部结构放样都提出了严格的要求。为此，人们致力于定线和放样的方法及其精度分析的研究，形成了施工测量学的内容。20世纪50年代以后，出现了高能粒子加速器和射电望远镜，以及各种大范围自动生产线等建设工程。这些工程定位放样的精度要求很高，必须采用特制的仪器设备和拟订专门的测量方法，这就是高精度工程测量。在施工测量发展的同时，由于设计、施工和管理的需要，监测工程结构物空间位置随时间变化的测量工作（即变形测量）也发展起来。这样就形成了当代工程测量学的全部内容。中国古代的测量技术曾取得过辉煌的成就，其中代表性的成果有：公元前21世纪，大禹治水“左准绳，右规矩”以测定远近和高低，这是中国最古老的工程测量实例。公元前11世纪，完成世界上有确切记载的最古老的地图——西周初年洛邑地图公元462年，祖冲之编制完成《大明历》，测定朔望月为29.530588日，与现代采用的数值仅相差0.3秒。公元724年，张遂（一行）、南宫说等在今河南滑县至上蔡实测了约300千米的子午弧长中国古代测量技术代表性的成果：公元1075年，沈括使用水平尺，罗盘等测量地形，并发现磁偏角的存在。公元1276年，郭守敬首次以海洋面为基准，比较不同地点的地势高低。公元1718年，清朝康熙年间编绘《皇舆全图》。然而，中国近代的科学技术曾一度停顿、衰落。1958年我国第一次用现代测绘技术完成《中华人民共和国地形图（1:100万）》编绘，而在几乎同一时代的1967年，美国已完成整个月球表面的测绘，编绘1:100万月球地形图和地质图。中外工程测量技术的差距可见一斑。中国现代的工程测量新中国成立后，我国的工程测量学才在真正意义上开始起步测绘基准的建立：坐标基准高程基准1954北京坐标系——1980国家大地坐标系1956黄海高程系统——1985国家高程基准改革开放以来，中国土木工程建设进入一个突飞猛进的发展期，中国成为全世界范围内土木工程建设规模最大的国家。工程实践的强烈需要，极大地推动了工程测量技术的发展三峡水利枢纽工程变形监测和库区地壳形变、滑坡、岩崩以及水库诱发地震监测，其规模之大，监测项目之多，都堪称世界之最。不仅采用目前国内外最成熟最先进的仪器、技术，在实践中也在不断发展新的技术和方法，如对滑坡体变形与失稳研究的计算机智能仿真系统；拟进行研究的三峡库区滑坡泥石流预报的3S工程等，都涉及到精密工程测量。隔河岩大坝外部变形观测的GPS实时持续自动监测系统，监测点的位置精度达到了亚毫米。该工程用地面方法建立的变形监测网，其最弱点精度优于±1.5mm北京正负电子对撞机简称:BEPC北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一。北京正负电子对撞机（BEPC）是我国第一台高能加速器，是高能物理研究的重大科技基础设施。由长202米的直线加速器、输运线、周长240米的圆型加速器（也称储存环）、高6米重500吨的北京谱仪和围绕储存环的同步辐射实验装置等几部分组成，外型象一只硕大的羽毛球拍。正、负电子在其中的高真空管道内被加速到接近光速，并在指定的地点发生对撞，通过大型探测器--北京谱仪记录对撞产生的粒子特征。科学家通过对这些数据的处理和分析，进一步认识粒子的性质，从而揭示微观世界的奥秘北京正负电子对撞机的精密控制网，精度达±0.3mm。设备定位精度优于±0.2mm，200m直线段漂移管直线精度达±0.1mm大亚湾核电站控制网精度达±2mm秦山核电站的环型安装测量控制网精度达±0.1mm杭州湾（全长36公里是世界上最长的跨海）大桥GPS首级控制网（1.4mm）1.4工程测量学与相邻课程的关系数学、应用数学、物理学工程学科计算机科学大地测量学摄影测量与遥感地图制图学人文管理工程测量学外语