工程测量学考试复习要点

工程测量学复习要点武汉大学XX第一章绪论1、定义一：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。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。2、工程测量学的内容划分：工程测量按工程建设的规划设计、施工建设和运营管理三个阶段分为“工程勘测”、“施工测量”和“安全监测”三大部分。（1）规划设计阶段（工程勘测阶段）：主要提供各种比例尺的地形图和剖面图，另外还要为工程地质勘探、水文地质勘探以及水文测验等测量工作。（2）施工阶段（施工测量阶段）：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，变形观测及设备的安装测量。（3）运营管理阶段（安全监测阶段）：工程建筑物的变形监测：水平位移、沉陷、倾斜、以及摆动等定期和持续观测3、工程测量的主要内容：（1）工程测量中的地形图测绘（2）工程控制网布设及优化设计（3）施工放样技术和方法（4）工程的变形监测分析和预报（5）工程测量的通用和专用仪器（6）工程测量学中的误差及测量平差理论。4、工程测量常用的技术：（1）常规地面测量技术（2）卫星定位技术（GPS）（3）影像技术（4）水下地形测量技术（5）特种量测技术（6）信息管理技术。5、工程测量的特点：（1）与其它测量的相同点：基本理论、方法、观测手段、平差原理及仪器使用相同1）测量精度要求变化大，从高精度测量到低精度测量2）有特殊的测量仪器和特殊的点位装置3）测量场地小、干扰大（作业环境复杂）4）测量时间性强，数据多5）工程背景要求高。第二章工程建设中的测量工作与信息管理1、（1）规划设计阶段的测量主要是提供地形资料。取得地形资料的方法是，在所建立的控制测量的基础上进行地面测图或航空摄影测量。（2）施工建设阶段的测量的主要任务是，按照设计要求在实地准确地标定建筑物各部分的平面位置和高程，作为施工与安装的依据。一般也要求先建立施工控制网，然后根据工程的要求进行各种测量工作和监理测量工作。（3）竣工后的营运管理阶段的测量，包括竣工测量以及为监视工程安全状况的变形观测与维修养护等测量工作。2、桥梁工程勘测设计阶段的测量工作：桥位平面和高程控制测量；桥址定线测量；断面测量；桥位地形测量；河床地形测量；流向测量；船筏走行线测量；钻孔定位测量。第三章工程控制网布设理论与方法1、工程控制网：分类：测图控制网、施工（测量）控制网、变形监测网、安装（测量）控制网。作用：（1）为工程建设提供工程范围内统一的参考框架，为各项测量工作提供位置基准（2）满足工程建设不同阶段对测绘在质量（精度、可靠性）、进度（速度）和费用等方面的要求。（3）工程控制网具有控制全局、提供基准和控制测量误差积累的作用。建网步骤：1）确定控制网的等级；2）确定布网形式；3）确定测量仪器和操作规程；4）在图上选点构网，到实地踏勘；5）埋设标石、标志；6）外业观测；7）内业数据处理；8）提交成果。2、测图控制网：控制测量误差的累积；保证图上内容的精度均匀；相邻图幅正确拼接。3、施工平面控制网具有以下特点：（1）控制的范围较小，控制点的密度较大，精度要求较高（轴线相对精度）范围：一般几百平方米——几十平方公里（2）使用频繁（3）受施工干扰大→控制点密度要求大（4）投影面特殊，投影面与工程的平均高程面一致（5）施工控制网常采用独立的坐标系，其坐标轴平行或垂直于建筑物的主轴线（6）有时分两级布网，次级网可能比首级网的精度高。4、安装测量控制网：施工后期布设，注意点的密度和位置。特点：通常是一种微型边角网，边长从几米至一百多米整个网由形状相同、大小相等的基本图形组成精度要求很高，其测量精度有时要达到计量级。5、建筑物放样的精度有哪些要求和特点：绝对精度要求（主轴线精度要求）：主要受地形、工程地质等条件的影响，其精度要求一般不高。相对精度要求（细部点对主轴线的精度要求）：相对精度直接影响建筑物的整体结构、联系、美观等，其要求一般较高。6、工程控制网基准的建立方法：测图控制网：总是选国家或城市坐标系（含平面和高程）下的已知点坐标为其基准，内精度高，但可能导致网形的变形——扭曲和缩放，考虑已知点变形施工控制网：一点一方向，自定义投影带、中央子午线、抵偿高程面。一般测土控制网是约束网，施工控制网是最小约束网，变形监测网是无约束网或最小约束网，安装控制网为最小约束网或约束网。7、三差改正：1）边长归化改正——将所测量的边长归算到参考椭球面的改正2）投影改正——将参考椭球面上的方向和边长投影到高斯平面上的改正，与测区到中央子午线的远近有关。3）方向改正——将所测量的方向归算到参考椭球面的改正。变形监测网的坐标系和基准的选取应该遵循的原则：8、工程控制网的质量准则（精度、可靠性、灵敏度和费用准则）一、精度准则1、总体精度准则（1）E准则——置信超椭球的最大半轴应尽可能地小（2）体积准则——置信超椭球的体积应尽可能地小（3）方差准则（A准则）——置信超椭球的半轴平方和应尽可能地小体积准则的缺点是：即使体积达到最小，但个别半轴仍较大。方差准则可克服上述缺点。（4）平均精度准则。（5）均匀性和各向同性准则——均匀性是指网中所有点具有相同形状和大小的误差（或置信）椭圆，而各向同性则是表示在均匀的条件下还具有各方向精度相等的性质，即椭圆变成了圆2、点位精度和相对点位精度（1）描述点位精度的常用标量分如下两种：1）赫尔默特（平均）点位误差（称为迹准则）2）维克迈斯托点位误差（称为面积准则）（2）相对点位精度——用相对误差椭圆描述3、未知数函数的精度控制网中用直接连接或不直接连接的两点间的距离作未知数函数来描述相邻精度。4、主分量——用置信椭球半轴表示，实际上表明了观测误差最大和最小的方向5、准则矩阵——是人为设计的控制网坐标未知数的协方差矩阵，其元素是根据网的精度要求确定的。二、可靠性准则指发现（或探测）观测值粗差的能力（称内部可靠性）和抵抗观测值粗差对平差结果影响的能力（称外部可靠性）。一般采用多余观测、重复观测或者多余已知点进行检查。保证观测的可靠性。多余观测分量的特点：–0≤ri≤1（1）r越小，则观测值中的粗差则越难被发现（2）对于一个确定的网和设计方案，观测值的内部可靠性与其精度成反比：观测值的精度愈高，则其可靠性愈低，愈不可靠；观测值的精度愈低，愈可靠——可靠性值随精度而重新分配。（3）观测精度确定时，多余观测数愈大，网的可靠性愈高，建网费用也愈高。（4）对于独立网来说，观测值的内部可靠性是与基准的位置无关的不变量。一个好的控制网，观测值的多余观测分量应大于0.3-0.5。三、灵敏度准则灵敏度实质上是特殊方向上的网点精度的反映，网的灵敏度愈高，所要求的观测值的精度也愈高。四、费用准则：两个原则（最大原则和最小原则），用观测值的权的总和的最小作为费用准则。9、工程控制网的优化设计方法：解析法：通过数学方程用最优化方法求解。模拟法：根据经验和准则，通过计算比较、修改，得到最优方案。10、模拟法：模拟法优化设计过程：①设计网形、实地踏勘；②定初始方案，模拟观测值，网平差，计算各种精度和可靠性值；③观测修改；④再作模拟计算，重复进行，直到满意。⑤人机交互方式进行。基于可靠性的模拟优化设计法--要点和步骤：①网的初始方案应对所有可能观测的边和方向进行全测，是一个““肥网””或““密网””。②观测值之间的精度相差不要太大，边角间的精度应基本匹配。③观测精度应选取仪器所能达到的最高精度，使优化时有降低的余地。④模拟初始观测方案，进行平差计算，对精度可靠性乃至灵敏度计算结果进行分析：观测精度是否合理，是否需作调整，基于观测值内部可靠性指标按从“肥”到“瘦”，从“密”到“疏”的策略进行网的优化设计。优点：适用性好、模型简单、但是计算量大，不是严格意义上的最优解。11、隧道（洞）工程控制网：洞内导线的设计可分由大地四边形构成的全导线网和交叉双导线网两种形式，长导线边按500m设计，大地四边形的两条短边可用钢尺量取且不作方向观测。由于大地四边形全导线网的观测量大，且靠近洞壁的侧边易受旁折光影响，所以采用交叉双导线网更好。为增加检核，应每隔一条侧边闭合一次，成为由重叠四边形构成的交叉双导线网。12、桥梁施工控制网：一般要求在桥轴线上布点，以控制桥长和进行桥轴线放样。第四章工程测量的仪器与方法1、角度测量：水平角和垂直角，仪器主要为经纬仪（光学经纬仪、电子经纬仪（全站仪））。经纬仪的测角误差主要来源于：轴系误差和读书系统误差。水平角：测回法，注意是否归零。垂直角：三丝法和中丝法，竖直指标差，利用盘左、盘右消除竖直指标差。电子经纬仪、目标自动照准、陀螺经纬仪。2、距离测量：直接丈量、间接视距测量、物理测距。（1）钢尺量距：定线、量距、测量定向桩之间的高差、成果整理。尺长改正、温度改正、倾斜改正。P70L=L0+∆L+∝(t−t0)L0，∆L为尺长改正，∝为钢尺膨胀系数（2）电磁波测距：脉冲式和相位式。通过双尺组合测相位，保证测程和精度。改正：仪器家常数和乘常数改正（频率偏移）、气象改正（温度、气压）、倾斜改正。还有波道曲率改正、归心改正、周期误差改正等。激光干涉仪：利用迈克尔逊干涉系统高精度的测量长度，可用于测距仪的检定。3、高程测量：几何水准测量、三角高程测量、液体静力水准测量、GPS高程测量。（1）电子水准仪优缺点：优点：读数客观精度高速度快效率高操作简单缺点：电子水准仪对标尺进行读数不如光学水准仪灵活电子水准仪受外界条件影响较大。（2）液体静力水准测量：采用连通器的原理，通过静止液面传递高程。精度高，容易实现自动化观测，但是测程有限。不能残存气泡，消除零点差，注意温度差、气压差的影响，液体质量的影响，仪器倾斜误差等。（3）三角高程测量：需注意球气差改正（气球曲率，大气折光）。测角误差对高差的影响大于测距误差的影响。（4）倾斜测量：倾斜仪，精度高用多个倾斜仪可构成倾斜仪阵，用于地表沉降的连续、自动观测。4、准直测量：测定某一方向上点位的相对变化，可以是水平方向也可以是垂直方向。水平向：a、光学准直：测小角法、活动标牌法（主要用于变形监测）b、光电准直：激光准直法c、机械法：引张线法（钢丝、尼龙丝）垂直向：a、激光准直b、正倒锤法5、波带板激光准直测量方法：在一基准点A安置激光器；在另一基准点B安置探测器；在待测点i安置一特定“焦距”的波带板。波带板的功能：把一束单色相干光会聚成一个亮点。6、坐标测量：全站仪、GPS、激光跟踪仪、激光扫描仪等。其他仪器还有激光扫平仪、投点仪等。第六章工程建筑物的施工放样1、什么是施工放样？它有哪些特点和要求？答：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。如果放样出错且没有及时纠正，将会造成极大的损失。在放样前，测量人员首先要熟悉建筑物的总体布置图和细部结构设计图，找出主要轴线和主要点的设计位置，以及各部件之间的几何关系，再结合现场条件、控制点的分布和现有的仪器设备，确定放样的方法。2、精度分配原则：等影响原则和忽略不计原则。当控制点误差为总误差的30%-40%时，控制点误差的影响可忽略不计。3、高程放样方法：（1）水准仪法：特殊时候可采用倒尺法，悬挂钢尺传递基坑高程。（2）全站仪无仪器高法：适用于测区高低起伏大的工程放样，距离较远时，需考虑球气差影响。4、点位放样：除GPS放样和直角坐标法以外，本质都是采用通过距离和角度进行放样。极坐标法、全站仪坐标法、交会法（距离交会、角度交会、前交、后交、自由设站）、直接坐标法（GPSRTK）、直角坐标法。采用的仪器有：经纬仪、全站仪、钢尺、GPS接收机。5、铅垂线放样：经纬仪+弯管目镜法、光学铅垂仪法、激光铅垂仪法。6、在前方交会中，如果交会角不变，在什么情况下对放样精度有利？什么时候不利？答：当γ90°时，对称交会最为有利；当γ90°时，对称交会最为不利；当γ=90°时，与图形无关。7、归化法放样极坐标法放样点位如何进行归化改正？答：归化法放样是指