[精品]工程测量上课讲义

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1、工 程 测 量,新疆维吾尔自治区测绘技术中心 刘卫国 2010年3月,工程测量和工程建设息息相关。一般来说，工程建设可分为三 个阶段，即：（1）规划设计阶段（工程前期阶段）、（2）施工阶 段（工程中期阶段）、（3）运营管理阶段（工程后期阶段）。 1、工程测量的内容 如果按照其服务的对象来讲，它包括工业建设测量、铁路公路 测量、桥梁测量、隧道及地下工程测量、水利工程建设测量、输电 线路与输油管道测量、城市建设测量等。,2、工程测量的特点 工程测量与普通测量比较，有如下特点： （1）工程测量的精度根据具体的工程性质和要求而定；而普通 测量（包括控制测量和地形图测绘）的精度则是综合各种建设的需 要，

2、按统一的规范进行。 （2）工程测量控制点在点位的选择和标志的构造等方面与一 般控制点有所区别，其是在考虑具体工程使用方便而又便于保存的 情况下设置的。 （3）工程测量时间性强，作业环境复杂，涉及其他专业知识 较多，要求测量人员必须具有一定的工程建筑知识和工程制图等知 识。,一般的工程建设，基本上可分为三个阶段,1、工程建设规划设计阶段的测量工作。每项工程建设都必须 按照自然条件（地形、地貌、地质等条件）和预期目的，进行规划 设计。在这个阶段中的测量工作，主要是提供各种比例尺的地形图 资料或数据资料（包括地形图、纵横断面图以及工程填图等），以 便进行图上的规划设计和挖（填）方计算；另外还要为工程

3、地质勘 探、水文地质勘探以及水文测验等进行测量工作。,3、工程建设运营管理阶段的测量工作。工程经验收合格交付 使用后，便进入了运营管理阶段。在工程建筑物运营期间，为了监 视其安全和稳定的情况，了解其设计是否合理，验证设计理论是否 正确，需要对其位移（水平位移、垂直位移）、沉陷、倾斜以及摆 动等进行观测（即变形观测）。 如：对于工业与民用建筑物的基础而言，主要观测内容是均匀 沉陷与非均匀沉陷，从而计算绝对沉陷值、平均沉陷值、相对弯曲、 平均沉陷速度以及绘制沉陷分布图，进而分析原设计是否合理，并 监视建筑物的安全和稳定性。,第一部分、工程建设中地形图的测绘,一、概述 随着国民经济的发展，各种工程建

4、设对于大比例尺地形图的需 求不断增加，这就要求测量人员能在短期内完成规定数量和质量的 大比例尺地形图。 对于大范围的测图工作，其成图资料应作为国家基本地形图的 一部分，地形图的规格、质量，应根据国家统一的规范标准来确定。,一、概述（续1） 对于较小范围的测图工作，例如为工矿企业的设计而测绘的地 形图，属于一次性专用地形图。在企业建成之后，设计地区的原地 形图与现实情况相差很大，使原测的地形图失去保留的价值，此 时，应根据图的细致程度、设计内容和地形复杂程度，确定测图的 方法和要求。 一般来说，1:5000地形图可用于规划设计，如厂址选择、总体 规划、方案比较等； 1:2000地形图用于初步设计

5、； 1:1000地形图用 于施工设计； 1:500地形图用于地形复杂、建筑物密集、精度要求 较高的工矿企业施工设计。,一、概述（续2） 大比例尺地形图的测绘方法，目前在我国各工程测量单位，由 于技术力量、仪器设备、测图经验等方面的差异，所采用的方法不 尽一致。一般而言，白纸测图与数字化成图并存。其中有大平板仪 测绘法、航空摄影测量法、全野外数字测图法等。 大平板仪测绘法由于生产工艺落后，只能生产模拟地形图，因 而，较大的工程测量单位目前已不采用。,一、概述（续3） 航空摄影测量法适合于大范围的成图，它除了可以制作线划图 外，还可以制作影像图等。但它对测绘人员的技术素质、仪器设备 也提出了较高要

6、求。一般而言，大型工程测量单位采用此方法。 全野外数字测图法。随着电子测量技术和计算机技术的迅速发 展，近年来发展很快。为满足微机处理各种地面信息以及建立各种 信息系统（如矿山信息系统等）的需要，必然要求测量人员提供 数字产品。因为数字产品不但便于保管、运输，又利于更新修测。 因此，下面重点介绍全野外数字测图法测绘大比例尺地形图。,二、全野外数字测图 1、数字地形图的特点 数字地形图是以数字的形式表达地形特征点的集合形态。数字 测图的实质是一种全解析、机助测图的方法。与模拟测图相比，数 字地形图具有显而易见的优势和广阔的发展前景，是地形测绘发展 的技术前沿。与模拟测图相比，它有如下特点： （1

7、）数字测图使大比例尺测图走向自动化； （2）数字测图使大比例尺测图走向数字化； （3）数字测图使大比例尺测图实现了高精度； （4）数字测图使大比例尺测图进入了新时期。,2、数字地形图的优点 由于采用计算机处理从而提高了制图速度。 能够满足特殊的分层等用图需求，可出版专题图。 避免因图纸伸缩带来的误差。 可以实时方便地进行更新。 便于数据共享，为用户提供便利。 可直接量算性。 可直接作为GIS的重要信息源。,3、数字测图对计算机系统的基本要求 硬件部分：由全站仪、数据记录器（内存或电子手簿）、计算 机主机（便携式或台式机）、绘图仪、打印机、数字化仪和其他输 入、输出设备组成。 软件部分：数字测图

8、系统的软件是系统的关键。一个完整的数 字测图系统软件，应具有数据采集、输入、数据处理、图形编辑与 修改和绘图等功能。处理后的结果可以列表方式、文件方式或以地 形图方式输出，绘制出符合国家标准图式要求的图纸。,4 、数字测图系统的概念 数字测图系统是以计算机为核心，在外连输入、输出设备硬 件、软件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、绘 图、输出、管理的测绘系统。 广义地理解数字测图系统就是将采集到的地形数据输入计算 机，由机内的成图软件进行处理、成图、显示，经过编辑、修改， 生成符合国家标准的地形图，并控制绘图仪出图。 广义的数字测图系统如下：,广义的数字测图系统,全 站 仪,光 盘,

9、PC 卡,电子手簿,数字化仪,扫描仪,解析测图仪,打印机,绘图仪,微型计算机,显示器,电子平板（便携机）,图形输出,数据输出,硬 盘,5、全野外数字测图法作业概述 采用全站仪进行实地测量，并将野外采集的数据自动传输到电 子手薄、磁卡或便携机，现场自动记录。 由于目前全站仪的测量精度高，而电子记录数据又能如实进 行，无精度损失，所以全野外数字测图法是数字测图中精度最高的 一种，是目前城市地区大比例尺测图中主要采用的测图方法。 全野外数字测图作业流程如下：,全野外数字测图作业流程如下： 与计算机的数据通讯主要方式：（1）电缆传输；（2）磁卡交 换数据；（3）红外线无线通讯。,全站仪,电子手簿 磁

10、卡,计算机,生成数字地形图,现场绘制地形草图,室内人机交互编辑,5.1、野外地形点的描述 数字测图是经过计算机软件自动处理（包括自动识别、自动检 索、自动连接、自动调用图式符号等），自动绘出所测的地形图。 因此，对地形点必须同时给出定位信息及绘图信息，数字测图 中地形点的描述必须具备以下3类信息： 1、定位信息：测点的三维坐标（X、Y、Z）； 2、绘图信息之 一：测点的属性即测点的特征信息（属性信息）。绘图时必须知道 该点是什么点：是地貌点？是地物（房角、 电线杆等）点？3、 绘图信息之二：测点的连接关系。据此可将相关的点连成一个地物。,5.1、野外地形点的描述（续1） 测点的点位是使用仪器在

11、外业测量得到的，最终以X、Y、Z （H）三维坐标表示。测点时须标明点号，点号在测图系统中是唯 一的，根据它可以提取点位坐标。 测点的属性采用地形编码表示，不同的成图软件使用不同位数 的编码方案。如：广州开思软件使用7位数编码；南方CASS软件使 用6位数编码。,5.1、野外地形点的描述（续2） 野外测量时，知道测的是什么点，是房屋还是道路等，现场记 录该点特征信息（房角点、电线杆等）和连接信息；显示成图时， 利用测图系统中的图式符号库，参照野外地形草图标注的点的特征 信息，从库中调用对应的图式符号成图。也就是说，如果测得点 位，又知道该点与哪个点相连，还知道它们对应的图式符号，那 么，就可以将

12、所测的地形图绘制出来。 测点的连接信息是用连接点和连接线型表示的。,6、全野外数字测图法作业步骤 （1）测图前的准备工作 成果资料的收集和分析。测量任务开始前应对测区内已有成果 资料进行收集、分析。成果资料一般包括：已有的各种比例尺地形 图；已有的控制点（已知点）资料，包括平面控制网图、水准路线 图、点之记、成果表、成果精度、技术总结等。 实地进行踏勘，了解测区的基本情况。包括：道路、天气、土 质、植被、地形、冻土深度等，同时确定已知点的完好程度及测区 的其它基本情况。,（2）专业技术设计 在充分分析已有资料、踏勘测区的基础上，根据本单位人员的 技术状况、工期及装备等情况，制定作业方案，编写专

13、业技术设计 书。专业技术设计书经生产单位技术质量管理部门（或甲方）审批 后执行。,（3）仪器设备准备 实施数字测图前，应准备好仪器、器材。主要包括：全站仪、 对讲机、电子手簿或便携机、备用电池、通讯电缆（若使用全站仪 的内插式记录磁卡，可不用此电缆）、花杆、棱镜等。 使用的仪器设备应经过计量检定和自检自校，性能良好；对讲 机、全站仪应提前充电。 数据采集之前，宜提前将测区的全部已知成果输入全站仪、电 子手簿或便携机内，以方便后期调用。,（4）工作底图准备 目前一般全野外数字测图采用“测记法”作业。作业要求在实地 绘制较详细的地形草图。地形草图目的是提供绘图信息（测点的属 性信息和连接信息）。

14、绘制地形草图一般在专门的工作底图上进行。这个工作底图宜 用旧地形图、平面图的晒蓝图等制作，也可用放大的航测影像图制 作。,（5）控制测量基础控制 基础控制测量包括基础平面控制测量和基础高程控制测量，是 一切测绘产品的控制基础。控制网的布设应遵循从整体到局部、从 高级到低级分级布设的原则。 基础平面控制联测方法可以为：GPS静态网、导线网和附合导 线等。 基础高程控制联测方法可以为：水准网、附合水准路线等。,（5）控制测量基础控制（续） 基础控制测量与传统地形图测绘时建立控制的方法一样，一般 包括基础控制点的选点、造标（有必要或有要求时）、埋石、观测、 平差计算和资料整理。 其中：基础控制点的点

15、之记应在野外现场绘制，禁止在室内追 忆绘制。,（6）控制测量图根控制 图根控制的建立可根据测区地物密集程度及地貌复杂程度等因 素综合确定。由于采用电磁波测距，测站点到地物、地形点的距离 即使在500米，也能保证测量精度，故对图根点的密度要求比白纸 测图要松，一般以在500米以内能测到碎部点为原则。 图根控制联测方法可以为： GPS静态网、 GPS RTK作业方式、 导线网和附合导线、水准网、附合水准路线和电磁波测距高程导线 等。 通视条件好的地方，图根点密度可稀疏些；地物密集、通视困 难的地方，图根点密度可大些。,（7）野外数据采集 一般来讲，每一作业组需观测员一名，绘地形草图领镜员一 名，立

16、镜员一至二名，其中绘地形草图领镜员是作业组的指挥者， 需技术较全面的人担任。进入测区后，开始以下工作： 绘地形草图领镜员首先对测站周围的地貌、地物分布情况大致 巡视一遍，认清方向，及时按近似比例尺勾绘一份含主要地物、地 貌的地形草图（若在航测影像图上会更准确的标明），便于观测时 在地形草图上标明所测碎部点的位置及点号。,（7）野外数据采集（续1） 观测员指挥立镜员到事先选好的某已知点上准备立镜定向；观 测员则架好仪器，量取仪器高；然后启动操作全站仪，选择测量状 态，输入测站点号、定向点号和仪器高；瞄准定向棱镜，定好方向 后，通知立镜员开始测点。,（7）野外数据采集（续2） 立镜员在碎部点立镜后，观测员及时瞄准棱镜，用对讲机联系、 确定镜高（一般设在固定高度，如1.5米），输入镜高（镜高不变时 直接按