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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