工程测量学教案1.doc

工程测量学教案 第一讲 基本知识 一、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。 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的理论、方法和技术，以及研究对测量和工程有关信息进行管理和使用的学科。 定义三：工程测量学是研究地球空间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。 二、学科分类： 大地测量学、工程测量学、摄影测量与遥感、地图制图学、不动产测绘（与工程测量相似）。 三、学科内容： 按工程建设阶段划分： ①、规划阶段：提供各种比例尺地形图，为地质勘探服务。②、施工阶段：建立施工控制网，实地放样。③运营管理阶段：变形观测。 按服务对象划分： ①工程测量中地形图的测绘。②工程控制网的步设及优化设计。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工程测量学的误差及测量平差理论。 四、各阶段测量工作： 工程勘测设计阶段： ①工业企业：地形图。②线路：初测、定测和施工设计等。③桥梁：平面和高程控制测量、桥址定线、断面测量、地形测量等。 施工阶段： ①施工测量：控制网的建立和施工放样。②监理测量：复查、验收、检测和审批。 运营阶段： ①建筑物变形测量工作。②工业设备安全运营监测。③地表沉降测量。④局部地区变形⑤变形监测网的建立。 第二讲 工程控制网的步设理论与方法 一、工程控制网的分类： 按用途：测图控制网、施工控制网、变形监测网、安装控制网。 按网点性质：一维网（水准）、二维网、三维网。 按网形：三角网、导线网、混合网、方格网。 按施测方法：测角网、测边网、边角网、GPS网。 按坐标系：附合网、独立网、经典自由网、自由网。 按其它标准：首级网、加密网、特殊网、专用网。 二、作用： 为工程建设提供统一的参考坐标系，以及位置基准和控制误差积累。 三、建网步骤： 确定控制网等级。 确定网形。 确定仪器和操作规程。 图上选点，实地调研。 造标埋石。 外业观测。 内业处理。 提交成果。 四、测图控制网： 作用：控制测量误差积累；使图上点位精度均匀；保证图幅之间正确拼接。 精度：依据测图比例尺大小确定。 五、施工控制网： 特点：①范围小，密度大，精度高。②使用频繁。③受施工干扰大。④采用施工坐标系。⑤采用工程平均高程面。⑥可分级布网。 作用：为工程建设服务。 六、变形监测网： 概念：参考点——位于变形体之外的不变点。目标点——位于变形体之上的变点。 坐标系选取原则：①变形体较大且不规则时可采用大地坐标系。②变形体有明显结构特征时可采用基于监测体本身的坐标系统。③对相对运动感兴趣时可采用自由基准。 七、工程控制网基准： 概念：基准－－通过控制网平差求解未知点坐标时所给出的已知数据。 分类：①约束网。②最小约束网。③无约束网。 第三讲 工程控制网质量准则： 一、精度准则： 1、总体精度准则： ①E准则：置信超椭球最大半轴尽可能小。 ②体积准则：置信超椭球体积尽可能小。 ③方差准则：置信超椭球半轴平方和尽可能小。 ④平均精度准则：x的迹可与局部精度比较。 ⑤均匀性和各向同性准则：网中所有点具有相同大小的误差椭圆且精度相同。 2、点位精度和相对点位精度： 点位精度可用误差椭圆和置信椭圆描述；相对点位精度可用相对误差椭圆描述。 未知数函数的精度： 任意未知数ψ=Fx;σ=F∑xxF。 主分量： 主分量能在总体上描述网的精度关系，是一个通用精度准则。 准则矩阵： 构造原则：所有控制点点位误差椭圆半径相同；其相对误差椭圆等于圆；它是对角阵；点的x坐标与y坐标随即无关。 二、可靠性准则： 1、概念：内部可靠性——发现观测值粗差的能力。外部可靠性——抵抗观测值粗差对平差结果的影响能力。 2、作用： 提供衡量控制网内部观测值相互控制检核的量化数值；提供未被发现的最大模型误差值。 三、灵敏度准则： 1、定义：在给定的显著水平α和检核功效β下，通过对周期观测的平差结果进行统计检查，所能发现的某一位移向量的下界值。 四、费用准则： 其费用包含：造标；埋石；交通运输；仪器设备；观测；计算和检查等。 第四讲 控制网优化设计和典型工程控制网： 一、优化设计分类： 零类设计：坐标系和基准选取。 一类设计：调整网点位置。 二类设计：改变观测精度。 三类设计：对设计的网进行改进。 二、优化设计任务： 提出设计任务。 制定设计方案。 进行方案评价。 进行方案优化。 三、设计方法： 解析法：通过数学方程表达式，用最优化方法解算。（适用于各类设计） 模拟法：根据经验和准则，通过计算、比较和修改得到最优化方案。（适用于一、二、三类设计） 四、隧道