工程测量 胡 1

六月16日考试16周周

四一、案例分析工程控制网优化设计的过程举例1介绍施工控制网优化设计的过程.如下图，某大桥施工控制网主网由桥轴线两侧的一个大地四边形和一个三角形所组成，其中1点为起始点，

1、2为起始方向正桥长1340m,要求桥轴线的边长相对精度达到1/15万m=±

8.9mm经分析拟采用边角网方案建网s o初始方案观测全部方向，1-6测回，方向中误差m0=±

1.5z,观测全部边长，测距仪m=±5mm+5ppm,Ds结果

1、2两点的相对误差椭圆化为

1、2方向上的误差，其边长精度为msF土

6.2nlm，比设计要求的精度高得多修改设计降低观测方向的精度，由6测回一4测回，仍然观测全部方向，m0=±

1.8w；测边精度不变；结果叫2=±

6.6mm,仍比设计要求精度高很多再次修改设计仍然观测全部方向，方向的精度4测回，mO=±L8〃；减少

13、

14、

23、25和34边的观测，只测

12、15和24边，测边精度不变；结果叫2=±

8.7mm,正好满足精度±

8.9mm设计要求算例分析2模拟一个8个点的桥梁边角网，其中

1、2位于桥轴线上，北岸4个点，南岸3个点，江中岛上1个点以1为已知点，1至2的方位角为已知方位角，按独立网进行设计型的上部结构中线及细部尺寸放样；

（6）桥面系结构的位置、尺寸放样；

（7）各阶段的高程放样（放样方法全站仪坐标法、极坐标法）

12、线路复测转向角与定测转向不符合时处理方法？原则尽量不改变原设计方法一利用复测转向角重新计算曲线要素，改变曲线起点或终点里程

①梁布设在直线一始端缓和曲线一圆曲线区间内，则曲线的ZH里程保持与原设计里程不变；

②梁布设在圆曲线一末端缓和曲线一直线区间内，则曲线的HZ里程保持与原设计里程不变；同时保持各墩台中心设计里程不变

③使ZH或HZ里程不变，可设断链桩或将距离误差调整在直线段方法二调整切线方向，使转向角恢复到设计值整个桥梁布设在始端缓和曲线一圆曲线一末端缓和曲线区间内，或回头曲线转向角在180°左右时，如果桥梁前后相邻曲线没有施工或无重大建筑物，可以调整切线方向，使转向角恢复到原设计值，以保证桥梁原设计不变方法三采用复测转向角，改变桥梁设计

13、多波束的精密测量原理？多波束测深系统能够有效探测水下地形，得到高精度的三维地形图其工作原理图如下图所示多波束测深系统的工作原理是利用发射换能器阵列向海底发射宽扇区覆盖的声波，利用接收换能器阵列对声波进行窄波束接收，通过发射、接收扇区指向的正交性形成对海底地形的照射脚印，对这些脚印进行恰当的处理，一次探测就能给出与航向垂直的垂面内上百个甚至更多的海底被测点的水深值，从而能够精确、快速地测出沿航线一定宽度内水下目标的大小、形状和高低变化，比较可靠地描绘出海底地形的三维特征（百度）系统声信号的发射和接收由两个方向互相垂直的激发阵和水听器阵组成激发阵平行船轴向排列，向垂直船轴向对称向两侧正下方发射

1.5°（沿船轴向）义12°（垂直船轴向）的脉冲声波水听器阵以20°（沿船轴向）X

1.5°（垂直船轴向的发射扇区内）16个接收波束角接收来自海底照射面积为L5°X12°的回波接收方式和发射方式叠加后，形成垂直船轴，沿船下方两侧对称的16个

1.5°义

1.5°波束各声线在介质中的路径构成一个向下发散、向上收剑于换能器中心的辐射状扇形区各声线海底投影点的空间位置为测点的水深d=^-ctcos0测点距换能器垂直中心轴的水平距离=5sMe（ppT）

14、单波束测深仪测量

（一）测深原理测深仪的型号虽多，但其测深的基本原理都是利用声波在同一介质中均匀传播的特性H=—ct换能器至水底的深度为2若要求水面至水底的深度时，则应将测得的水深加上换能器的吃水，可得水面至水底的深度D

（一）测深原理D=H+h每反射和接收一次，记录一个点，连续测深时，各记录点连接为一条曲线，这就是所测水深的模拟记录现代的测深仪在定位的瞬时，不但可以在测深记录纸上打出定位线，而且可以打印测深的时间、深点号和所测水深

15、曲线测设中曲线类型？平曲线圆曲线，缓和曲线，回头曲线，复曲线（有两个不同半径的圆曲线组成）竖曲线两相邻的坡度超过一定数值时，在变坡处用曲线连接圆（平面曲线）曲线具有一定半径的圆弧缓和曲线半径R由无穷大渐变到圆曲线半径

16、简要叙述变形监测的内容作用及变形监测的精度？㈠变形监测的内容变形监测的内容，应根据变形体的性质与地基情况来定要求有明确的针对性,既要有重点，又要作全面考虑，以便能正确反映出变形体的变化情况，达到监视变形体的安全、了解其变形规律之目的工业与民用建筑物主要包括基础的均匀沉陷与不均匀沉陷观测与建筑物本身的倾斜与裂缝变形观测对于高层和高耸建筑物，还应对其动态变形（主要为振动的幅值、频率和扭转）进行观测对于工业企业、科学试验设施与军事设施中的各种工艺设备、导轨等，其主要观测内容是水平位移和垂直位移㈡变形监测的目的和意义科学、准确、及时地分析和预报工程及工程建筑物的变形状况，对工程建筑物的施工和运营管理极为重要由于变形监测涉及到测量、工程地质、水文、结构力学、地球物理、计算机科学等诸多学科的知识，是一项跨学科的研究，正向边缘学科的方向发展，已成为测量工作者与其它学科专家合作研究的领域变形监测所研究的理论和方法主要涉及到三个方面变形信息的获取；变形信息的分析与解释；以及变形预报具有实用上的意义，主要是掌握各种建筑物和地质构造的稳定性，为安全性诊断提供必要信息，及时发现问题，以便采取措施；具有科学上的意义，包括更好地理解变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计，以及建立有效的变形预报模型

四、计算

1、误差传播率

2、放样

3、前方交会如果桥墩位置无法直接丈量，也不便于架设反光镜时，可采用前方交会法测设墩位前方交会法既可用于直线桥的墩台定位测量，也可用于曲线桥的墩台定位测量用交会法测设墩位，需要在河的两岸布设平面控制网，如导线、三角网、边角网、测边网前方交会法的基本原理:根据控制点坐标和墩台坐标，反算交会放样元素明、在相应控制点上安置仪器并后视另一已知控制点，分别测设水平角明、得到两条视线的交点，从而确定墩台中心的位置——一方向交会法测设桥墩一48为桥轴线，C,〃为桥梁平面控制网中的控制点，匕点为第/个桥墩设计的中心位置用方向交会法测设桥墩中心位置时，需要计算在桥梁控制点上的交会角巾』九a-arctan―—―一空一arctan—p=arctan——为x-x2Dx-x一arctan^2c方向线相交的角度应近于90控制总F0°一二—一方向交会法的误差三角形一^由于测量误差的影响，从G4点指来的三秦方向线一般不可能正好交会于一点，而构成方向交会定点位的“误差三角形”Pa-Pb-Pj o如果误差三角形在桥轴线上的边长Pa-%三为容许范围之内一一般规定对于i\误差ip\厂b一三角形墩底放样，为

2.5cm；对于墩顶放样，为L5cm,则取两点指来方向线的交点Pc在桥轴三线上的投影点Pi作为c桥墩放样的中心位置

4、作业:圆曲线的要素计算T=R tanL=Ra----------------------

1、切线长:

2、曲线长18°

3、外矢距£=^（sec|-l）

04、切曲差q=2T-LR一圆曲线半径（设计选配）a-转向角（现场实测）1）主点里程的计算ZY里程二JD里程YZ里程=ZY里程+LQZ里程二YZ里程-L/2；JD里程=QZ里程+D/2

（2）测设步骤:1）JDi架仪，照准DiT,量取T,得ZY点；2）照准JDi+1,量取T,得YZ点；3）在分角线方向量取E,得QZ点为缓和行车方向的突变和离心力的突然产生与消失，需要在直线（超高为0）与圆曲线（超高为h）之间插入一段曲率半径由无穷大逐渐变化至圆曲线半径的过渡曲线（使超高由0变为h）,此曲线为缓和曲线（可能出的）墩台定位桥梁施工测量中，主要工作是准确地测设出桥梁墩、台的中心位置，简称墩台定位横轴线是指过墩、台中心平行于线路方向的轴线；直线桥墩、台的横轴线与线路中线的方向重合纵轴线是指过墩、台中心垂直于线路方向的轴线；水库淹没界限测量测设移民线、土地征用线、土地利用线、水库清理线等各种水库淹没、防护、利用界线的工作求算海图基准面的原则是既要保证舰船航行安全，又要考虑航道利用率由于各国求£值的方法有所不同，因此采用的深度基准面也不相同我国在1956年以后采用理论深度基准面线路的平面组成由直线和平面曲线组成简述铁路工程在施工阶段的测量工作？主要是定测工作，包括中线测量、中桩测量，纵、横断面测量与断面图绘制，局部的地形图测绘，线路施工测量，曲线测设，以及竣工测量等高程传递法当测设的高程点和已知水准点之间的高差很大只用水准尺已无法进行测设时,可借用钢尺向下或向上引测，即高程传递法.水位改正将测量水深值改正到从规定的深度基准面起算的深度同时水位、深度基准面水深计算的起算面称为深度基准面水位一指水面相对于某一高程基准面的高程水位观测一为确定水位而进行的测量海图基准面海图所载水深的起算面，又称海图基准面理论深度基准面理论深度基准面是理论上可能出现的最低潮面，位于平均海水面以下高度为上的平面处全站仪无仪器高作业法放样放样点位精度的主要误差来源包括仪器对中误差、将放样点标定误差、测设交会角度的误差等•定义挠度是一种特殊的变形位移值，相对于水平或铅垂基准线的弯曲线称挠度曲线，曲线上某点到基准线的垂距称该点的挠度坝轴线上与坝顶设计高程一致的地面点作为坝轴线里程桩的起点，称为零号桩桥面设在承重结构下方的叫做下承式桥承受墩台底部压力的土壤或岩石叫做地基建筑施工中的高程测设，又称抄平测量基准是由测量坐标系和参考点（称基准点或已知点）组成（如地球的地心坐标系和参心坐标系、国家大地坐标系，城市坐标系、工程坐标系，正常高高程系统和重力参考系统等）

二、名词解释

1、工程测量学:定义1: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2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3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定义

2、3除建筑工程外，机器设备乃至其它几何实体都是工程测量学的研究对象，且强调工程测量学所研究的是与几何实体相联系的测量、测设的理论、方法和技术，而不是研究各种测量工作广义工程测量学:广义工程测量学是研究、提供、处理和表达地表上、下及周围空间建筑和非建筑工程几何物理信息和图形信息，以及研究抽象几何实体的测设实现的理论、方法和技术的一门应用技术学科

2、工程控制网的基准:通过网平差求解未知点坐标时所给出的已知数据，以便对网的位置、长度和方向进行约束，使网平差时有惟一解如果网的基准不足，网平差时法方程系数矩阵将出现秩亏，这时，法方程没有唯一解，需要某一特定解如果网的基准过多，则存在基准之间是否相容

3、示误三角形通常将三台经纬仪分别安置于三个控制点上，用三条方向线同时交会理论上三条方向线应交于一点，而实际上由于控制点误差和交会测设误差的共同的影响，三条方向线一般不会交于一点，而是形成一个小三角形，该三角形的大小反映交会的精度，故称其为示误三角形

4、归化法放样为提高精度，先用直接法放样一个点，作为过渡点，接着测量过渡点与已知点之间的关系（边长、角度、高差等），把测算值与设计值比较得差数，最后从过渡点出发，修正这一差数，把点归化到更精确的位置上去这种比较精确的放样方法叫归化法

5、水下地形测量水下地形测量（underwater topographicsurvey）工程测量中的一种特定测量.测量江河、湖泊、水库、港湾和近海水底点的平面位置和高程，用以绘制水下地形图的测绘工作.主要内容是在陆地建立控制网和进行水下地形测绘.水下地形测绘包括测深点定位、水深测量、水位观测和绘图.测深点定位的方法有断面索法、经纬仪或平板仪前方交会法、六分仪后方交会法、全站式速测仪极坐标法、无线电定位法、水下声学定位和差分GPS定位法等.水深测量采用测深杆、测深锤和回声测深仪等器具.水底高程是根据水深测量和水位观测成果计算，最后用等深线（或称等高线）表示水底的地形情况.

6、桥轴线:在选定的桥梁中线上，于桥头两端埋设两个控制点，两控制点间的连线称为桥轴线桥轴线桥渡的中心线，桥轴线两岸控制桩的距离称为桥轴线长度

7、建筑基线是建筑场地的施工控制基准线，即在建筑场地布置一条或几条轴线它适用于建筑设计总平面图布置比较简单的小型建筑场地

8、建筑限差建筑物竣工后实际位置相对于设计位置的极限偏差，又称设计或施工允许总误差建筑施工中的高程测设，又称抄平4桥梁平面控制网的坐标系统国家坐标系桥轴线位于3带中央子午线附近；桥址平均高程面应接近于考椭球面或平均海水面；抵偿坐标系桥址区平均高程大于160m、离开中央子午线大于45公里，长度投影变性值大于1/40000时；桥轴坐标系定位精度要求5mm以内时，以桥轴线的经度作为中央午线的平面直角坐标系

三、简答

1、简要叙述工程测量的发展趋势工程测量学的发展趋势和特点一一“六化”、“十六字”（武汉大学张正禄）:测量内外业作业的一体化；数据获取及处理的自动化；测量过程控制和系统行为的智能化；测量成果和产品的数字化；测量信息管理的可视化；信息共享和传播的网络化精确、可靠、快速、简便、实时、持续、动态、遥测

2、叙述工程各个阶段的测量工作有哪些工程建设三阶段的测量工作一般的工程建设，基本上可以分为3个阶段，即规划设计阶段、建筑施工阶段与运营管理阶段

①建设三阶段的测量工作一规划设计阶段提供设计人员所需比例尺的地形图和进行其他有关测量

②建设三阶段的测量工作一建设施工阶段主要测量工作是施工放样，就是将设计图的建筑物，根据其位置、形状、大小及高程按要求在实地标定出来的测量工作另外还包括工程监理测量（施工控制网的建立、定线放样、竣工测量、变形观测、设备的安装测量）

③工程建设三阶段的测量工作一运营管理阶段变形观测一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，需要定期地对其位移、沉陷、倾斜以及摆动等进行观测

3、工程控制网的质量评价准则？（简答或填空）

1.精度准则包括总体精度准则、点位精度和相对点位精度、未知函数的精度、主分量、准则矩阵

2.可靠性准则控制网的可靠性是指发现（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）（名词解释）

3.灵敏度准则在给定的显著水平0和检验功效0下，通过对周围观测的平差结果进行统计检验，所能发现的某一位移向量的下界值

4.费用准则控制网的费用一般包括设计、造标埋石、交通运输、观测、计算、检查等各项费用

4、工程控制网的分类、作用、建网步骤分类按用途分测图控制网，施工控制网，变形控制网，安装控制网；按网点性质分一维网，二维网，三维网；按网形分三角网，导线网，混合网，方格网；按施测方法分测角网，测边网，边角网，GPS网;按坐标系和基准分附和网，独立网，经典自由网，自由网;按其它标准分:首级网，加密网，特殊网，专用网作用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，满足工程建设不同阶段对测绘在质量，进度和费用等方面的要求，也具有控制全局、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、拟定观测纲要（观测方法、观测值的预期精度）；

4.在图上选点构网，到实地踏勘；

5、人力、物力进行成本预算；

6、进行控制网精度估算与分析，与预定要求相比较，作必要的方案修正

7、埋设标石，标志；

8、外业观测；

9、内业数据处理；

10、提交成果

5、全站仪测量自动识别目标的原理极坐标测量和前方边角的交会测量ATR自动识别过程圆形或矩形目标搜索；目标照准和测量

6、液体静力水准测量的原理？直接依据静止的液体表面（水平面）来测定两点或多点之间的高差该方法是基于贝努利方程，即对于连通管中处于静止状态的液体压力，满足P+P gh=常数，按此原理制成的液体静力水准测量仪或系统可以测两点或多点之间的高差若其中的一个观测头安置在基准点上，其他观测头安置在目标点上，进行多期观测，则可得各目标点的垂直位移这种方法特别适合建筑物内部（如大坝）的沉降观测，尤其是用常规的光学水准法观测较困难且高差又不太大的情况在使用中，多个静力水准仪的容器用通液管联接，每一容器的液位由磁致伸缩式传感器测出，传感器的浮子位置随液位的变化而同步变化，由此可测出各测点的液位变化量春济力水孑隹仪

7、施工放样的基本方法？点和平面直线放样方法:交会法、归化法、极坐标法、自由设站法、GPS RTK法;铅垂线放样方法:经纬仪+弯管目镜投点法、铅垂仪法；高程放样方法:几何水准法、测距三角高程法

8、建筑基准的布设形式？

8.

2.1建筑基线的布设方法在面积不大、地势较平坦的建筑场地上，根据建筑物的分布、场地地形等因素，布设一条或几条轴线，以作为施工控制测量的基准线，简称建筑基线建筑基线的布设形式有三点“一字形、三点字形，四点字形及五点十字形等形式建筑基线应平行或垂直于主要建筑物的轴线，以便•用直角坐标法进行测设;建筑基线相邻点间应互相通视，且点位不受施工影响；为了能长期保存，各点位要埋设永久性的混凝土桩；基线点应不少于三个，以便检测建筑基线点有无变动、建筑基线的布设形式1A B C ABC,----------------------*I--------------------------------CABCA OB

9、工程测量坐标系的选择有哪几种？在工程控制测量时，根据施工的位置、施工范围及施工各阶段对投影误差的要求，可采用以下几种平面直角坐标系1,国家3带高斯正形投影平面直角坐标系2,抵偿投影面的3°带高斯正形投影平面直角坐标系3,任意带高斯正形投影平面直角坐标系4,具有高程抵偿面的任意带高斯正形投影平面直角坐标系5,假定平面直角坐标

10、现代铁路（高速铁路）线路勘测信息数据收集的方法初测和定测初测是为初步设计提供资料而进行的勘测工作，初步设计的主要任务是纸上定线，经过经济、技术比较提出一个推荐方案初测对初步设计方案中认为有价值的线路进行实测，即进行实地选点，定出线路方向，沿线进行导线测量和水准测量，并测绘带状地形图定测是在初步设计批准后，结合现场的实际确定线路的位置，并为施工设计收集必要的资料2导线测量沿着大旗指导的方向，布设导线经过导线外业观测和内业计算求得初测导线点的坐标，作为施测带状地形图的平面控制3水准测量基平测量一是沿线路布设水准点，作为线路高程控制网中平测量一是测定沿线各导线点、百米桩及加桩点的高程，用以绘制线路纵断面图和专业调查

4、地形测量以初测导线点为控制，测绘一定宽度的带状地形图，作为纸上定线的依据定测的任务将图纸上设计的线路中线放样到地面上，并以各种桩点予以标定,做为进一步测绘线路纵横断面图和日后施工的依据定测的工作内容

1.放线测量测设各直线段的控制点和交点

2.中线测量详细测设直线段和曲线段

3.纵横断面测量详细测量线路中线上和垂直于线路中线方向上的地面起伏情况

11、桥梁施工阶段的测量工作有哪些？

（1）基础开挖及墩台扩大基础的放样；

（2）桩基础的桩位放样；

（3）承台及墩身结构尺寸、位置放样；

（4）墩帽及支座垫石的结构尺寸、位置放样；

（5）各种桥。