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工程测量培训教程 总工办 2013年1月,1、工程测量控制网,一、工程测量控制网基本要求 根据工程测量控制网建立的分类，选择布设方案，确定施测方法。 【要点】： 掌握工程测量控制网的定义、分类、布设步骤及各种施测方法。,1、工程测量控制网,按用途划分为：测图控制网、施工（测量）控制网、变形监测网、安装(测量)控制网、精密工程控制网等。 按网点性质划分为：一维网(或称水准网、高程网)、二维网(或称平面网)、三维网等； 按网形划分为：三角网、导线网、混合网、方格网等； 按施测方法划分为：测角网、测边网、边角网、GPS网等； 按坐标系和基准划分为：附合网(约束网)、独立网、经典自由网、自由网等； 按其他标准划分为：首级网、加密网、特殊网、专用网（如隧道控制网、建筑方格网、桥梁控制网等） 。,1、工程测量控制网,二、工程测量控制网的定义及分类 工程测量控制网的定义： 工程测量控制网是工程建设项目的空间位置参照框架，是针对某项具体工程建设测图、施工、竣工、管理等的需要，在一定区域范围内布设的平面和高程控制网。 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。 工程测量控制网的分类： 可以根据工程控制网的用途、性质、网形、施测方法、坐标系和基准等进行分类。,1、工程测量控制网,三、工程控制网的特点 施工控制网的点位、密度以及精度取决于建设的性质，施工控制网点的精度一般要高于测图控制网，它具有控制范围小，控制点的密度大，精度要求高，受施工干扰大等特点。 （1）控制网的大小、形状、点位分布，应与工程的大小、形状相适应，点位布设要考虑施工放样的方便； （2）地面控制网的精度，不要求网的精度均匀，但要保证某一方向和某几个点的相对精度高； （3）投影面的选择应满足“控制点坐标反算的两点间长度与实地两点间长度之差应尽可能小”的要求； （4）可采用独立的坐标系，其坐标线应平行或垂直于建筑物的主轴线。,1、工程测量控制网,四、工程控制网的布设规定 (一)工程控制网的质量准则 1）精度准则：分为：总体精度准则、点位精度和相对点位精度、未知数函数的精度、主分量和准则矩阵等。 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）。 3）灵敏度准则：在给定的显著水平和检验功效下，通过对周期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、仪器设备、观测、计算、检查等各项费用。,1、工程测量控制网,（二）平面控制网的布设原则 分级布网，逐级控制。但可越级布设或同等级扩展。 要有足够的精度和可靠性 、足够的点位密度、要有统一的规格。 首级控制网的等级，应根据工程规模、控制网的用途和精度要求合理确定。 工程平面控制网规范主要有城市测量规范、工程测量规范以及精密工程测量规范等。,1、工程测量控制网,（三）工程平面控制网坐标系的选择 平面控制网的坐标系统，应在满足测区内投影长度变形不大于2.5cm/km的要求下，作下列选择： 采用统一的高斯投影3带平面直角坐标系统。 采用高斯投影3带，投影面为测区抵偿高程面或测区平均高程面的平面直角坐标系统；或任意带，投影面为1985国家高程基准面的平面直角坐标系。 抵偿高程面：为使地面上边长的高斯投影长度改正与归算到基准面上的改正互相抵偿而确定的高程面。 小测区或有特殊精度要求的控制网，可采用独立坐标系统。 在已有平面控制网的地区，可沿用原有的坐标系统。 厂区内可采用建筑坐标系统。,1、工程测量控制网,（四）高程控制测量的一般规定 高程控制测量精度等级的划分，依次为二、三、四、五等。各等级高程控制宜采用水准测量，四等及以下等级可采用电磁波测距三角高程测量，五等也可采用GPS拟合高程测量。 首级高程控制网的等级，应根据工程规模、控制网的用途和精度要求合理选择。首级网应布设成环形网，加密网宜布设成附合路线或结点网。 测区的高程系统，宜采用1985国家高程基准。在已有高程控制网的地区测量时，可沿用原有的高程系统，当小测区联测有困难时，也可采用假定高程系统。 高程控制点间的距离，一般地区应为1-3km，工业厂区、城镇建筑区宜小于1km。但一个测区及周围至少应有3个高程控制点。,1、工程测量控制网,五、 布设方案 根据工程的精度要求进行网的布设，建网步骤主要是： 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（国家或行业规范） 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,1、工程测量控制网,五、施测方法 平面控制网的建立 卫星定位测量 导线测量 三角网测量 高程控制的建立 水准测量 电磁波测距三角高程测量：四等及以下等级 GPS拟合高程测量：五等,1、工程测量控制网,六、工程控制网的数据处理 控制网平差的主要内容包括：求坐标未知数的最佳估值，评定总体精度、点位精度、相对点位精度以及未知数函数精度。 1)边角控制网平差 边角控制网平差的方法通常有条件平差法和间接平差法。 2）GPS工程控制网数据处理 对观测数据进行处理的过程分为：预处理、基线解算、平差计算、坐标系统的转换。,1、工程测量控制网,3）高程控制测量数据处理 （1）水准测量 水准网平差的基本方法有条件平差法、间接平差法和单一水准路线平差法、单结点水准网平差法、等权代替水准网平差法等。 （2）三角高程测量 三角高程测量数据处理与水准网的计算方法基本相同，不同的是其定权方法不同。 （3）GPS水准 GPS水准数据处理通常根据测区分布均匀的GPS/水准公共点，求解测区高程异常模型参数。由GPS大地高和高程异常确定未知点的正常高。,2、市政工程测量,一、市政工程测量测绘基本要求 根据市政工程的特点，确定测绘内容，选择测量方案。 【要点】： 掌握市政工程的测量内容和要求；掌握如何依据市政工程的特点，确定测量方案。,2、市政工程测量,二、市政工程测量的定义及特点 市政工程测量的定义： 市政工程测量是指道路、桥梁、管线、地铁、轻轨、磁悬浮、市政管线等城市公用设施工程在设计、施工、竣工和运营各个阶段所进行的测量工作。 市政工程测量的工作内容：包括控制测量、地形图测绘、中线测量、纵横断面测量等。 市政工程的特点：一是由政府投资的公益性项目，其产品为公众使用；二是投资效益只能在其使用过程中显现。市政工程主要服务于城市区域，政府的目标、交通的限制、便利市民的要求，市政工程的工期一般不会太长，属于“短、平、快”的建设性质。,2、市政工程测量,三、测绘内容 工程准备阶段：地形测量和拨地测量，定、验线。 工程施工阶段：控制点、水准基点交接（控制测量）、施工放样及测量复核。 工程竣工阶段：竣工测量主要是竣工图测绘，包括：总平面图、纵（横）断面图,2、市政工程测量,四、测量方案：详见城市测量规范 1）控制测量：平面控制和高程控制及图根加密；控制点选择、测量仪器与方法、精度要求。 2）细部测量与现状图编绘：细部点选取、测定方法、精度要求。 3）水下地形测量：方法、精度要求。 4）测图比例尺：选用。 5）线路带状地形图与工点地形图的测绘，线路中线测设：测设方法、精度要求；纵、横断面测量；测量仪器与方法。 6）内业成图与资料整理。,2、市政工程测量,五、立交桥测量 立交桥工程的特点：线形结构复杂，施工精度高。 立交桥测量的内容：包含桥址地形图测绘，桥梁施工控制网建立、桥梁高程控制网建立、桥墩台基础施工放样及桥梁竣工测量等。 桥址施工控制网通常分两级布设，首级控制网主要控制桥轴线，二级控制网则是在首级控制网基础上布设用于控制桥墩位置。 其控制网的布设方法、坐标系选择同前。 墩台的施工放样：主要工作是墩台定位和轴线测设。 主要检测的项目：有轴线、高程、宽度等。,3、线路工程测量,一、线路工程测量测绘基本要求 根据线路工程的特点，确定线路工程初测和定测的方案。 【要点】： 掌握线路工程初测和定测的基本概念；掌握线路工程初测和定测的内容和步骤。,3、线路工程测量,二、线路工程测量的基本概念及主要内容 线路：是管道、道路、渠道及输电线等的总称。 线路工程测量的定义：在线路工程的勘测设计、施工安装与运营管理阶段所进行的测量工作。 线路工程测量的主要内容： 中线测量 纵、横断面测量 带状地形测量 施工放样 竣工测量和有关调查工作等 其目的是为设计、施工、运营管理提供必要的基础材料,3、线路工程测量,三、公路工程测量的各个阶段 初步方案：它根据有关政治、经济、交通和自然条件进行室内选线和野外勘查，全面分析、比较、提出路线的初步方案； 初测：它是在前面工作的基础上进一步安排路线，落实路线局部方案； 定测:它是在初步设计的基础上，将纸上定线的路线方案进行实地放线； 施工检查:在建设过程中进行施工检查； 竣工测量:,3、线路工程测量,四、公路勘测的初测与定测 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，外业工作包括线路平面控制测量、线路高程测量（分为基平测量和中平测量），并测绘带状地形图； 定测是根据初步设计及鉴定意见作了纸上定线之后进行的。定测的主要任务是准确地把纸上所定线路测设到实地上，并且结合现场的具体情况改善线路的位置。,3、线路工程测量,1）线路初测 初测在线路的全部勘测工作中占有重要的位置，它决定着线路的基本方向。 选点插旗 平面控制测量 高程测量 基平测量（沿线路布设水准点 ） 中平测量（测定导线点及中桩高程 ） 带状地形图测绘 测图带的宽度应能满足纸上定线的需要，测图带的宽度确定与地形起伏有关。,3、线路工程测量,2）线路定测 定测阶段的中线测量是依据初测导线点定出设计的纸上线路，再沿此线路测设中线桩（百米桩和加桩）和曲线。常用的方法有穿线放线法、拨角放线法、GPS RTK法、全站仪极坐标法等。 在实地测设线路的平面位置后，应以中平测量的要求测出各里程桩、加桩处的高程，绘制表示沿线起伏情况的纵断面图，以便进行线路纵向坡度、桥面位置、隧道洞口位置的设计。另外应在各中桩处测定垂直于道路中线方向的地面起伏，绘制横断面图。,3、线路工程测量,3、线路工程测量,4、施工测量,一、施工测量测绘基本要求 根据施工项目对施工测量的要求，选择施工测量方案，确定施工测量的方法和仪器设备。 【要点】： 掌握有哪些施工测量的方法和仪器设备；掌握施工测量的内容和步骤；如何选择施工测量方案。,4、施工测量,二、基本概念 施工测量（放样或测设）的定义：在施工期间，以控制点为基础，将设计图上表示建（构）筑物形状、大小的点位测定到实地，并设置明显标志的测量工作。 施工放样是施工过程的开端，施工过程以放样数据和放样出的标桩为依据。 施工放样分为：平面放样与高程放样。 平面放样分为：一般放样法和归化放样法。 高程放样分为：水准测量法和三角高程测量法，有时也采用钢尺直接量取垂直距离。,4、施工测量,三、施工测量的原则 为保证各种建（构）筑物、管线等的相对位置能满足设计要求，以便于分期分批地进行测设和施工，施工测量必须遵循“从整体到局部、先控制后碎部”的原则，即首先在施工场地上，以原勘测设计阶段所建立的测图控制网为基础，建立统一的施工控制网，然后根据施工控制网来测设建（构）筑物的轴线，再根据轴线测设建筑物的细部（基础、墙体、门窗等）。施工控制网不单是施工放样的依据，也是变形观测，以及将来建筑物改、扩建的依据。,4、施工测量,四、施工放样的常用方法 施工放样是施工测量的基本工作，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。 1）平面放样方法 一般放样方法有：直角坐标法 、极坐标法 、坐标法 、距离交会法 、角度交会法（方向交会法）、角边交会法 。,4、施工测量,归化法放样：所谓的归化放样法就是先放样一个过渡点，埋设临时桩，然后测量该过渡点与已知点之间的关系，再与设计值进行比较得差值，根据差值在过渡点上修正，重复操作，把放样点规划到更精确的位置上。 对于一般放样法的角度、距离和高程放样，为了得到更加精确的放样精度，分别应采取不同的归化方法。 建筑物放样是与施工计划、进度相配合的。在施工初期建筑基础的放样时，在地形地貌较平坦的地段可用直角坐标法 、极坐标法 、距离交会法 、角度交会法（方向交会法）、角边交会法。在山坡地段，可采用极坐标法 、坐标放样法进行。,4、施工测量,2）高程放样 主要采用水准测量法、三角高程测量法、倒尺法放样。 水准测量法适用于放样对象高差较小的情况；三角高程放样适用于高低起伏较大的工程；倒尺法适用于高低起伏较大、且较为狭窄的工程。,4、施工测量,五、建筑物施工测量的主要内容 建筑物的施工放样工作包括的内容很多，主要有建筑物位置放样、基础放样、轴线投测和高程传递等。 轴线投测的常见方法有：全站仪或经纬仪法、垂准仪法、垂准经纬仪法、吊线坠法、激光经纬仪法和激光垂准仪法等。 高层建筑的高程传递主要传递方法有：皮数杆传递法、钢尺直接测量法、悬吊钢尺法、全站仪天顶测高法等。,5、施工测量,一、隧道测量测绘基本要求 根据隧道测量贯通精度，设计隧道测量的洞外和洞内控制测量方案。 【要点】： 掌握地下工程测量的内容、地下工程控制测量的特点、联系测量的方法、贯通测量的步骤及隧道测量的方案设计。,5、施工测量,二、基本概念 贯通误差：相向开挖的隧道中线在贯通面处错开的距离。其又分为纵向贯通误差、横向贯通误差和高程贯通误差。 纵向贯通误差：贯通误差在中线方向上的投影长度。不会影响隧道的贯通质量。 横向贯通误差：贯通误差在垂直于中线方向上的投影长度。影响隧道的平面贯通质量。 高程贯通误差：贯通误差在高程方向上的投影长度。影响隧道的高程贯通质量。 对于横向贯通误差和高程贯通误差的限差，按铁路测量技术规则根据两开挖洞口间的长度确定。,5、施工测量,三、地下工程测量的内容 1）施工控制测量：分为地面控制和地下控制两部分，另外还应将进行联系测量。 2）定线放样：依据地下平面及高程控制点，放样出施工中线和施工腰线，给出开挖的方向。 3）断面测量：核实净空。对于洞室、地下油库等还要进行实际库容的测算。 4）竣工测量：测制竣工图和记录必要的测量数据。 5）变形测量：对地面、地面建筑物、地下岩体进行系统的变形观测，以保证安全施工。,5、施工测量,四、地下工程控制测量的特点 1）多采用导线或导线网，其形状通常形成延伸状。随着坑道的开挖而逐渐向前延伸。 2）导线点有时设于坑道顶板，需采用点下对中。 3）随着坑道的开挖，先敷设边长较短、精度较低的施工导线，指示坑道的掘进。而后敷设高等级导线对低等级导线进行检查校正。 4）地下工作环境较差，对导线测量干扰较大。,5、施工测量,五、隧道工程控制测量 隧道控制测量分为洞外控制测量和洞内控制测量。 洞外控制测量的作用：是在隧道各开挖口之间建立一精密的控制网。 洞外平面控制测量采用精密导线、三角测量及GPS技术进行。高程控制测量采用精密水准测量或光电测距三角高程测量进行。 洞内控制测量的作用：是为了给出隧道正确的掘进方向，保证准确贯通。 洞内平面控制测量采用中线或导线两种方式、高程控制测量采用水准测量和三角高程测量。,5、施工测量,六、联系测量 通过平峒、斜井及竖井将地面的平面坐标系统及高程系统传递到地下的工作称为联系测量。通过平峒、斜井的联系测量可由导线测量、水准测量、三角高程常规测量方法完成。 通过竖井来传递坐标、方向和高程的工作称为竖井联系测量。竖井联系测量工作分为平面联系测量和高程联系测量。 平面联系测量又分为几何定向（包括一井定向和两井定向）和陀螺定向。,5、施工测量,七、隧道贯通测量 贯通测量的定义：指引两个或多个相向或同向掘进的工作面，使其按照设计要求在预定地点正确贯通而进行的测量工作。 贯通测量的基本方法：通过地面控制测量测出待贯通巷（隧）道两端导线点的平面坐标和高程，通过计算求得巷道中线的坐标方位角和巷道腰线的坡度，此坐标方位角和坡度应与原设计相符，差值应在容许范围之内，同时计算出巷道两端点处的指向角，利用上述数据在巷道两端分别标定出巷道中线和腰线，指示巷道按照设计的同一方向和同一坡度掘进，直到贯通相遇点处相互正确接通。,6、变形测量,一、变形测量测绘基本要求 根据工程项目的要求和分类，选择变形和形变的观测方案，确定观测的方法与操作规程及所使用的仪器设备。 【要点】： 掌握变形测量的基本概念、变形测量的内容、变形测量的方法及专用测量技术手段、变形测量方案设计的内容、变形数据处理与分析的要点。,6、变形测量,二、变形测量的基本概念 变形测量的定义：是利用测量仪器或专用仪器对变形体的变化状况进行监视、监测的工作。 变形测量的目的：是要获得变形体的空间位置随时间变化的特征，同时还要解释变形的原因。 变形监测对象：主要包括局部性的变形测量（如监测工程建筑物及其场地的沉降、水平位移、挠度和倾斜等）；区域性的变形测量（如对城市、工矿区等区域性地面沉降的监测）。 变形测量的特点：重复观测、精度高、需要综合应用多种测量方法、变形测量的数据处理要求更加严密 。,6、变形测量,三、变形监测的方案设计 变形监测方案设计的内容：变形测量工作开始前，应收集相关的地质和水文资料及工程设计图纸，根据变形体的特点、变形类型、测量目的、任务要求以及测区条件进行施测方案设计，确定变形测量的内容、精度级别、基准点与变形点布设方案、观测周期、观测方法和仪器设备、数据处理分析方法、提交成果内容等，编写技术设计书或施测方案。 变形监测方案应考虑的重要内容：监测内容的确定、监测方法、仪器和监测精度的确定、监测部位和测点布置的确定、监测周期（频率）的确定。,6、变形测量,一般规定： 变形观测周期的确定：应以能系统地反映所测变形体变形的变化过程、且不遗漏其变化时刻为原则，并综合考虑单位时间内变形量的大小、变形特征、观测精度要求及外界因素影响情况。 变形测量的等级及精度要求：取决于变形体设计时允许的变形值的大小和进行变形测量的目的。,6、变形测量,一般规定： 变形监测网的网点，分为基准点、工作基点和变形观测点。其点位选择、埋标等均有相应的技术要求。 监测基准网，应由基准点和部分工作基点构成。监测基准网应每半年复测一次；当对变形监测成果发生怀疑时，应随时检核监测基准网。 变形监测网，应由部分基准点、工作基点和变形观测点构成。监测周期，应根据监测体的变形特征、变形速率、观测精度和工程地质条件等因素综合确定。监测期间，应根据变形量的变化情况适当调整。,6、变形测量,一般规定： 各期的变形监测，应满足下列要求： 在较短的时间内完成 采用相同的图形（观测路线）和观测方法 使用同一仪器和设备 观测人员相对固定 记录相关的环境因素，包括荷载、温度、降水、水位等 采用统一基准处理数据,6、变形测量,四、变形测量方法及专用测量技术手段 1）变形测量方法 常规的大地测量方法：如精密高程测量、精密距离测量、精密角度测量； 专门的测量手段和技术：如液体静力水准测量、准直测量、应变测量、倾斜测量等； 空间测量技术：GPS测量、InSAR技术； 摄影测量和激光扫描技术。,6、变形测量,2）变形监测设备 常规的大地测量仪器：光学经纬仪、光学水准仪、电磁波测距仪、电子经纬仪、全站仪、测量机器人、精密水准仪、电子水准仪等。 专门测量仪器：液体静力水准仪、准直仪、垂准仪等。 传感器：如应力、应变、温度、气压、水位、倾斜传感器等。,6、变形测量,五、变形测量内容 变形测量的主要内容：包括沉降测量（垂直位移测量）、水平位移测量、倾斜测量、动态变形测量以及地面形变测量等。 沉降测量是观测建（构）筑物的基础和建（构）筑物本身在垂直方向上的位移，也称垂直位移测量。 水平位移测量用来测定变形体在水平方向上的移动。 倾斜测量分为相对于水平面的倾斜测量和相对于垂直面的倾斜测量两类。 动态变形测量通常是测量变形体在日照、风荷、振动等动荷载作用下而产生的变形。 地面形变测量主要包括地面沉降、地震形变监测等。,6、变形测量,六、变形观测数据的处理 变形观测的数据可分为两种：一种是监测网的周期观测数据，根据这些数据，计算网点的坐标，进行参考点稳定性检验和周期间的叠合分析，从而得到目标点的位移；另一种是检测点上某一种特定的形成时间序列的监测数据，如应力、应变、温度、气压、水位、渗流、渗压、扬压力等，通过对观测数据进行回归分析、相关分析、时序分析和统计检验，确定变形过程和趋势。 变形观测数据处理包括整理、整编观测资料，计算测点坐标和变形量，以及分析变形的显著性、规律性和成因等。,6、变形测量,变形监测资料分析的常用方法： （1）作图分析：将观测资料绘制成各种曲线，常用的是将观测资料按时间顺序绘制过程线； （2）统计分析：用数理统计方法分析计算各种观测物理量的变化规律和变化特征，分析观测物理量的周期性、相关性和发展趋势； （3）对比分析； （4）建模分析：建立数学模型，用以分离影响因素，研究观测物理量的变化规律，进行预报和实现安全控制；常用的数据