1、武汉大学测绘学院潘正风l根据工程测量控制网建立的分类，选择布网方根据工程测量控制网建立的分类，选择布网方 案，确定施测方法。案，确定施测方法。l根据工程建设项目的需要，选择测图比例尺和根据工程建设项目的需要，选择测图比例尺和 基本等高距，确定测图方法和生产流程。基本等高距，确定测图方法和生产流程。l根据规划的法律法规文件和相关的技术标准，根据规划的法律法规文件和相关的技术标准，制定城镇规划定线与拨地测量的实施方案。制定城镇规划定线与拨地测量的实施方案。l根据市政工程的特点，确定测绘内容，选择布根据市政工程的特点，确定测绘内容，选择布 网方案。网方案。l根据精密工程的特点，对项目的控制测量方案根
2、据精密工程的特点，对项目的控制测量方案 的可行性、合理性进行分析和评估。的可行性、合理性进行分析和评估。l根据线路工程的特点，确定初测和定测方案。根据线路工程的特点，确定初测和定测方案。l根据地下管线工程项目要求，收集现状管线资根据地下管线工程项目要求，收集现状管线资料，实施现场调查程序，选择探测方法，确定料，实施现场调查程序，选择探测方法，确定 探测仪器设备。探测仪器设备。l根据施工项目对施工测量的要求，选择施工测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。量方案，确定施工测量的方法和仪器设备。l根据隧道测量贯通精度，设计隧道测量的洞外根据隧道测量贯通精度，
3、设计隧道测量的洞外和洞内控制测量方案。和洞内控制测量方案。l根据工程项目的要求和分类，选择变形观测方根据工程项目的要求和分类，选择变形观测方案，确定观测方法和仪器设备。案，确定观测方法和仪器设备。l根据竣工测量的要求，确定工程的测量技术方根据竣工测量的要求，确定工程的测量技术方案。案。l工程测量的任务工程测量的任务l工程测量的应用工程测量的应用 在工程建设的勘察设计、施工和运营管理各阶段所进行的各种测量工作。工程测量可分为工业与民用建设测量、铁路测量、公路测量、桥梁测量、隧道与地下工程测量、矿山测量、水利地下工程测量等。在勘察设计阶段测绘大比例尺地形图，在施工阶段建立施工控制网和设计目标的位置
4、放样，在运营管理阶段进行建筑物的变形观测。在工程勘察设计阶段的测量工作是收集和测绘各种比例尺地形图，供工程选址和工程设计应用，并为工程地质勘探、水文地质勘探、水文测验等进行相关测量。在工程施工阶段的测量工作主要是建立施工控制网和施工放样，把设计图上的建（构）筑物物正确地测设到实地相应的位置上，保证建筑工程符合设计要求。在工程施工阶段根据需要进行相关的变形监测。在运营管理阶段的测量工作主要是竣工测量和根据需要进行相关的变形安全监测。l 工程控制网及其特点工程控制网及其特点l 工程控制网的布设工程控制网的布设l 工程控制网的施测与数据处理工程控制网的施测与数据处理工程控制网分类工程控制网分类 按用
5、途分为：测图控制网、施工测量控制网（包含安装测量控制网）、变形监测网。按网点的性质分为：一维网（高程网）、二维网（平面网）、三维网。按测量方法分为：高程网、三角网、测边网、边角网、GPS网。按测量基准分为：约束网（附合网）、独立网、自由网。工程控制网的作用工程控制网的作用 工程控制网为在工程建设范围内提供统一的坐标、高程基准和控制测量误差积累。测图控制网是测图图根点加密的依据，其密度满足测图需要。施工控制网是放样的依据，也用于施工期间变形监测。变形监测网是变形观测的依据，控制点相对于监测点有较高的稳定性。工程控制网的特点工程控制网的特点 控制点分布与工程相适应，施工控制网应满足施工放样需要。施
6、工控制网、变形监测网要求控制点保证某一方向的精度及点之间的相对精度。施工控制网投影面一般在施工的平均高程面上。平面控制网常采用工程独立坐标系。工程控制网的建立过程工程控制网的建立过程 工程控制网的设计。进行图上设计、野外选点，确定网形、观测方法、精度等级、标石类型等。需要时可进行网的优化设计。控制点的选点埋石、观测墩的浇筑。控制网的观测及观测值的检验。控制网观测数据处理，平差计算和精度评定，成果整理。工程控制网的质量准则工程控制网的质量准则 精度准则包括总体精度、点位精度、相对点位精度、未知数函数的精度等，反映网的精度。可靠性准则包括内部可靠性和外部可靠性，指发现观测值粗差能力和抵抗观测值粗差
7、对平差结果影响的能力。灵敏度准则仅对变形监测网，是在某一方向上网点精度的反映，网的灵敏度越高，要求观测值的精度也越高。费用准则有两个原则：费用一定，网的质量最好；网的质量满足要求，费用最小。工程控制网的布设原则工程控制网的布设原则 分级布设逐级控制，有时可布设全面网。要有足够的精度和可靠性。施工控制网和变形监测网的精度一般高于测图控制网。要有足够的点位密度。要有统一的规格，制定规范。工程控制网规范有：城市测量规范、工程测量规范、精密工程测量规范以及一些专业工程测量规范等。工程控制网坐标系和高程基准工程控制网坐标系和高程基准 平面坐标可采用工程独立坐标系，大型工程项目为使地形图和国家坐标系一致，
8、应和国家基本控制点联测。而高程一般采用国家高程基准。工程独立坐标系可以是任意中央子午线和工程主轴线为坐标轴。投影带和投影面的选择应满足投影长度变形小于施工测量要求。控制范围很大时，应考虑分带投影。当控制范围较小时，可把局部地球表面看作平面。工程控制网的优化设计工程控制网的优化设计 控制网优化设计分为：零类（基准）设计、一类（图形）设计、二类（观测精度）设计和三类（已有网的改进）设计。控制网的优化设计方法有解析法和模拟法。平面控制网建立主要采用GPS测量、也采用边角网和导线网。高程控制网建立主要采用水准测量和三角高程测量方法，在地形平坦地区可采用GPS水准代替相应精度的水准测量。工程控制网的数据
9、处理包括观测值检验和网的平差。平差是求未知数（坐标、高程）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等。l 测图比例尺测图比例尺基本等高距基本等高距l 地形图测绘方法地形图测绘方法l 地面数字测图过程地面数字测图过程l 地形图质量控制地形图质量控制l 水下地形测绘水下地形测绘l 工程地形图应用工程地形图应用 当现有地形图的现势性、比例尺不能满足工程应用需要时，则需进行工程地形图测绘。1：10000、1：5000 地形图用于可行性研究，总体规划，厂址选择，初步设计等。1：2000 地形图用于可行性研究，初步设计，矿山总图管理，城镇详细规划等。1：1000、1：500 地形
10、图用于初步设计，施工图设计，城镇、工矿总图管理，竣工验收和运营管理等。地形类别比例尺1500110001200015000平坦地0.5 m0.5 m1 m2 m丘陵地0.5 m1 m2 m5 m山地1 m1 m2 m5 m高山地1 m2 m2 m5 m地形图基本等高距 地面数字测图，按碎部点采集方法分为全站仪数字测图、GPS RTK数字测图。数字摄影测量，主要用于铁路、公路带状地形图测绘，大型水利枢纽区域地形图测绘。技术设计内容有：任务概述、测区情况、已有资料及分析、技术方案、组织与劳动计划、仪器设备、经费预算、检查验收和安全措施等。控制测量和图根测量。图根点密度（每平方千米）12000 为
11、4 个，11000 为 16 个，1500 为 64 个。采用全站仪、GPS RTK 进行野外数据采集（地物测绘和地貌测绘），图形信息编码，经计算机编辑生成数字地形图。大比例尺数字地形图质量通过对产品的数据说明、数学基础、数据分类与代码、位置精度、属性精度、逻辑一致性、完备性等质量特性的要求来描述。检测点平面坐标和高程按测站点精度施测，每幅图各选取 2050个点。量测相邻地物点间距离，量测边数每幅图不少于 20 处。地物点点位中误差不大于 0.6 mm。内插点高程中误差 11000、12 000比例尺地形图不大于 0.7m，1500不大于 0.5 m。水下地形测量包括水上定位、测深及水位观测。
12、水上定位视测量精度要求，采用差分GPS（DGPS）、GPS RTK 测量。水深测量采用单波束测深仪、多波束测深仪。获取工程设计中所需的各种地形信息：量测点的坐标和高程、点间距离和坡度、直线方位，按一定方向绘制断面图，设计坡度线，计算汇水面积、水库库容、土石方量等。数字高程模型（DEM）以一定结构的数字表示实际地形空间分布的模型。用于空间分析和三维建模。l 测量内容测量内容 l 规划定线与拨地测量规划定线与拨地测量l 规划监督测量规划监督测量l 市政工程测量市政工程测量 规划测量内容包括定线测量、拨地测量、规划监督测量等。定线的中线点、拨地界址点相对于邻近高级控制点的点位中误差不大于5cm。定线
13、、拨地控制测量是在城市高等级控制网的基础上布设附合三级导线。市政工程测量是指道路、桥梁、河道、堤防以及管线等城市公共设施工程勘测设计、施工、运营各阶段的测绘工作。按测量内容包括控制测量、地形图测绘、中线测量、纵横断面测量等。规划定线测量为城市详细规划、市政工程的定线和拨地测量提供依据。可采用解析实钉法或解析拨钉法。解析实钉法是定出中线位置，然后联测各中线点坐标，计算各线段方位角。解析拨钉法先测定相关地物点的坐标，推算各中线点坐标和各线段方位角，将中线点测设于实地，并进行线形改正点位。拨地测量是根据所批用地位置及测量坐标，测量放线并定出用地边界桩位，是建筑物定位、施工放线和验线的控制桩。规划监督
14、测量包括放线测量、验线测量和验收测量，其中验线测量包括灰线验线测量和0 验线测量。0 验线测量是在建（构）筑物基础施工完成后，测量基础角点坐标和0 地坪高程。验收测量包括建筑物外部轮廓线测量、主要角点距四至的距离测量和建（构）筑物的高度测量。市政工程测量应根据工程类型、规模和特点来确定控制测量的等级。如立交桥工程测量包括桥址地形图测绘、桥梁施工平面和高程控制网建立、桥墩台基础施工放样及桥梁竣工测量等。l 线路（铁路、公路）工程放样线路（铁路、公路）工程放样l 线路设计阶段的测绘工作线路设计阶段的测绘工作l 线路施工与竣工测量线路施工与竣工测量l 地下管线探测与管线图测绘地下管线探测与管线图测绘
15、 线路工程放样的主要任务是把图纸上设计的线路位置、形状、宽度和高度在施工现场标定，作为线路施工的依据。线路在平面内有直线、曲线（圆曲线、缓和曲线）组成。在竖面内纵断面有不同的坡度连接的，当两相邻的坡度值的代数差超过一定值时，必须插入竖曲线连接。平面曲线最基本的元素是圆曲线和缓和曲线，圆曲线要素：半径、偏角、切线长、曲线长、外矢距。平面曲线按坐标法放样，按给定的半径、偏角、缓和曲线长计算曲线要素和放样点的坐标；将曲线切线坐标系中的曲线坐标转换到测量坐标系中，根据控制点放样各曲线点。平面曲线元素 在道路纵坡变换处设置的曲线称之为竖曲线，竖曲线要素：半径、纵向转折角、切线长、曲线长、外矢距。测设竖曲
16、线先按给定的半径、纵向转折角计算竖曲线要素和测设点的设计高程，按测设点的里程设置标桩，再根据附近已知高程点进行竖曲线测设点的设计高程放样。新建线路设计阶段的测绘工作包括线路初测（平面、高程控制测量和测量带状地形图）、线路定测（根据控制点在实地上放出线路中线桩）以及进行线路纵、横断面测绘。既有线路测量的主要内容有：既有线路里程丈量、线路调绘、高程测量、横断面测量、线路平面测绘、地形测绘、站场测绘、桥涵测量等。在施工前对定测的中线桩进行复测，恢复定测桩点和检查定测质量。进行路基边坡放样和路基高程放样。在路基土石方工程完工以后，铺轨之前应进行线路竣工测量，包括中线测量、高程测量和横断面测量。地下管线
17、探测的目的是查明地下管线的现状（管线和附属设施的空间位置及其属性特征），包括管线探查、管线测量和沿地下管线的带状地形图测绘。地下管线探查，对明显地下管线进行调查，对隐蔽地下管线进行探测（平面位置和深度）。地下管线探测采用管线探测仪，探查金属管线主要采用频率域电磁法，探查非金属管线主要采用探地雷达法或示综电磁法。l 地下工程测量内容与特点地下工程测量内容与特点l 地下工程控制测量地下工程控制测量l 联系测量联系测量 联系测量作用、测量方法联系测量作用、测量方法 竖井定向竖井定向l 地下控制测量地下控制测量l 贯通测量贯通测量 地下工程测量的内容在规划设计阶段是测绘地形图和断面图。在施工阶段是进行
18、地面、地下施工控制测量和地面、地下的联测以及建（构）筑物的定线放样，保证地下工程按设计正确施工。地下工程测量的特点：地下工程受空间条件的限制，地下平面控制一般布设导线。地下巷道（隧道、地铁）往往采用独头掘进施工，所布设支导线随巷道延伸点位误差积累越大。隧道控制网的测量精度要保证正确贯通。隧道控制网分为地面控制网和洞内控制网。地面控制网在洞口布点，平面控制网采用GPS测量，高程控制网采用几何水准测量、精密三角高程测量。洞内控制网布设支线，平面控制采用全站仪导线测量，高程控制采用几何水准测量。地面控制测量和地下控制测量 GPS测量是平面控制网建立的首选方法，在每个洞口（包括竖井、斜井口）埋设不少于
19、两个控制点并能通视，相邻洞口的GPS控制点应同步观测。高程控制测量是在每个进出洞口埋设 23个水准点，测量各洞口点间的高差。高程控制测量方法在地形起伏较小地区采用水准测量，在地形起伏大的地区采用三角高程测量。联系测量是通过平峒、斜井、竖井将地面的平面坐标系统及高程系统传递到地下，使地面与地下建立统一的坐标及高程系统。平峒、斜井的平面联系测量采用导线测量，高程联系测量采用水准测量、三角高程测量。竖井平面联系测量采用吊锤线的几何定向法和陀螺经纬仪定向法。竖井高程联系测量采用钢尺（或钢丝）导入法、光电测距仪导入法。一井定向 在竖井井筒中悬挂两根吊锤线，在地面上利用控制点测定两吊锤线的坐标及其连线的坐
20、标方位角。在地下根据吊锤线投影点的坐标及其连线的坐标方位角，确定地下导线起算点的坐标和起算边的坐标方位角。观测角、量边 a、b、c两井定向 当有两个竖井，且两井间在定向水平有巷道相通，可采用两井定向。在两个竖井内各悬挂一根吊锤线，在地面上测定两吊锤线的坐标，并计算其连线的坐标方位角。在地下两吊锤线间进行导线测量，按无连接角附合导线计算，从而把地面坐标系中的坐标和方位角传递到地下。陀螺经纬仪定向法 陀螺经纬仪利用陀螺仪本身的物理特性及地球自转的影响，实现自动寻找真北方向，从而测定地面和地下任意测站的真方位角。经子午收敛角改正可得坐标方位角。陀螺经纬仪定向只确定地下导线起算边的坐标方位角，而导线起
21、算点的坐标仍通过在竖井内悬挂一根吊锤线或用光学投点仪确定。地下控制测量的任务是以必要的精度，建立地下控制测量系统，依据控制点放样巷道设计中线及其衬砌位置，从而指示巷道的掘进方向及衬砌施工，地下构筑物施工放样和竣工测量。地下平面控制测量随着巷道（隧道、地铁）向前掘进延伸而用布设导线的方式进行。地下高程控制测量采用水准测量方法。贯通测量是两个工作面相向或单向掘进，按设计要求在预定位置贯通而进行的测量工作。长度 Km 447710 1013 1316 16191920横向 mm 100130160200250320360高程 mm 50铁路隧道贯通的允许偏差为提高贯通测量精度，可采取以下主要措施：适
22、当加测陀螺经纬仪定向边；尽可能减少导线边数；布设双导线测量；提高对中精度等。l 施工放样方法施工放样方法l 工业与民用建筑施工测量工业与民用建筑施工测量l 桥梁施工测量桥梁施工测量l 大坝施工测量大坝施工测量l 竣工测量竣工测量 施工放样是以控制点为基础，将设计图上设计的建（构）筑物的位置在实地标定。平面位置放样：采用直角坐标法、极坐标法、坐标法、距离交会法、角度交会法等。高程放样：采用水准测量法、三角高程测量法等。空间点放样：采用全站仪空间极坐标法，先确定仪器中心的三维坐标，按放样点的三维坐标，即可定出放样点的空间位置。高精度点位放样采用归化法放样，即直接放出点位后，再精确测定其位置，然后调
23、整。先是基础放样即其平面位置和孔桩的放样，主要是放样基槽开挖边线，控制基础开挖深度，放样基层的施工高程和放样基础模板的位置。当建筑物的地下部分完工后，将各轴线放样到已完工的地下结构的顶面和侧面上。随着施工的进行，楼层结构的升高，将首层轴线、0 标高逐层往上投测。轴线投测方法有全站仪法、吊线坠、激光垂准仪法等。高程投测有悬吊钢尺法、全站仪天顶测高法等。桥梁施工阶段的测量测量工作主要包括：桥轴线长度测量、平面和高程控制测量、桥址地形及纵断面测量、墩台中心定位及其细部放样等。平面控制测量以桥梁轴线布设边角网、GPS 网，图形为大地四边形和双大地四边形。平面控制网一般要求在桥轴线上布点，以控制桥长和进
24、行桥轴线放样。桥梁工程的地形测量有桥址地形图测量、河床（水下）地形测量、桥轴线纵断面图测量。大坝施工测量包括坝轴线的测设、坝身控制测量、清基开挖线的放样、坡脚线的放样、坝体边坡线的放样和修坡桩的测设等。建立坝身平面控制测量网主要分两步：测设平行于坝轴线的控制线和测设垂直于坝轴线的控制线。坝身高程控制测量网用于坝体高程放样。工程竣工后，为检查建筑物的主要结构及线路位置是否符合设计要求，应进行竣工测量。竣工测量成果主要有：竣工测量成果表、竣工总平面图、专业图、断面图以及细部点坐标和高程明细表。在每一个单项工程完成后，必须进行竣工测量，作为编绘竣工总平面图的依据。l 变形测量的目的和特点变形测量的目
25、的和特点l 变形测量方案设计变形测量方案设计l 变形测量方法变形测量方法l 变形测量内容变形测量内容l 变形数据处理与分析变形数据处理与分析 变形测量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，其目的是获得变形体的空间位置随时间变化的特征，同时解释的原因。变形监测的对象：工程建筑物及其场地的沉降、水平位移、挠度和倾斜等；城市、工矿区、线路等区域性地面沉降。变形测量的特点是重复性测量、高精度测量及综合多种测量方法和测量手段。根据变形体的特点、变形类型、测量目的、任务要求及测区条件进行变形测量方案设计，确定测量内容、精度、基准点与变形点的布设、观测周期、观测方法和仪器设备、数据处理分
26、析方法、提交成果和编写技术设计书。对高精度变形监测网应顾及精度、可靠性、灵敏度及费用准则进行优化设计。监测的精度，其变形观测点的中误差应小于允许变形值的 1/10 1/20。变形测量方法有：常规大地测量方法（边角网、交会法、极坐标法、几何水准、三角高程测量等）、GPS方法、数字近景摄影测量方法、三维激光扫描方法、合成孔径雷达干涉测量方法（InSAR方法）、专用测量技术手段（垂线和引张线测量、液体静力水准测量、激光准直测量等）。对于不同的变形体，变形测量的内容主要包括沉降测量（垂直位移测量）、水平位移测量、倾斜测量、动态变形测量、地面形变测量等。对于大多数变形体沉降测量、水平位移测量是必不可少的
27、监测项目。每期变形观测结束后，应对观测的数据进行平差计算和处理，计算各种变形量。在平差计算和处理的基础上，进行变形分析，建立变形模型，对引起变形的原因做出分析和解释。对于多期变形测量成果，可建立反映变形量与变形因子关系的数学模型，可对变形的发展趋势进行预报。l 精密工程测量的内容与特点精密工程测量的内容与特点l 精密工程测量的方法和仪器精密工程测量的方法和仪器l 精密工程测量的应用精密工程测量的应用 精密工程测量是指绝对测量精度达到毫米或亚毫米量级、相对测量精度达到510-6，以高精度测量仪器、设备，在特殊条件下进行的测量工作。精密工程测量往往需要有专用的、自动化的测量仪器和设备，新的测量技术，针对特殊工程（如加速器、核电站和大型实验装置、直线轨道等）需建立特殊的精密控制网。精密测距采用高精度光电测距仪、激光干涉仪以及特制的铟瓦基线尺进行测量，相对精度高于10-6。精密测角采用高精度测角经纬仪、全站仪，测角中误差可达0.5。精密高程测量采用高精度水准仪测量和液体静力水准测量。精密准直测量采用激光准直仪、激光铅直仪以及引张线法测量。为特殊工程建立精密控制网，如进行高精度直线测量、直伸形三角网测量，用于精密直线轨道工程、直线加速器工程；环形三角网测量，用于环形加速器工程中。精密工程测量应用于工业设备形位检测，如工业设备的精密定位、校正以及工业产品的质量检验中。谢谢大家 !
