《工程測量學(xué)》PPT課件.ppt

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1、,第五章 工程測量學(xué),海洋科學(xué)學(xué)院海洋信息工程系,沈蔚 博士,13371935143 ,空間測量與制圖 4209903,第一節(jié) 工程測量概述 第二節(jié) 工程建設(shè)各階段的測量工作 第三節(jié) 工程測量的儀器和方法 第四節(jié) 工程控制網(wǎng)的布設(shè) 第五節(jié) 施工放樣與設(shè)備安裝 第六節(jié) 工程變形監(jiān)測與預(yù)報(bào) 第七節(jié) 不動(dòng)產(chǎn)測繪 第八節(jié) 工程測量學(xué)實(shí)踐 第九節(jié) 工程測量學(xué)的發(fā)展,本章內(nèi)容,,什麼是工程測量？一個(gè)例子,第一節(jié) 工程測量概述,,,什么 是 工程 測量 ？ 以 隧道 工程 為例,,什么 是 工程 測量 ？ 以 隧道 工程 為例,,,,,,1.歷史悠久 公元前二十七世紀(jì)建設(shè)的埃及大金字塔

2、 我國早在二千多年前的夏商時(shí)代夏禹治水 秦代李冰父子領(lǐng)導(dǎo)修建的都江堰水利樞紐工程 北宋時(shí)沈括治理汴渠 馬王堆漢墓出土的地圖（地形圖、駐軍圖和城邑圖） 公元前十四世紀(jì)幼發(fā)拉底河與尼羅河流域土地邊界的劃分測量 我國的地籍管理和土地測量 四大發(fā)明之一的指南針有二千多年歷史，對礦山測量等勘測的貢獻(xiàn) 戰(zhàn)爭的促進(jìn)：著名的軍用道路 戰(zhàn)國時(shí)期秦始皇修建的千八百里直道 古羅馬構(gòu)筑的兵道 218年歐洲修建的通向意大利的“漢尼撥通道” 萬里長城,工程測量學(xué)的發(fā)展概況,,,2.近現(xiàn)代大發(fā)展 三次技術(shù)革命 50年代，大型工程建設(shè)的需要 60年代，空間技術(shù)的發(fā)展 70年代，巨型實(shí)驗(yàn)室 20世紀(jì)末，工程測量的

3、外延和內(nèi)涵不斷擴(kuò)展,工程測量學(xué)的發(fā)展概況,,,測繪學(xué)是一個(gè)古老而現(xiàn)代的學(xué)科,測繪學(xué)是高科技學(xué)科 測繪學(xué)屬于信息學(xué)科 測繪學(xué)有三個(gè)國家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科,,測繪工作是一個(gè)普通而廣泛的職業(yè),德國：巴伐利亞州有8000人在測繪部門工作，全國平均每1000人中就有一人在測繪部門工作 比利時(shí)王子洛朗娶的平民美女克萊爾.庫布斯是一名土地測量員,,與測繪有關(guān)的名人知多少？,林肯、華盛頓、拿破倫、赫魯曉夫、勃列日涅夫作過測量員 李瑞環(huán)是工民建專業(yè) 溫家寶是地質(zhì)測量和找礦專業(yè),,測繪界的院士知多少？,夏堅(jiān)白、王之卓、方俊 陳永齡、陳俊勇、劉先琳 李德仁、寧津生、劉經(jīng)南 許厚澤、魏子卿、王家耀 王任享、高 俊、張祖勛 許

4、其鳳、葉淑華,,定義一：工程測量學(xué)是研究各項(xiàng)工程在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營管理階段所進(jìn)行的各種測量工作的學(xué)科。 定義二：工程測量學(xué)主要研究在工程建設(shè)各個(gè)階段所進(jìn)行的地形和有關(guān)信息的采集和處理，施工放樣及設(shè)備安裝、變形監(jiān)測分析和預(yù)報(bào)等的理論、方法和技術(shù)，以及研究對測量和工程有關(guān)的信息進(jìn)行管理和使用的學(xué)科。 定義三：工程測量學(xué)是研究地球空間（包括地面、地下、水下、空中）中具體幾何實(shí)體的測量描繪和抽象幾何實(shí)體的測設(shè)實(shí)現(xiàn)的理論、方法和技術(shù)的一門應(yīng)用性學(xué)科。,工程測量學(xué)的定義,,“廣義工程測量學(xué)”： 蘇黎世高等工業(yè)大學(xué)馬西斯教授指出： “一切不屬于地球測量，不屬于國家地圖集的 陸地測量，和不屬于公務(wù)

5、測量的應(yīng)用測量，都屬于工程測量”。 工程測量的任務(wù)： 為工程建設(shè)提供測繪保障，滿足工程各種需要。,,工程測量的分類,總的來說： 以工程建筑為對象的工程測量 以機(jī)器和設(shè)備為對象的工業(yè)測量 技術(shù)方法上可分為： 普通工程測量 精密工程測量,,按工程建設(shè)階段劃分, 工程建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的測量工作 工程建設(shè)施工階段的測量工作 工程建設(shè)運(yùn)營管理階段的測量工作,,建筑工程測量 水利工程測量 軍事工程測量 海洋工程測量 地下工程測量 三維工業(yè)測量 鐵路工程測量 公路工程測量 管線工程測量(輸電線路、輸油管道） 橋梁工程測量 隧道工程測量 港口工程測量 城市建設(shè)測量,按服務(wù)對象劃分,,學(xué)科地位---測繪學(xué)

6、的二級(jí)學(xué)科, 大地測量學(xué) （天文大地測量、幾何大地測量、物理大地測量空間大地測量、衛(wèi)星大地測量、海洋大地測量） 工程測量學(xué) （地形測量、礦山測量、施工放樣、變形監(jiān)測 、不動(dòng)產(chǎn)地籍與土地管理） 航空攝影測量與遙感學(xué) 地圖制圖學(xué) 地理信息系統(tǒng)（工程）,,,1工程測量中的地形圖測繪 1:1萬至1:10萬的國家地形圖系列 ；1:20001:5000的局部性或帶狀地形圖 ； 1:500，1:1000乃至更大比例尺的地形圖、竣工圖或?qū)ｎ}圖 ；水下（含江、河、庫、湖、海等）地形測繪和各種縱橫斷面圖。 2工程控制網(wǎng)布設(shè)及優(yōu)化設(shè)計(jì) 測圖控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、變形監(jiān)測網(wǎng)和安裝控制網(wǎng) 、純測角網(wǎng) 、邊角網(wǎng)、導(dǎo)

7、線網(wǎng)、GPS網(wǎng)。 3施工放樣技術(shù)和方法 ---點(diǎn)、線、面、體的 放樣,工程測量學(xué)的主要內(nèi)容,,,4工程的變形監(jiān)測分析和預(yù)報(bào)---多學(xué)科的 交叉領(lǐng)域 5工程測量的通用和專用儀器 經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀、GPS接收機(jī)，測方向、角度、距離、高差、坐標(biāo)差等幾何量；測量機(jī)器人；專用儀器: 基維線測量/準(zhǔn)直測量、距離測量、高程測量、傾斜測量、三維激光掃瞄儀。 6工程測量學(xué)中的誤差及測量平差理論 最小二乘法；穩(wěn)健估計(jì),工程測量學(xué)的主要內(nèi)容,,第一章 緒論 第一篇 工程測量學(xué)的基本理論、方法與技術(shù) 第二章 工程建設(shè)中的測量工作與信息管理 第三章 工程控制網(wǎng)布設(shè)的理論與方法 第四章 工程測量學(xué)的儀器與方法

8、 第五章 工程建設(shè)中的地形圖測繪 第六章 工程建筑物的施工放樣 第七章 工程建筑物的變形監(jiān)測 第八章 工業(yè)設(shè)備的安裝和檢校測量 第二篇 典型工程的測量和實(shí)踐 第九章 線狀工程測量 第十章 橋梁工程測量第十一章 水利工程測量 第十二章 工業(yè)與民用建筑測量 第十三章 地下工程測量 第十四章 大型粒子加速器中的精密測量 第十五章 展望,體系結(jié)構(gòu),,,, 常規(guī)地面測量技術(shù) 衛(wèi)星定位技術(shù)（GPS） 影像技術(shù) 水下地形測量技術(shù) 特種量測技術(shù) 信息管理技術(shù),工程測量常用的技術(shù),,,工程測量學(xué) 與相鄰學(xué)科和課程的關(guān)系,,,大地測量學(xué)是基礎(chǔ) 小比例尺的地形圖系列、數(shù)字或電子地圖地圖制圖學(xué) 中、小小比例尺的地形圖

9、生產(chǎn)航空攝影測量和遙感 誤差理論、測量平差、數(shù)理統(tǒng)計(jì) 高等數(shù)學(xué)：級(jí)數(shù)、微積分、微分方程 物理學(xué)：電磁波傳播、力學(xué)、光學(xué) 土建工程、機(jī)械工程、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)方 面的知識(shí) 數(shù)據(jù)處理、圖形圖像處理，建立信息系統(tǒng)以及基于知識(shí)的專家系統(tǒng)都離不開計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方面的知識(shí) 國內(nèi)外的學(xué)術(shù)交流要有較好的人文管理方面的知識(shí)，還要學(xué)一至二門外語，具有較好的聽、說、閱讀理解乃至思維能力,工程建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段 工程建設(shè)施工階段 工程建設(shè)運(yùn)營管理階段,第二節(jié) 工程建設(shè)各階段的測量,,工程建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段,,提供地形資料，配合地質(zhì)勘探和水文觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行測量。 以長江三峽水利樞紐工程為例：,,三峽大壩工程

10、,,三峽大壩工程,工程建設(shè)施工階段,,按照設(shè)計(jì)要求，在實(shí)地準(zhǔn)確地標(biāo)定出建筑物各部分的平面和高程的測量作為施工和安裝的依據(jù)。,工程建設(shè)運(yùn)營管理階段,,工程竣工后為監(jiān)視工程狀況，保證安全，進(jìn)行周期性的重復(fù)測量，觀測其變形情況,,,,,,,,第三節(jié) 工程測量的儀器和方法,,測量和放樣，都是使用工程測量的儀器和方法通過獲得角度、距離、高差等觀測量來實(shí)現(xiàn)的。,,圖1-8 早期游標(biāo)經(jīng)緯儀,,圖1-9 水準(zhǔn)儀,,,全站儀,,,,,測量機(jī)器人,,測量機(jī)器人 在 上 海 磁 浮 鐵 路,,,陀螺儀,繞一個(gè)支點(diǎn)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體稱為陀螺(top),利用陀螺的力學(xué)性質(zhì)所制成的各種功能的陀螺裝置稱為陀螺儀(gyrosco

11、pe)。,慣性導(dǎo)航儀,通過測量物體的加速度(慣性)，并自動(dòng)進(jìn)行積分運(yùn)算，獲得物體瞬時(shí)速度和瞬時(shí)位置數(shù)據(jù)的技術(shù)。 慣性測量裝置包括加速度計(jì)和陀螺儀，又稱慣性導(dǎo)航組合， 3個(gè)自由度陀螺儀用來測量飛行器的3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)；3個(gè)加速度計(jì)用來測量飛行器的3個(gè)平移運(yùn)動(dòng)的加速度。,,,,,,Cyrax 2500,3D 激光掃描儀,地面三維激光掃描（Terrestrial Laser Scanner ,TLS）技術(shù)又稱“實(shí)景復(fù)制技術(shù)”，它以激光作為測量的載體，以掃描的方式直接將各種大型的復(fù)雜的不規(guī)則實(shí)體或?qū)嵕暗娜S數(shù)據(jù)完整的快速的采集到電腦中，進(jìn)而通過軟件算法快速重構(gòu)出目標(biāo)的三維模型及線、面、體、空間等各種制圖數(shù)據(jù)。,,TLS獲取的原始數(shù)據(jù)是三維的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，即X、Y、Z坐標(biāo)的文本數(shù)據(jù)，繪制在三維空間后形似云狀的點(diǎn)集，如圖所示：,TLS獲取的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù),,,TLS數(shù)據(jù)處理流程,配準(zhǔn)示意圖,,,,,