【正文】 ................................... 21 第第 四四 章章 工工 程程 測測 量量 的的 發(fā)發(fā) 展展 展展 望望 ............................................................. 22 結語 .................................................................................. 23 參考文獻 .............................................................................. 24 致謝 .................................................................................. 25 中國地質大學（北京） 繼 續(xù)教育學院現(xiàn)代遠程教育本科生 畢業(yè)論文 1 第一章 引言 工程測量 地位和研究領域應用 工程測量的定義 當代人對工程測量學的定義是： 工程測量技術指在工程建設的勘測設計、施工和管理階段中運用的各種測量理論、方法和技術的總稱 ?，F(xiàn)代工程測量己經(jīng)遠遠突破了僅僅為工程建設服務的概念，它不僅涉及工程的靜態(tài)、動態(tài)幾何與物理量測定，而且包括對測量結果的分析，甚至對物體發(fā)展變化的趨勢預報。 我國近代以來工程測量可追溯至 1932 年，同濟大學工學院高等測量系正式成立，成為當時國立大學中惟一的測量系，并成為我國民用測繪高等教育事業(yè)的發(fā)祥地。 “ 十六字 ” 是：連續(xù)、動態(tài)、遙測、實時、精確、可 靠、快速、簡便。該學科無論怎樣發(fā)展，服務領域無論怎樣拓寬，與其他學科的交叉無論怎樣增多或加強，學科無論出現(xiàn)怎樣的綜合和細分，學科名稱無論怎樣改變，學科的本質和特點都不會改變。在這 60余所高校中，大多數(shù)是以工程測量學這一學科方向為主。由Hennecke,Mueller,Werner 3 個德國人所編著的工程測量學，主要 按下述內容進行劃分和編寫：①測量儀器和方法；②線路、鐵路、公路建設測量；③高層建筑測量；④地下建筑測量；⑤安全監(jiān)測；⑥機器和設備測量。目前國內外沒有一本全面涉及工程測量學理論、技術、方法和實際應用的現(xiàn)代專著或教材。此外還設了一個特別組：變形分析與解釋。 6 個工作組是： 大型科學設備的高精度測量技術與方法；線路工程測量與優(yōu)化；變形測量；工程測量信息系統(tǒng)；激光技術在工程測量中的應用；電子科技文獻和網(wǎng)絡。德國、瑞士、奧地利 3 個德語語系國家自 50 年代發(fā)起組織每 3～ 4 年舉行一次的“工程測量國際學術討論會”。 1992 年第11 屆討論會的專題是：測量理論與測量方案；測量技術和測量系統(tǒng)；信息 系統(tǒng)和 CAD；在建筑工程和工業(yè)中的應用。 從以上可見，工程測量學的研究領域既有相對的固定性，又是不斷發(fā)展變化的。在學科上可劃分為普通工程測量和精密工程測量。精密工程測量代表著工程測量學的發(fā)展方向 ，大型特種精密工程建設是促進工程測量學科發(fā)展的動力。 工程測量的內容 （ 1）工程測量中的地形圖測繪 規(guī)劃階段用圖比例尺一般較小，按照工程的規(guī)模可直接使用 1： 1 萬至 1:10000 的地形圖。 （ 2）工程控制網(wǎng)布設 和優(yōu)化設計 工程控制網(wǎng)包括測圖控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、變形監(jiān)測網(wǎng)和安裝控制網(wǎng)。 （ 3）施工放樣技術和方法 將抽象的幾何實體放樣到實地上去，成為具體的幾何實體所采用的測量方法和技術稱為施工放樣，機器和設備的安裝也是一種放樣。具體方法包括：極坐標、偏角法、偏距法、投點法、距離交會、方向交會。變形監(jiān)測技術幾乎包括全部工程測量技術，除常規(guī)儀器外還包括各種傳感器和專用設備。其主要針對目標點上的時間序列進行數(shù)據(jù)處理，包括多元線性回規(guī)分析、時間序列等。古埃及尼羅河每年洪水泛濫，淹沒了土地界限，水退后需要重新劃界，從而開始了測量工作。在《史記 載四時，以開九州，通九道，坡 九澤，度九山 ” 。春秋戰(zhàn)國時期，測繪有了新的發(fā)展。 地圖篇》、《孫子兵法》等書的有關論述中都說明了我國的測量、計算技術和軍事地形圖的內容已經(jīng)達到了相當高的水平。魏晉時劉徽著《海島算經(jīng)》，闡述了測算海島之間的距離和高度的方法。 在世界上， 17 世紀望遠鏡的發(fā)明和應用對測量技術的發(fā)展起到了很大的促進作用。 1794 年德國高斯提出了最小二乘法原理，以后又提出了橫圓柱投影學說，對測量學的發(fā)展做出了很大貢獻。二十世紀以來，電子計算機的出現(xiàn)，不僅加快了計算速度，并且改變了測繪儀器和方法。多普勒定位是空間技術用于大地測量并得到普遍應用的一種先進技術。人們利用遙感、遙測技術獲得豐富的圖像信息，編制大區(qū)域的小比例尺影像地圖和專題地圖。 工程測量儀器的發(fā)展 工程測量儀器可分通用儀器和專用儀器 。電腦型全站儀配合豐富的軟件，向全能型和智能化方向發(fā)展。測量機器人可自動尋找并精確照準目標，在 1 s 內完成一目標點的觀測，像機器人一樣對成百上千個目標作持續(xù)和重復觀測，可廣泛用于變形監(jiān)測和施工測量。將 GPS 接收機與電子全站儀或測量機器人連接在一起，稱超全站 儀或超測量機器人。 專用儀器是工程測量學儀器發(fā)展最活躍的，主要應用在精密工程測量領域。主要特點是：高精度、自動化、遙測和持續(xù)觀測。這方面的儀器有正、倒錘與垂線觀測儀，金屬絲引張線，各種激光準直儀、鉛直儀 (向下、向上 )、自準 直儀，以及尼龍絲或金屬絲準直測量系統(tǒng)等。以 ME5000 為代表的精密激光測距儀和 TERRAMETER LDM2 雙頻激光測距儀，中長距離測量精度可達亞毫米級；可喜的是，許多短距離、微距離測量都實現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)采集的自動化，其中最典型的代表是銦瓦線尺測距儀 DISTINVAR，應變儀 DISTERMETER ISETH，石英伸縮儀，各種光學應變計，位移與振動激光快速遙測儀等。 高程測量方面，最顯著的發(fā)展應數(shù)液體靜力水準測量系統(tǒng)。兩容器間的距離可達數(shù)十公里，如用于跨河與跨海峽的水準測量；通過一種壓力傳感器，允許兩容器之間的高差從過去的數(shù)厘米達到數(shù)米。各種機械式測斜 (傾 )儀、電子測傾儀都向著數(shù)字顯示、自動記錄和靈活移動等方向發(fā)展，其精度達微米級。液體靜力水準測量與金屬絲準直集成的混合測量系統(tǒng)在數(shù)百米長的 基準線上可精確測量測點的高程和偏距。 大型特種精密工程測量 大型特種精密工程建設和對測繪的要求是工程測量學發(fā)展的動力。 國內覽勝 三峽水利樞紐工程變形監(jiān)測和庫區(qū)地殼形變、滑坡、巖崩以及水庫誘發(fā)地震監(jiān)測，其規(guī)模之大，監(jiān)測項 目之多，都堪稱世界之最。隔河巖大壩外部變形觀測的 GPS 實時持續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測點的位置精度達到了亞毫米。 mm。 mm。 mm， 200 m 直線段漂移管直線精度達177。 大亞灣核電站控制網(wǎng)精度達177。 mm。 mm，橋墩點位標定精度達177。高 454 m 的東方明珠電視塔對于長 114 m、重 300 t 的鋼桅桿天線，安裝的垂準誤差僅177。 長 km 的秦嶺隧道，洞外 GPS 網(wǎng)的平均點位精度優(yōu)于177。目前輔助隧道已貫通，僅一個貫通面的情況下，橫向貫通誤差為 12 mm， 高程方向的貫通誤差只有3 mm。以大型粒子加速器為例，德國漢堡的粒子加速器研究中心，堪稱特種精密工程測量的歷史博物館。為了減少能量損失，改用直線加速器代替環(huán)形加速器，正在建的直線加速器長達 30 km， 100～ 300 m 的磁件相鄰精度要求優(yōu)于177。整個測量過程都是無接觸自動化的。美國的超導超級對撞機，其直徑達 27 km，為保證橢圓軌道上的投影變形最小且位于一平面上，利用了一種雙重正形投影。主網(wǎng)和加密網(wǎng)采用 GPS 測量，精度優(yōu)于 1 106 D。大型挖煤機長 140 m，高 65 m,自重 8 000 t，其挖 斗輪的直徑 m，每天挖煤量可達 10 多萬噸。 cm。這是 GPS， GIS 技術相結合在大型特種工程中應用的一個典型例子。南非某一核電站的冷卻塔高 165 m，直徑 163 m。 50 mm，在塔高方向上每 10 m 的相鄰精度優(yōu)于10 mm。為此，要根據(jù)精密測量資料擬合出實際的塔壁中心線作為修改設計的依據(jù)。對大量的測量資料通過恰當?shù)臄?shù)據(jù)處理模型使精度提高了一至數(shù)倍，所達到的相鄰精度遠遠超過了設計要求。 瑞士阿爾卑斯山的特長雙線鐵路隧道哥特哈德長達 57 km，為該工程特地重新作了國家大地測量(LV95)，采用 GPS 技術施測的控制網(wǎng)，平面精度達177。 2 cm。為加快進度和避開不良地質段，中間設了 3 個豎井，共 4 個貫通面，橫向貫通誤差允許值為 69～ 92 mm(較只設一個貫通面可縮短工期 11 年 )。 高聳建筑物方面，有人設想，在 21 世紀將建造 2 000 m 乃至 4 000 m 的摩天大廈，這不僅是建筑師的夢想，也是對測量工程師的挑戰(zhàn)。工程控制網(wǎng)的布設，一般遵循從整體到局部、分級布網(wǎng)、逐級控制的原則 。這一步工作非常重要，測量精度要求非常高，關系整個工程質量的成敗。在施工行業(yè)里也發(fā)生過類似工程質量事故：圖紙上建筑物的正北方向變成了正南方向，事故的處理結果是：把已經(jīng)建好的房子重新砸掉，再從零開始。 中國地質大學（北京） 繼 續(xù)教育學院現(xiàn)代遠程教育本科生 畢業(yè)論文 9 在基礎施工階段，基礎樁位的施工更加需要準確的工程測量技術保證。一旦樁位偏差超過規(guī)范要求，將會引起原