【正文】 ....................................................... 26 致謝 .................................................................................................................................... 27 附錄 .................................................................................................................................... 28 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒 論 研究背景 測繪科學和技術 (或稱測繪學 )是一門具有悠久歷史和現(xiàn)代發(fā)展的一級學科。總的來說，整個學科的二級學科仍應作如下劃分： ——大地測量學 (包括天文、幾何、物理、衛(wèi)星和海洋大地測量 )； ——工程測量學 (含近景攝影測量和礦山測量 )； ——航空攝影測量與遙感學； ——地圖制圖學； ——不動產(chǎn)地籍與土地整理。 線路工程的主體一般是在地表，但也有在地下的，還有的在空中，如地鐵、 地下管道、架空索道和架空輸電線路等。 自中國成立近 60 年來，測量技術和裝備有了大發(fā)展，通過大量實踐，在線路測量中作出了巨大的成績，積累了豐富的經(jīng)驗。國家基本地形圖的形成，線路測量規(guī)劃設計及位置選定提供了有利條件；攝影測量技術提高了線路工程比例尺地形圖的測繪精度 ； 光電技術測距儀的普遍應用，是線路工程測量平面控制測量的效率成倍增長，質(zhì)量和效益得到極大的 提高；點子計算機的問世和飛速發(fā)展，簡化了繁重的控制網(wǎng)優(yōu)化設計及平差計算工作 等等，使線路工程測量方法有了較大的革新和發(fā)展。同時，因為其技術復雜，規(guī)模宏偉，富有特色，而成為道路建設發(fā)展的象征。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 測量儀器的 不斷進步是線路工程測量發(fā)展的主要動力， 20 世紀 80 年代以來出現(xiàn)黑龍江工程學院本科生畢業(yè)論文 2 許多先進的地面測量儀器，為線路工程測量提供了先進的技術工具和手段 ， 如 ： 光電測距儀、精密測距儀、電子經(jīng)緯儀、 全站儀、電子水準儀、數(shù)字水準儀、激光準直儀、激光掃平儀等，為線性工程測量向現(xiàn)代化、自動化、數(shù)字化方向發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件，改變了傳統(tǒng)的線路工程控制網(wǎng)布網(wǎng)、地形測量、道路測量和施工測量等的作業(yè)方法。 GPS 是美國從 20 世紀 70 年代開始研制， 歷時 20 年，耗資 200 億美元，于 1994年全面建成，具有海、陸、空進行全方位實施三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。在我國 GPS 定位技術的應用已深入各個領域，國家大地網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)的建立與改造已普遍地應用GPS 技術，在石油勘探、高速公路、通信線路、地下鐵路、隧道貫通、建筑變形、大壩監(jiān)測、山體滑坡、地震的 形變監(jiān)測、海島或海域測量等也已廣泛的使用 GPS 技術。 國內(nèi) 現(xiàn)狀 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。 北京正負電子對撞機的精密控制網(wǎng)，精度達 177。200m 直線段漂移管直線精度達 177。2mm，秦山核電站的環(huán)型安裝測量控制網(wǎng)精度達 177。橋墩點位標定精度達 177。高 454m 的東方明珠電視黑龍江工程學院本科生畢業(yè)論文 3 塔對于長 114m、重 300t 的鋼桅桿天線，安裝的垂準誤差僅 177。 長 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12mm，高程方向的貫通誤差只有 3mm。大型挖煤機長 140 m，高 65m,自重 8000t，其挖斗輪的直徑 ，每天挖煤量可 達 10 多萬噸。根據(jù) 3 臺接收機的坐標，按一定幾何模型可計算出挖煤機挖斗輪的位置及采煤層截曲面，可計算出采煤量，經(jīng)對比試驗，其精度達 7%～ 4%。 核電站冷卻塔的施工測量系統(tǒng)。在整個施工過程中，要求每一高程面上塔壁中心線與設計的限差小于 177。由于在建造過程中發(fā)現(xiàn)地基地質(zhì)構造不良，出現(xiàn)不均勻沉陷，使塔身產(chǎn)生變形。采用測量機器人用極坐標法作 3 維測量，對每一施工層，沿塔外壁設置了 1600 多個目標點，在夜間可完成全部測量工作。精密測量不僅是施工的質(zhì)量保證，也為整治工程病害提供了可靠的資料，同時也能對整治效果 做 出精確評價。7mm，高程精度約 177。以 cm級的精度確定出了整個地區(qū)的大地水準面。整個隧道的工程投資預計約 15 億瑞士 法郎 ，計劃于 2020 年全線貫通。 研 究目的 、 意義 及預期效果 線路工程測量是具有悠久歷史的既古老又年輕的應用科學和技術 ， 它研究和服務范圍貫穿在現(xiàn)代工程建設和國防建設的規(guī)劃和運營的整個過程中 。改革開放以來 ， 大規(guī)模的經(jīng)濟建設和國防建設的發(fā)展 ， 城市化建設進程的加快 ，各種高、大、重、深、特的工程建設不斷增多 ， 這些 都向工程測量提出了新的任務和更高的要求 ， 有力地推動了工程測量科學和技術的迅速發(fā)展。諸如自動跟蹤全站儀、電子數(shù)字水準儀 ， GPS 定位技術 ， 數(shù)字測圖技術 ,數(shù)字攝影、計量技術 ， 精密工程和工業(yè)自動化測量技術 ， 以及 “3S”集成技術和信息技術等的發(fā)展和應用 ， 根本性的改變了線路工程測量的面貌 ， 提高了作業(yè)效率和測量精度 ， 取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益 。 綜合上述可以看出 ， 當前線路工程測量的范圍越來越廣 ， 現(xiàn)代的線路工程測量不僅研究與傳統(tǒng)的線路工程建設有關的測量技術和方法 ， 而且還要延伸到涉及其他有關領域的研究和應用 ， 諸如國防工業(yè)建設、特種工業(yè)精密安裝、環(huán)境和文物保護以及有關的科學研究等各個領域的測量應用原理和方法 ， 其服務范圍涉及到地面、地 下、水域、空間、民用和軍用等 ， 其服務的行業(yè)包括城建、建工、交通、礦山、土地地籍與房產(chǎn)、航天航空 ， 水電等各類工業(yè) (廠 )以及醫(yī)學、公安和國防等 。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)論文 5 第 2章 線路工程測量的知識論述 在測繪界，人們把工程建設中的所有測繪工作統(tǒng)稱為工程測量。它是直接為各項建設項目的勘測、設計、施工、安裝、竣工、監(jiān)測以及營運管理等一系列工程工序服務的。 線路工程的概念 線路工程是指長寬比很大的工程 ,包括鐵路 ， 公路 ， 供水明渠 ， 輸電線路 ， 各種用途的管道工程等 。 用發(fā)展的眼光看 ， 地下工程 會越來越多 。 線路工程建設過程中需要進行的測量工作 ， 稱為線性工程測量 ，簡稱線路測量 。 勘測 基本要求 及內(nèi)容 基本要求 線路勘測資料是勘測設計人員通過勘測手段，對線路工程所處位置、地形等自然條件認識的放映，是線路工程位置選擇、工程布置、 結構設計以及計劃工程投資等整黑龍江工程學院本科生畢業(yè)論文 6 個設計工作的依據(jù)。因此 ， 線路工程勘測資料必須做到正確反映客觀實際情況，才能滿足預期的設計要求。 按照基本建設程序，線路工程勘測工作一般包括搜集已有 資料、地形、地質(zhì)調(diào)查測繪，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘探及實驗等工作。這就要求調(diào)查測繪應根據(jù)不同設計階段的任務、目的和要求，針對線路工程的特點，確定應搜集資料的內(nèi)容和范圍。每個階段的任務、目的和設計要求是不相同。掌握區(qū)域工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況及其與工程的關系，查明重 點工程的地質(zhì)條件。在此階段，必須搜集滿足以上初步設計要求的勘測資料。所搜集的勘測資料應能滿足技術設計的要求。 調(diào)查內(nèi)容 線路工程調(diào)查的內(nèi)容系根據(jù)有關規(guī)范 、 規(guī)則 及細則進行。根據(jù)過去的實踐經(jīng)驗 ， 證明這些資料是工程設計和施工必須具備的基礎資料，它包括初測階段到定測階段整個過程的調(diào)查資料，其內(nèi)容和深細度根據(jù)線路工程的規(guī)模和各階段的勘測設計要求確定。線路工程調(diào)查的內(nèi)容可分為以下幾分方面： （ 1） 自然地理概況調(diào)查。 （ 2） 地質(zhì)條件調(diào)查。工程地址特征：地層、巖性及地黑龍江工程學院本科生畢業(yè)論文 7 質(zhì)結構特征，著重查清地質(zhì)結構變動的性質(zhì)、類型和規(guī)模；斷層、節(jié)理、軟弱結構面特征及其與工程的組合關系；圍巖的基本物理力學性質(zhì)等。 （ 3） 影響工程穩(wěn)定的不良地質(zhì)和特殊地質(zhì)現(xiàn)象的調(diào)查。 （ 4） 地層中含有害氣體或有害健康礦體的調(diào)查。 （ 5） 地震強度調(diào)查。 （ 6） 氣象資料調(diào)查。 （ 7） 施工條件調(diào)查。 勘測的 內(nèi)容及測量工作 它的內(nèi)容有中線測量、縱斷面測量、橫斷面測量，帶狀地形測量、施工放樣，竣工測量和有關調(diào)查工作等，其主要目的是為設計、施工、運營管理提供必要的基礎資料。 下面以鐵路為例，簡單介紹 勘測階段的測量工作。為保證交通的安全，它不僅要有平順的線形、和緩的縱坡，而且還要有堅實穩(wěn)定的路基、整平的（路）面、牢固耐用的橋涵和其他人工構造物及附屬設備 。 初測為初步設計提供資料而進行的勘測工作，初步設計的主要任務是在提供帶狀地形圖上選定線中心線的位置，亦即紙上定線，進過經(jīng)濟、技術比較提出一個推薦方案。 初測工作包括：插大旗、 導線測量、高程測量、地形測量。 定測是在初步設計批準后，結合現(xiàn)場實際情況確定線路位置，并為施工設計黑龍江工程學院本科生畢業(yè)論文 8 手機必要的資料。 線路工程的施工 線路工程設計階段測量的主要任務是確定路線線位、構造物的準確位置及布設方案 , 因此 , 它包括平面、高程控制和一般測量。 線路施工 測量工作 利用原 設計階段的測量標志和測量成果 , 并在此基礎上 , 根據(jù)施工需要而加密的完全為施工服務的測量工作。下面分別介紹了公路、橋 涵 、隧道等的測量方法。通常，在滿足精度要求的前提下，施工放樣可根據(jù)工程場地、進度及各部位不同施工階段要求等采用不同的儀器或工具，下面進 行簡要介紹。 ① 鋼尺放樣測量 地面上任意兩點之間的平距或斜距，可用鋼尺進行丈量。放樣與丈量工作相反。 首先，根據(jù)實際條件，先進行各項改正值的計算。最后進行放樣：找出該放樣的距離（線段）起點，拉尺子零點；找該距離方向，讓尺子另一端在該方向 上；兩尺手按改正時計算用的拉力值拉緊尺子兩端；從尺子上讀該放樣距離長（改正后值），作標記，得放樣值（如一尺段不夠，則在一尺端點做標記，另一尺段零點從標記處開始，繼續(xù)下一尺段，直到累計尺長為放樣距離長為止） 。 測距：在一已知點架儀器，根據(jù)放樣功能，輸入一已知距離，瞄準放樣方向，在該方向上指揮立棱鏡，測出儀器與棱鏡之間的距離，此時儀器上顯示為 ： 放樣值 —實黑龍江工程學院本科生畢業(yè)論文 9 測值。 除 采用全站儀放樣距離功能外（作為測距儀用），還可直接用測距儀放樣，用經(jīng)緯儀標定方向。 放樣方法：一般采用正倒鏡分中法。 ② 全站儀放樣測量 采用圖示同 圖 ， 當使用全站儀放 樣 角時，可采用兩種放樣功能，一是直接輸入一已知角，二是通過輸入坐標點，儀器進行角度計算，放樣已知角。 （ 3） 水準儀放樣測量 通過水平視線從已知高程點出發(fā)，在指定點位上放出一高程，從而得出該點填、 圖 經(jīng)緯儀放樣測量 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)論文 10 挖高或該點位構造物豎向標高。已知 B 點高程為 。 步驟：在 A、 B 之間架儀器；在 B 點立尺讀數(shù) b,設 B=；在 A 點立尺，則A 點讀數(shù)應為 A=Hb+bH4=+= A 點立尺前，可先打一木樁（或水泥樁，或作一標記）。 (4)已知坡度線放樣 路基、排水溝、隧道等施工中常需放樣一已知坡度 ， 放樣可采用（ 3） 中介紹放樣高程法，即把坡度換算為 距離與高程之間的關系 。選點時可根據(jù)地形及施工要求確定，精度應根據(jù)《公路勘察規(guī)范》要求，方法按前述基本方法。常采用直角坐標法、極坐標法、角度 交會 法及距離交 會 法等。 直角坐標法指通過指定的坐標系，計算出（ x、 y），以此確定地面點的位置。 ② 極坐標法 。 放樣時，可采用放樣距離與角度相結合方法，方法見前述。 距離交會法指從兩已知點出發(fā)，通過兩個距離交出放樣點。 角度交會法指從兩已知點出發(fā)（一已知直線段兩端點），根據(jù)兩個放樣角放樣一點。其目的一是復核填、挖工程數(shù)量；二是復核設置構造物處地形是否與設計相符。 （ 4） 竣工測量 路基土 石方完成后，應進行全線的竣工測量，包括中線測量、橫斷面測量及中平測量，以便修整路基，并作為竣工驗收的依據(jù)。 路基放樣 路基施工前，在地面上把路基輪廓表示出來，即把坡腳點或坡頂點找出來，釘上邊樁，同時還應把邊坡坡度表示出來，以便正常施工。 橋涵施工測量 橋涵施工放樣測量的主要任務是將文件設計意圖逐步轉(zhuǎn)移到實地上去，指導構造物各部分的施工。 在橋涵施工準備階段和施工過程中，一般應進行下列的測量工作： （ 1） 對校涵中線位置樁、三角網(wǎng)基準點（或?qū)Ь€點）、水準點及其測量資料進行檢查、核對，若發(fā)現(xiàn)樁 標 志不足、不穩(wěn)妥、被移到或測量精度不符合要求時，應按規(guī)范要求補測、加固、移設或重新測校，并通過監(jiān)理核對后報送建設單位（或稱業(yè)主）； （ 2） 補充施工過程中需要的中線樁； （ 3） 測定墩、臺的中線和基礎樁的位置； （ 4） 測定橋、涵錐坡、翼墻及導流構造物的位 置；