1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題目： 測量在房屋建筑中的應(yīng)用 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥4</p><p>　　前言‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

2、‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥4</p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　1.1工程測量地位和研究領(lǐng)域應(yīng)用‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥5</p><p>　　1.1.1 工程測量的定義‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥5</p><p>　　1.1.2 工程測量的地位‥‥

3、‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥5</p><p>　　1.1.3 研究應(yīng)用領(lǐng)域‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥6</p><p>　　1.2工程測量的內(nèi)容‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥7</p><p>　　1. 2.1 工程測量的內(nèi)容劃分‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥7</p><p>　　1

4、.2.2 工程測量的內(nèi)容‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥7</p><p>　　1.3工程測量的發(fā)展歷史‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥7</p><p>　　1.4工程測量儀器的發(fā)展‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8</p><p>　　1.5 大型特種精密工程測量‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10</p>&l

5、t;p>　　1.5.1 國內(nèi)覽勝‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10</p><p>　　1.5.2國外簡述‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10</p><p>　　第二章 工程建筑的測量應(yīng)用</p><p>　　2.1 控制測量‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12</p><p>　

6、　2.2 工程放樣‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥13</p><p>　　2.2.1 準(zhǔn)備工作‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥13</p><p>　　2.2.2 極坐標(biāo)法放點‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥13</p><p>　　2.2.3 誤差處理‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥13</p&

7、gt;<p>　　2.2.4 復(fù)測工作‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14</p><p>　　2.3 建筑標(biāo)高測量‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥15</p><p>　　2.4 垂直度測量‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥15</p><p>　　2.5變形監(jiān)測測量‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

8、‥‥‥15</p><p>　　2.5.1 工程變形監(jiān)測的基礎(chǔ)知識‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥15</p><p>　　2.5.2 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥16</p><p>　　2.5.3變形的幾何分析與物理解釋‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥17</p><p>　　2.5.4變形分析與預(yù)報

9、的系統(tǒng)論方法‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥18</p><p>　　第三章 工程測量應(yīng)用案例分析</p><p>　　3.1工程概況‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥19</p><p>　　3.1.1 基坑及控制點圖‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥19</p><p>　　3.2 基礎(chǔ)施工測量‥‥‥‥‥‥‥‥

10、‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥20</p><p>　　3.2.1 前期準(zhǔn)備工作‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥20</p><p>　　3.2.2基線測設(shè)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥20</p><p>　　3.2.3軸線測設(shè)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥21</p><p>　　3.2.4

11、樁位的測放與復(fù)核‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥21</p><p>　　3.3工程施工放樣‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥21</p><p>　　3.3.1全站儀放樣使用說明‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥21</p><p>　　3.2.2定點放樣‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥23</p><

12、;p>　　3.4 建筑標(biāo)高測量‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥24</p><p>　　3.5工程測量在主體結(jié)構(gòu)施工階段對工程質(zhì)量的作用‥‥‥‥‥‥‥‥24</p><p>　　第四章 工程測量的發(fā)展展望</p><p>　　4.1工程測量的發(fā)展展望‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥25</p><p>　　致謝‥

13、‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥26 </p><p>　　參考文獻‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥26</p><p>　　測量在房屋建筑中的應(yīng)用</p><p>　　學(xué) 生：陳善為</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：蔡元萍</b></p><

14、p>　?。ㄈ龒{電力職業(yè)學(xué)院）</p><p>　　摘 要：本文介紹了測量在房屋建筑上的應(yīng)用；介紹了工程測量的發(fā)展和應(yīng)用；然后結(jié)合具體工程項目，案例分析工程測量應(yīng)用。例如控制測量、工程放樣、垂直度測量、建筑標(biāo)高測量、變形監(jiān)測；并借助案例施工放樣，介紹了全站儀的使用知識，并進行實際的放樣工作；最后展望了測量在房屋建筑領(lǐng)域中的發(fā)展。</p><p>　　關(guān)鍵詞：工程測量 房屋建筑 放

15、樣 全站儀</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　測量技術(shù)是一個很古老的學(xué)科。早在二千多年前，我國就已經(jīng)繪制了水平很高的“地形圖”。隨著歷史的改革，測繪技術(shù)已拓展成為一門龐大的、系統(tǒng)的多分支的學(xué)科。特別是近年來，隨著計算機、電子、通信等先進技術(shù)在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用，已基本實現(xiàn)了傳統(tǒng)測量技術(shù)向數(shù)字化技術(shù)體系的轉(zhuǎn)變。</p><p

16、>　　隨著科技的不斷進步，測繪儀器設(shè)備迅速發(fā)展，新儀器不斷出現(xiàn)。在全站儀方面的重要發(fā)展是長距離棱鏡全站儀的出現(xiàn)，免棱鏡全站儀的免棱鏡視距由初期幾十米發(fā)展到當(dāng)前的一千米以上。</p><p>　　地形測量指的是測繪地形圖的作業(yè)。即對地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程進行測定，并按一定比例縮小，用符號和注記繪制成地形圖的工作。地形圖的測繪基本上采用航空攝影測量方法，利用航空像片主要在室內(nèi)測圖。但面積

17、較小的或者工程建設(shè)需要的地形圖，采用平板儀測量方法，在野外進行測圖。</p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　1.1工程測量地位和研究領(lǐng)域應(yīng)用</p><p>　　1.1.1 工程測量的定義</p><p>　　當(dāng)代人對工程測量學(xué)的定義是：工程測量技術(shù)指在工程建設(shè)的勘測設(shè)計、施工和管理階

18、段中運用的各種測量理論、方法和技術(shù)的總稱。</p><p>　　傳統(tǒng)工程測量技術(shù)的服務(wù)領(lǐng)域包括建筑、水利、交通、礦山等部門，其基本內(nèi)容有測圖和放樣兩部分?，F(xiàn)代工程測量己經(jīng)遠遠突破了僅僅為工程建設(shè)服務(wù)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(jié)果的分析，甚至對物體發(fā)展變化的趨勢預(yù)報。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，和不屬于法定測量的應(yīng)用測量

19、都屬于工程測量”。我國近代以來工程測量可追溯至  1932年，同濟大學(xué)工學(xué)院高等測量系正式成立，成為當(dāng)時國立大學(xué)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。隨著傳統(tǒng)測繪技術(shù)向數(shù)字化測繪技術(shù)轉(zhuǎn)化，我國工程測量的發(fā)展可以概括為“四化”和“十六字”，所謂“四化”是：工程測量內(nèi)外業(yè)作業(yè)的一體化，數(shù)據(jù)獲取及其處理的自動化，測量過程控制和系統(tǒng)行為的智能化，測量成果和產(chǎn)品的數(shù)字化。“十六字”是：連續(xù)、動態(tài)、遙測、實時、精確、可靠

20、、快速、簡便。</p><p>　　1.1.2 工程測量的地位</p><p>　　測繪學(xué)是一門具有悠久歷史和現(xiàn)代發(fā)展的一級學(xué)科。該學(xué)科無論怎樣發(fā)展，服務(wù)領(lǐng)域無論怎樣拓寬，與其他學(xué)科的交叉無論怎樣增多或加強，學(xué)科無論出現(xiàn)怎樣的綜合和細分，學(xué)科名稱無論怎樣改變，學(xué)科的本質(zhì)和特點都不會改變?？偟膩碚f，測繪學(xué)的二級學(xué)科仍應(yīng)作如下劃分：</p><p><b>　

21、　——大地測量學(xué)</b></p><p><b>　　——工程測量學(xué)</b></p><p><b>　　——攝影測量學(xué)</b></p><p><b>　　——地圖制圖學(xué)</b></p><p><b>　　——不動產(chǎn)測繪</b></p

22、><p>　　值得說明的是，隨著社會的發(fā)展、科技的進步，教育不斷改革，目前我國測繪本科只有“測繪工程”一個專業(yè)，且有60余所高校設(shè)有此專業(yè)，這對寬口徑培養(yǎng)人才無疑很有好處，但從就業(yè)角度來說，還需要將其二級學(xué)科作為專業(yè)方向進行培養(yǎng)。在這60余所高校中，大多數(shù)是以工程測量學(xué)這一學(xué)科方向為主。</p><p>　　1.1.3 研究應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　目前國內(nèi)把工程建

23、設(shè)有關(guān)的工程測量按勘測設(shè)計、施工建設(shè)和運行管理三個階段劃分；也有按行業(yè)劃分成：線路(鐵路、公路等)工程測量、水利工程測量、橋隧工程測量、建筑工程測量、礦山測量、海洋工程測量、軍事工程測量、三維工業(yè)測量等，幾乎每一行業(yè)和工程測量都有相應(yīng)的著書或教材。由Hennecke,Mueller,Werner 3個德國人所編著的工程測量學(xué)，主要按下述內(nèi)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(shè)測量；③高層建筑測量；④地下建筑測量；⑤安

24、全監(jiān)測；⑥機器和設(shè)備測量。 　　</p><p>　　由于工程測量的研究應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，發(fā)展變化也很快，因此寫書十分困難。目前國內(nèi)外沒有一本全面涉及工程測量學(xué)理論、技術(shù)、方法和實際應(yīng)用的現(xiàn)代專著或教材。國際測量師聯(lián)合會(FIG)的第六委員會稱作工程測量委員會，過去它下設(shè)4個工作組：測量方法和限差；土石方計算；變形測量；地下工程測量。此外還設(shè)了一個特別組：變形分析與解釋?，F(xiàn)在，下設(shè)了6個工作組和2個專題組。6個工

25、作組是：大型科學(xué)設(shè)備的高精度測量技術(shù)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(shù)在工程測量中的應(yīng)用；電子科技文獻和網(wǎng)絡(luò)。2個專題組是：工程和工業(yè)中的特殊測量儀器；工程測量標(biāo)準(zhǔn)。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(xué)術(shù)討論會”。過去把工程測量劃分為以下幾個專題：測量儀器和數(shù)據(jù)獲??；數(shù)據(jù)解釋、處理和應(yīng)用；高層建筑和設(shè)備安裝測量；地下和深層建筑測量；環(huán)境和工程建筑物變形監(jiān)測

26、。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(shù)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(yīng)用。1996年的第12屆討論會的專題是：測量和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；監(jiān)測和控制；在工業(yè)和建</p><p>　　從以上可見，工程測量學(xué)的研究領(lǐng)域既有相對的固定性，又是不斷發(fā)展變化的。筆者認(rèn)為，工程測量學(xué)主要包括以工程建筑為對象的工程測量和以設(shè)備與機器安裝為對象的工業(yè)測量兩大部分。在學(xué)科上可劃分為普通工程測量

27、和精密工程測量。工程測量學(xué)的主要任務(wù)是為各種工程建設(shè)提供測繪保障，滿足工程所提出的要求。精密工程測量代表著工程測量學(xué)的發(fā)展方向，大型特種精密工程建設(shè)是促進工程測量學(xué)科發(fā)展的動力。</p><p>　　1.2工程測量的內(nèi)容</p><p>　　1.2.1 工程測量的內(nèi)容劃分</p><p><b>　　1.按階段劃分</b></p>

28、<p>　?。?）工程建設(shè)規(guī)劃設(shè)計階段</p><p>　　（2）工程建設(shè)施工階段的測量</p><p>　?。?）工程建設(shè)運營管理階段的測量</p><p>　　2.按照服務(wù)對象劃分</p><p>　　建筑、水利、線路、橋梁、地下、海洋、軍事、工業(yè)、礦山等。</p><p>　　1.2.2 工程測量的內(nèi)

29、容</p><p>　?。?）工程測量中的地形圖測繪</p><p>　　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。在施工階段比例尺一般較大1：1000或1：500。</p><p>　?。?）工程控制網(wǎng)布設(shè)和優(yōu)化設(shè)計</p><p>　　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)

30、。目前除特高精度的工程專用網(wǎng)的和設(shè)備安裝控制網(wǎng)外，絕大多數(shù)控制網(wǎng)都可采用GPS定位技術(shù)建立。</p><p>　?。?）施工放樣技術(shù)和方法</p><p>　　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(shù)稱為施工放樣，機器和設(shè)備的安裝也是一種放樣。放樣放樣可分為點、線、面、體的放樣。具體方法包括：極坐標(biāo)、偏角法、偏距法、投點法、距離交會、方向交會。</p&

31、gt;<p>　?。?）工程的變形監(jiān)測分析和預(yù)報</p><p>　　工程建筑物的變形及與工程有關(guān)的災(zāi)害監(jiān)測、分析和預(yù)報是工程測量研究的重要內(nèi)容。變形監(jiān)測技術(shù)幾乎包括全部工程測量技術(shù)，除常規(guī)儀器外還包括各種傳感器和專用設(shè)備。變形模型的建立。其主要針對目標(biāo)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。</p><p>　　1.3 工程測量的發(fā)展歷史</p&

32、gt;<p>　　“測量”一詞來源于希臘字“γηδ?ιω”，是“土地劃分”的意思。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。</p><p>　　我國是世界文明古國，測繪方法出現(xiàn)很早，最早可以追溯到四千年以前。在《史記·夏本紀(jì)》中敘述了夏禹治理洪水的情況：“左準(zhǔn)繩，右規(guī)矩。載四時，以開九州，通九道，坡九澤，度九山”。這說明在公元前21世紀(jì)已經(jīng)使用簡單

33、的測量工具進行了測量工作。春秋戰(zhàn)國時期，測繪有了新的發(fā)展。從《周髀算經(jīng)》、《九章算術(shù)》、《管子·地圖篇》、《孫子兵法》等書的有關(guān)論述中都說明了我國的測量、計算技術(shù)和軍事地形圖的內(nèi)容已經(jīng)達到了相當(dāng)高的水平。在長沙馬王堆漢墓出土的公元前2世紀(jì)的地形圖、駐軍圖和城邑圖，是迄今發(fā)現(xiàn)的最古老最翔實的地圖。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。西晉的裴秀主持編制了反映晉十六州的郡國縣邑、山川原澤和境界的大型地圖集

34、——《禹貢地域圖十八篇》，并總結(jié)出分率、準(zhǔn)望、道里、高下、方斜、迂直的“制圖六體”，從此地圖制圖有了標(biāo)準(zhǔn)和原則。</p><p>　　在世界上，17世紀(jì)望遠鏡的發(fā)明和應(yīng)用對測量技術(shù)的發(fā)展起到了很大的促進作用。1683年，法國進行了弧度測量，證明了地球是兩極略扁的橢球體。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(xué)說，對測量學(xué)的發(fā)展做出了很大貢獻。1903年飛機的發(fā)明對航空攝影測量的發(fā)展起到了決

35、定性作用，并大大減小了測量的勞動強度。二十世紀(jì)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。特別是1957年人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，促使測繪工作有了新的飛躍，開辟了衛(wèi)星大地測量學(xué)這一新領(lǐng)域。多普勒定位是空間技術(shù)用于大地測量并得到普遍應(yīng)用的一種先進技術(shù)。到了70年代，又出現(xiàn)了全球定位系統(tǒng)（GPS），用它進行精密控制測量能達到厘米級精度。人們利用遙感、遙測技術(shù)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。同

36、時還出現(xiàn)了慣性測量系統(tǒng)和長基線干涉測量，前者是根據(jù)慣性原理設(shè)計的測定地面點大地元素的裝置，后者是一種獨立站射電干涉測量技術(shù)，用來測定相距很遠地面點的相對位置。</p><p>　　1.4工程測量儀器的發(fā)展</p><p>　　工程測量儀器可分通用儀器和專用儀器。通用儀器中常規(guī)的光學(xué)經(jīng)緯儀、光學(xué)水準(zhǔn)儀和電磁波測距儀將逐漸被電子全測儀、電子水準(zhǔn)儀所替代。電腦型全站儀配合豐富的軟件，向全能型和智

37、能化方向發(fā)展。帶電動馬達驅(qū)動和程序控制的全站儀結(jié)合激光、通訊及CCD技術(shù)，可實現(xiàn)測量的全自動化，被稱作測量機器人。測量機器人可自動尋找并精確照準(zhǔn)目標(biāo)，在1 s內(nèi)完成一目標(biāo)點的觀測，像機器人一樣對成百上千個目標(biāo)作持續(xù)和重復(fù)觀測，可廣泛用于變形監(jiān)測和施工測量。GPS接收機已逐漸成為一種通用的定位儀器在工程測量中得到廣泛應(yīng)用。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。它將GPS的實時動態(tài)定位技術(shù)與全站儀靈活的

38、3維極坐標(biāo)測量技術(shù)完美結(jié)合，可實現(xiàn)無控制網(wǎng)的各種工程測量。 　　</p><p>　　專用儀器是工程測量學(xué)儀器發(fā)展最活躍的，主要應(yīng)用在精密工程測量領(lǐng)域。其中，包括機械式、光電式及光機電(子)結(jié)合式的儀器或測量系統(tǒng)。主要特點是：高精度、自動化、遙測和持續(xù)觀測。 　　</p><p>　　用于建立水平的或豎直的基準(zhǔn)線或基準(zhǔn)面，測量目標(biāo)點相對于基準(zhǔn)線(或基準(zhǔn)面)的偏距(垂距)，稱為基準(zhǔn)線測量或準(zhǔn)

39、直測量。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(zhǔn)直儀、鉛直儀(向下、向上)、自準(zhǔn)直儀，以及尼龍絲或金屬絲準(zhǔn)直測量系統(tǒng)等。</p><p>　　在距離測量方面，包括中長距離(數(shù)十米至數(shù)公里)、短距離(數(shù)米至數(shù)十米)和微距離(毫米至數(shù)米)及其變化量的精密測量。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

40、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(yīng)變儀DISTERMETER ISETH，石英伸縮儀，各種光學(xué)應(yīng)變計，位移與振動激光快速遙測儀等。采用多譜勒效應(yīng)的雙頻激光干涉儀，能在數(shù)十米范圍內(nèi)達到0.01μm的計量精度，成為重要的長度檢校和精密測量設(shè)備；采用CCD線列傳感器測量微距離可達到百分之幾微米的精度，它們使距離測量精度從毫米、微米級進入到納米級世界。 　　</p><

41、p>　　高程測量方面，最顯著的發(fā)展應(yīng)數(shù)液體靜力水準(zhǔn)測量系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通過各種類型的傳感器測量容器的液面高度，可同時獲取數(shù)十乃至數(shù)百個監(jiān)測點的高程，具有高精度、遙測、自動化、可移動和持續(xù)測量等特點。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(zhǔn)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。 　　與高程測量有關(guān)的是傾斜測量(又稱撓度曲線測量)，即確定被測對象(如橋、塔)在豎直平面內(nèi)相對于水平或鉛直基準(zhǔn)線的

42、撓度曲線。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。 　　</p><p>　　具有多種功能的混合測量系統(tǒng)是工程測量專用儀器發(fā)展的顯著特點，采用多傳感器的高速鐵路軌道測量系統(tǒng)，用測量機器人自動跟蹤沿鐵路軌道前進的測量車，測量車上裝有棱鏡、斜傾傳感器、長度傳感器和微機，可用于測量軌道的3維坐標(biāo)、軌道的寬度和傾角。液體靜力水準(zhǔn)測量與金屬絲準(zhǔn)直集成的混合測量系統(tǒng)在數(shù)

43、百米長的基準(zhǔn)線上可精確測量測點的高程和偏距。 　　</p><p>　　綜上所述，工程測量專用儀器具有高精度(亞毫米、微米乃至納米)、快速、遙測、無接觸、可移動、連續(xù)、自動記錄、微機控制等特點，可作精密定位和準(zhǔn)直測量，可測量傾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，還可測振動頻率以及物體的動態(tài)行為。 </p><p>　　1.5 大型特種精密工程測量</p><p>　　大

44、型特種精密工程建設(shè)和對測繪的要求是工程測量學(xué)發(fā)展的動力。這里僅簡單介紹國內(nèi)外有關(guān)情況。 　　</p><p>　　1.5.1 國內(nèi)覽勝 　　</p><p>　　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。不僅采用目前國內(nèi)外最成熟最先進的儀器、技術(shù)，在實踐中也在不斷發(fā)展新的技術(shù)和方法，如對滑坡體變形與失穩(wěn)研究的計算機智能

45、仿真系統(tǒng)；擬進行研究的三峽庫區(qū)滑坡泥石流預(yù)報的3S工程等，都涉及到精密工程測量。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。該工程 用地面方法建立的變形監(jiān)測網(wǎng)，其最弱點精度優(yōu)于±1.5 mm。 　　</p><p>　　北京正負電子對撞機的精密控制網(wǎng)，精度達±0.3 mm。設(shè)備定位精度優(yōu)于±0.2 mm，200 m直線段漂移管直線精度達±

46、;0.1 mm。大亞灣核電站控制網(wǎng)精度達±2 mm，秦山核電站的環(huán)型安裝測量控制網(wǎng)精度達±0.1 mm。 　　</p><p>　　上海楊浦大橋控制網(wǎng)的最弱點精度達±0.2 mm，橋墩點位標(biāo)定精度達±0.1 mm；武漢長江二橋全橋的貫通精度(跨距和墩中心偏差)達毫米級。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(zhǔn)誤差僅±9 m

47、m。 　　</p><p>　　長18.4 km的秦嶺隧道，洞外GPS網(wǎng)的平均點位精度優(yōu)于±3 mm，一等精密水準(zhǔn)線路長120多公里。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。 　　</p><p>　　1.5.2國外簡述 　　</p><p>　　國外的大型特種精密工程更不勝枚舉。以大型粒子加速器

48、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。1959年建的同步加速器，直徑僅100 m，1978年的正負電子儲存環(huán)，直徑743 m，1990年的電子質(zhì)子儲存環(huán)，直徑2000 m。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±0.1 mm,磁件的精密定位精度僅幾個微米，并能以納米級的精度確定直線度。整個測量過程都是無接觸自動化

49、的。用精密激光測距儀TC2002K距離測量，其測距精度與ME5000相當(dāng)，對平均邊長為50m的3 800條邊，改正數(shù)小于0.1 mm的占95%。美國的超導(dǎo)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。所作的各種精密測量，均考慮了重力和潮汐的影響。主網(wǎng)和加密網(wǎng)采用GPS測量，精度優(yōu)于1×10-6 D。 　　</p><p>　　露天煤礦的大型挖煤機開

50、挖量的動態(tài)測量計算系統(tǒng)(德國)。大型挖煤機長140 m，高65 m,自重8 000 t，其挖斗輪的直徑17.8 m，每天挖煤量可達10多萬噸。為了實時動態(tài)地得到挖煤機的采煤量，在上安置了3臺GPS接收機，與參考站無線電實時數(shù)據(jù)傳輸和差分動態(tài)定位，挖煤機上兩點間距離的精度可達±1.5 cm。根據(jù)3臺接收機的坐標(biāo)，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%。這是GPS，G

51、IS技術(shù)相結(jié)合在大型特種工程中應(yīng)用的一個典型例子。 　　</p><p>　　核電站冷卻塔的施工測量系統(tǒng)。南非某一核電站的冷卻塔高165 m，直徑163 m。在整個施工過程中，要求每一高程面上塔壁中心線與設(shè)計的限差小于±50 mm，在塔高方向上每10 m的相鄰精度優(yōu)于10 mm。由于在建造過程中發(fā)現(xiàn)地基地質(zhì)構(gòu)造不良，出現(xiàn)不均勻沉陷，使塔身產(chǎn)生變形。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(shè)

52、計的依據(jù)。采用測量機器人用極坐標(biāo)法作3維測量，對每一施工層，沿塔外壁設(shè)置了1 600多個目標(biāo)點，在夜間可完成全部測量工作。對大量的測量資料通過恰當(dāng)?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(shè)計要求。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作出精確評價。 　　</p><p>　　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

53、了國家大地測量(LV95)，采用GPS技術(shù)施測的控制網(wǎng)，平面精度達±7 mm，高程精度約±2 cm。以厘米級的精度確定出了整個地區(qū)的大地水準(zhǔn)面。為加快進度和避開不良地質(zhì)段，中間設(shè)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(shè)一個貫通面可縮短工期11年)。整個隧道的工程投資預(yù)計約15億瑞士法朗，計劃于2004年全線貫通。 　　</p><p>　　高聳建筑物方面，有人設(shè)想

54、，在21世紀(jì)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)。</p><p>　　第二章 工程建筑的測量應(yīng)用</p><p><b>　　2.1 控制測量</b></p><p>　　控制測量是施工的基礎(chǔ)，對建筑物的控制測量一般布設(shè)成方格網(wǎng)形式，為了便于施工，其坐標(biāo)系采用建筑坐標(biāo)系，坐標(biāo)軸平行于建

55、筑物的主軸線。工程控制網(wǎng)的布設(shè)，一般遵循從整體到局部、分級布網(wǎng)、逐級控制的原則。</p><p>　　在工程開始施工前，首先通過測量把施工圖紙上的建筑物在實地進行放樣定位以及測定控制高程，為下一步的施工提供基準(zhǔn)。這一步工作非常重要，測量精度要求非常高，關(guān)系整個工程質(zhì)量的成敗。假如在這一環(huán)節(jié)里面出現(xiàn)了差錯，那將會造成重大質(zhì)量事故，帶來的經(jīng)濟損失是無法估量。在施工行業(yè)里也發(fā)生過類似工程質(zhì)量事故：圖紙上建筑物的正北方向

56、變成了正南方向，事故的處理結(jié)果是：把已經(jīng)建好的房子重新砸掉，再從零開始?？梢娊ㄖ锏亩ㄎ粶y量是多么的重要。</p><p>　　在基礎(chǔ)施工階段，基礎(chǔ)樁位的施工更加需要準(zhǔn)確的工程測量技術(shù)保證。根據(jù)施工規(guī)范的要求，承臺的樁位的允許偏差值很小。一旦樁位偏差超過規(guī)范要求，將會引起原承臺設(shè)計的變化，從而增加了工程成本。嚴(yán)重的樁位偏差將會導(dǎo)致樁位作廢，需要重新補樁等處理措施，一方面影響了施工的進度，另一方面，改變了原來的受力

57、計算，對建筑物埋下了質(zhì)量的隱患。</p><p>　　在土方開挖及底板基礎(chǔ)施工過程中，由于設(shè)計要求，底板、承臺、底梁的土方開挖是要盡量避免撓動工作面以下的土層，因此周密、細致的測量工作能控制土方開挖的深度及部位，避免超挖及亂挖。從而能保證墊層及磚胎膜的施工質(zhì)量，對與采用外防水的工程意義尤為重大。另外墊層及樁頭標(biāo)高控制測量的精度，是保證底板鋼筋綁扎是否超高，底板混凝土施工平整度的最有效措施。</p>

58、<p>　　工程測量在基礎(chǔ)施工階段的另外一個重點是基礎(chǔ)墻柱鋼筋的定位放線，在這一個環(huán)節(jié)里面，容不得有半點差錯。否則將導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量事故發(fā)生。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，面積較大的工程，只有周密、細致的進行測量放線方能保證墻柱插筋質(zhì)量，避免偏位、移位等情況的發(fā)生。</p><p><b>　　2.2 工程放樣</b></p><p>　　放樣是測量工作者把設(shè)計的待建建筑物的

59、位置和形狀在實地標(biāo)定出來，在建筑工程測量中也叫定位。如果設(shè)計人員已經(jīng)給了各建筑物的主要角點坐標(biāo)，或者給定了一些特征點坐標(biāo)以及建筑物的形狀和大小，測量人員找到與設(shè)計同一坐標(biāo)系的控制點，進行控制測量，將坐標(biāo)系統(tǒng)引到待建建筑物的場地附近，采用全站儀的放樣功能，很容易測出待建建筑物的實地位置。測量放樣負責(zé)人逐一將標(biāo)注數(shù)據(jù)與記錄結(jié)果對比，驗證標(biāo)注數(shù)據(jù)和所放樣點位無誤。</p><p>　　2.2.1 準(zhǔn)備工作</p&

60、gt;<p>　　閱讀設(shè)計圖紙，校算建筑物輪廓控制點數(shù)據(jù)和標(biāo)注尺寸，記錄審圖結(jié)果。選定測量放樣方法并計算放樣數(shù)據(jù)或編寫測量放樣計算程序、繪制放樣草圖并由第二者獨立校核準(zhǔn)備儀器和工具，使用的儀器必須在有效的檢定周期內(nèi)。給儀器充電，檢查儀器常規(guī)設(shè)置：如單位、坐標(biāo)方式、補償方式、棱鏡類型、棱鏡常數(shù)、溫度、氣壓等。使用有內(nèi)存的全站儀時，可以提前將控制點（包括擬用的測站點、檢查點）和放樣點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入儀器內(nèi)存并檢查。</p&

61、gt;<p>　　2.2.2 極坐標(biāo)法放點</p><p>　　在控制點上架設(shè)全站儀并對中整平，初始化后檢查儀器設(shè)置：氣溫、氣壓、棱鏡常數(shù)；輸入（調(diào)入）測站點的三維坐標(biāo)，量取并輸入儀器高，輸入（調(diào)入）后視點坐標(biāo)，照準(zhǔn)后視點進行后視。如果后視點上有棱鏡，輸入棱鏡高，可以馬上測量后視點的坐標(biāo)和高程并與已知數(shù)據(jù)檢核。瞄準(zhǔn)另一控制點，檢查方位角或坐標(biāo)；在另一已知高程點上豎棱鏡或尺子檢查儀器的視線高。利用儀器

62、自身計算功能進行計算時，記錄員也應(yīng)進行相應(yīng)的對算以檢核輸入數(shù)據(jù)的正確性。在各待定測站點上架設(shè)腳架和棱鏡，量取、記錄并輸入棱鏡高，測量、記錄待定點的坐標(biāo)和高程。以上步驟為測站點的測量。在測站點上按步驟1安置全站儀，照準(zhǔn)另一立鏡測站點檢查坐標(biāo)和高程，記錄員根據(jù)測站點和擬放樣點坐標(biāo)反算出測站點至放樣點的距離和方位角。測量放樣負責(zé)人逐一將標(biāo)注數(shù)據(jù)與記錄結(jié)果比對，同時檢查點位間的幾何尺寸關(guān)系及與有關(guān)結(jié)構(gòu)邊線的相對關(guān)系尺寸并記錄，以驗證標(biāo)注數(shù)據(jù)和所

63、放樣點位無誤。填寫測量放樣交樣單。 </p><p>　　2.2.3 誤差處理</p><p>　　施工放樣的成果通常是即刻(或數(shù)小時后)交付使用，往往不能等待再去檢查成果的正確性。這就要求放樣作業(yè)人員在作業(yè)中處處要有自我校核條件，以便及時發(fā)現(xiàn)錯誤，及時糾正。盡量避免誤差出現(xiàn)</p><p>　　一般工程放樣的平差工作都是在現(xiàn)場進行的，因此，常將這類在現(xiàn)場消除測量誤

64、差的方法統(tǒng)稱為現(xiàn)場平差。如在測放一個方向線時，采用正、倒鏡定點，而后在現(xiàn)場取兩方向線的中點作為最后方向值等方法。在所有建筑領(lǐng)域中，對測量放樣的精度要求具有嚴(yán)密性和松散性兩個方面的特性。嚴(yán)密性指工程建筑物必須保持其構(gòu)件嚴(yán)密的相互關(guān)系，即在放樣中具有較大誤差時，則會有損于工程質(zhì)量。松散性指松散的建筑部位，彼此間聯(lián)系松馳。這類工程部位，雖在設(shè)計圖紙上有三維尺寸的規(guī)定，但在施工時，可予以不同程度的伸縮，因其放樣后果對工程建設(shè)的影響遠比嚴(yán)密性的部

65、位要寬松得多。</p><p>　　在放樣工作中采取適當(dāng)?shù)拇胧?，使?yán)密區(qū)段保證嚴(yán)密性，以滿足建筑標(biāo)準(zhǔn)要求，而將由于控制測量所帶來的誤差平攤于工程部位松散的區(qū)段中， 使它對工程質(zhì)量不產(chǎn)生任何影響，從而達到現(xiàn)場平差的目的。它和一般平差任務(wù)不同之處是：誤差并未消除，不過是將其擠放于一個對工程質(zhì)量不產(chǎn)生影響的區(qū)段，而將其“吸收”罷了?？刹捎靡韵缕讲钍侄芜_到這一目的：</p><p>　　第一，對嚴(yán)

66、密部位，一般采用本身主軸線為基本控制去進行放樣。即不論控制網(wǎng)布設(shè)的精度如何，一旦利用其測設(shè)主軸線后，該工程部位就以該軸線為基礎(chǔ)了，這樣就保證了建筑物的相對嚴(yán)密性;</p><p>　　第二，所有軸線的測設(shè)，應(yīng)在主軸線的基準(zhǔn)上進行，以避免再由控制網(wǎng)測設(shè)，而將控制網(wǎng)本身的測設(shè)誤差帶入嚴(yán)密區(qū)段;</p><p>　　第三，在施工過程中，所有軸線的測設(shè)定位，應(yīng)具有一次性，切忌反復(fù)變更造成軸系的混亂

67、。</p><p>　　2.2.4 復(fù)測工作</p><p>　　測量復(fù)測(檢查測量)是保證建筑工程質(zhì)量必不可少的一項工作。復(fù)測的目的是檢查建筑物(構(gòu)筑物)平面位置和高程數(shù)據(jù)是否符合設(shè)計要求。以往發(fā)生的施工測量事故，大都是忽視復(fù)測工作所造成的。</p><p>　　施工測量人員要對設(shè)計圖紙上的尺寸進行全面的校核，校對總平面上的建筑物坐標(biāo)和相關(guān)數(shù)據(jù)，檢查平面圖和基礎(chǔ)圖

68、的軸線位置、標(biāo)高尺寸和符號等是否相符，分段長度是否等于各段長度的總和。矩形建筑物的兩對邊尺寸是否一致，局部尺寸變更后，是否給其他尺寸帶來影響。</p><p>　　建筑物定位后，要根據(jù)定位控制樁或龍門樁，復(fù)測建筑物角點坐標(biāo)、平面幾何尺寸、標(biāo)高與設(shè)計圖紙上的數(shù)據(jù)是否吻合，是否滿足工程精度要求，建筑物的方向是否正確，有無顛倒現(xiàn)象，有沒有因現(xiàn)場運輸車輛將樁碰動，造成位置偏移等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題要及時糾正。</p>

69、;<p>　　施工現(xiàn)場引進水準(zhǔn)點后，要進行復(fù)測并應(yīng)往返觀測兩次。測設(shè)±0 水準(zhǔn)點時，一定要校核好圖紙上每個數(shù)據(jù)，防止用錯高程而造成整棟建筑物高程降低或升高的嚴(yán)重后果。</p><p>　　對外業(yè)實測記錄，應(yīng)換另外一名測量員進行全面復(fù)核?？捎眉臃ㄟ€原檢查法，利用校對公式或采取其他方法查原始計算項目，發(fā)現(xiàn)錯誤及時解決。</p><p>　　2.3 建筑標(biāo)高測量</

70、p><p>　　標(biāo)高是建筑物豎向定位的依據(jù)。標(biāo)高的測量常使用水準(zhǔn)儀進行。</p><p>　　對于任何一個待測點，需找到一個已知點才可以測量。對于兩點距離較近的情況，將水準(zhǔn)儀架設(shè)兩點大概的中間，在已知點立好塔尺，水準(zhǔn)儀進行讀數(shù)記錄a1，再將塔尺立到待測點上讀數(shù)記錄b1。假設(shè)已知點高程為X，那么待測點高程Y=X+a1-b1。如果距離遠的話，不能一次測出來，剛說的這個程序為一個測站，Y=X+a1-

71、b1這樣算出來的只是轉(zhuǎn)點的高程。同樣的程序，同樣的算法，直到塔尺立的不是轉(zhuǎn)點，而是待測點的時候，工作就完成了。</p><p><b>　　2.4 垂直度測量</b></p><p>　　垂直度測量是建筑工程測量的重要組成部分。垂直度測量是指利用儀器在一個測站上完成向上向下作垂直投影或提供一條垂直線，將平面上的坐標(biāo)，經(jīng)過豎向傳遞，標(biāo)定在要求的位置上，保證建筑物的垂直度

72、。線錘鉛直投測法是交為常見也是使用最多的方法。</p><p><b>　　2.5變形監(jiān)測測量</b></p><p>　　2.5.1 工程變形監(jiān)測的基礎(chǔ)知識</p><p>　　變形監(jiān)測就是利用專用的儀器和方法對變形體的變形現(xiàn)象進行持續(xù)觀測、對變形體變形性態(tài)進行分析和變形體變形的發(fā)展態(tài)勢進行預(yù)測等的各項工作。其任務(wù)是確定在各種荷載和外力作用下

73、，變形體的形狀、大小、及位置變化的空間狀態(tài)和時間特征。在精密工程測量中，最具代表性的變形體有大壩、橋梁、高層建筑物、邊坡、隧道和地鐵等。</p><p>　　變形監(jiān)測的內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)變形體的性質(zhì)和地基情況決定。對水利工程建筑物主要觀測水平位移、垂直位移、滲透及裂縫觀測，這些內(nèi)容稱為外部觀測。為了了解建筑物(如大壩)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況，還應(yīng)對混凝土應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力、溫度等進行觀測，這些內(nèi)容常稱為內(nèi)部觀測，在進行變形監(jiān)測數(shù)據(jù)

74、處理時，特別是對變形原因做物理解釋時，必須將內(nèi)、外觀測資料結(jié)合起來進行分析。</p><p>　　變形監(jiān)測的首要目的是要掌握水工建筑物的實際性狀，科學(xué)、準(zhǔn)確、及時的分析和預(yù)報水利工程建筑物的變形狀況，對水利工程建筑物的施工和運營管理極為重要。變形監(jiān)測涉及工程測量、工程地質(zhì)、水文、結(jié)構(gòu)力學(xué)、地球物理、計算機科學(xué)等諸多學(xué)科的知識，它是一項跨學(xué)科的研究，并正向邊緣學(xué)科的方向發(fā)展。</p><p>

75、;　　變形監(jiān)測工作的意義主要表現(xiàn)在兩個方面：首先是掌握水利工程建筑物的穩(wěn)定性，為安全運行診斷提供必要的信息，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施；其次是科學(xué)上的意義，包括根本的理解變形的機理，提高工程設(shè)計的理論，進行反饋設(shè)計以及建立有效的變形預(yù)報模型。</p><p>　　2.5.2 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理</p><p>　　根據(jù)變形觀測數(shù)據(jù)繪制變形過程曲線是一種最簡單而有效的數(shù)據(jù)處理方法，由過程曲線可

76、作趨勢分析。如果將變形觀測數(shù)據(jù)與影響因子進行多元回歸分析和逐步回歸計算，可得到變形與顯著性因子間的函數(shù)關(guān)系，除作物理解釋外，也可用于變形預(yù)報。多元回歸分析需要較長的一致性好的多組時間序列數(shù)據(jù)。 　　</p><p>　　若僅對變形觀測數(shù)據(jù)，可采用灰色系統(tǒng)理論或時間序列分析理論建模，前者可針對小數(shù)據(jù)量的時間序列，對原始數(shù)列采用累加生成法變?yōu)樯蓴?shù)列，因此有減弱隨機性、增加規(guī)律性的作用。如果對一個變形觀測量(如位移)

77、的時間序列，通過建立一階或二階灰微分方程提取變形的趨勢項，然后再采用時序分析中的自回歸滑動平均模型ARMA，這種組合建模的方法，可分性好且具有以下顯著優(yōu)點：將非平穩(wěn)相關(guān)時序轉(zhuǎn)化為獨立的平衡時序；具有同時進行平滑、濾波和推估的作用；模型參數(shù)聚集了系統(tǒng)輸出的特征和狀態(tài)；這種組合模型是基于輸出的等價系統(tǒng)的理想動態(tài)模型。 　　</p><p>　　把變形體視為一個動態(tài)系統(tǒng)，將一組觀測值作為系統(tǒng)的輸出，可以用卡爾曼濾波模型

78、來描述系統(tǒng)的狀態(tài)。動態(tài)系統(tǒng)由狀態(tài)方程和觀測方程描述，以監(jiān)測點的位置、速率和加速率參數(shù)為狀態(tài)向量，可構(gòu)造一個典型的運動模型。狀態(tài)方程中要加進系統(tǒng)的動態(tài)噪聲。卡爾曼濾波的優(yōu)點是勿需保留用過的觀測值序列，按照一套遞推算法，把參數(shù)估計和預(yù)報有機地結(jié)合起來。除觀測值的隨機模型外，動態(tài)噪聲向量的協(xié)方差陣估計和初始周期狀態(tài)向量及其協(xié)方差陣的確定值得注意。采用自適應(yīng)卡爾曼濾波可較好地解決動態(tài)噪聲協(xié)方差的實時估計問題?？柭鼮V波特別適合滑坡監(jiān)測數(shù)據(jù)的動態(tài)

79、處理；也可用于靜態(tài)點場、似靜態(tài)點場在周期的觀測中顯著性變化點的檢驗識別。 　　</p><p>　　對于具有周期性變化的變形觀測時間序列，通過Fourier變換，可將時域內(nèi)的信息轉(zhuǎn)變到頻域內(nèi)分析，例如大壩的水平位移、橋梁的垂直位移都具有明顯的周期性。在某一觀測時刻的觀測值數(shù)字信號可表示為許多個不同頻率的諧波分量之和，通過計算各諧波頻率的振幅，最大振幅以及所對應(yīng)的主頻率等，可揭示變形的周期變化規(guī)律。若將變形體視為動

80、態(tài)系統(tǒng)，變形視為輸出，各種影響因子視為輸入，并假設(shè)系統(tǒng)是線性的，輸入輸出信號是平穩(wěn)的，則通過頻譜分析中的相干函數(shù)、頻響函數(shù)和響應(yīng)譜函數(shù)估計，可以分析輸入輸出信號之間的相干性，輸入對系統(tǒng)的貢獻(即影響變形的主要因素及其頻譜特性)。</p><p>　　2.5.3變形的幾何分析與物理解釋</p><p>　　傳統(tǒng)的方法將變形觀測數(shù)據(jù)處理分為變形的幾何分析和物理解釋。幾何分析在于描述變形的空間及

81、時間特性，主要包括模型初步鑒別、模型參數(shù)估計和模擬統(tǒng)計檢驗及最佳模型選取3個步驟。變形監(jiān)測網(wǎng)的參考網(wǎng)、相對網(wǎng)在周期觀測下，參考點的穩(wěn)定性檢驗和目標(biāo)點和位移值計算是建立變形模型的基礎(chǔ)。變形模型既可根據(jù)變形體的物理力學(xué)性質(zhì)和地質(zhì)信息選取，也可根據(jù)點場的位移矢量和變形過程曲線選取。此外，前述的時間序列分析，灰色理論建模、卡爾曼濾波以及時間序列頻域法分析中的主頻率和振幅計算等也可看作變形的幾何分析。 　　</p><p>

82、;　　變形的物理解釋在于確定變形與引起變形的原因之間的關(guān)系，通常采用統(tǒng)計分析法和確定函數(shù)法。統(tǒng)計分析法包括多元回歸分析、灰色系統(tǒng)理論中的關(guān)聯(lián)度分析以及時間序列頻域法分析中的動態(tài)響應(yīng)分析等。統(tǒng)計分析法以實測資料為基礎(chǔ)，觀測資料愈豐富、質(zhì)量愈高，其結(jié)果愈可靠，且具有“后驗”性質(zhì)，它與變形的幾何分析具有密切的關(guān)系，是測量工作者最熟悉和樂于采用的方法。確定函數(shù)法是根據(jù)變形體的物理力學(xué)參數(shù)，建立力(荷載)和變形之間的函數(shù)關(guān)系如位移場的微分方程，在

83、邊界條件已知時，采用有限元法解微分方程，可得到變形體有限元結(jié)點上的變形。采用有限元法，可以計算混凝土大壩、礦山地表以及滑坡在外力(表面力和體力)作用下的位移值。這種方法不需要監(jiān)測數(shù)據(jù)(監(jiān)測數(shù)據(jù)僅作檢驗用)，具有“先驗”性質(zhì)。只要有限元劃分得當(dāng)，變形體的物理力學(xué)參數(shù)(如楊氏彈性模量，泊松比，內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力以及容重等)選取得較好，該法無疑是一種多快好省的方法，目前有許多有限元計算軟件如COSMOS/M供用。但變形體的物理力學(xué)參數(shù)的確定和所

84、建立的微分方程都帶有一定的假設(shè)，有時用有限元法計算的值與實測值有較大的差異，這就導(dǎo)致了將兩種方法相結(jié)合的綜合分析法，以及根據(jù)實</p><p>　　2.5.4變形分析與預(yù)報的系統(tǒng)論方法 　</p><p>　　用現(xiàn)代系統(tǒng)論為指導(dǎo)進行變形分析與預(yù)報是目前研究的一個方向。變形體是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，它具有多層次高維的灰箱或黑箱式結(jié)構(gòu)，是非線性的，開放性(耗散)的，它還具有隨機性，這種隨機性除包括外

85、界干擾的不確定性外，還表現(xiàn)在對初始狀態(tài)的敏感性和系統(tǒng)長期行為的混沌性。此外，還具有自相似性、突變性、自組織性和動態(tài)性等特征。 　　</p><p>　　按系統(tǒng)論方法，對變形體系統(tǒng)一般采用輸入—輸出模型和動力學(xué)方程兩種建模方法進行研究，前者系針對黑箱或灰箱系統(tǒng)建模，前述的時序分析、卡爾曼濾波、灰色系統(tǒng)建模、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型乃至多元回歸分析法都可以視為輸入—輸出建模法。采用動力學(xué)方程建模與變形物理解釋中的確定函數(shù)法相似，

86、系根據(jù)系統(tǒng)運動的物理規(guī)律建立確定的微分方程來描述系統(tǒng)的運動演化。但對動力學(xué)方程不是通過有限元法求解，而是在對系統(tǒng)受力和變形認(rèn)識的基礎(chǔ)上，用低階的簡化的在數(shù)學(xué)上可解和可分析的模型來模擬變形過程，模型解算的結(jié)果基本符合客觀事實。例如用彈簧滑塊模型模擬地震過程的混沌狀態(tài)和高邊坡的粘滑過程，用單滑塊模型模擬大壩的變形過程，用尖點突變模型解釋大壩失穩(wěn)的機理。對動力學(xué)方程的解的研究是系統(tǒng)論分析方法的核心，為此引入了許多與動力系統(tǒng)有關(guān)的基本概念，這些

87、概念與變形分析和預(yù)報密切相關(guān)，它們是：狀態(tài)空間或相空間(稱解空間)、相軌線、吸引子、相體積、李亞普諾夫指數(shù)和柯爾莫哥洛夫熵等。例如相軌線代表相點運動的跡線，每一個相點代表狀態(tài)向量(變形、速率或影響因子)在某一時刻的解；吸引子代表系統(tǒng)的一種穩(wěn)定的運動狀態(tài)，它可以是一個穩(wěn)定的相點位，環(huán)或環(huán)面，也可以</p><p>　　系統(tǒng)論方法涉及到許多非線性科學(xué)學(xué)科的知識，如系統(tǒng)論、控制論、信息論、突變論、協(xié)同論、分形、混沌理論

88、、耗散結(jié)構(gòu)等。上述理論遠不是工程測量工作者所能掌握的，將系統(tǒng)論方法與變形分析與預(yù)報相結(jié)合的研究只是初步的，希望有更多的青年學(xué)者加入到這一研究領(lǐng)域來。</p><p>　　第三章 工程測量應(yīng)用案例分析</p><p><b>　　3.1工程概況</b></p><p>　　本工程地處深圳市福田區(qū)梅林梅坳一路九號，總建筑面積89003.09（m2

89、），地下室面積30675.34（m2），地上面積58327.75（m2），地上16層、地下2層，建筑高度78.80（m），合理使用年限50年，結(jié)構(gòu)類型采用鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度7度，建筑耐火等級一級，人防工程等級常六，核六，防化丙級，基礎(chǔ)類型沖孔灌注樁基礎(chǔ)、墩基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)等。</p><p>　　3.1.1 基坑及控制點圖</p><p>　　A點高程為36.903，工程

90、標(biāo)高為1.003.</p><p>　　3.2 基礎(chǔ)施工測量</p><p>　　3.2.1 前期準(zhǔn)備工作</p><p>　　1.測量人員進場后認(rèn)真閱圖，熟悉整個設(shè)計圖紙，全面了解設(shè)計意圖，根據(jù)現(xiàn)場總體布置，施工進度安排制定放線方案。</p><p>　　2.測量、復(fù)核甲方提供的平面控制點及高程控制點，檢查無誤后辦理好交點手續(xù)。</p

91、><p>　　3.根據(jù)設(shè)計圖紙和控制點坐標(biāo)計算測設(shè)數(shù)據(jù)，繪制放樣詳圖。</p><p>　　4.根據(jù)現(xiàn)場情況，建立測量控制方格網(wǎng)，利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計算測量坐標(biāo)。</p><p>　　5.根據(jù)現(xiàn)場布置，建立平面控制點和高程控制點，并按要求預(yù)埋控制基點。</p><p><b>　　3.2.2基線測設(shè)</b></p>

92、<p>　　根據(jù)甲方提供的控制點，利用全站儀測設(shè)“十字”型縱橫基線，測量時，以復(fù)核符合測量要求的控制點作為測站，后視另外兩控制點，選擇其中距離較遠的點作為起始方向，根據(jù)已計算的水平角度和測邊長度分別施測點A、點B及點O三個點。水平角測量不少于二個測回。三點測量完成后以O(shè)點為測站，后視B點檢查角度∠BOA，若角度誤差超出10秒，必須對三點重新定位，角度誤差在規(guī)范圍內(nèi)時，則采用反方向把誤差平差到各點，再移動各點位并固定，然后以O(shè)點

93、為測站，后視B點或A點，然后施測控制點C點，D點，A、B、C、D點必須引測到不受施工影響，土質(zhì)較為堅硬，便于保護和以后測量方便的地方?？刂泣c作法一般采用不小于φ20，長度不小于30cm的鋼筋打入地面，四周用砼保護，外露長度約10-20mm，并刻畫十字絲作為標(biāo)志。</p><p><b>　　3.2.3軸線測設(shè)</b></p><p>　　本工程軸線測設(shè)主要是工程樁軸線

94、測設(shè)。工程樁采用鉆孔樁，施工前必須施測出主要的軸線，然后依照軸線測量出各承臺的樁位。為了方便測量減少計算量，先按設(shè)計圖紙各軸線間的尺寸把施工坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為測量坐標(biāo)。測量時以基線控制點為基點采用極坐標(biāo)法分別測出縱橫各軸線點，檢查無誤后引測到四周的龍門板上的小鐵釘上，用紅油漆作好標(biāo)志并標(biāo)明軸線編號。</p><p>　　3.2.4樁位的測放與復(fù)核</p><p>　　樁位的測放要根據(jù)己測放出的建筑

95、物軸線，認(rèn)真準(zhǔn)確的在施工場地上測放出來，并用木樁或鋼筋頭固定，樁位測放后應(yīng)進行認(rèn)真復(fù)核，無誤后請監(jiān)理及業(yè)主進行復(fù)核，樁機就位后還要對樁位進行復(fù)核，無誤后才能施工。</p><p><b>　　3.3工程施工放樣</b></p><p>　　3.3.1全站儀放樣使用說明</p><p>　　放樣點：只知道圖紙上坐標(biāo)，而不知道現(xiàn)場位置，需要把坐標(biāo)所

96、對應(yīng)的位置在現(xiàn)場標(biāo)定出來的點就是放樣點。</p><p>　　全站儀坐標(biāo)表示跟圖紙坐標(biāo)對應(yīng)關(guān)系：N(北坐標(biāo)) —X ， E（東坐標(biāo)）--Y ， Z（天頂方向坐標(biāo)）—標(biāo)高。</p><p>　　測站點和后視點必須滿足的條件：知道兩個點的現(xiàn)場位置和坐標(biāo)，兩點之間必須相互看得見。</p><p>　　全站儀的兩個最基本的功能：放樣和數(shù)據(jù)采集。</p><

97、;p>　　放樣：已知現(xiàn)場兩個點的位置和坐標(biāo)：把知道坐標(biāo)而不知道現(xiàn)場位置的點在現(xiàn)場的位置標(biāo)定出來的工作就是放樣。</p><p>　　放樣的具體操作步驟：</p><p>　　1.在測站點上安置儀器，對中、整平。</p><p>　　2.按電源鍵開機。屏幕顯示垂直角過零。</p><p>　　3.動望遠鏡，屏幕顯示V，HR，進入角度測量界

98、面。</p><p>　　4.按S.O鍵，進入放樣程序，屏幕提示：選擇一個文件。</p><p>　　5.按F3選擇跳過，屏幕進入坐標(biāo)放樣1/2菜單。</p><p>　　6.按F1選擇輸入測站點，屏幕顯示測站點。</p><p>　　7.按F3選擇坐標(biāo)，屏幕進入測站點的N,E,Z坐標(biāo)輸入界面。</p><p>　　8

99、.按F1輸入，進入集體坐標(biāo)輸入狀態(tài)，在輸入位置顯示----，再按數(shù)字鍵輸入具體坐標(biāo)。每輸完一個坐標(biāo)后按F4回車確認(rèn)輸入。重復(fù)此項操作依次輸入N,E,Z的坐標(biāo)值。當(dāng)輸入完Z數(shù)據(jù)并回車后，屏幕顯示輸入儀器高。</p><p>　　9.按F1輸入，進入具體數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)，在輸入位置顯示----，再按數(shù)字鍵輸入具體儀高值。完成后按F4回車，儀器確認(rèn)對點器所對坐標(biāo)值，屏幕返回坐標(biāo)放樣1/2菜單。</p><

100、;p>　　10.按F2輸入后視點，屏幕顯示后視點界面。</p><p>　　11.按F3坐標(biāo)，屏幕進入后視點的N,E坐標(biāo)輸入界面。</p><p>　　12.按F1輸入，分別輸入后視點的N,E坐標(biāo)（方法同第8步），然后按F4回車，屏幕顯示照準(zhǔn)后視點。此時，松開水平和垂直制動螺旋，轉(zhuǎn)動儀器，精確瞄準(zhǔn)后視點。（當(dāng)測站點儀器望遠鏡與后視點棱鏡桿尖滿足互相通視，盡可能照準(zhǔn)后視點棱鏡桿尖位置，

101、使測量結(jié)果更精確。）</p><p>　　13.按F4是，儀器確認(rèn)現(xiàn)場方位角，屏幕返回坐標(biāo)放樣1/2菜單。</p><p>　　14.按F3輸入放樣點，屏幕顯示放樣點。</p><p>　　15.按F3坐標(biāo)，屏幕進入放樣點的N,E,Z坐標(biāo)輸入界面。分別輸入放樣點的N,E,Z坐標(biāo)（方法同第8步）。輸入完畢后按F4回車,屏幕顯示輸入棱鏡高度。</p>&l

102、t;p>　　16.按F1輸入棱鏡高，完成后按F4回車，屏幕顯示放樣參數(shù)計算。</p><p>　　17.按F4繼續(xù)，屏幕顯示角度差調(diào)為零。</p><p>　　松開儀器水平制動螺旋調(diào)整水平讀數(shù)直到dHR值為0。指揮跑棱鏡桿者，把棱鏡桿放置到望遠鏡十字絲豎線的方向上。</p><p>　　18.上下轉(zhuǎn)動望遠鏡，知道瞄準(zhǔn)棱鏡中心，按F3距離，屏幕顯示HD，dH,d

103、Z,（HD為測站點到棱鏡之間的水平距離,dH為棱鏡到放樣點間的水平距離</p><p>　　19.指揮跑棱鏡者在望遠鏡十字絲豎線的方向上前后移動，直到dH為0，此時棱鏡桿尖所在位置即為放樣點。</p><p>　　20.按F4換點，屏幕返回14步，重復(fù)操作即可。</p><p><b>　　3.2.2定點放樣</b></p>&l

104、t;p>　　4月3日，地下室一層板面砼澆筑完成，待砼干固進行軸線放樣，利用全站儀放樣四個點。</p><p>　　如下圖示：軸線4個交點為1（23035.568 114665.594） 2（23046.354 114690.237）3（23010.650 114676.499） 4（23021.436 114707.142）</p><p><b>　　1．準(zhǔn)

105、備工作</b></p><p>　　使用儀器為徠卡TS06，已經(jīng)控制點為A （23022.463 114630.677） </p><p>　　B （22933.436 114735.974）</p><p><b>　　2．放樣操作</b></p><p>　　a)在A點架設(shè)儀器，打開儀器（激光對中）

106、對中整平，由一人在B點豎立棱鏡用于定向。</p><p>　　b)進入操作界面，選擇一個文件，選擇放樣功能，進入坐標(biāo)放樣，選擇輸入測站點，選擇輸入后視點，選擇坐標(biāo)，依次輸入4個點坐標(biāo)。</p><p>　　c)退回菜單，選擇放樣，輸入后視點坐標(biāo)。此時，松開水平和垂直制動螺旋，轉(zhuǎn)動儀器，精確瞄準(zhǔn)后視點，儀器確認(rèn)現(xiàn)場方位角。</p><p>　　d)調(diào)節(jié)儀器水平制動螺旋

107、讀數(shù)直到dHR值為0。指揮跑棱鏡桿者，跑到棱鏡十字絲的豎線方向上，通過在A和1點連接線上前后移動，直到距離差為零時，棱鏡桿尖所對的點即是放樣點1的現(xiàn)場位置。按上述方法，放樣點2,3,4.</p><p>　　e)為確保精度，每個點放樣完后，再用全站儀復(fù)測一次。4個點放樣完，到現(xiàn)場用卷尺拉出2點間的距離以確定是否出現(xiàn)偏差。</p><p>　　3.4 建筑標(biāo)高測量</p>&l