测绘学概论工程测量学_张正禄

工程测量的仪器和方法
测 量 机 器 人
测 量 机 器 人 在 上 海 磁 浮 铁 路
Cyrax 2500
3D 激光
扫描仪
工 程 控 制 网
1）测图控制网 2）施工控制网 3）变形监测网 4）安装测量控制网
城市导线网
隧道（洞）洞外GPS平面控制网布设示意图
进口端 J1 ·
测绘是一个普通而广泛的职业
德国：巴伐利亚州有8000人在测绘
部门工作，全国平均每1000人中就 有一人在测绘部门工作 比利时王子洛朗娶的平民美女克莱 尔.库布斯是一名土地测量员
与测绘有关的名人知多少？

林肯、华盛顿、拿破伦、赫鲁晓夫、勃 列日涅夫作过测量员 李瑞环是工民建专业
吴邦国的父亲是军测教授 温家宝是地质测量和找矿专业
学科定义
学科地位---测绘学的二级学科
研究应用领域
一、学科定义
定义一：工程测量学是研究各项工程在规划设计、施工建设和运 营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。
定义二：工程测量学主要研究在工程、工业和城市建设以及资源
开发各个阶段所进行的地形和有关信息的采集和处理， 施工放样、设备安装、变形监测分析和预报等的理论、 方法和技术，以及研究对测量和工程有关的信息进行管 理和使用的学科。 定义三：工程测量学是研究地球空间（包括地面、地下、水下、 空中）中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测
美国的超导超级对撞机，其直径27km ，轨道长达八十多公里；
德国的露天煤矿大型挖煤机开挖量动态测量：大 型挖煤机长140m，高65m，自重8000吨，其挖斗 轮的直径达17.8m；
南非某一核电站的冷却塔高165m，直径163m ；
在21世纪建筑工程师梦想建造2000m乃至4000m的 摩天大厦；
2．工程控制网布设及优化设计
测图控制网、施工控制网、变形监测网和安装控制网 、纯测角网 、边角网、导线 网、GPS网。
3．施工放样技术和方法 ---点、线、面、体的放样 4．工程的变形监测分析和预报---多学科的交叉领域 5．工程测量的通用和专用仪器
经纬仪、水准仪、全站仪、GPS接收机，测方向、角度、距离、高差、坐标差等几 何量；测量机器人；专用仪器: 基维线测量/准直测量、距离测量、高程测量、倾 斜测量、三维激光扫瞄仪。
各类工程建设物、矿山和地质病害地带的变 形监测、机理解释和预报 工程测量专用仪器的研制与应用 与研究对象有关的信息系统的建立和应用等
上述内容归纳为以下几个方面：
1．工程测量中的地形图测绘
1:1万至1:10万的国家地形图系列 ；1:2000～1:5000的局部性或带状地形图 ； 1:500，1:1000乃至更大比例尺的地形图、竣工图或专题图 ；水下（含江、河、 库、湖、海等）地形测绘和各种纵横断面图。
香港青马大桥变形监测
香港青马大桥变形监测系统
青马大桥监测系统
原有桥梁监测传感器多达774个，包括风速计、 气象传感器、 动力称量系统、加速度计、位移传感器、应变标尺和水平仪 等7大类，用以监测： – 缆索、桥塔和桥面的结构位移 – 缆索受力 – 桥面应变/应力 – 桥面加速度 GPS系统优点：
工程测量学的发展现状及展望
工程测量学的发展现状及展望
1.工程测量的发展可概括为“六化”和“十六字”
六化：
工程测量内外业作业的一体化； 数据获取及其处理的自动化； 测量过程控制和系统行为的智能化； 测量成果和产品的数字化； 测量信息管理的可视化； 信息共享和传播的网络化。
十六字：
连续、动态、遥测、实时、精确、可靠、快速、简便；
测量要求非常严谨一个有趣的 例子
一等水准测量的测站观测 仪器、因瓦尺、要求、操作、计算、精 度、误差 对学生的培养和训练

一个工程测量实例
江垭大坝安全监测
工程测量学的 教学、研究与实践
超 站 仪 S T G P S 研 究
学生作超站仪STGPS试验
学生作电子水准仪测量实验
杭州湾大桥工程监理测量
杭州湾大桥工程监理测量
杭州湾大桥工程监理测量
欧盟项目：滑坡预警系统集成与优化
欧盟项目：滑坡预警系统集成与优化
茅坪滑坡
中国－瑞士合作项目
灾害预防多传感器集成监测系统研究
水果湖水下地形和淤泥厚度测量工程
水 果 湖 水 下 地 形 和 淤 泥 厚 度 测 量
隔河岩大坝GPS监测系统
隔河岩大坝GPS监测系统
隔河岩大坝GPS监测系统
隔河岩大坝GPS监测系统
隔河岩大坝GPS监测系统
隔河岩大坝GPS监测系统
秦 岭 隧 道 一 等 水 准 测 量
用测地机器人监测露天煤矿边坡
上海磁浮铁路施工工地
测量机器人在上海磁浮铁路试验
杭州湾大桥工程位址图



直接获取三维绝对位置 实时计算并显示三维位移 全天候、24小时连续进行高采样率（10Hz）观测 对原有监测系统进行独立检核
谢 谢 大 家！


测绘界的院士知多少
夏坚白、王之卓、方
俊 陈永龄、陈俊勇、刘先琳 李德仁、宁津生、刘经南 许厚泽、魏子卿、王家耀 王任享、高 俊、张祖勋
什麽是工程测量？
一个例子
什么 是 工程 测量 ？
以 隧道 工程 为例 ：
什么 是 工 程 测 量 ？ 以 隧道 工程 为例 ：
工程测量学在测绘学中的 定位和研究应用领域
铁路工程测量
公路工程测量 管线工程测量(输电线路与输油管道测量)
桥梁工程测量
隧道工程测量 港口工程测量
城市建设测量
工程测量学的结构体系
纵向处理结构体系 按工程建设的三个阶段来叙述工程测量学的理论、技术、方 法和内容
横向处理结构体系
按典型工程分别进行描述
“纵向与横向处理”相结合、“特殊与一般”相结合的结构 体系 “特殊”指个别工程的特殊性，“一般”指各种工程、各阶


物理学：电磁波传播、力学、光学
土建工程、机械工程、工程地质、水文地质和环境地质方 面的知识


数据处理、图形图像处理，建立信息系统以及基于知识的 专家系统都离不开计算机科学与技术方面的知识
国内外的学术交流要有较好的人文管理方面的知识，还要 学一至二门外语，具有较好的听、说、阅读理解乃至思维 能力
贯通面
· C1
出口端
J2·
·
· 贯通点
·C
·
隧道（洞）轴线 X
J
· ·
C2 C3 Y
J3
隧道（洞）洞内导线网布设示意图
J2
J1
· D
1
· D 3
D ·5
·7 D
隧道（洞）轴线
J
· · ·
X
J3
进口端
D2
D4
D6
D8
Y
三 峡 大 坝 施 工 控 制 网
杭 州 湾 GPS 首 级 控 制 网
上海磁浮铁路线路平面图
工程测量学在测绘学中的定位和 研究应用领域 工程测量学内容的划分
工程测量常用的技术 工程测量学的发展概况及展望
工程测量学与相邻学科和课程的 关系 工程测量的实例和照片
测绘是一个古老而现代的学科
测绘是一级学科
测绘是高科技学科
测绘属于信息学科
测绘下设三个国家级重点学科
三、研究应用领域
总的来说，工程测量学包括两大部分：

以工程建筑为对象的工程测量

以机器和设备为对象的工业测量
工程测量学的内容和划分
工程测量的主要内容
提供模拟或数字的地形资料 进行测量及其有关信息的采集和处理
建筑物的施工放样
大型精密设备的安装和调试测量
工业生产过程的质量检测和控制
•
战争的促进：著名的军用道路
战国时期秦始皇修建的千八百里直道 古罗马构筑的兵道
218年欧洲修建的通向意大利的“汉尼拨通道”
万里长城
2. 1964年国际测量师联合会（FIG）成立了工程 测量委员会（第六委员会）， 工程测量学在国际 上作为一门独立的学科开展活动。
3. “广义工程测量学”： 苏黎世高等工业大学马西斯教授指出： “一切不属于地球测量，不属于国家地图集的 陆 地测量，和不属于公务测量的应用测量，都属于工 程测量”。
设实现的理论、方法和技术的一门应用性学科。
二、学科地位---测绘学的二级学科
大地测量学
（天文大地测量、几何大地测量、物理大地测量 空间大地测量、卫星大地测量、海洋大地测量）

工程测量学
（近景摄影测量/工程摄影测量、矿山测量）
航空摄影测量与遥感学


地图制图学
地理信息系统（工程）

不动产地籍与土地管理
大型工程建设与测量
三峡大坝工程
工程测量常用的技术
常规地面测量技术 卫星定位技术（GPS） 影像技术
水下地形测量技术
特种量测技术 信息管理技术
工程测量学的发展概况
现状及展望
工程测量学的发展概况
工程测量学的发展现状及展望
工程测量学的发展概况
6．工程测量学中的误差及测量平差理论
最小二乘法；稳健估计
工程测量工作的划分
按工程建设阶段划分
工程建设规划设计阶段的测量工作
工程建设施工阶段的测量工作
工程建设运营管理阶段的测量工作
按服务对象划分
建筑工程测量(工业建设测量)
水利工程测量 军事工程测量
海洋工程测量
地下工程测量 三维工业测量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
上海磁浮铁路地面控制网
上海磁浮铁路地面控制网
大伙房水库85km输水隧洞GPS施工控制网
6.5 工程测量学与相邻
学科和课程的关系
学
大地测量学是基础 小比例尺的地形图系列、数字或电子地图－地图制图 中、小小比例尺的地形图生产－航空摄影测量和遥感 误差理论、测量平差、数理统计 高等数学：级数、微积分、微分方程
工程测量学的发展现状及展望
1）测量机器人将作为多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展； 2）在变形观测数据处理和大型工程建设中，将发展基于知识的信息系统；
3）工程测量将从土木工程测量、三维工业测量扩展到人体科学测量；
4）多传感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用； 5）GPS、GIS技术将紧密结合工程项目； 6）大型和复杂结构建筑、设备的三维测量、几何重构以及质量控制将是工程 测量学发展的一个热点固定式、移动式、车载、机载三维激光扫瞄仪将成为 快速获取被测物体乃至地面建筑物、构筑物及地形信息的重要仪器； 7）数据处理中数学物理模型的建立、分析和辨识将成为工程测量学专业教育 的重要内容 8）随着人类文明的进展，对工程测量学的要求愈来愈高，服务范围不断扩大； 9）现代科技新成就，为工程测量学提供了新的工具和手段，从而推动了工程 测量学的不断发展。
测绘学概论
核心教材
宁津生等五院士领衔主编
第六章
工程测量学
张正禄
编写 主讲
思 考 题
1.什么是工程测量？为什麽要学习工程测 量？ 2.一般来说工程建设分哪几个阶段？ 3.工程测量的内容包括哪些方面？ 4.为什麽说大型特种精密工程建设是工程 测量学发展的动力？ 5.工程测量发展的“六化”指什麽？ 6.您对测绘和工程测量有何新的认识？
大型特种精密工程建设
是工程测量学发展的动力
三峡水利枢纽工程；
北京正负电子对撞机； 长江上的大桥达数十座； 长达30多公里的杭州湾大桥和上海东海大桥 高454m的上海东方明珠电视塔；
18.4km的秦岭隧道； 欧洲海底隧道50多公里； 瑞士阿尔卑斯山的隧道长达57km； 山西省引黄工程南干线5# 隧洞长26.5km，7# 隧洞长42.6km； 东北大伙房水库引水工程隧洞长80多km， 德国汉堡的粒子加速器研究中心和欧洲日内瓦粒子研究中心的粒 子加速器规模愈来愈大，从20世纪50年代到现在不断建设，轨道 长从数百米到数十公里；
1.历史悠久
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• • • • • • 公元前二十七世纪建设的埃及大金字塔
我国早在二千多年前的夏商时代夏禹治水
秦代李冰父子领导修建的都江堰水利枢纽工程 北宋时沈括治理汴渠 马王堆汉墓出土的地图（地形图、驻军图和城邑图） 公元前十四世纪幼发拉底河与尼罗河流域土地边界的划分测量 我国的地籍管理和土地测量 四大发明之一的指南针有二千多年的历史，对矿山测量和其它工程勘测的贡献