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1、第二章 工程建设中的测量工作与信息管理,2.1 工程勘测设计阶段测量工作,勘测设计阶段的测量工作主要是提供地形图和纵、横断面图。取得地形资料的方法有：在所建立的控制测量的基础上，进行地面数字化测绘地形图或数字航空摄影测量成图。,勘测的任务就是为设计人员提供各种设计用图。随着数字测图技术和GIS的逐步推广和使用，设计人员能利用野外数据和室内数据一体化软件以及GIS强大的空间分析功能，如缓冲区分析、图形叠加等很快的设计出最优的方案。但仍然需要结合现场的实际情况，根据设计方案测量更准确的地形图供设计人员使用。勘测设计阶段的测量根据工程的性质不同而有所不同。,2.1.1 工业企业勘测设计阶段的测量工作
2、,该阶段测量工作的任务是向设计者提供所需的地形图。地形图主要使用在总平面运输（简称总图运输）设计部门。该部门的设计任务，就是根据地形图等各种基础资料和工业企业生产的特点，综合设计解决主要车间、辅助车间、动力设施、运输设施、仓库、工程管网以及行政福利设施等在厂区内的平面与竖向布置。,1：5000比例尺地形图可用于规划设计，例如厂址选择、总体规划、方案比较等；1：2000比例尺地形图可用于初步设计；1：1000比例尺地形图可用于施工设计，对于新建厂或比较简单的扩建厂、改建厂，可与初步设计共用同一比例尺的地形图；1：500比例尺地形图可用于地形复杂、建筑物密集、精度要求较高的工矿企业的施工设计。,采
3、用数字化成图技术，设计人员在电脑上进行设计和修改，使得总体规划、方案比较、厂址选择、初步设计、施工设计等均可完成。另一方面以往从图上图解设计元素存在的误差已不存在，提高了设计和获取放样元素的精度。从某种意义上讲，该阶段测量工作的任务是根据设计任务的性质，选择适当的成图比例尺，野外实测数字化地形图或航摄数字化图，为设计者提供设计底图。,2.1.2 线路勘测设计阶段测量工作,铁路、公路、架空送电线路、输油管道等均属于线型工程，它们的中线统称线路。一条线路的勘测和设计工作，主要是根据国家计划与自然地理条件，确定线路经济合理的置。为达此目的，必须进行反复的实践和比较。,线路在勘测设计阶段的测量工作，称
4、为线路测量。这种工作是为线路设计收集一切必要的地形资料。线路设计除了地形资料外，还必须考虑线路所经地区的工程地质、水文地质以及经济等方面的问题。线路设计一般分阶段进行，其勘测工作也要分阶段进行。,各种线型工程勘测工作的内容是基本一样的，但随着工程的不同有些差异。铁路勘测设计的程序，一般要经过方案研究、初测、初步设计、定测、施工设计等过程。勘测工作分为初测和定测两个阶段进行。,现在大部分的平面控制（即导线测量）、带状地形图测绘等均可应用GPS（RTK）技术完成，其布设速度快、精度高，成图周期短等特点成为各测量单位首选手段之一。由于数字化成图技术的发展以及摄影测量技术的发展，使得线路测量勘测成果更
5、加丰富多样，特别是数字地面高程模型（DEM）为线路设计提供了形像、逼真的地面立体模型，为设计人员进一步设计提供了良好的设计平台。,2.1.3 桥梁勘测设计阶段测量工作,桥位平面和高程控制测量；桥址定线测量；断面测量；桥位地形测量；河床地形测量；流向测量；船筏走行线测量；钻孔定位测量。,2.2 工程施工阶段的测量工作,按设计要求将设计的建筑物位置、形状、大小及高程，在实地标定出来，以便进行施工。作为施工质量的监督，还需进行工程质量监理。工程监理是指独立于业主和承包商的第三方对基础设施施工项目建设过程的监督和管理，它是监理工程师依照“施工合同”，在业主授权的范围内，对施工现场进行监督管理，对施工进
6、度、质量和费用进行控制，对合同执行中出现的问题进行处理，使工程施工按照施工合同要求进行，并获得预期的建筑产品。,2.2.1 施工测量工作,施工单位作为工程的建设者，主要任务是按照设计和施工技术要求，将图纸上设计建筑物平面位置、形状和高程，在施工现场标定，这种标定工作称为施工放样（或称测设）。施工放样也可以说是将图纸上的建筑物放到地面上去的工作过程。施工放样与地形图测绘其工作程序恰好相反，但工作方法和原理都是一样。,施工放样遵循“从整体到局部”、“先控制后碎部”的原则和工作程序。首先，根据工程总平面图和地形条件建立施工控制网；根据施工控制网点在实地定出各个建筑物的主轴线和辅助轴线；再根据主轴线和
7、辅助轴线标定建筑物的各个细部点。采用这样的工作程序，能保证建筑物几何关系的正确，而且使施工放样工作可以有条不紊地进行，避免误差的累积。,由于施工的对象不同，施工测量方案也有所区别，但其工作程序基本上是一致的。主要的测量工作有：施工控制网的建立与施工放样。,平面施工控制网是根据施工对象的不同而有所区别：建筑和厂区控制网布设成矩形控制网，即所谓建筑方格网。对于地形平坦但通视比较困难的地区，则可采用GPS与全站仪相结合布设的导线网；对于地形起伏较大的山岭地区（如水利枢纽）及跨越江河的工程，一般采用GPS三角网或边角网；对于线状工程（如铁路和公路）多采用GPS与全站仪相结合所布的导线网；地下工程一般采
8、用导线测量。,根据控制点分布情况的不同放样方法也有所区别：使用矩形控制网点放样时，多采用极坐标法和直角坐标法放样；跨越江河的工程如桥梁台、桥墩等放样一般均采用前方交会、轴线交会等方法；线路放样采用极坐标、前方交会法放样。在目前在平坦、不隐蔽地区采用卫星定位系统实时动态定位放样已经成为广泛使用的方法之一；全站仪是目前施工单位使用最频繁、最多的仪器之一，它可根据放样程序用极坐标法放样并检核与设计坐标的差值，指挥放样工作速度明显加快。,2.2.2 监理测量工作,测绘监理是指监理的执行者依据测绘行政法规和技术标准，综合运用法律、经济、行政、有关政策和技术标准，确保测绘行为的合法性和科学性。其目的是对测
9、绘项目的投资、质量、进度等程序进行有效地控制，实现合同的要求，以求得测绘项目的最佳综合效益。测绘监理的形式包括咨询、顾问、监督、管理、协调、服务等。,实施监理制度的重要性：,弥补甲方在测绘技术力量、项目管理水平和经验方面的不足，有效减轻建设单位管理项目实施的工作量。有效降低测绘工程的风险，保障项目按照要求顺利实施和完成。有效地改善甲、乙双方之间的技术沟通。保障项目按质量要求实施。保障项目按工期计划实施。有效保证信息安全，维护建设单位的知识产权。客观公正地处理甲乙双方在技术和合同管理上的争议，维护双方的合法权益，促进工程的顺利进行。,监理人员的素质要求：,必须掌握现代测绘科学技术；必须熟悉相应的
10、法律、法规；必须有丰富的实践经验；必须具备高尚的职业道德和思想素质。,施工测量监理的实施,根据施工测量的具体特点，从各施工阶段对施工测量的质量进行控制，其内容主要包括：控制网测量技术设计书的审核及成果检查验收；施工单位测量人员、仪器设备审核；控制网加密方案审核及成果审核；施工测量方案的审核；施工单位人员、仪器的抽查；控制点交桩工作；控制点巡视；标段间界面点检查；施工期各部位点位、位置检测；交工验收测量；拟发有关测量工作方面的文函；详细编写测量监理日志,按时编写月监理小结、年终总结、工程完工后的工作总结。,控制测量成果检核：控制测量成果的检核工作一般由施工单位实施，测量监理负责方案的审核工作；控
11、制网检核方案的审核内容包括：检查提交方案的基本方法是否可行；检查观测网形是否合理；检查使用仪器是否满足要求；观测方法是否可行，限差要求是否符合技术规则或规范规程；数据处理方法是否合理；对方案的可行性等作出明确的答复意见，对不可行的方案应退回重写，并提出建议性方案。,测量人员与仪器审核：审核测量人员数量是否与合同一致；审核测量人员的资历以及专业技术情况；审核测量人员的上岗证；审核测量仪器设备的数量、型号是否满足施工要求；审核仪器设备是否具有权威机构鉴定合格的证书。,施工放样方案的审核：施工单位按要求提交施工测量方案；审核基本的放样方法是否合理；审核测量仪器的型号、精度是否符合要求；审核所使用的测
12、量控制点、加密点是否合理；检查方案中的精度论证、计算公式、放样数据表格、示意图等是否全面正确；审查新技术、新方法的应用可行性；审核作业程序及方法是否依据批准的技术设计要求与技术规范规定；审核数据处理理论、方法、计算公式是否正确，所采用的计算软件是否合适。,控制点加密方案的审核：检查提交方案的基本方法是否可行；检查加密点的布置是否合理；检查与已有控制点的联测情况；检查使用仪器是否满足要求；观测方法是否可行，限差要求是否符合技术规则或规范规程；数据处理方法是否合理；对方案的可行性等作出肯定性的答复意见，对不可行的方案应退回重写，并提出建议性方案。,施工放样检查测量：承包人应根据批准后的施工放样方案
13、进行准确的放样。对工程任何部位进行放样和抄平，均应填写施工放样报验单，并将工程放样数据及图表等附件一式三份报测量监理工程师审批。测量监理工程师针对承包人提供的放样资料，首先检查其自检资料和数据，必要时进行复测。当符合规范要求时，则在放样报验单上签字认可，其中一份给承包人，另一份测量监理工程师留档。测量监理工程师根据需要，将施工放样报验单及其附件的复制件转送工程监理工程师，以供检查下一道工序使用。,竣工后的测量检查：在每一个分项工程完工后，承包人需要在构筑物上定出十字线和标高，将数据资料整理后填写施工放样报验单报测量监理工程师审批。测量监理工程师按开工前的测量监理步骤进行审批，并将结果转告工程监
14、理工程师，以便于工程监理工程师对成品的验收，同时作为下道工序监理的依据。待测量监理工程师将资料实地复核复测后，认为满足规范要求，方在放样报验单上签字认可，并将结果转告工程监理工程师。,施工控制网的复测检查：对于大型建设工程，因工程量大，工期长，在施工一段时间后(或某个阶段之后)，对全部控制点需进行复查。测量监理根据施工的进度和下一阶段的工作要求，提出控制网复测的基本要求和施测日期，施测单位根据要求撰写控制网复测的技术设计书，测量监理对设计书进行审核。控制网复测技术设计书的审核内容如下：审核控制网布设网形的可行性；对照技术要求与专业技术规范、规程审核控制网观测的方案；根据技术规范、规程审核观测仪
15、器是否符合各项技术指标；审核数据处理的方法与方案；审核施测的质量保证体系；审核施测的人员组织、技术力量；审核施测的工作计划；审核提交资料的类别与数量；形成审核意见，提出修改意见。,控制网复测完成后，测量监理和有关专家对控制网复测成果进行检查验收，具体内容如下：检查提交资料是否齐全，原始记录是否规范；对照技术设计书检查实际观测网形是否与其一致；检查观测仪器的各项技术指标是否合格以及检定证书；检查控制网外业观测是否规范、各项指标是否满足要求；检查实际数据处理的方法；检查处理结果的精度情况；检查实际施测的人员组织、技术力量；检查施测单位自检、验收结果；抽检部分边长和高差；形成检查报告，配合业主进行复
16、测成果的验收。,2.3 工程运营管理阶段的测量工作,在工程运营管理阶段，测量的主要任务是工程建筑物的变形观测。变形监测的主要目的有：监测安全、验证设计参数和理论、检验施工质量、掌握变形规律。变形监测的内容包括：水平位移、沉降、倾斜、震动等。变形监测研究的内容包括：精度、周期、方法、数据处理等。,定义：,对建筑物及其地基由于荷重和地质条件变化等外界因素引起的各种变形（空间位移）的测定工作称为变形监测。,目的：,分析建筑物的安全程度；验证设计参数；反馈工程的施工质量；研究变形的基本规律。,特点：,重复观测 网形较差而精度要求较高 各种观测技术的综合应用 着重于研究点位的变化,主要内容：,沉降水平位
17、移倾斜挠曲裂缝 震动,应力/应变渗流/渗压水位/地下水位降雨量风力温度,监测点的分类：,基准点：稳定、可靠、长期保存工作基点：相对稳定、长期保存变形观测点：能反映建筑物的变形特征,精度要求：,允许变形值的1/101/20 以当时能达到的最高精度为标准,变形监测的周期：,变形观察的时间间隔称为观测周期。观测周期与工程的大小、测点所在位置的重要性、观测目的以及观测一次所需时间的长短有关。及时进行第一周期的观测有重要的意义,垂直位移监测：,几何水准测量三角高程测量液体静力水准测量GPS测量,水平位移监测：,大地测量方法基准线法专用测量仪器法GPS测量,挠度监测：,测定建筑物受力后挠曲程度的工作。观测
18、方法是测定建筑物在铅垂面内各不同高程点相对于底部的水平位移值。高层建筑物通常采用前方交会法测定。对内部有竖直通道的建筑物，挠度观测多采用垂线观测。,转动角监测：,观测建筑物或机械设备倾斜度的变化，计算其转动角的工作。可用精密水准测量或液体静力水准测量方法测定。对一些精密机械设备，则需采用专门的转动角观测仪。,裂缝监测：,对建筑物产生的裂缝进行位置、长度、宽度、深度和错距等的定期观测。裂缝宽度可在两侧设标点进行量测。裂缝错距可作刻度尺直接量测。裂缝深度，可选定若干适当位置，进行坑探、槽探或井探。,资料整编：,对观测资料进行汇集、审核、整理、编排，使之集中、系统化、规格化和图表化，并刊印成册称为观
19、测资料的整编。其目的是便于应用分析，向需用单位提供资料和归档保存。,资料分析：,作图分析统计分析 对比分析 建模分析,2.4 工程建设中的测量信息管理（案例）,润扬长江公路大桥地基基础安全监测可视化信息管理系统研究,主要内容,系统总体设计施工测量信息管理子系统研究安全监测信息管理子系统研究辅助决策子系统研究总结,一、系统总体设计,系统开发目标,以微机网络、分布式数据库、多媒体应用和人工智能技术为基础，对施工测量、安全监测数据实现可视化管理；为润扬大桥施工管理和安全监控提供辅助决策服务。,系统总体结构,系统采用“四库三系统二形式”的结构体系,数据库 模型库 方法库 知识库,施工测量信息管理子系统
20、 安全监测信息管理子系统 安全监测辅助决策子系统,文本信息输出形式 可视化图形输出形式,系统开发的软、硬件环境,采用微机局域网络环境下的客户机/服务器体系结构；系统的开发和运行均以Microsoft Windows 作为网络操作系统；应用模块采用以Delphi为主，以Visual C+、Vb为辅的方案在客户机上进行设计和开发。,二、施工测量信息管理子系统,对施工测量的有关信息进行管理和分析；功能包括：施工测量信息的储存、输入、输出、文本查询、可视化查询等；内容包括：测量人员信息、测量仪器信息、控制点成果信息、施工检测信息等。用户可根据需要用文本和图形两种形式进行查询，并根据实际需要进行输入和输
21、出。,主要功能,基础施工检测结果桥面施工检测结果施工设计图管理,信息管理,测量人员信息 测量仪器信息,控制点基本信息 平面控制点信息 高程控制点信息,测量人员信息管理,包含信息：姓名，性别，出生年月，职称，职务，工作单位，标段，来到日期，离开日期，联系电话。,主要功能：对测量人员信息进行手工输入，文件输入，对已有信息进行修改和按照不同方式进行查询与显示，将信息以报表形式显示或导入到Excel。,测量仪器信息管理,包含信息：仪器编号，仪器名称，仪器型号，仪器精度，使用单位，使用标段，鉴定日期。,主要功能：对测量仪器信息进行手工输入，文件输入，对已有信息进行修改和按照不同方式进行查询与显示，将信息
22、以报表形式显示或导入到Excel。,控制点基本信息管理,包含信息：控制点点号、类型、标型，建造日期，建造单位，三维坐标，控制点状态和使用情况以及备注。,主要功能：对控制点基本信息进行手工输入，文件输入，对已有信息进行修改和按照不同方式进行查询与显示，将信息以报表形式显示或导入到Excel。对所有控制点进行图形查询。,控制点可视化查询,以不同形状、不同符号、不同颜色来表示控制点的类型、使用情况和稳定性。放大缩小显示控制点位图查询控制点坐标查询两个控制点间的距离和方位角图上添加和删除控制点,平面控制点信息管理,包含信息：控制点点号、坐标、精度、投影面高程、所在坐标系统、观测单位、观测日期、起用日期
23、、停用日期。,主要功能：对平面控制点信息进行手工输入，文件输入，对已有信息进行修改和按照不同方式进行查询与显示，将信息以报表形式显示或导入到Excel。,高程控制点信息管理,包含信息：高程控制点点号、高程、精度、观测单位、观测日期、高程系统、起用日期、停用日期。,主要功能：对高程控制点信息进行手工输入，文件输入，对已有信息进行修改和按照不同方式进行查询与显示，将信息以报表形式显示或导入到Excel。,基础施工信息管理,包含信息：点号，工程部位，设计坐标，实测坐标，坐标差，检测时间，检测单位。,主要功能：对基础施工检测信息进行手工输入，文件输入，对已有信息进行修改和按照不同方式进行查询与显示，将
24、信息以报表形式显示或导入到Excel。对点位图进行放大、缩小与全屏显示。,桥面施工信息管理,包含信息：桩号，设计高程，实测高程，高程差，检测单位，检测时间。,主要功能：对桥面施工检测信息进行手工输入，文件输入，对已有信息进行修改和按照不同方式进行查询与显示，将信息以报表形式显示或导入到Excel。对点位图进行放大、缩小与全屏显示。,施工设计图管理,查看或修改施工设计图信息；对施工设计图进行添加与删除；对施工设计图进行放大、缩小与全屏显示。,辅助计算工具,坐标正反算 极坐标放样 曲线坐标计算 角度前、后方交会 测边交会,导线计算 高斯转换 换带计算 水准网平差,三、安全监测信息管理子系统,对大桥
25、下部结构的安全监测信息进行管理和分析。功能包括：安全监测信息的储存、输入、输出、文本查询、可视化查询等；内容包括：监测仪器的布设位置、类型，各类监测仪器的测值和特征等。用户可根据需要用文本和图形两种形式进行查询，并根据实际需要进行输入和输出。,主要功能,数据预处理,粗差检验包络图检验系统误差检验观测资料整理监测仪器检查,粗差检验：粗差检验是针对所有观测项目的观测值进行遍历，经过粗差检验程序和方法检测观测值是否含有粗差。,包络图检验：包络图用于显示环境量与检测量进行分析时，根据历史测值，形成包络域，并把包络域内的正常点用绿色进行覆盖，对包络域外的数据，即为测量异常数据或粗差，用红色点进行显示。,
26、系统误差检验：观测数据一般为大样本（n50），因此，系统误差检验可采用检验法。,监测仪器检查：监测仪器检查功能模块就是指导用户根据系统设计的检测方案逐步的去判别仪器是否要进行该检核。针对不同的仪器，其检查方案也是不同的，下面罗列各类仪器的检查方案。,数据库管理,数据查询数据修改数据添加数据删除报表生成,数据查询：数据查询分为文本查询和可视化查询（图形查询）。数据查询是把数据库中的数据根据查询语言进行选择性的查询显示，本身对数据库表没有修改或编辑的功能。,可视化查询界面,数据修改：数据修改窗体是针对每个数据表的数据进行可视化的修改，在该窗体中，可用菜单控件对各个表进行操作。,观测数据添加：数据添
27、加把观测数据添加到对应的数据库表中，添加的方式一般是采用Append方式，按顺序的方式添加，把所需输入的数据记录追加到对应库表的末记录。,观测数据删除：观测数据删除窗体是针对观测项目数据库表的删除，先利用数据显示控件将数据库中的数据显示出来，然后进行对所要求删除的数据记录进行删除。,报表生成：报表是数据库中数据显示的一种重要方式，可以在报表中加入各种各样的页眉、页脚、表格线等，利用报表组件的属性来连接数据库表，所有配置结束后在设计阶段就可以演示设计效果。,数据可视化,过程线生成相关图生成分布图生成综合过程线生成特征值统计测斜仪时变曲线,过程线生成：过程线是一种单值走势曲线，反应的是测值随时间的
28、变化情况。,相关图生成：相关图是反映相关环境量对监测项目的测值的影响图，水位、温度等环境量的变化是导致测点及测值发生变化的外部因素。,一维分布图生成：分布图是测点在工程中的分布以图形的形式显示，按照选择时间对应的测点情况以分布图的形式显示给用户生成分布图的过程的同时可以实现对选择测点信息的查询。,综合过程线生成：把长江水位、气温、观测项目测值过程线在同一个图形中显示，他们都是以观测时间作为横轴，竖轴以对应观测项目的观测值确定。,特征值统计：特征值是某一个观测项目的观测值的特征，主要是针对描述该测值特征的观测值，如最大值、最小值、某时间段的极大值以及极小值等。,测斜仪时变曲线：测斜仪是在基坑开挖
29、的过程中监测基坑的变形，为了更直观的显示出基坑变形情况，并和相邻观测日期的图形进行比较。,四、辅助决策子系统,主要对大桥下部结构安全监测数据进行分析处理，并根据分析结果为管理部门提供辅助决策依据。其功能包括：把各类观测数据与评判指标进行比较，从而识别观测数据和资料的正常或异常性质，并进行成因分析；根据监测数据的特性，利用安全性评估理论，对各工程部位的工作性态做出评估。,主要功能,模型生成模型查询模型预报模型库备份模型库恢复,模型库管理,模型生成：利用方法库中的模型生成模块生成各类模型，用户可根据实际需要对单个测点和多个测点分别生成模型。,统计模型时间序列模型灰色系统模型,模型查询：根据选择的工
30、程部位、测点的编号，从模型库中调出相应的模型参数并在数据库显示窗口中显示，支持报表打印。同时可以生成该测点的过程线。,统计模型查询时间序列模型查询灰色系统模型查询,统计模型查询,时间序列模型查询,灰色系统模型查询,模型预报：对已经建模的监测点，从模型库中提取其相应的模型参数，对其在未来某个时间或某种状环境状态下的监测值进行预测，并把预测值存入到相应的数据库中。,统计模型预报时间序列模型预报灰色系统模型预报,知识添加知识查询知识库备份知识库恢复,知识库管理,设计规范设计参数计算成果图形文件监控指标,知识添加,查询时在相应的知识库中调出所需要的知识，并且查询结果可以用文本框、数据网格等输出控件来进
31、行显示。,知识查询,异常值分析监测系统检查安全评价,辅助决策,异常值分析:利用异常值分析准则（模型评判准则、监控指标评判准则等）对实测值进行检查。,监测系统检查:确定异常情况是不是由测量因素引起的。若不是，则进行下一步分析。,南汊悬索桥南锚碇南汊悬索桥北锚碇南汊悬索桥南塔基南汊悬索桥北塔基北汊斜拉桥南塔墩北汊斜拉桥北塔墩,安全评价,对润扬大桥的各个基础安全性进行评价.,南北锚碇的安全性问题主要有散索鞍变位导致的上部结构附加变形与应力、基础沉降与不均匀沉降、锚碇滑移、锚碇倾覆、基础强度、地基承载力与地基稳定性等。,锚碇安全性评估,塔基安全性问题主要为：桩的承载力桩的不均匀沉降和水平位移等,塔基安全性评估,五、总结,主要研究成果,研究了“四库三系统二形式”可视化监控系统的体系结构；研制了特大型桥梁施工测量可视化信息管理系统；可视化技术的应用研究；辅助决策系统的研制。,结论,本软件经测试表明，性能达到了开发研制工作所要求的目标，且性能良好、运行稳定、结果可靠，可以投入实际应用。软件开发中，采用目前成熟及先进的计算机技术、先进的数据处理理论和方法，良好的开发平台和语言，因此，系统总体上是先进的。,进一步研究的问题,分布式Web技术还应作进一步的研究；在可视化方面还有很大的扩展空间。,谢谢,
