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1、,淮海工学院测绘工程学院,第 一 章 绪 论,工程测量学,多媒体课件,第1章 目录,1.1工程测量学的发展历史,1.2学科地位和研究应用领域,1.3工程测量学的任务,1.4工程测量的分类,1.5工程测量仪器的发展,1.5工程测量理论方法的发展,1.6大型特种精密工程测量,1.1工程测量学的发展历史,工程测量学是一门历史悠久的学科。公元前二十七世纪：埃及大金字塔。公元前十四世纪：在幼发拉底河与尼罗河流域进行过土地边界划分测量。公元前十五世纪：意大利都灵保存的金矿巷道图。,1.1工程测量学的发展历史,我国早在三千多年前的夏商时代的夏禹治水描述：“陆行乘车，水行乘船，泥行乘撬，山行乘撵（j），左准绳
2、，右规矩、载四时，以开九州，通九道，陂九泽，度九山。”这里所记录的就是当时的工程勘测情景，准绳和规矩就是当时所用的测量工具，准是可揆（kui）平的水准器，绳 是丈量距离的工具，规是画圆的器具，矩则是一种可定平，可测长度、高度、深度和画圆、画矩形的通用测量仪器。,1.1工程测量学的发展历史,秦代李冰父子领导修建的都江堰水利枢纽工程。北宋时沈括为了治理汴渠，测得“京师之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分”，是水准测量的结果。长沙马王堆汉墓出土的地图包括地形图、驻军图和城邑图三种，是目前世界上发现的最早的地图。殷周时期的土地测量，秦、汉的私田制。隋唐实行均田制，建立户籍册。宋朝按乡登记和清丈土地，出现地
3、块图。到了明朝洪武年间的土地大清丈，编制鱼鳞图册(世界最早的地籍图册)。四大发明之一的指南针，从司南、指南鱼算起，有二千多年的历史。对矿山测量和其它工程勘测有很大的贡献。,1.1 工程测量学的发展历史,在工程测量学的发展也受到了战争的促进。公元前210年秦始皇修建的“堑山堙谷，千八百里”直道,古罗马构筑的兵道，以及公元前218年欧洲修建的通向意大利的“汉尼拨通道”等，都是著名的军用道路。,1.1 工程测量学的发展历史,工程测量学的发展在很长的一段时间内是非常缓慢的。可分为三个阶段：第一阶段：古代-19世纪初：简单形状的建筑物的放样。第二阶段：19世纪-20世纪50年代（工业化时代）第三阶段：2
4、0世纪60年代-现在（现代化时代）,1.1 工程测量学的发展历史,1964年国际测量师联合会（FIG）为了促进和繁荣工程测量，成立了工程测量委员会(第六委员会)，从此，工程测量学在国际上作为一门独立的 学科开展活动。之初：四个工作组：测量方法和限差；土石方计算；变形测量；地下工程测量。一个特别组：变形分析与解释。,之后：六个工作组：精密工程测量技术与方法；线路工程测量与优化；变形测量；激光技术在工程测量中的应用；工程测量信息系统；电子科技文献和网络。两个专题组：专用测量仪器；工程测量标准。,1.1 工程测量学的发展历史,工程测量国际学术讨论会(德国、瑞士、奥地利)1988年前的专题：1.测量仪
5、器和数据获取；2.数据解释、处理和应用；3.高层建筑物和设备安装测量；4.地下和深层建筑物测量；5.环境和工程建筑物变形监测。1992年的专题：1.测量理论与测量方案；2.测量技术和测量系统；3.信息系统和CAD；4.在建筑工程和工业中的应用。,1.1 工程测量学的发展历史,工程测量国际学术讨论会(德国、瑞士、奥地利)1996年的专题：1.测量和数据处理系统；2.监测和控制；3.在工业和建筑工程中的质量问题；4.数据模型和信息系统；5.交叉学科的大型工程项目。2004年的专题：1.大型工程测量项目；2.测量和数据处理技术；3.监测和风险管理；4.瑞士阿尔卑斯山特长隧道,1.1 工程测量学的发展
6、历史,中国测绘学会下设有工程测量分会。每2年举办一次全国性的学术会议。各省的测绘学会，下设有工程测量专业委员会。,1.1 工程测量学的发展历史,1.4 工程测量学的发展历史,“广义工程测量学”-“一切不属于地球测量，不属于国家地图集范畴的地形测量和不属于官方的测量，都属于工程测量”。大型特种精密工程建设和对测绘提出的愈来愈高的要求是工程测量学发展的动力。,1.2 学科地位和研究应用领域,定义一：工程测量学是研究各种工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。,1.2.1 学科定义,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
7、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，它是测绘学在国民经济和国防建设中的直接应用。,1.2 学科地位和研究应用领域,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设实现的理论、方法和技术的一门应用性学科。工程测量：在工程建设的勘测设计，施工和管理阶段，所进行的各种测量工作。,1.2 学科地位和研究应用领域,评价：定义一比较大众化，易于理解；定义二较定义一更具体、准确，且范围更大；定义三更加概括、抽象和科学。定义二、三除建筑工程外，机器设备乃至其它几何
8、实体都是工程测量学的研究对象，且强调工程测量学所研究的是与几何实体相联系的测量、测设的理论、方法和技术，而不是研究各种测量工作。,1.2 学科地位和研究应用领域,评价：精密工程测量代表工程测量学的发展方向，大型特种精密工程是促进工程测量学科发展的动力。,工程测量学,工程测量,工业测量,工程建筑,机器设备,1.2 学科地位和研究应用领域,我校学科专业设置,1.2.2 学科地位,1.2 学科地位和研究应用领域,1952年经过院校调整，不少学校成立了工程测量专业，56年武测成立了工程测量系。我校于1986年招收第一届工程测量学专科学生，2000年招收第一届本科生,也培养了一大批人才。,1.2.3 研
9、究应用领域,工程测量学（德国，德文原著）：测量仪器和方法 线路、铁路、公路工程测量 高层建筑测量 地下建筑测量 安全监测,1.2 学科地位和研究应用领域,小结：工程测量学的研究、应用领域很广，涉及到建筑工程和工业中的大型工程项目。既要研究测量的理论、技术与方法，又要研究数据的获取、处理与应用。既有专用测量仪器的研制，又有信息系统的建立。既相对稳定性，又不断发展、与时俱进。,1.2 学科地位和研究应用领域,1.3 工程测量学的任务,地形的测绘 施工放样 设备安装测量 竣工测量 变形观测和维护养护测量,的理论与方法,研究,1.4工程测量的分类,工程测量按工程建设的规划设计、施工建设和运营管理三个阶
10、段分为“工程勘测”、“施工测量”和“安全监测”。1.规划设计阶段：主要是提供各种比例尺的地形图，另外还要为工程地质勘探，水文地质勘探以及水文测验等进行测量。对于重要的工程区的稳定性监测。,1.4.1 按工程建设阶段划分,1.4工程测量的分类,2、建设施工阶段：建立施工控制网，工程建筑物定线放样，施工质量控制，开挖 与建筑方量测绘，工程竣工测量、变形观 测以及设备的安装测量等。3、运营管理阶段：工程建筑物的变形观测-水平位移、沉陷、倾斜以及摆动等定 期或持续监测。建立工程进管理、维护信 息系统。,1.4工程测量的分类,1.4.2 按服务对象划分,注意把握：个性与共性、特殊和一般的关系。,1.5
11、工程测量仪器的发展,工程测量仪器可分通用仪器和专用仪器。经纬仪、水准仪、全站仪和GPS接收机是工程测量的通用仪器。专用仪器包括机械式、光电式及光机电（子）多传感器集成式仪器或测量系统。基维线测量或准直测量：正锤、倒锤及垂线观测仪、引张线仪、各种激光准直仪、铅直仪自准直仪以及尼龙丝或金属丝准直测量系统等。,1.5 工程测量仪器的发展,距离测量：中长距离、短距离和微距测量。ME5000、铟瓦线尺测距仪DISTINVAR、应变仪DISTERMETER、双频激光干涉仪、CCD线列传感器测量，距离测量精度从毫米、微米级到纳米级。高程测量：液体静力水准测量系统。倾斜测量（又称挠度曲线测量）。三维激光扫瞄仪
12、：图像工程测量。混合测量系统工程测量专用仪器发展的显著特点。,1.5 工程测量仪器的发展,综上所述，工程测量专用仪器具有高精度(亚毫米、微米乃至纳米)、快速、遥测、无接触、可移动、连续、自动记录、微机控制等特点，可作精密定位和准直测量，可测量倾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，还可测振动频率以及物体的动态行为。,1.6工程测量理论方法的发展,1.测量平差理论2.工程控制网优化设计理论和方法3.变形观测数据处理 变形监测、分析及预报是工程测量学的重要研究内容。其中的变形分析和预报涉及到变形观测数据处理。,1.7 大型特种精密工程测量,大型特种精密工程建设和对测绘的要求是工程测量学发展的动力。1.国
13、内览胜三峡水利枢纽工程变形监测和库区地壳形变、滑坡、岩崩以及水库诱发地震监测，其规模之大，监测项目之多，都堪称世界之最。不仅采用目前国内外最成熟最先进的仪器、技术，在实践中也在不断发展新的技术和方法，都涉及到精密工程测量。,长江三峡水利枢纽工程,1.7 大型特种精密工程测量,1.7 大型特种精密工程测量,隔河岩大坝外部变形观测,1.7 大型特种精密工程测量,北京正负电子对撞机,1.7 大型特种精密工程测量,隔河岩大坝外部变形观测的GPS实时持续自动监测系统，监测点的位置精度达到了亚毫米。该工程用地面方法建立的变形监测网，其最弱点精度优于1.5mm。北京正负电子对撞机的精密控制网，精度达0.3m
14、m。设备定位精度优于0.2mm，200m直线段漂移管直线精度达0.1mm。大亚湾核电站控制网精度达2mm，秦山核电站的环型安装测量控制网精度达0.1mm。,1.7 大型特种精密工程测量,武汉长江二桥全桥的贯通精度(跨距和墩中心偏差)达毫米级。,1.7 大型特种精密工程测量,上海杨浦大桥控制网的最弱点精度达0.2mm，桥墩点位标定精度达0.1mm,1.7 大型特种精密工程测量,杭州湾大桥(长达30多公里),1.7 大型特种精密工程测量,高454m的东方明珠电视塔对于长114m、重300t的钢桅杆天线，安装的垂准误差仅9mm。,1.7 大型特种精密工程测量,秦岭终南山公路隧道(长18.4km),1
15、.7 大型特种精密工程测量,国外览胜 德国汉堡的粒子加速器研究中心，1959年建的同步加速器，直径仅100m；1978年的正负电子储存环，直径743m；1990年的电子质子储存环，直径2000m。,1.7 大型特种精密工程测量,欧洲原子核研究中心1990年建成的环形正负电子对撞机，直径8.6km、周长27km，整个工程位于百米深的地下。美国的超导超级对撞机，其 直径就长达27km，为保证椭圆 轨道上的投影变形最小且位于 一平面上，采用了一种双重正 形投影，所作的各种精密测量 均考虑了重力和潮汐的影响。,1.7 大型特种精密工程测量,德国的露天煤矿大型挖煤机开挖量动态测量计算系统是GPS、GIS
16、技术相结合在大型特种工程中应用的一个典型例子。大型挖煤机长140m，高65m，自重8000吨，其挖斗轮的直径达17.8m，每天挖煤量可达10多万吨。,1.7 大型特种精密工程测量,世界最大的挖煤机，这头庞然大物长240米，“身高”96米，超过著名的巴黎圣母院,1.7 大型特种精密工程测量,南非某一核电站的冷却塔高165m，直径163m，在整个施工过程中，要求每一高程面上塔壁中心线与设计尺寸的限差小于50mm，在塔高方向上每10m的相邻精度优于10mm。,1.7 大型特种精密工程测量,瑞士阿尔卑斯山的哥特哈德特长双线铁路隧道长达57km。,1.7 大型特种精密工程测量,位于迪拜的哈利法塔，有160层，总高828米。由韩国三星公司负责营造，2004年9月21日开始动工，2010年1月4日竣工启用。,1.7 大型特种精密工程测量,高耸建筑物方面。有人设想，在21世纪将建造2000m乃至4000m的摩天大厦。,本章小结,三大问题1、什么是工程测量学？（重点）2、为什么要学工程测量学？3、如何学工程测量学？,
