工程测量学

目录前言第1章 概述 1 1.1工程测量 1 1.2工程测量学的概念 3 1.3工程测量的历史发展 3 1.3.1古代工程测量的案例 4 1.3.2现代工程测量的案例 4 1.4工程测量的发展趋势 5 1.5工程测量的一般过程 6 1.6工程测量的几个基本观点与常用方法 7思考与练习 10第2章 测量技术与方法 11 2.1角度测量 11 2.1.1光学经纬仪的基本组成 11 2.1.2经纬仪水平角观测 12 2.1.3经纬仪垂直角观测 13 2.1.4电子经纬仪 13 2.2距离测量 16 2.2.1直接丈量 16 2.2.2电磁波测距 17 2.3高程测量 21 2.3.1几何水准测量 21 2.3.2液体静力水准测量 22 2.3.3三角高程测量 22 2.4全站仪 23 2.5激光扫描仪 23 2.5.1测距原理 23 2.5.2测角原理 25 2.5.3扫描原理 26 2.5.4测量值获取原理 28 2.5.5激光扫描仪分类 28 2.6测量计算 31 2.6.1平面坐标与方位角的关系 31 2.6.2根据观测值求坐标的方法 32 2.6.3高程起算基准 40 2.6.4面积计算方法 41 2.6.5体积计算方法 41思考与练习 44第3章 施工测量控制网 45 3.1施工控制网的作用、特点与要求 45 3.1.1施工控制网的用途 45 3.1.2施工控制网的特点 46 3.1.3对施工控制网的要求 46 3.1.4施工控制网的建立过程 47 3.1.5确定施工控制网精度要求的一般方法 47 3.2投影面与坐标系的选择 49 3.2.1投影带与投影面的选择 49 3.2.2工程平面坐标系统的选择 50 3.3平面直角坐标变换公式与应用 51 3.3.1施工坐标系的概念 51 3.3.2平面直角坐标变换公式 52 3.3.3根据两点坐标求坐标变换参数 52 3.3.4根据多点坐标求坐标变换参数 54 3.3.5平面直角坐标变换公式的应用 56 3.4控制网的精度指标 57 3.4.1整体精度指标 58 3.4.2局部精度指标 59 3.5控制网的可靠性指标 63 3.5.1可靠性矩阵与多余观测分量 64 3.5.2数据探测法 65 3.5.3内可靠性指标 67 3.5.4外可靠性指标 68 3.6基准与基准变换 69 3.6.1测量控制网基准的概念 69 3.6.2高程网的基准与基准方程 70 3.6.3平面边角网的基准方程 73 3.6.4基准变换 75 3.6.5基准变换公式的应用 77 3.7 CAD和*优化方法在控制网设计中的应用 80 3.7.1施工控制网的设计目标 80 3.7.2传统设计方法 80 3.7.3 控制网 CAD 81 3.7.4*优化方法在控制网设计中的应用 81 3.8建筑方格网 88 3.8.1主轴线的设计与放样 89 3.8.2主方格网的设计与放样 90 3.8.3方格网的加密 90 3.8.4关于建筑方格网建立方法的进一步说明 90 3.8.5建筑场地的高程控制 91 3.9平面直伸网平差 91 3.10环形控制网平差 92 3.11局部三维网平差 96 3.11.1不计垂线偏差的情形 96 3.11.2考虑垂线偏差的情形 97 3.12工测网的层与级 98 3.12.1工测网中的层 99 3.12.2工测网中的级 100思考与练习 102第4章 施工放样方法 105 4.1直接法放样 105 4.1.1高程放样 105 4.1.2水平角度放样 107 4.1.3水平距离放样 108 4.1.4铅垂线放样 108 4.1.5直线放样 109 4.1.6点位放样 111 4.2道路*线放样 116 4.2.1圆*线及其放样 116 4.2.2圆*线放样的误差分析 118 4.2.3带缓和*线的圆*线 119 4.2.4带不等长缓和*线的圆*线 121 4.2.5竖*线 122 4.3归化法放样 123 4.3.1归化法放样水平角 123 4.3.2归化法放样距离 124 4.3.3归化法放样直线 125 4.3.4归化法放样点位 127 4.4全站仪放样方法 131 4.5 GNSS RTK放样方法 132思考与练习 134第5章 贯通测量 136 5.1贯通测量工作内容 136 5.2贯通测量方案设计 137 5.2.1贯通误差的概念 138 5.2.2横向贯通误差影响因素的划分 138 5.2.3贯通误差的分配方法 139 5.2.4地面控制网对横向贯通误差影响的计算 140 5.2.5地下控制网对横向贯通误差影响的计算 141 5.2.6地面控制布网形式的讨论 141 5.2.7竖井联系测量误差影响的考虑 142 5.2.8贯通测量方案设计的进一步说明 143 5.3竖井联系测量 143 5.3.1竖井高程传递 143 5.3.2一井定向 145 5.3.3二井定向 148 5.4贯通施工测量 149 5.4.1进洞关系计算 149 5.4.2洞内中线放样 149 5.5贯通误差的测定与调整 150 5.5.1实际贯通误差的测定 150 5.5.2贯通误差的调整 150思考与练习 151第6章 陀螺经纬仪定向测量 153 6.1摆式陀螺仪的寻北原理 154 6.1.1陀螺仪的基本特性 154 6.1.2陀螺仪转动的微分方程 155 6.1.3自由陀螺仪自转轴在地表面上的关系 155 6.1.4地球自转对摆式陀螺仪的影响 156 6.1.5摆式陀螺仪的运动方程 158 6.2陀螺经纬仪的结构 160 6.2.1灵敏部 161 6.2.2光学观测系统 161 6.2.3锁紧限幅机构 162 6.2.4机体外壳 162 6.3陀螺经纬仪定向观测方程 162 6.3.1陀螺轴的自由摆动方程 162 6.3.2跟踪状态下陀螺轴的摆动方程 163 6.3.3不跟踪状态下陀螺轴的摆动方程 165 6.4逆转点观测数据的处理方法 166 6.4.1逆转点观测数据的处理方法 166 6.4.2逆转点方程的*小二乘解 167 6.4.3逆转点线性方程的*小二乘解 168 6.5不跟踪式观测的几种简易方案 169 6.5.1中天法 171 6.5.2时差法 173 6.5.3直接解算法 174 6.5.4计时摆幅法Ⅰ 175 6.5.5计时摆幅法Ⅱ 176 6.5.6改化振幅法 176 6.5.7三点快速法 177 6.6陀螺经纬仪定向作业过程 178 6.6.1零位观测 178 6.6.2精密定向 180 6.6.3粗略定向 180 6.6.4仪器常数测定 181 6.7自动陀螺经纬仪定向原理简介 181 6.7.1光电观测方法 181 6.7.2积分测量原理 181 6.7.3步进概略寻北原理 182 6.7.4自动陀螺经纬仪的产品 182思考与练习 182第7章 特种测量技术 184 7.1精密测量标志 184 7.1.1高程标志 184 7.1.2平面标志 188 7.2液体静力水准测量 192 7.3激光在测量中的应用 194 7.3.1激光指向仪 194 7.3.2激光垂线仪 195 7.3.3激光经纬仪和激光水准仪 195 7.3.4波带板激光准直 196 7.4平行光管在测量中的应用 198 7.4.1平行光管原理 198 7.4.2经纬仪望远镜作为平行光管的条件 199 7.4.3应用举例 199 7.5自准直平行光管在测量中的应用 200 7.5.1自准直平行光管 200 7.5.2应用举例 201 7.6垂线和引张线 202 7.6.1垂线与垂线坐标观测仪 202 7.6.2引张线 203思考与练习 204第8章 工业测量系统 205 8.1经纬仪工业测量系统 205 8.1.1系统构成 205 8.1.2测量原理 206 8.1.3精度分析 209 8.1.4 应用 210 8.2工业摄影测量系统 211 8.2.1系统构成 211 8.2.2测量原理 211 8.2.3关键技术 212 8.2.4 应用 223 8.3激光跟踪仪测量系统 223 8.3.1系统构成 223 8.3.2测量原理 223 8.3.3用激光跟踪仪建立三维控制网 226 8.3.4 应用 233 8.4 iGPS 234 8.4.1系统构成 234 8.4.2测角原理 235 8.4.3 应用 236 8.5工业测量数据处理软件 237 8.5.1坐标系转换与生成 237 8.5.2几何形状拟合 240 8.5.3空间关系分析 243 8.5.4模型比对 249思考与练习 250第9章 变形测量 251 9.1变形测量概述 251 9.1.1变形测量的任务 251 9.1.2变形测量的意义 251 9.1.3点的状态划分 252 9.1.4变形测量原理 253 9.1.5参考点与参考网 254 9.1.6工程变形测量的内容 255 9.1.7变形测量技术 256 9.1.8变形测量数据处理 259 9.1.9变形测量的特点 260 9.1.10变形测量的发展趋势 260 9.2变形测量的精度要求与观测周期 261 9.2.1变形测量精度要求的确定 261 9.2.2变形测量观测周期的确定 263 9.3变形网的可区分度与灵敏度指标 264 9.3.1模型的可区分度 264 9.3.2变形灵敏度 265 9.4参考网稳定性检验 270 9.4.1参考网的整体检验 270 9.4.2平均间隙法 271 9.4.3稳定性矩阵分析法 274 9.4.4变形误差椭圆法 276 9.4.5相似变换法 277 9.4.6不稳定点位移的计算和检验 282 9.5沉降测量 283