內容簡介

　　《實用工程測量》是作者在教育部提齣地方本科高校轉型發展的大背景下，結閤實際教學經驗，應獨立學院和民辦普通本科院校內涵提升和教學建設的需要，圍繞“應用為本、學以緻用”的教育理念，充分考慮現代行業的崗位需求，以“易、新、實”為編寫原則，結閤學生具體情況，以“易懂、夠用”為度，深入淺齣地啓發、引導學生自主學習。本書對傳統測量學教學內容進行瞭閤理的精簡和梳理，保留瞭基礎知識，秉承瞭經典理論並與實際應用緊密結閤，激發學生的學習興趣；緊密結閤現代測量新儀器和新方法，體現內容的先進性和科學性，突齣實用，體現應用型本科生培養的特點。各章後均附有習題，重點章節還附有“案例分析”或“應用案例”。此外，全書加大瞭實踐教學內容，便於師生開展實踐性教學，有利於培養技術應用型人纔。

　　《實用工程測量》分三篇共20章，第一篇為基礎部分，包括緒論、距離測量與直綫定嚮、水準測量、角度測量、全站儀測量、GNSS測量、測量誤差的基本知識、小地區控製測量、數字地形圖測繪；第二篇為各專業根據不同需求的選學部分，包括工程測設的基本工作、地形圖的應用、工業與民用建築的施工測量、建築物的變形監測、道路工程的測量、公路隧洞的施工測量、地質勘探工程的測量、礦井的測量；第三篇為實踐教學內容。

　　《實用工程測量》適閤作為技術應用型高等院校的測繪工程、采礦工程、安全工程、礦井建設、地質工程、土木工程、工程管理、城市規劃、交通運輸等相關專業的教材，也可作為其他高校相關專業的師生參考教材，還可供從事工程測量相關的工程技術人員參考。

目錄

第一篇 測量基礎篇
第1章　緒論 1
1.1 測量學與實用工程測量 2
1.2　地麵點位的確定 3
1.3　用水平麵代替水準麵的限度 10
1.4　測量工作的內容和原則 13
1.5　測量常用單位及換算 13
習題 14
第2章 距離測量與直綫定嚮 16
2.1 鋼尺量距 17
2.2 視距測量 21
2.3 光電測距 24
2.4 直綫定嚮 26
習題 28
第3章 水準測量 29
3.1 水準測量的原理 30
3.2 水準測量的儀器和工具 31
3.3 水準儀的使用 34
3.4 普通水準測量的施測與數據處理 35
3.5 三、四等水準測量的施測與數據
處理 42
3.6 自動安平水準儀和電子水準儀 46
習題 49
第4章 角度測量 51
4.1 角度測量的原理 51
4.2 DJ6級光學經緯儀及其使用 53
4.3 水平角觀測 57
4.4 竪直角觀測 62
4.5 電子經緯儀的基本構造及使用 65
習題 69
第5章 全站儀及其使用 71
5.1 全站儀概述 71
5.2 全站儀的使用 73
5.3 全站儀在測量工作中的應用 82
習題 86
第6章 GNSS測量 87
6.1 GNSS概述 88
6.2 GPS衛星定位的基本原理 92
6.3 GNSS測量的實施 97
習題 101
第7章 測量誤差的基本知識 102
7.1 測量誤差及分類 102
7.2 衡量精度的標準 105
7.3 誤差傳播定律 108
7.4 算術平均值及其中誤差 110
習題 111
第8章 小地區控製測量 113
8.1 概述 114
8.2 導綫測量 118
8.3 GNSS小區域控製測量 127
8.4 高程控製測量 131
8.5 案例分析 134
習題 135
第9章 數字地形圖測繪 138
9.1 地形圖的基本知識 138
9.2 數字地形圖測繪 148
9.3 地麵數字測圖前的準備工作 151
9.4 野外數據采集工作 152
9.5 地麵數字測圖的內業 156
習題 160
第二篇 工程應用篇
第10章 工程測設的基本工作 163
10.1 測設的基本工作 164
10.2 已知坡度綫的測設 167
10.3 平麵點位的測設 169
習題 173
第11章 地形圖的應用 175
11.1 地形圖的識讀 176
11.2 地形圖的一般應用 178
11.3 地形圖在工程建設中的應用 181
11.4 數字地形圖在工程中的應用 187
11.5 地形圖在土木工程中的應用 199
習題 200
第12章 工業與民用建築的施工
測量 201
12.1 施工控製網的測量 202
12.2 一般民用建築的施工測量 205
12.3 高層建築的施工測量 213
12.4 工業建築工程的施工測量 220
12.5 竣工總平麵圖的編繪 229
習題 231
第13章 房屋建築的變形測量 232
第14章 道橋工程的測量 247
第15章 公路隧洞的施工測量 277
第16章 地質勘探工程的測量 298
第17章 礦井的測量 312
第三篇 實踐教學篇
第18章 工程測量實踐教學的內容
及要求 349
第19章 工程測量實驗(實訓) 354
第20章 工程測量綜閤(生産)實習 394
附錄　測繪英文術語詞匯(Vocabulary in
Geomatics) 399
參考文獻 415

精彩書摘

　　1.1 測量學與實用工程測量

　　1.1.1 測量學及其分類

　　測量學是研究地球的形狀、大小及測定地麵點或空間點相對位置的一門科學。其目的是為人們瞭解自然和改造自然服務。測量學的內容主要包括測定（或測繪）和測設（或放樣）兩個部分。測定就是使用測量儀器和工具，通過測量和計算，將測區內的地物和地貌縮繪成各種紙質或數字地形圖，供規劃設計、經濟和國防建設使用。傳統的方法是用平闆儀測繪地形圖，但隨著測繪技術與計算機繪圖技術的不斷發展，測繪儀器的自動化程度越來越高，目前，傳統的平闆儀和經緯儀測圖方法基本不再使用，而多采用數字化的測圖技術，即利用全站儀或GNSS接收機進行野外數據采集，利用計算機進行內業繪圖。同時以全球導航衛星係統（GNSS）、地理信息係統（GIS）、遙感技術（RS）為代錶的測繪新技術迅猛發展和應用到測繪作業中，使測繪産品由傳統的紙質地圖轉變為現代化的“4D”（包括數字高程模型DEM、數字正射影像DOM、數字柵格地圖DRG、數字綫劃地圖DLG）産品。“4D”産品在網絡技術的支持下，增強瞭數據的共享性，為各行業、各部門應用地理信息帶來瞭巨大的方便。測設是測定的反過程，即把圖上設計好的具有數字特徵（坐標、高程、方位角等）的擬建（構）築物的位置在實地標定齣來，作為工程建設的依據。

　　隨著現代測量技術及手段的不斷發展及其與不同學科的交叉融閤，測量學産生瞭許多分支學科。如研究整個地球的形狀和大小，解決大範圍控製測量和地球重力場問題的大地測量學；研究地球錶麵小區域內（可把地球錶麵看作平麵而不考慮地球麯率影響）測繪工作的基本理論、技術和方法的普通測量學；研究利用攝影或遙感的手段獲取目標物的影像數據，從中提取幾何的或物理的信息，並用圖形、圖像或數字形式錶達測繪成果的攝影測量與遙感；通過地麵上GNSS衛星信號接收機，接收太空GNSS衛星發射的導航信息，快捷地確定（解算）接收機天綫中心位置的GNSS衛星測量；以海洋和陸地水域為研究對象進行測量工作的海洋測繪學；為滿足工程建設各階段的需要，結閤各種工程建設的特點而進行測量工作的工程測量學；研究如何確保礦産資源的閤理開發、安全生産和礦區環境治理的礦山測量學；研究利用所獲得的測量成果資料，編繪和印製各種地圖的製圖學。

　　1.1.2 實用工程測量及其任務

　　在教育部地方本科高校轉型發展的背景下，結閤技術應用型人纔培養的特點及需求，實用工程測量對傳統測量學教學內容進行瞭閤理的精簡和梳理，保留瞭基礎知識，秉承瞭經典理論並與實際應用緊密結閤，增加現代測量新儀器和新方法的內容，主要講述普通測量學及土木工程測量和礦山測量的部分內容。其主要任務如下。

　　（1） 為各項工程的勘測、規劃、設計提供所需的測繪資料；勘測、規劃時需要提供中、小比例尺地形圖及有關信息，建築物設計時需測繪大比例尺地形圖。

　　（2） 施工階段要將設計好的建築物按其位置、大小標定到實地，以便據此施工，此工作稱為測設（俗稱放樣）。另外，施工過程中，為保證工程的施工質量，必須對施工結果分階段進行檢查驗收。

　　（3） 工程竣工後，要將建築物群體測繪成竣工平麵圖，作為質量驗收和日後維修或改建、擴建的依據，稱為竣工測量。

　　（4） 對大型工程，如高層建築物、水壩、大型橋梁等，工程竣工後，為監測工程的狀況，保證安全，需要進行周期性的重復觀測，即變形監測。

　　相關專業的學生學習該課程後，要求掌握測量學的基本理論和基礎知識；能熟練操作常規和現代測繪儀器；熟悉大比例尺數字測圖的原理、過程和方法；掌握有關測量數據處理理論和精度評定的方法；在工程規劃與施工作業中能正確使用地形圖和測繪信息；在施工工程中能夠正確地使用測量儀器進行一般工程的施工放樣工作，同時也能對測繪科學技術的發展有所瞭解和認識。

　　1.2　地麵點位的確定

　　1.2.1 地球的形狀和大小

　　測量工作是在地球錶麵進行的，要確定地麵點之間的相互關係，將地球錶麵測繪成地形圖，需要瞭解地球的形狀和大小。而地球的自然錶麵高低起伏，有陸地和海洋，是一個復雜的不規則錶麵。地球上最高的珠穆朗瑪峰高齣海平麵8844.43m（我國2005年10月9日嚮世界宣布），而太平洋西部的馬裏亞納海溝低於海平麵11022m。這一高低差異與巨大的地球半徑（平均6371km）相比是微不足道的。若顧及地球錶麵上陸地麵積僅占29%而海洋麵積占瞭71%，則可認為地球是被靜止的海水麵所包圍的球體。

　　由於地球的自轉運動，地球上任一點都受到地球引力和離心力的雙重作用，這兩個力的閤力，稱為重力（見圖1-1）。重力的方嚮綫稱為鉛垂綫，鉛垂綫是測量工作的基準綫。自由靜止的水麵稱為水準麵。它是受重力影響而形成的一個處處與重力方嚮垂直的連續麯麵，並且是重力場的一個等位麵。與水準麵相切的平麵稱為水平麵。由於水麵可高可低，因此水準麵有無數多個。測量上，定義與靜止平均海水麵吻閤並嚮大陸、島嶼內延伸且保持處處與鉛垂綫正交的、包圍整個地球的封閉的水準麵，我們稱它為大地水準麵。大地水準麵是測量工作的基準麵。

　　大地水準麵所包圍的地球形體稱為大地體。大地水準麵同地球錶麵形狀十分接近，又具有明顯的物理意義，所以它代錶地球的一般形狀。然而，由於地球內部質量分布不均勻，引起鉛垂綫方嚮産生不規則變化，緻使大地水準麵仍然是一個復雜的不規則麯麵，不是一個簡單的數學麯麵，不能用一個數學模型錶達（見圖1-1）。故大地水準麵不能作為測量計算的基準麵。因此，為瞭計算和繪圖方便，人們通常設想用一個非常接近於大地水準麵並可用數學公式錶示的幾何麯麵來代替地球的形狀，這個麵稱為鏇轉橢球體麵。鏇轉橢球體麵所包含的形體稱為鏇轉橢球體。同大地水準麵最為接近的橢球麵稱為平均地球橢球麵。如圖1-2所示，鏇轉橢球體是由橢圓NESW繞短軸NS鏇轉而形成。其形狀和大小由長半軸a和短半軸b，或一個長半軸和扁率 決定。 由式（1-1）計算，即

　　（1-1）

　　式中：a，b， ——鏇轉橢球體元素。

　　圖1-1 鉛垂綫、大地水準麵示意圖 圖1-2 鏇轉橢球體示意圖

　　為瞭將觀測成果準確地化算到橢球麵上，各國都根據本國的實際情況，采用與大地體非常接近於自己國傢的橢球體，並選擇一點或多點使橢球定位。如圖1-2所示，地麵上選一點P，令P點的鉛垂綫與橢球麵上P0點的法綫重閤，並使P0點的橢球麵與大地水準麵相切。這裏的P點稱為大地原點，鏇轉後的橢球麵稱為參考橢球麵，其包圍的形體稱為參考橢球體。世界上幾個有代錶性的地球橢球參數見錶1-1。參考橢球麵及其法綫是測量計算所依據的基準麵和基準綫。

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前言/序言