水利工程测量知识

知识点一、工程测量含义与分类[熟悉]:

知识点工程测量含义与分类

(一)含义

是为各种工程在规划(设计)、建设(施工或生产)、运营(管理或使用)阶段，应用测绘学理论和方法，提供目标位置、形状和大小保障和服务的活动。

(二)分类

(1)按测量精度：普通和精密工程测量。

(2)按工程对象：建筑、水利、线路、桥隧、地下、海洋、军事、工业、矿山、城市测量等。

(3)按测绘资质分级标准：控制、地形、规划、建筑工程、变形形变与精密测量、市政工程、水利工程、线路与桥隧、地下管线、矿山、工程测量监理。

知识点二、工程测量任务与内容[熟悉]:

知识点工程测量任务与内容

(一)工程测量任务

主要任务是工程勘测，即为工程设计用图需要而测绘各种比例尺地形图，开展测图控制网建立、地形图测绘工作;并为工程地质勘探、水文地质勘探以及水文测验等进行辅助测量。

工程建设阶段主要任务是施工测量和工程检测。工程运营阶段主要任务是安全监测。

(二)工程测量内容

主要包括控制网建立、地形图测绘、施工放样、工程检测、变形监测等。

知识点三、工程测量的发展特点[掌握]:

目前，工程测量的发展特点可以归纳为：

1、测量方案追求科学化和合理化;

2、测量过程趋向自动化、智能化、集成化、动态化和(准)实时化;

3、测绘成果呈现数字化、可视化和多样化;

4、应用领域更加广泛化。

知识点四、概述[掌握]:

知识点概述

(一)控制测量与控制网

控制测量指为建立测量控制网而进行的测量工作，包括平面控制测量、高程控制测量和三维控制测量。工程控制网指针对某项具体工程建设的测图、施工或管理需要，在一定区域内布设的平面控制网和高程控制网，工程控制网建立一般采用gb50026-2007《工程测量规范》及相关专业测量规范作为技术标准。

(二)工程控制网分类

1.按用途划分

按照用途，工程控制网可分为测图控制网、施工控制网、安装控制网和变形监测网。

2.按其他标准划分

(1)按照网点性质，可分为一维网(水准网、高程控制网)、二维网(平面控制网)、三维网。

(2)按照网形，可分为三角网、导线网、混合网、方格网等。

(3)按照施测方法，可分为测角网、测边网、边角网、gps网等。

……

(三)工程控制网特点

1.测图控制网

测图控制网具有控制范围较大，点位分布尽量均匀，点位选择取决于地形条件，精度取决于测图比例尺等特点。

2.施工控制网

具有控制范围较小，点位密度较大，精度要求较高，点位使用频繁，受施工干扰大等特点。具体而言，施工控制网的特点如下：

(1)控制网大小、形状、点位分布应与工程范围、建筑物形状相适应，点位布设要便于施工放样，如隧道控制网的点位布设要保证隧道两端都有控制点;

(2)控制网不要求精度均匀，但要保证某方向或某几点的相对精度较高，如桥梁控制网要求纵向精度高于其他方向精度;

(3)投影面的选择应满足“控制点坐标反算的两点间长度与实地两点间长度之差应尽可能小”的要求;

(4)平面坐标系可采用独立坐标系，其坐标轴与建筑物的主轴线平行或垂直。

3.变形监测网

变形监测网除具有施工控制网的特点外，还具有重复观测等特点。

(四)工程控制网建立过程

设计----选点埋石----观测----平差计算。

知识点五、工程控制网方案设计[熟悉]:

知识点工程控制网方案设计

(一)设计步骤

(1)根据控制网建立目的、要求和控制范围，经过图上规划和野外踏勘，确定控制网的图形和参考基准(起算数据);

(2)根据测量仪器条件，拟定观测方法和观测值先验精度;

(3)根据观测所需的人力、物力，预算控制网建设成本;

(4)根据控制网图形和观测值先验精度，估算控制网成果精度，改进布设方案;

(5)根据需要，进行控制网优化设计。

(二)坐标系选择

工程控制网一般采用国家统一的30带高斯平面直角坐标系。如下五种平面直角坐标系可供工程控制网选用：

(1)国家统一的3°带高斯平面直角坐标系;(2)抵偿投影面的3°带高斯平面直角坐标系;(3)任意带的高斯平面直角坐标系;(4)选择通过测区中心的子午线作为中央子午线，测区平均高程面作为投影面，按高斯投影计算的平面直角坐标系;(5)假定平面直角坐标系。

(三)工程控制网布设原则

包括：①要有足够的精度和可靠性;②要有足够的点位密度;③分级布网，逐级控制;④要有统一的规格。

(四)工程控制网布设

1.测图控制网

测图控制网一般基于国家坐标系布设成附合网，小型或局部工程也可布设成独立网。通常该网先布设覆盖全测区的首级网，再根据测图需要分区布设若干级加密网，gps网可以越级布设或一次布网;

平面控制网通常采用gps网的形式一次布网，也可首级网采用gps网的形式布设，加密网采用导线等常规形式布设。高程控制网一般采用水准网、三角高程网的形式布设;

平面控制网的精度要能满足1：500比例尺地形图测图要求，四等以下(含四等)平面控制网最弱点的点位中误差不得超过图上0.1mm，即实地5cm，这一数值可作为平面控制网精度设计的依据。

2.施工控制网

施工控制网一般基于施工坐标系(假定坐标系)布设成独立网。该网通常分二级布设，第一级作为总体控制，第二级直接用于施工放样;

平面控制网通常采用gps网的形式布设，也可采用导线网、三角形网(含三角网、三边网、边角网)、方格网等常规形式布设;高精度的平面控制网可采用gps网与三角形网构成的混合网形式布设。高程控制网通常采用水准网形式布设。地下施工控制网通常采用微型边角网、测距导线、水准路线形式布设;

施工控制网的精度由工程性质决定，一般要求精度不必具有均匀性，而应具有方向性，有时次级网的相对精度不低于首级网。大型工程的施工控制网还要具有一定的可靠性。

3.变形监测网

变形体的范围较大且形状不规则时，可基于国家坐标系布设成附合网或独立网;对于具有明显结构性特征的变形体，最好基于独立坐标系布设成独立网;

平面控制网通常采用gps网、导线网、三角形网形式布设。高程控制网采用水准网形式布设。

变形监测网的精度由变形体的允许变形值决定，一般要求变形测定中误差不超过允许变形值的1/10~1/20或1～2mm。变形监测网还要求有高可靠性和高灵敏度。

知识点六、控制网优化设计[熟悉]:

知识点控制网优化设计

(一)含义

控制网优化设计指在一定的人力、物力、财力等条件下，设计出精度高、可靠性强、灵敏度最高(对变形监测网而言)、经费最省的控制网布设方案。

(二)分类

根据固定参数和待定参数的不同，控制网优化设计分为如下四类：

(1)零类设计(基准设计)。是在控制网的图形和观测值的先验精度已定的情况下，选择合适的参考基准(起始数据)使网的精度最高;

(2)一类设计(网形设计)。是在控制网成果要求精度和观测手段可能达到的精度已定的情况下，选择最佳的点位布设和最合理的观测值数量;

(3)二类设计(权设计)。是在控制网的网形和控制网成果要求精度已定的情况下，设计各观测值的精度(权)，使观测工作量最佳分配;

(4)三类设计(改进设计)。是对现有网或现有设计进行改进，从而改善控制网成果精度。

(三)方法

(1)解析法。解析法是通过数学方程的表达，用最优化方法解算。该法适用于各类设计。

(2)模拟法。模拟法是根据经验和准则，通过计算、比较和修改得到最优方案。该法适用于一、二、三类设计。

(一)施测方法

1.平面控制测量

平面控制测量通常采用gps测量方法，也可采用三角形网测量、导线测量等常规方法。

gps网、三角形网精度等级划分为二、三、四等和一、二级，导线和导线网精度等级划分为三、四等和一、二、三级。

2.高程控制测量高程控制测量精度等级划分为二、三、四、五等。高程控制测量一般采用水准测量方法，四等及以下等级可采用三角高程测量方法，五等也可采用gps水准测量方法。

(二)工程控制网选点埋石

1.选点

控制点的点位一般应选在基础稳定，视野开阔，环境影响小，便于埋石、观测和保存处。对于施工控制网，点位应选在方便施工放样处，并应有足够的密度，保证使用时有较大的选择余地;对于变形监测网，参考点应选在变形区外的稳定处，目标点选在变形体上能充分反映变形状况处。

2.埋石

平面控制点标石有普通标石、深埋式标志、带强制对中装置的观测墩等类型。深埋式标志用于施工控制网和变形监测网;带强制对中装置的观测墩用于施工控制网、安装控制网和变形监测网。高程控制点标石有平面点标石、混凝土水准标石、地表岩石标、平硐岩石标、深埋式钢管标等类型。地表岩石标宜作变形监测网的工作基点或低等级水准点;平硐岩石标用于变形监测网的基准点。

(三)工程控制网观测

观测方法和要求同大地测量。

(四)工程控制网数据处理

数据检查、平差、精度评价。

知识点四、质量控制与成果归档[熟悉]:

知识点质量控制与成果归档

知识点七、工程控制网布设

1、测图控制网

平面控制网的精度要能满足1：500比例尺地形图测图要求，四等以下(含四等)平面控制网最弱点的点位中误差不得超过图上±o.1mm，即实地±5cm，这一数值可作为平面控制网精度设计的依据。

2、施工控制网

3、安装控制网

安装控制网通常布设为数米至百余米边长的微型边角网形式，全网由形状相同、大小相等的基本图形组成。根据设备形状或分布，网形可布设成直线形、环形、辐射状。

安装控制网的精度由设备关键部位安装定位的容许误差决定，通常精度、可靠性要求很高，有时精度要达到计量级。部分工程的安装控制网也要求精度具有方向性。

4、变形监测网

变形监测网的精度由变形体的允许变形值决定，一般要求中误差不超过允许变形值的1/10～1/20或1～2mm。变形监测网还要求有高可靠性和高灵敏度。

知识点八、工程控制网质量准则

1、精度准则

控制网的精度主要分为总体精度、点位精度和相对点位精度、未知数函数的精度、主分量和准则矩阵5类。

2、可靠性准则

控制网的可靠性是指发现或探测观测值粗差的能力(内部可靠性)和抵抗观测值粗差对平差结果影响的能力(外部可靠性)。

一般情况下，观测值的多余观测分量大于o.3～0.5表明网的内部可靠性较好。

3、灵敏度准则

4、费用准则

知识点九、工程控制网的分类

控制测量包括平面控制测量、高程控制测量、三维控制测量;

按照用途，工程控制网可分为测图控制网、施工控制网、安装控制网和变形监测网。

(1)按照网点性质，可分为一维网(水准网、高程控制网)、二维网(平面控制网)、三维网;

(2)按照网形，可分为三角网、导线网、混合网、方格网等;

(3)按照施测方法，可分为测角网、测边网、边角网、GPS网等;

(4)按照坐标系和基准，可分为附合网(约束网)、独立网、经典自由网、自由网等;

(5)按照其他标准，还可分为首级网、加密网、特殊网、专用网(如隧道控制网、桥梁控制网、建筑方格网)等。

知识点十、工程控制网的特点

1.隧道控制网的点位布设要保证隧道两端都有控制点;

2.桥梁控制网要求纵向精度高干其他方向精度;

3.控制点坐标反算的两点间长度与实地两点间长度之差应尽可能小;隧道控制网的投影面一般选在贯通平面上，或选在放样精度要求最高的平面上;

知识点十一、工程控制网建立过程

工程控制网建立过程如下：

(1)设计。(2)选点埋石。(3)观测。(4)平差计算。

知识点十二、工程控制网的坐标系选择[掌握]:

在满足工程精度的前提下，工程控制网一般采用国家统一的3。带高斯平面直角坐标系。(去年考题)当不能满足工程对高斯投影长度变形的要求(通常不大于2.5cm/km)时，可以自定义中央子午线和投影基准面，建立任意带的独立高斯平面直角坐标系，但应与国家坐标系衔接，建立双向的坐标转换关系。如下5种平面直角坐标系可供工程控制网选用：

(1)国家统一的3。带高斯平面直角坐标系;

(2)抵偿投影面的3。带高斯平面直角坐标系;

(3)任意带的高斯平面直角坐标系;

(4)选择通过测区中心的子午线作为中央子午线，测区平均高程面作为投影面，按高斯投影计算的平面直角坐标系;

(5)假定平面直角坐标系

知识点十三、地形测量与地形图概述[

概述

(一)地形测量与地形图

地形测量指按一定程序和方法，将地物、地貌及其他地理要素记录在载体上的测量工作。其主要任务是测绘地形图。地形图指按一定程序和方法，用符号、注记及等高线表示地物、地貌及其他地理要素平面位置和高程的正射投影图。

工程地形图测绘一般采用gb50026-2007《工程测量规范》、cjj/t8-2011《城市测量规范》、gb/t20257.1-2007《国家基本比例尺地图图式第1部分：1:5001：10001：2000地形图图式》等作为技术标准。

(二)地形测量工程应用

1.线划地形图应用

量测点的坐标、高程，量测点与点间的距离、方位角、坡度，按一定方向绘制断面图、剖面图，图上设计坡度线，确定汇水面积，计算水库容量，根据等高线平整场地，计算挖、填土石方量等。

2.数字高程模型应用

(三)工程地形图测绘过程

(1)踏勘与设计。在踏勘的基础上编制技术设计书、生产实施方案。

(2)图根控制测量。在基本控制网的基础上布设、联测图根控制点(简称图根点)。

(3)地形碎部测量。利用图根点测量地形碎部点(简称碎部点)的位置、高程及其属性数据。

(4)地形图绘制。根据碎部测量获得的地形数据编绘地形图。

知识点十四、工程地形图测绘方案设计

知识点工程地形图测绘方案设计

(一)测图比例尺选择

(二)基本等高距选择

(三)地形图精度指标

1.平面精度

工程地形图上，地物点相对于邻近图根点的点位中误差，城镇建筑区和工矿区不应超过图上0.6mm，一般地区不应超过图上0.8mm，水域不应超过图上1.5mm.隐蔽或施测困难的一般地区可放宽50%。

2.高程精度

工程地形图上，等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差根据地形类别确定，具体要求见表。隐蔽或施测困难的一般地区可放宽50%。当作业困难、水深大于20m或工程精度要求不高时，水域测图可放宽一倍。

知识点十五、工程地形图测绘

知识点工程地形图测绘

(一)地形图测绘方法

地形图的测绘方法可分为模拟法和数字法两种，每种方法又包括地面测图方法和摄影测量与遥感测图方法。传统地形图测绘主要采用模拟法，如平板仪测图、小平板仪测图、经纬仪测图等地面测图方法，以及综合法测图、微分法测图、全能法测图等航空摄影测量方法。目前，地形图测绘主要采用数字法，常用全站仪测图、gps实时动态(gps-rtk)测图的数字地面测图(亦称全野外数字测图)方法，以及数字摄影测量与遥感测图方法等。

(二)图根控制测量

图根点是直接供测图使用的测图控制点。图根控制在基本控制网下加密，一般不超过两次附合。图根平面控制常采用图根导线、gps-rtk等方法施测;图根高程控制通常采用图根水准、图根三角高程导线等方法施测。图根点相对于邻近等级控制点的点位中误差不应超过图上0.1mm，高程中误差不应超过所选基本等高距的1/10。

(三)碎部测量与绘图

知识点十六、数据采集(碎部测量)

(1)仪器设置。仪器对中、整平、定向完成后，须通过测定另一已知点来校核，平面位置较差不得超过图上0.2mm，高程较差不得超过1/6基本等高距。

(2)数据采集。按照地形图图式要求的内容，一般采用解算法直接采集碎部点三维坐标(x，y，h)数据。

(3)数据记录。使用电子手簿记录碎部点三维坐标数据及其编码、点号、连接点和连接线型等绘图信息，同时绘制工作草图。

知识点十七、水下地形图测绘

知识点水下地形图测绘

(一)水下地形测量及其特点

与陆地地形测量相比，水下地形测量具有如下特点：

(1)水下地形的平面位置与高程一般使用不同的仪器，采用不同的方法分别测定;

(2)测量工作一般在运动载体上进行，重复观测几乎不可能;

(3)水下地形不可见，难以找到地形特征点，只能用测深线法或散点法均匀布设测点;

(4)水下地形要素比较单一，一般只用等高线表示水底地貌即可。

(二)水下地形图测绘方法

水下地形图与海图的测绘方法基本一致，二者的主要区别为：水下地形图的竖向基准为高程基准面，采用等高线表示水体底面地形;而海图的竖向基准为深度基准面，采用等深线表示水体底面地形;

水下地形图测绘的工作内容主要包括定位、测深、绘图等。

定位方法主要包括无线电定位、全站仪定位、gps定位、水下声学定位等。目前，主要采用gps定位方法。

测深方法主要包括测深杆和测深锤测深、回声测深仪测深、多波束测深系统测深、机载激光测深系统测深等。目前，主要采用回声测深仪或多波束测深系统测深方法。

知识点十八、图根点控制测量[掌握]

图根点是直接供测图使用的测图控制点。图根控制在基本控制网下加密，一般不超过2次附合。

图根平面控制常采用图根导线、GPSRTK等方法施测;图根高程控制常采用图根水准、图根三角高程导线等方法施测。

图根点相对于基本控制点的点位中误差不应超过图上±0.1mm，高程中误差不应超过基本等高距的1/10。

图根控制点的密度根据地形复杂、破碎程度或隐蔽情况来决定。平坦、开阔地区每平方公里图根点的密度一般不低于下表规定。

知识点十九、质量控制与成果归档

知识点质量控制与成果归档

(一)地形图质量检验

(1)检验样本以幅为单位，采用简单随机抽样或分层随机抽样方式抽取;

(2)成果质量元素包括数学精度、数据及结构正确性、地理精度、整饰质量、附件质量。其中，数学精度包括数学基础、平面精度、高程精度三个质量子元素;

(3)成果检验方法包括比对分析、核查分析、实地检查、实地检测等方法。

(二)地形图成果归档

工程地形图成果的整理归档一般应包括：①技术设计书(有项目设计书的也应包括项目设计书);②测图控制点展点图、水准路线图、埋石点点之记、控制点平差计算成果表;③地形图数据文件、元数据文件等各种数据文件;④输出的地形图;⑤产品检查报告、产品验收报告、技术总结报告