测绘-工程测量论文1.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流测绘-工程测量论文1.精品文档.浅析测量在房屋建筑中的应用摘 要本文介绍了测量在房屋建筑上的应用；介绍了工程测量的发展和应用；然后结合具体工程项目，案例分析工程测量应用。例如控制测量、工程放样、垂直度测量、建筑标高测量、变形监测；并借助案例施工放样，介绍了全站仪的使用知识，并进行实际的放样工作；最后展望了测量在房屋建筑领域中的发展。关键词：工程测量； 房屋建筑； 放样； 全站仪Analysis the Applications of Engineering Survey in Housing ConstructionAbstractFirst, some brief applications of engineering survey in housing construction are introduced in this paper. Then some frequently used engineering surveys, such as control survey, engineering lofting, building elevation measurements, vertical measurement, deformation measurement are show their principles and methods. And, we elaborate the introduction to use total station. Finally, the housing construction surveying make a conclusion on the application and look forward to more of its applications.Key Words: Engineering Survey; Housing Construction; Engineering Lofting; Total Station目 录摘要IABSTRACTII目录IV第一章 引言11.1工程测量地位和研究领域应用11.1.1 工程测量的定义11.1.2 工程测量的地位11.1.3 研究应用领域21.2工程测量的内容31.2.1 工程测量的内容划分31.2.2 工程测量的内容31.3 工程测量的发展历史31.4工程测量仪器的发展41.5 大型特种精密工程测量51.5.1 国内览胜51.5.2国外简述6第二章 工程建筑的测量应用72.1 控制测量72.2 工程放样92.2.1 准备工作92.2.2 极坐标法放点92.2.3 误差处理102.2.4 复测工作102.3 建筑标高测量112.4 垂直度测量112.5变形监测测量112.5.1 工程变形监测的基础知识112.5.2 变形监测数据处理122.5.3变形的几何分析与物理解释132.5.4变形分析与预报的系统论方法14第三章 工程测量应用案例分析163.1工程概况163.1.1 基坑及控制点图163.2 基础施工测量163.2.1 前期准备工作163.2.2基线测设173.2.3轴线测设173.2.4桩位的测放与复核173.3工程施工放样183.3.1全站仪放样使用说明183.2.2定点放样193.4 建筑标高测量213.35工程测量在主体结构施工阶段对工程质量的作用21第四章 工程测量的发展展望21结语22参考文献23致谢24第一章 引言1.1工程测量地位和研究领域应用1.1.1 工程测量的定义当代人对工程测量学的定义是：工程测量技术指在工程建设的勘测设计、施工和管理阶段中运用的各种测量理论、方法和技术的总称。传统工程测量技术的服务领域包括建筑、水利、交通、矿山等部门，其基本内容有测图和放样两部分。现代工程测量己经远远突破了仅仅为工程建设服务的概念，它不仅涉及工程的静态、动态几何与物理量测定，而且包括对测量结果的分析，甚至对物体发展变化的趋势预报。苏黎世高等工业大学马西斯教授指出：“一切不属于地球测量，不属于国家地图集的陆地测量，和不属于法定测量的应用测量都属于工程测量”。我国近代以来工程测量可追溯至  1932年，同济大学工学院高等测量系正式成立，成为当时国立大学中惟一的测量系，并成为我国民用测绘高等教育事业的发祥地。随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化，我国工程测量的发展可以概括为“四化”和“十六字”，所谓“四化”是：工程测量内外业作业的一体化，数据获取及其处理的自动化，测量过程控制和系统行为的智能化，测量成果和产品的数字化。“十六字”是：连续、动态、遥测、实时、精确、可靠、快速、简便。1.1.2 工程测量的地位测绘学是一门具有悠久历史和现代发展的一级学科。该学科无论怎样发展，服务领域无论怎样拓宽，与其他学科的交叉无论怎样增多或加强，学科无论出现怎样的综合和细分，学科名称无论怎样改变，学科的本质和特点都不会改变。总的来说，测绘学的二级学科仍应作如下划分：大地测量学工程测量学摄影测量学地图制图学不动产测绘值得说明的是，随着社会的发展、科技的进步，教育不断改革，目前我国测绘本科只有“测绘工程”一个专业，且有60余所高校设有此专业，这对宽口径培养人才无疑很有好处，但从就业角度来说，还需要将其二级学科作为专业方向进行培养。在这60余所高校中，大多数是以工程测量学这一学科方向为主。1.1.3 研究应用领域目前国内把工程建设有关的工程测量按勘测设计、施工建设和运行管理三个阶段划分；也有按行业划分成：线路(铁路、公路等)工程测量、水利工程测量、桥隧工程测量、建筑工程测量、矿山测量、海洋工程测量、军事工程测量、三维工业测量等，几乎每一行业和工程测量都有相应的著书或教材。由Hennecke,Mueller,Werner 3个德国人所编著的工程测量学，主要按下述内容进行划分和编写：测量仪器和方法；线路、铁路、公路建设测量；高层建筑测量；地下建筑测量；安全监测；机器和设备测量。 由于工程测量的研究应用领域非常广泛，发展变化也很快，因此写书十分困难。目前国内外没有一本全面涉及工程测量学理论、技术、方法和实际应用的现代专著或教材。国际测量师联合会(FIG)的第六委员会称作工程测量委员会，过去它下设4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。此外还设了一个特别组：变形分析与解释。现在，下设了6个工作组和2个专题组。6个工作组是：大型科学设备的高精度测量技术与方法；线路工程测量与优化；变形测量；工程测量信息系统；激光技术在工程测量中的应用；电子科技文献和网络。2个专题组是：工程和工业中的特殊测量仪器；工程测量标准。德国、瑞士、奥地利3个德语语系国家自50年代发起组织每34年举行一次的“工程测量国际学术讨论会”。过去把工程测量划分为以下几个专题：测量仪器和数据获取；数据解释、处理和应用；高层建筑和设备安装测量；地下和深层建筑测量；环境和工程建筑物变形监测。1992年第11届讨论会的专题是：测量理论与测量方案；测量技术和测量系统；信息系统和CAD；在建筑工程和工业中的应用。1996年的第12届讨论会的专题是：测量和数据处理系统；监测和控制；在工业和建筑工程中的质量问题；数据模型和信息系统；交叉学科的大型工程项目。 从以上可见，工程测量学的研究领域既有相对的固定性，又是不断发展变化的。笔者认为，工程测量学主要包括以工程建筑为对象的工程测量和以设备与机器安装为对象的工业测量两大部分。在学科上可划分为普通工程测量和精密工程测量。工程测量学的主要任务是为各种工程建设提供测绘保障，满足工程所提出的要求。精密工程测量代表着工程测量学的发展方向，大型特种精密工程建设是促进工程测量学科发展的动力。1.2工程测量的内容1.2.1 工程测量的内容划分1.按阶段划分（1）工程建设规划设计阶段（2）工程建设施工阶段的测量（3）工程建设运营管理阶段的测量2.按照服务对象划分建筑、水利、线路、桥梁、地下、海洋、军事、工业、矿山等。1.2.2 工程测量的内容（1）工程测量中的地形图测绘规划阶段用图比例尺一般较小，按照工程的规模可直接使用1：1万至1:10000的地形图。在施工阶段比例尺一般较大1：1000或1：500。（2）工程控制网布设和优化设计工程控制网包括测图控制网、施工控制网、变形监测网和安装控制网。目前除特高精度的工程专用网的和设备安装控制网外，绝大多数控制网都可采用GPS定位技术建立。（3）施工放样技术和方法将抽象的几何实体放样到实地上去，成为具体的几何实体所采用的测量方法和技术称为施工放样，机器和设备的安装也是一种放样。放样放样可分为点、线、面、体的放样。具体方法包括：极坐标、偏角法、偏距法、投点法、距离交会、方向交会。（4）工程的变形监测分析和预报工程建筑物的变形及与工程有关的灾害监测、分析和预报是工程测量研究的重要内容。变形监测技术几乎包括全部工程测量技术，除常规仪器外还包括各种传感器和专用设备。变形模型的建立。其主要针对目标点上的时间序列进行数据处理，包括多元线性回规分析、时间序列等。1.3 工程测量的发展历史“测量”一词来源于希腊字“”，是“土地划分”的意思。古埃及尼罗河每年洪水泛滥，淹没了土地界限，水退后需要重新划界，从而开始了测量工作。我国是世界文明古国，测绘方法出现很早，最早可以追溯到四千年以前。在史记·夏本纪中叙述了夏禹治理洪水的情况：“左准绳，右规矩。载四时，以开九州，通九道，坡九泽，度九山”。这说明在公元前21世纪已经使用简单的测量工具进行了测量工作。春秋战国时期，测绘有了新的发展。从周髀算经、九章算术、管子·地图篇、孙子兵法等书的有关论述中都说明了我国的测量、计算技术和军事地形图的内容已经达到了相当高的水平。在长沙马王堆汉墓出土的公元前2世纪的地形图、驻军图和城邑图，是迄今发现的最古老最翔实的地图。魏晋时刘徽著海岛算经，阐述了测算海岛之间的距离和高度的方法。西晋的裴秀主持编制了反映晋十六州的郡国县邑、山川原泽和境界的大型地图集禹贡地域图十八篇，并总结出分率、准望、道里、高下、方斜、迂直的“制图六体”，从此地图制图有了标准和原则。在世界上，17世纪望远镜的发明和应用对测量技术的发展起到了很大的促进作用。1683年，法国进行了弧度测量，证明了地球是两极略扁的椭球体。1794年德国高斯提出了最小二乘法原理，以后又提出了横圆柱投影学说，对测量学的发展做出了很大贡献。1903年飞机的发明对航空摄影测量的发展起到了决定性作用，并大大减小了测量的劳动强度。二十世纪以来，电子计算机的出现，不仅加快了计算速度，并且改变了测绘仪器和方法。特别是1957年人造地球卫星的发射，促使测绘工作有了新的飞跃，开辟了卫星大地测量学这一新领域。多普勒定位是空间技术用于大地测量并得到普遍应用的一种先进技术。到了70年代，又出现了全球定位系统（GPS），用它进行精密控制测量能达到厘米级精度。人们利用遥感、遥测技术获得丰富的图像信息，编制大区域的小比例尺影像地图和专题地图。同时还出现了惯性测量系统和长基线干涉测量，前者是根据惯性原理设计的测定地面点大地元素的装置，后者是一种独立站射电干涉测量技术，用来测定相距很远地面点的相对位置。1.4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。通用仪器中常规的光学经纬仪、光学水准仪和电磁波测距仪将逐渐被电子全测仪、电子水准仪所替代。电脑型全站仪配合丰富的软件，向全能型和智能化方向发展。带电动马达驱动和程序控制的全站仪结合激光、通讯及CCD技术，可实现测量的全自动化，被称作测量机器人。测量机器人可自动寻找并精确照准目标，在1 s内完成一目标点的观测，像机器人一样对成百上千个目标作持续和重复观测，可广泛用于变形监测和施工测量。GPS接收机已逐渐成为一种通用的定位仪器在工程测量中得到广泛应用。将GPS接收机与电子全站仪或测量机器人连接在一起，称超全站仪或超测量机器人。它将GPS的实时动态定位技术与全站仪灵活的3维极坐标测量技术完美结合，可实现无控制网的各种工程测量。 专用仪器是工程测量学仪器发展最活跃的，主要应用在精密工程测量领域。其中，包括机械式、光电式及光机电(子)结合式的仪器或测量系统。主要特点是：高精度、自动化、遥测和持续观测。 用于建立水平的或竖直的基准线或基准面，测量目标点相对于基准线(或基准面)的偏距(垂距)，称为基准线测量或准直测量。这方面的仪器有正、倒锤与垂线观测仪，金属丝引张线，各种激光准直仪、铅直仪(向下、向上)、自准直仪，以及尼龙丝或金属丝准直测量系统等。在距离测量方面，包括中长距离(数十米至数公里)、短距离(数米至数十米)和微距离(毫米至数米)及其变化量的精密测量。以ME5000为代表的精密激光测距仪和TERRAMETER LDM2双频激光测距仪，中长距离测量精度可达亚毫米级；可喜的是，许多短距离、微距离测量都实现了测量数据采集的自动化，其中最典型的代表是铟瓦线尺测距仪DISTINVAR，应变仪DISTERMETER ISETH，石英伸缩仪，各种光学应变计，位移与振动激光快速遥测仪等。采用多谱勒效应的双频激光干涉仪，能在数十米范围内达到0.01m的计量精度，成为重要的长度检校和精密测量设备；采用CCD线列传感器测量微距离可达到百分之几微米的精度，它们使距离测量精度从毫米、微米级进入到纳米级世界。 高程测量方面，最显著的发展应数液体静力水准测量系统。这种系统通过各种类型的传感器测量容器的液面高度，可同时获取数十乃至数百个监测点的高程，具有高精度、遥测、自动化、可移动和持续测量等特点。两容器间的距离可达数十公里，如用于跨河与跨海峡的水准测量；通过一种压力传感器，允许两容器之间的高差从过去的数厘米达到数米。 与高程测量有关的是倾斜测量(又称挠度曲线测量)，即确定被测对象(如桥、塔)在竖直平面内相对于水平或铅直基准线的挠度曲线。各种机械式测斜(倾)仪、电子测倾仪都向着数字显示、自动记录和灵活移动等方向发展，其精度达微米级。 具有多种功能的混合测量系统是工程测量专用仪器发展的显著特点，采用多传感器的高速铁路轨道测量系统，用测量机器人自动跟踪沿铁路轨道前进的测量车，测量车上装有棱镜、斜倾传感器、长度传感器和微机，可用于测量轨道的3维坐标、轨道的宽度和倾角。液体静力水准测量与金属丝准直集成的混合测量系统在数百米长的基准线上可精确测量测点的高程和偏距。 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。 1.5 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。这里仅简单介绍国内外有关情况。 1.5.1 国内览胜 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，如对滑坡体变形与失稳研究的计算机智能仿真系统；拟进行研究的三峡库区滑坡泥石流预报的3S工程等，都涉及到精密工程测量。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±1.5 mm。 北京正负电子对撞机的精密控制网，精度达±0.3 mm。设备定位精度优于±0.2 mm，200 m直线段漂移管直线精度达±0.1 mm。大亚湾核电站控制网精度达±2 mm，秦山核电站的环型安装测量控制网精度达±0.1 mm。 上海杨浦大桥控制网的最弱点精度达±0.2 mm，桥墩点位标定精度达±0.1 mm；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。高454 m的东方明珠电视塔对于长114 m、重300 t的钢桅杆天线，安装的垂准误差仅±9 mm。 长18.4 km的秦岭隧道，洞外GPS网的平均点位精度优于±3 mm，一等精密水准线路长120多公里。目前辅助隧道已贯通，仅一个贯通面的情况下，横向贯通误差为12 mm，高程方向的贯通误差只有3 mm。 1.5.2国外简述 国外的大型特种精密工程更不胜枚举。以大型粒子加速器为例，德国汉堡的粒子加速器研究中心，堪称特种精密工程测量的历史博物馆。1959年建的同步加速器，直径仅100 m，1978年的正负电子储存环，直径743 m，1990年的电子质子储存环，直径2000 m。为了减少能量损失，改用直线加速器代替环形加速器，正在建的直线加速器长达30 km，100300 m的磁件相邻精度要求优于±0.1 mm,磁件的精密定位精度仅几个微米，并能以纳米级的精度确定直线度。整个测量过程都是无接触自动化的。用精密激光测距仪TC2002K距离测量，其测距精度与ME5000相当，对平均边长为50m的3 800条边，改正数小于0.1 mm的占95%。美国的超导超级对撞机，其直径达27 km，为保证椭圆轨道上的投影变形最小且位于一平面上，利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。主网和加密网采用GPS测量，精度优于1×10-6 D。 露天煤矿的大型挖煤机开挖量的动态测量计算系统(德国)。大型挖煤机长140 m，高65 m,自重8 000 t，其挖斗轮的直径17.8 m，每天挖煤量可达10多万吨。为了实时动态地得到挖煤机的采煤量，在上安置了3台GPS接收机，与参考站无线电实时数据传输和差分动态定位，挖煤机上两点间距离的精度可达±1.5 cm。根据3台接收机的坐标，按一定几何模型可计算出挖煤机挖斗轮的位置及采煤层截曲面，可计算出采煤量，经对比试验，其精度达7%4%。这是GPS，GIS技术相结合在大型特种工程中应用的一个典型例子。 核电站冷却塔的施工测量系统。南非某一核电站的冷却塔高165 m，直径163 m。在整个施工过程中，要求每一高程面上塔壁中心线与设计的限差小于±50 mm，在塔高方向上每10 m的相邻精度优于10 mm。由于在建造过程中发现地基地质构造不良，出现不均匀沉陷，使塔身产生变形。为此，要根据精密测量资料拟合出实际的塔壁中心线作为修改设计的依据。采用测量机器人用极坐标法作3维测量，对每一施工层，沿塔外壁设置了1 600多个目标点，在夜间可完成全部测量工作。对大量的测量资料通过恰当的数据处理模型使精度提高了一至数倍，所达到的相邻精度远远超过了设计要求。精密测量不仅是施工的质量保证，也为整治工程病害提供了可靠的资料，同时也能对整治效果作出精确评价。 瑞士阿尔卑斯山的特长双线铁路隧道哥特哈德长达57 km，为该工程特地重新作了国家大地测量(LV95)，采用GPS技术施测的控制网，平面精度达±7 mm，高程精度约±2 cm。以厘米级的精度确定出了整个地区的大地水准面。为加快进度和避开不良地质段，中间设了3个竖井，共4个贯通面，横向贯通误差允许值为6992 mm(较只设一个贯通面可缩短工期11年)。整个隧道的工程投资预计约15亿瑞士法朗，计划于2004年全线贯通。 高耸建筑物方面，有人设想，在21世纪将建造2 000 m乃至4 000 m的摩天大厦，这不仅是建筑师的梦想，也是对测量工程师的挑战。第二章 工程建筑的测量应用2.1 控制测量控制测量是施工的基础，对建筑物的控制测量一般布设成方格网形式，为了便于施工，其坐标系采用建筑坐标系，坐标轴平行于建筑物的主轴线。工程控制网的布设，一般遵循从整体到局部、分级布网、逐级控制的原则。在工程开始施工前，首先通过测量把施工图纸上的建筑物在实地进行放样定位以及测定控制高程，为下一步的施工提供基准。这一步工作非常重要，测量精度要求非常高，关系整个工程质量的成败。假如在这一环节里面出现了差错，那将会造成重大质量事故，带来的经济损失是无法估量。在施工行业里也发生过类似工程质量事故：图纸上建筑物的正北方向变成了正南方向，事故的处理结果是：把已经建好的房子重新砸掉，再从零开始。可见建筑物的定位测量是多么的重要。在基础施工阶段，基础桩位的施工更加需要准确的工程测量技术保证。根据施工规范的要求，承台的桩位的允许偏差值很小。一旦桩位偏差超过规范要求，将会引起原承台设计的变化，从而增加了工程成本。严重的桩位偏差将会导致桩位作废，需要重新补桩等处理措施，一方面影响了施工的进度，另一方面，改变了原来的受力计算，对建筑物埋下了质量的隐患。在土方开挖及底板基础施工过程中，由于设计要求，底板、承台、底梁的土方开挖是要尽量避免挠动工作面以下的土层，因此周密、细致的测量工作能控制土方开挖的深度及部位，避免超挖及乱挖。从而能保证垫层及砖胎膜的施工质量，对与采用外防水的工程意义尤为重大。另外垫层及桩头标高控制测量的精度，是保证底板钢筋绑扎是否超高，底板混凝土施工平整度的最有效措施。工程测量在基础施工阶段的另外一个重点是基础墙柱钢筋的定位放线，在这一个环节里面，容不得有半点差错。否则将导致严重的质量事故发生。对于结构复杂，面积较大的工程，只有周密、细致的进行测量放线方能保证墙柱插筋质量，避免偏位、移位等情况的发生。2.2 工程放样放样是测量工作者把设计的待建建筑物的位置和形状在实地标定出来，在建筑工程测量中也叫定位。如果设计人员已经给了各建筑物的主要角点坐标，或者给定了一些特征点坐标以及建筑物的形状和大小，测量人员找到与设计同一坐标系的控制点，进行控制测量，将坐标系统引到待建建筑物的场地附近，采用全站仪的放样功能，很容易测出待建建筑物的实地位置。测量放样负责人逐一将标注数据与记录结果对比，验证标注数据和所放样点位无误。2.2.1 准备工作阅读设计图纸，校算建筑物轮廓控制点数据和标注尺寸，记录审图结果。选定测量放样方法并计算放样数据或编写测量放样计算程序、绘制放样草图并由第二者独立校核准备仪器和工具，使用的仪器必须在有效的检定周期内。给仪器充电，检查仪器常规设置：如单位、坐标方式、补偿方式、棱镜类型、棱镜常数、温度、气压等。使用有内存的全站仪时，可以提前将控制点（包括拟用的测站点、检查点）和放样点的坐标数据输入仪器内存并检查。2.2.2 极坐标法放点在控制点上架设全站仪并对中整平，初始化后检查仪器设置：气温、气压、棱镜常数；输入（调入）测站点的三维坐标，量取并输入仪器高，输入（调入）后视点坐标，照准后视点进行后视。如果后视点上有棱镜，输入棱镜高，可以马上测量后视点的坐标和高程并与已知数据检核。瞄准另一控制点，检查方位角或坐标；在另一已知高程点上竖棱镜或尺子检查仪器的视线高。利用仪器自身计算功能进行计算时，记录员也应进行相应的对算以检核输入数据的正确性。在各待定测站点上架设脚架和棱镜，量取、记录并输入棱镜高，测量、记录待定点的坐标和高程。以上步骤为测站点的测量。在测站点上按步骤1安置全站仪，照准另一立镜测站点检查坐标和高程，记录员根据测站点和拟放样点坐标反算出测站点至放样点的距离和方位角。测量放样负责人逐一将标注数据与记录结果比对，同时检查点位间的几何尺寸关系及与有关结构边线的相对关系尺寸并记录，以验证标注数据和所放样点位无误。填写测量放样交样单。 2.2.3 误差处理施工放样的成果通常是即刻(或数小时后)交付使用，往往不能等待再去检查成果的正确性。这就要求放样作业人员在作业中处处要有自我校核条件，以便及时发现错误，及时纠正。尽量避免误差出现一般工程放样的平差工作都是在现场进行的，因此，常将这类在现场消除测量误差的方法统称为现场平差。如在测放一个方向线时，采用正、倒镜定点，而后在现场取两方向线的中点作为最后方向值等方法。在所有建筑领域中，对测量放样的精度要求具有严密性和松散性两个方面的特性。严密性指工程建筑物必须保持其构件严密的相互关系，即在放样中具有较大误差时，则会有损于工程质量。松散性指松散的建筑部位，彼此间联系松驰。这类工程部位，虽在设计图纸上有三维尺寸的规定，但在施工时，可予以不同程度的伸缩，因其放样后果对工程建设的影响远比严密性的部位要宽松得多。在放样工作中采取适当的措施，使严密区段保证严密性，以满足建筑标准要求，而将由于控制测量所带来的误差平摊于工程部位松散的区段中， 使它对工程质量不产生任何影响，从而达到现场平差的目的。它和一般平差任务不同之处是：误差并未消除，不过是将其挤放于一个对工程质量不产生影响的区段，而将其“吸收”罢了。可采用以下平差手段达到这一目的：第一，对严密部位，一般采用本身主轴线为基本控制去进行放样。即不论控制网布设的精度如何，一旦利用其测设主轴线后，该工程部位就以该轴线为基础了，这样就保证了建筑物的相对严密性;第二，所有轴线的测设，应在主轴线的基准上进行，以避免再由控制网测设，而将控制网本身的测设误差带入严密区段;第三，在施工过程中，所有轴线的测设定位，应具有一次性，切忌反复变更造成轴系的混乱。2.2.4 复测工作测量复测(检查测量)是保证建筑工程质量必不可少的一项工作。复测的目的是检查建筑物(构筑物)平面位置和高程数据是否符合设计要求。以往发生的施工测量事故，大都是忽视复测工作所造成的。施工测量人员要对设计图纸上的尺寸进行全面的校核，校对总平面上的建筑物坐标和相关数据，检查平面图和基础图的轴线位置、标高尺寸和符号等是否相符，分段长度是否等于各段长度的总和。矩形建筑物的两对边尺寸是否一致，局部尺寸变更后，是否给其他尺寸带来影响。建筑物定位后，要根据定位控制桩或龙门桩，复测建筑物角点坐标、平面几何尺寸、标高与设计图纸上的数据是否吻合，是否满足工程精度要求，建筑物的方向是否正确，有无颠倒现象，有没有因现场运输车辆将桩碰动，造成位置偏移等现象，发现问题要及时纠正。施工现场引进水准点后，要进行复测并应往返观测两次。测设±0 水准点时，一定要校核好图纸上每个数据，防止用错高程而造成整栋建筑物高程降低或升高的严重后果。对外业实测记录，应换另外一名测量员进行全面复核。可用加法还原检查法，利用校对公式或采取其他方法查原始计算项目，发现错误及时解决。2.3 建筑标高测量标高是建筑物竖向定位的依据。标高的测量常使用水准仪进行。对于任何一个待测点，需找到一个已知点才可以测量。对于两点距离较近的情况，将水准仪架设两点大概的中间，在已知点立好塔尺，水准仪进行读数记录a1，再将塔尺立到待测点上读数记录b1。假设已知点高程为X，那么待测点高程Y=X+a1-b1。如果距离远的话，不能一次测出来，刚说的这个程序为一个测站，Y=X+a1-b1这样算出来的只是转点的高程。同样的程序，同样的算法，直到塔尺立的不是转点，而是待测点的时候，工作就完成了。2.4 垂直度测量垂直度测量是建筑工程测量的重要组成部分。垂直度测量是指利用仪器在一个测站上完成向上向下作垂直投影或提供一条垂直线，将平面上的坐标，经过竖向传递，标定在要求的位置上，保证建筑物的垂直度。线锤铅直投测法是交为常见也是使用最多的方法。2.5变形监测测量2.5.1 工程变形监测的基础知识变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形性态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小、及位置变化的空间状态和时间特征。在精密工程测量中，最具代表性的变形体有大坝、桥梁、高层建筑物、边坡、隧道和地铁等。变形监测的内容，应根据变形体的性质和地基情况决定。对水利工程建筑物主要观测水平位移、垂直位移、渗透及裂缝观测，这些内容称为外部观测。为了了解建筑物(如大坝)内部结构的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容常称为内部观测，在进行变形监测数据处理时，特别是对变形原因做物理解释时，必须将内、外观测资料结合起来进行分析。变形监测的首要目的是要掌握水工建筑物的实际性状，科学、准确、及时的分析和预报水利工程建筑物的变形状况，对水利工程建筑物的施工和运营管理极为重要。变形监测涉及工程测量、工程地质、水文、结构力学、地球物理、计算机科学等诸多学科的知识，它是一项跨学科的研究，并正向边缘学科的方向发展。变形监测工作的意义主要表现在两个方面：首先是掌握水利工程建筑物的稳定性，为安全运行诊断提供必要的信息，以便及时发现问题并采取措施；其次是科学上的意义，包括根本的理解变形的机理，提高工程设计的理论，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。2.5.2 变形监测数据处理根据变形观测数据绘制变形过程曲线是一种最简单而有效的数据处理方法，由过程曲线可作趋势分析。如果将变形观测数据与影响因子进行多元回归分析和逐步回归计算，可得到变形与显著性因子间的函数关系，除作物理解释外，也可用于变形预报。多元回归分析需要较长的一致性好的多组时间序列数据。 若仅对变形观测数据，可采用灰色系统理论或时间序列分析理论建模，前者可针对小数据量的时间序列，对原始数列采用累加生成法变为生成数列，因此有减弱随机性、增加规律性的作用。如果对一个变形观测量(如位移)的时间序列，通过建立一阶或二阶灰微分方程提取变形的趋势项，然后再采用时序分析中的自回归滑动平均模型ARMA，这种组合建模的方法，可分性好且具有以下显著优点：将非平稳相关时序转化为独立的平衡时序；具有同时进行平滑、滤波和推估的作用；模型参数聚集了系统输出的特征和状态；这种组合模型是基于输出的等价系统的理想动态模型。 把变形体视为一个动态系统，将一组观测值作为系统的输出，可以用卡尔曼滤波模型来描述系统的状态。动态系统由状态方程和观测方程描述，以监测点的位置、速率和加速率参数为状态向量，可构造一个典型的运动模型。状态方程中要加进系统的动态噪声。卡尔曼滤波的优点是勿需保留用过的观测值序列，按照一套递推算法，把参数估计和预报有机地结合起来。除观测值的随机模型外，动态噪声向量的协方差阵估计和初始周期状态向量及其协方差阵的确定值得注意。采用自适应卡尔曼滤波可较好地解决动态噪声协方差的实时估计问题。卡尔曼滤波特别适合滑坡监测数据的动态处理；也可用于静态点场、似静态点场在周期的观测中显著性变化点的检验识别。 对于具有周期性变化的变形观测时间序列，通过Fourier变换，可将时域内的信息转变到频域内分析，例如大坝的水平位移、桥梁的垂直位移都具有明显的周期性。在某一观测时刻的观测值数字信号可表示为许多个不同频率的谐波分量之和，通过计算各谐波频率的振幅，最大振幅以及所对应的主频率等，可揭示变形的周期变化规律。若将变形体视为动态系统，变形视为输出，各种影响因子视为输入，并假设系统是线性的，输入输出信号是平稳的，则通过频谱分析中的相干函数、频响函数和响应谱函数估计，可以分析输入输出信号之间的相干性，输入对系统的贡献(即影响变形的主要因素及其频谱特性)。2.5.3变形的几何分析与物理解释传统的方法将变形观测数据处理分为变形的几何分析和物理解释。几何分析在于描述变形的空间及时间特性，主要包括模型初步鉴别、模型参数估计和模拟统计检验及最佳模型选取3个步骤。变形监测网的参考网、相对网在周期观测下，参考点的稳定性检验和目标点和位移值计算是建立变形模型的基础。变形模型既可根据变形体的物理力学性质和地质信息选取，也可根据点场的位移矢量和变形过程曲线选取。此外，前述的时间序列分析，灰色理论建模、卡尔曼滤波以及时间序列频域法分析中的主频率和振幅计算等也可看作变形的几何分析。 变形的物理解释在于确定变形与引起变形的原因之间的关系，通常采用统计分析法和确定函数法。统计分析法包括多元回归分析、灰色系统理论中的关联度分析以及时间序列频域法分析中的动态响应分析等。统计分析法以实测资料为基础，观测资料愈丰富、质量愈高，其结果愈可靠，且具有“后验”性质，它与变形的几何分析具有密切的关系，是测量工作者最熟悉和乐于采用的方法。确定函数法是根据变形体的物理力学参数，建立力(荷载)和变形之间的函数关系如位移场的微分方程，在边界条件已知时，采用有限元法解微分方程，可得到变形体有限元结点上的变形。采用有限元法，可以计算混凝土大坝、矿山地表以及滑坡在外力(表面力和体力)作用下的位移值。这种方法不需要监测数据(监测数据仅作检验用)，具有“先验”性质。只要有限元划分得当，变形体的物理力学参数(如杨氏弹性模量，泊松比，内摩擦角、内聚力以及容重等)选取得较好，该法无疑是一种多快好省的方法，目前有许多有限元计算软件如COSMOS/M供用。但变形体的物理力学参数的确定和所建立的微分方程都带有一定的假设，有时用有限元法计算的值与实测值有较大的差异，这就导致了将两种方法相结合的综合分析法，以及根据实测值按一定理论反求变形体物理力学参数的反演分析法，通过反演解算，重新用有限元法作修正计算。相对于有限元法，条分法用于边坡稳定性分析、计算和评价更为简单，其中萨尔码(SARMA)法应用最普遍，根据力学模型、几何条件和静力平衡方程，对平衡条件作迭代计算，可定量的得到边坡稳定性评价指标稳定安全系统。一般要求对条分法和有限元法同时使用。上述方法对大多数测量工作者来说较为陌生，用确定函数法进行地变形的物理解释和预测属于学科交叉领域，需要与地质和工程结构方面的人员合作。 2.5.4变形分析与预报的系统论方法 用现代系统论为指导进行变形分析与预报是目前研究的一个方向。变形体是一个复杂的系统，它具有多层次高维的灰箱或黑箱式结构，是非线性的，开放性(耗散)的，它还具有随机性，这种随机性除包括外界干扰的不确定性外，还表现在对初始状态的敏感性和系统长期行为的混沌性。此外，还具有自相似性、突变性、自组织性和动态性等特征。 按系统论方法，对变形体系统一般采用输入输出模型和动力学方程两种建模方法进行研究，前者系针对黑箱或灰箱系统建模，前述的时序分析、卡尔曼滤波、灰色系统建模、神经网络模型乃至多元回归分析法都可以视为输入输出建模法。采用动力学方程建模与变形物理解释中的确定函数法相似，系根据系统运动的物理规律建立确定的微分方程来描述系统的运动演化。但对动力学方程不是通过有限元法求解，而是在对系统受力和变形认识的基础上，用低阶的简化的在数学上可解和可分析的模型来模拟变形过程，模型解算的结果基本符合客观事实。例如用弹簧滑块模型模拟地震过程的混沌状态和高边坡的粘滑过程，用单滑块模型模拟大坝的变形过程，用尖点突变模型解释大坝失稳的机理。对动力学方程的解的研究是系统论分析方法的核心，为此引入了许多与动力系统有关的基本概念，这些概念与变形分析和预报密切相关，它们是：状态空间或相空间(称解空间)、相轨线、吸引子、相体积、李亚普诺夫指数和柯尔莫哥洛夫熵等。例如相轨线代表相点运动的迹线，每一个相点代表状态向量(变形、速率或影响因子)在某一时刻的解；吸引子代表系统的一种稳定的运动状态，它可以是一个稳定的相点位，环或环面，也可以是相空间的一个有限区域，对于局部不稳定的非线性系统，将出现分数维的奇怪吸引子，表示系统将出现混沌状态。李亚普诺夫指数描述系统对于初始条件的敏感特征，根据其符号可以判断吸引子的类型以及轨线是发散的还是吸引(收敛)的。柯尔莫哥洛夫