工程测量学,是研究各类工程在规划、勘测设计、施工、竣工验收和运营管理等各阶段的测量理论、技术和方法的学科。其主要内容包括控制测量、地形测量、施工测量、安装测量、竣工测量、变形观测、跟踪监测等。 工程测量学,按其对象分为工业建设工程测量、城市建设工程测量、公路铁路工程测量、桥梁工程测量、隧道与地下工程测量、水利水电工程测量、管线工程测量等。在工程建设过程中,工程项目一般分规划与勘测设计、施工、营运管理三个阶段,测量工作贯穿于工程项目建设的全过程,根据不同的施测对象和阶段,工程测量学具有以下任务。 1. 测图。应用各种测绘仪器和工具,在地球表面局部区域内,测定地物(如房屋、道路、桥梁、河流、湖泊)和地貌(如平原、洼地、丘陵、山地)的特征点或棱角点的三维坐标,根据局部区域地图投影理论,将测量资料按比例绘制成图或制作成电子图。既能表示地物平面位置又能表现地貌变化的图称为地形图;仅能表示地物平面位置的图称为地物图。工程竣工后,为了便于工程验收和运营管理、维修,还需测绘竣工图;为了满足与工程建设有关的土地规划与管理、用地界定等的需要,需要测绘各种平面图(如地籍图、宗地图);对于道路、管线和特殊建(构)筑物的设计,还需测绘带状地形图和沿某方向表示地面起伏变化的断面图等等。 2. 用图。是利用成图的基本原理,如构图方法、坐标系统、表达方式等,在图上进行量测,以获得所需要的资料(如地面点的三维坐标、两点间的距离、地块面积、地面坡度、断面形状),或将图上量测的数据反算成实地相应的测量数据,以解决设计和施工中的实际问题。例如利用有利的地形来选择建筑物的布局、形式、位置和尺寸,在地形图上进行方案比较、土方量估算、施工场地布置与平整等。用图是成图的逆反过程。 工程建设项目的规划设计方案,力求经济、合理、实用、美观。这就要求在规划设计中,充分利用地形、合理使用土地,正确处理建设项目与环境的关系,做到规划设计与自然美的结合,使建筑物与自然地形形成协调统一的整体。因而,用图贯穿于工程规划设计的全过程。同时在工程项目改(扩)建、施工阶段、运营管理阶段也需要用图。 3. 放图。也称施工放样,是根据设计图提供的数据,按照设计精度要求,通过测量手段将建(构)筑物的特征点、线、面等标定到实地工作面上,为施工提供正确位置,指导施工。施工放样又称施工测设,它是测图的逆反过程。施工放样贯穿于施工阶段的全过程。同时,在施工过程中,还需利用测量的手段监测建(构)筑物的三维坐标、构件与设备的安装定位等,以保证工程施工质量。 4. 变形测量。在大型建筑物的施工过程中和竣工之后,为了确保建筑物在各种荷载或外力作用下,施工和运营的安全性和稳定性,或验证其设计理论和检查施工质量,需要对其进行位移和变形监测,这种监测称为变形测量。它是在建筑物上设置若干观测点,按测量观测程序和相应周期,测定观测点在荷载或外力作用下,随时间延续三维坐标的变化值,以分析判断建筑物的安全性和稳定性。变形观测包括位移观测、倾斜观测、裂缝观测等。 综合上述,测量工作贯穿于工程建设的全过程。 测绘技术及成果应用十分广泛,对于国民经济建设、国防建设和科学研究起着重要的作用。国民经济建设发展的整体规划,城镇和工矿企业的建设与改(扩)建,交通、水利水电、各种管线的修建,农业、林业、矿产资源等的规划、开发、保护和管理,以及灾情监测等都需要测量工作;在国防建设中,测绘技术对国防工程建设、战略部署和战役指挥、诸兵种协同作战、现代化技术装备和武器装备应用等都起着重要作用;对于空间技术研究、地壳形变、海岸变迁、地极运动、地震预报、地球动力学、卫星发射与回收等科学研究方面,测绘信息资料也是不可缺少的。同时,测绘资料是重要的基础信息,其成果是信息产业的重要组成部分。 在土木工程中,测绘科学的各项高新技术,已在或正在土木工程各专业中得到广泛应用。在工程建设的规划设计阶段,各种比例尺地形图、数字地形图或有关GIS(地理信息系统),用于城镇规划设计、管理、道路选线以及总平面和竖向设计等,以保障建设选址得当,规划布局科学合理;在施工阶段,特别是大型、特大型工程的施工,GPS(全球定位系统)技术和测量机器人技术已经用于高精度建(构)筑物的施工测设,并适时对施工、安装工作进行检验校正,以保证施工符合设计要求;在工程管理方面,竣工测量资料是扩建、改建和管理维护必须的资料。对于大型或重要建(构)筑物还要定期进行变形监测,以确保其安全可靠;在土地资源管理方面,地籍图、房产图对土地资源开发、综合利用、管理和权属确认具有法律效力。因此,测绘资料是项目建设的重要依据,是土木工程勘察设计现代化的重要技术,是工程项目顺利施工的重要保证,是房产、地产管理的重要手段,是工程质量检验和监测的重要措施。 通过本课程的学习,要求学生掌握测量基本理论和技术原理,熟练操作常规测量仪器,正确地应用工程测量基本理论和方法,并具有较强的测图、用图、放图和变形测量等的独立工作能力。