spContent=基础建设是国家经济、社会发展的原动力,而工程测量为基础设施的安全建造和运营保驾护航。当今“高铁走出去”、“一带一路”等国家战略和倡议稳步推进,对工程测量也提出了更高要求。本课程力求用严谨质朴的语言、精心设计的内容,和大家一起打开工程测量的学习之门,领略经典,展望未来。
基础建设是国家经济、社会发展的原动力,而工程测量为基础设施的安全建造和运营保驾护航。当今“高铁走出去”、“一带一路”等国家战略和倡议稳步推进,对工程测量也提出了更高要求。本课程力求用严谨质朴的语言、精心设计的内容,和大家一起打开工程测量的学习之门,领略经典,展望未来。
—— 课程团队
课程概述
伴随着国家经济的快速发展,一大批基础工程、标志性工程以及精密工程的相继启动,尤其是高速铁路的快速发展,对工程测量的精度与工作方式也提出越来越高的要求。
本课程立足于土木工程的铁道、公路、桥梁、建筑、隧道等领域,充分发挥铁路测量的传统优势,将工程中复杂的测量工作分解为基础知识点,以学生能力培养为目标,引导学生分析各种现代测绘新技术、新方法、新设备、新规范在工程中的应用。
课程实施“实践探索中出问题、思考分析中出任务,实验实践中得认识,认识再分析获能力”的四阶段教学,并设计了基于高速铁路建设工程测量技术的“三网合一”、“全圆观测法与自由测站边角交会法”、“CPIII建网理论与方法”等专题。
本课程注重与相关学科的知识融合,努力打造具有高阶性、创新性、挑战度的课程,切实提高课程教学质量,以培养能服务于高新土木工程的创新人才。
本次开课我们对课程内容进行部分更新,具体包括:
(1)增添了部分章节的拓展资源,使课程的知识性、趣味性和前沿性得到进一步增强;
(2)增添或更新部分章节的课堂讨论题;
(3)对单元测验、单元作业与期末考试题进行部分更新;
(4)每章添加了导学;
(5)添加了思维导图。
授课目标
1. 综合理解工程测量的基本原理、测量仪器的基本构造及使用方法;
2. 能选择合适的测量手段获取工程数据,并具备进行数据分析得到合理有效结论的能力;
3. 具有良好的工程思维,对复杂工程问题进行计算分析及评估的能力;
4. 具有创新意识和进行跨学科、跨专业交叉融合的能力;
5. 能遵守职业道德,并具有高度团队协作的意识和吃苦耐劳的精神;
课程大纲
绪论
课时目标:学习目标:(1)能阐述测量的实质、基本工作、工作程序及原则;(2)能正确描述几类测量坐标系并分析其特点及应用;(3)能分析地面点投影后的变形误差及处理方法,并能结合具体工程要求选择合适的坐标系;(4)正确表述点的高程、高差。
1.1 工程测量简介
1.2 测量坐标系
1.3 高斯平面直角坐标系
1.4 高程系统
1.5 用水平面代替水平面的限度
水准测量
课时目标:学习目标:(1)能描述高程测量的方法并能根据工程精度要求选择合适的方法;(2).能熟练应用水准仪完成水准测量的外业测量并进行内业处理,分析测量过程中的误差并提出处 理方法;(3)能正确分析水准仪的主要轴线关系并进行检验;
2.1 水准测量原理
2.2 自动安平水准仪的认识
2.3 数学水准仪的认识
2.4 自动安平水准仪的使用
2.5 四等水准测量
2.6 水准测量内业计算
2.7 自动安平水准仪的检验与校正
角度测量
课时目标:学习目标:(1)能正确认识并使用全站仪,根据角度测量的要求分析仪器主要构造及功能,并分析仪器主要轴线 关系;(2)理解水平角及竖直角的测量原理,并能应用全站仪采集数据完成角度的测量及计算;(3)分析角度测量过程的误差来源及特点,并提出处理方法。
3.1 角度测量原理
3.2 角度测量设备的认识
3.3 全站仪的使用
3.4 测回法测水平角
3.5 全圆方向观测法
3.6 角度测量仪器轴线关系的检验
距离测量与直线定向
课时目标:学习目标:(1)对比距离测量的方法,分析电磁波脉冲式与相位式测距的的原理并比较目前比较先进测距方法及其发展前景;(2)能解释常用的三种标准方向及其测量方法;(3)辨析直线的正反方向,并能分析计算正反方位角及正反象限角;(4)能正确分析三角高程测量的适用条件并测定待求点的高程。
4.1 距离测量
4.2 直线定向的标准方向
4.3 方位角与象限角
4.4 全站测量原理
GNSS测量
课时目标:学习目标:(1)归纳总结GNSS导航定位的基本原理,对比分析四大全球卫星导航系统,增加时代责任感;(2)能写出载波相位测量的观测方程并描述方程式中各符号的意义;(3)能分析GNSS测量误差来源并论述消减措施;(4)能阐述RTK测量原理并能实施实地测量;(5)能计算GNSS控制网的特征条件,并设计了出符合高铁CPI要求的GNSS网形。
5.1 GNSS简介
5.2 载波相位测量原理
5.3 GNSS测量误差
5.4 实时动态(RTK)测量
5.5 GNSS静态方案
测量误差与平差
课时目标:学习目标:(1)能将测量误差进行分类并分析消减方法;(2)分析实际情况选择合适的误差评定标准;(3)能推求单个线性函数或非线性函数的误差传播律,并.能应用误差传播律解决精度评定的常见问题;(4)能计算不等精度独立观测最或然值的权及其中误差;(5)能分析多余观测并基于最小二乘原理求解条件方程。
6.1 测量误差的来源与分类
6.2 评定精度的标准
6.3 误差传播定律
6.4 按真误差求观测值的中误差
6.5 白塞尔公式的应用
6.6 不等精度独立观测值的最可靠值
6.7 最小二乘及条件平差
小区域控制测量
课时目标:学习目标:(1)能简述平面控制网的分类和分级并分析平面控制网的主要技术指标;(2)阐述当前铁路控制体系并分析与以往控制体系的区别;(3)理解导线测量的原理,并能按正确步骤完成外业的施测和内业的计算;(4)能叙述高速铁路高程控制测量的高程系统、起算基准和网形;(5)能依据高速铁路沉降观测和轨道平顺性要求对高程控制精度进行分析;(6)能叙述高速铁路线路水准基点测量的等级、布点、施测方法;(7)加强对“步步有检核,前一步工作未作检核不得进行一下步工作” 的理解。
7.1 平面控制测量概述
7.2 高铁平面控制体系
7.3 导线测量外业
7.4 坐标正反算
7.5 导线内业计算
7.6 高铁高程控制测量及精度
7.7 高铁线路水准基点测量
地形图的测绘及应用
课时目标:学习目标:(1)明确地形图及基本要素,描述地物、地貌在地形图上的表示;(2)能查阅相关资料,分析各种野外数据采集方法的原理及特点,并根据工程实际选择合适的测图方法;(3)能熟练进行全站仪野外测图并进行地形图的绘制;(4)能利用地形图提取基础地理信息,并进行简单的工程设计。
8.1 地形图的比例尺
8.2 地物符号
8.3 等高线表示地貌的原理及方法
8.4 野外数据采集方法
8.5 全站仪地形测图
8.6 地形图的应用(1)
8.7 地形图的应用(2)
测设的基本工作
课时目标:学习目标:(1)能解释测设的基本过程,并区分测定与测设的区别;(2)能按精密方法测设水平角、水平距离及高程。
9.1 水平距离测设
9.2 水平角的测设
9.3 已知高程、坡度线的测设
9.4 点的平面位置的测设
线路测量
课时目标:学习目标:(1)能画铁路线路平面组成图并描述控制桩、标志桩及副点桩的布设方法;(2)能计算圆曲线及缓和曲线的参数及综合要素并求解切线角;(3)能根据里程确定点与点间的位置关系;(4)能算出线路上任意里程点的坐标和该点切线方向的坐标方位角,并分析计算极坐标法放样所需数据,在实地进行放样;(5)能识读并绘制线路纵、横断面图;(6)阐述点位误差及方位方差并阐述误差椭圆参数。
10.1 线路平面组成
10.2 圆曲线特性及测设
10.3 缓和曲线的特性
10.4 缓和曲线连同圆曲线的测设
10.5 平面曲线上特殊方向的确定
10.6 坐标转换及线路坐标计算
10.7 全站仪曲线放样
10.8 线路的纵横断面测量
10.9 误差椭圆
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预备知识
证书要求
为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项:
1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
参考资料
教材:
[1] 宋占峰,李军.土木工程测量.长沙:中南大学出版社,2014
参考资料:
[1] 李永树.工程测量学.北京:中国铁道出版社,2011
[2] 李征航, 黄劲松.GPS测量与数据处理.武汉:武汉大学出版社,2016
[3] 孔祥元,郭际明.控制测量学(上、下).武汉:武汉大学出版社,2015