導(dǎo)語：圓曲線測設(shè)研究論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在公路、鐵路的路線圓曲線測設(shè)中，一般是在測設(shè)出曲線各主點后，隨之在直圓點或圓直點進行圓曲線詳細(xì)測設(shè)。本文通過儀器安置不同地方進行多種圓曲線測設(shè)，提出了交點偏角法詳細(xì)測設(shè)圓曲線的方法，其中主要運用了偏角法測設(shè)法。

關(guān)鍵詞：安置交點偏角法圓曲線測設(shè)

前言

《禮記》有云：大學(xué)之道，在明德，在親民。在提筆撰寫我的畢業(yè)設(shè)計論文的時候，我也在向我的大學(xué)生活做最后的告別儀式。我不清楚過去的一切留給現(xiàn)在的我一些什么，也無從知曉未來將賦予我什么，但只要流淚流汗，拼過闖過，人生才會少些遺憾！

非常幸運能夠加入水利工程這個古老而又新興的行業(yè)，即將走向工作崗位的時刻，我仿佛感受到水利行業(yè)對我賦予新的歷史使命，水利是一項以除害興利、趨利避害，協(xié)調(diào)人與水、人與大自然關(guān)系的高尚事業(yè)。水利工作，既要防止水對人的侵害，更要防止人對水的侵害；既要化解自然災(zāi)害對人類生命財產(chǎn)的威脅，又要善待自然、善待江河、善待水，促進人水和諧，實現(xiàn)人與自然和諧相處。這種使命，更讓我用課堂中的知識用于實際生產(chǎn)中來。特別是這兩個月來的畢業(yè)設(shè)計，我越發(fā)感覺到學(xué)會學(xué)精測量基礎(chǔ)知識對于我貢獻水利是多么的重要。所以，我越發(fā)不愿放棄不多的大學(xué)時光，努力提高自己的實踐動手能力，而本學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計，為我提供了絕好的機會，我又怎能放棄？

剛剛從老師那里得到畢業(yè)設(shè)計的題目和任務(wù)時，我的心里真的沒底。作為畢業(yè)設(shè)計的主體工作，我們主要運用電子水準(zhǔn)儀對某幢建筑物進行變形觀測與計算，布設(shè)控制點進行平面控制測量和高程控制測量；用全站儀進行了中心多邊行角度和距離的測量，并用條件平差原理進行平差，通過控制點的放樣來計算土的挖方量，還有圓曲線的計算與測設(shè)。而我研究的畢業(yè)課題是圓曲線測設(shè)。

大學(xué)的最后一個學(xué)期過得特別快，幾乎每天扛著儀器，奔走在校園的每個角落，生活亦很有節(jié)奏。今天我提筆寫畢業(yè)論文，我的畢業(yè)設(shè)計也接近尾聲。不管成果如何，畢竟心里不再是沒底了，挑著兩個多月的辛苦換來的數(shù)據(jù)和成果，并不斷的完善他們，心里感覺踏實多了。

在本次畢業(yè)設(shè)計論文的設(shè)計中要感謝水利系為我們的工作提供了測量儀器，還有各指導(dǎo)老師的教導(dǎo)和同學(xué)的幫助。

開題報告

一、研究課題：《微分曲線的應(yīng)用》

二、學(xué)科地位和研究應(yīng)用領(lǐng)域

1.學(xué)科定義

工程測量學(xué)是研究地球空間中具體幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測設(shè)實現(xiàn)的理論方法和技術(shù)的一門應(yīng)用性學(xué)科。它主要以建筑工程、機器和設(shè)備為研究服務(wù)對象。

2.學(xué)科地位

測繪科學(xué)和技術(shù)(或稱測繪學(xué))是一門具有悠久歷史和現(xiàn)展的一級學(xué)科。該學(xué)科無論怎樣發(fā)展,服務(wù)領(lǐng)域無論怎樣拓寬,與其他學(xué)科的交叉無論怎樣增多或加強,學(xué)科無論出現(xiàn)怎樣的綜合和細(xì)分,學(xué)科名稱無論怎樣改變,學(xué)科的本質(zhì)和特點都不會改變。

3.研究應(yīng)用領(lǐng)域

目前國內(nèi)把工程建設(shè)有關(guān)的工程測量按勘測設(shè)計、施工建設(shè)和運行管理三個階段劃分;也有按行業(yè)劃分成:線路(鐵路、公路等)工程測量、水利工程測量、橋隧工程測量、建筑工程測量、礦山測量、海洋工程測量、軍事工程測量、三維工業(yè)測量等,幾乎每一行業(yè)和工程測量都有相應(yīng)的著書或教材。

國際測量師聯(lián)合會(FIG)的第六委員會稱作工程測量委員會,過去它下設(shè)4個工作組:測量方法和限差;土石方計算;變形測量;地下工程測量。此外還設(shè)了一個特別組:變形分析與解釋。現(xiàn)在,下設(shè)了6個工作組和2個專題組。6個工作組是:大型科學(xué)設(shè)備的高精度測量技術(shù)與方法;線路工程測量與優(yōu)化;變形測量;工程測量信息系統(tǒng);激光技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用;電子科技文獻和網(wǎng)絡(luò)。2個專題組是:工程和工業(yè)中的特殊測量儀器;工程測量標(biāo)準(zhǔn)。

工程測量學(xué)主要包括以工程建筑為對象的工程測量和以設(shè)備與機器安裝為對象的工業(yè)測量兩大部分。在學(xué)科上可劃分為普通工程測量和精密工程測量。

工程測量學(xué)的主要任務(wù)是為各種工程建設(shè)提供測繪保障,滿足工程所提出的要求。精密工程測量代表著工程測量學(xué)的發(fā)展方向,大型特種精密工程建設(shè)是促進工程測量學(xué)科發(fā)展的動力。

工程測量儀器的發(fā)展工程測量儀器可分通用儀器和專用儀器。通用儀器中常規(guī)的光學(xué)經(jīng)緯儀、光學(xué)水準(zhǔn)儀和電磁波測距儀將逐漸被電子全測儀、電子水準(zhǔn)儀所替代。電腦型全站儀配合豐富的軟件,向全能型和智能化方向發(fā)展。帶電動馬達(dá)驅(qū)動和程序控制的全站儀結(jié)合激光、通訊及CCD技術(shù),可實現(xiàn)測量的全自動化,被稱作測量機器人。

三、工程測量理論方法的發(fā)展

1.測量平差理論最小二乘法廣泛應(yīng)用于測量平差。最小二乘配置包括了平差、濾波和推估。附有限制條件的條件平差模型被稱為概括平差模型,它是各種經(jīng)典的和現(xiàn)代平差模型的統(tǒng)一模型。測量誤差理論主要表現(xiàn)在對模型誤差的研究上,主要包括:平差中函數(shù)模型誤差、隨機模型誤差的鑒別或診斷;模型誤差對參數(shù)估計的影響,對參數(shù)和殘差統(tǒng)計性質(zhì)的影響;病態(tài)方程與控制網(wǎng)及其觀測方案設(shè)計的關(guān)系。由于變形監(jiān)測網(wǎng)參考點穩(wěn)定性檢驗的需要,導(dǎo)致了自由網(wǎng)平差和擬穩(wěn)平差的出現(xiàn)和發(fā)展。觀測值粗差的研究促進了控制網(wǎng)可靠性理論,以及變形監(jiān)測網(wǎng)變形和觀測值粗差的可區(qū)分性理論的研究和發(fā)展。

2.工程控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計理論和方法網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計方法有解析法和模擬法兩種。解析法是基于優(yōu)化設(shè)計理論構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)和約束條件,解求目標(biāo)函數(shù)的極大值或極小值。一般將網(wǎng)的質(zhì)量指標(biāo)作為目標(biāo)函數(shù)或約束條件。模擬法優(yōu)化設(shè)計的軟件功能和進行優(yōu)化設(shè)計的步驟主要是:根據(jù)設(shè)計資料和地圖資料在圖上選點布網(wǎng),獲取網(wǎng)點近似坐標(biāo)(最好將資料作數(shù)字化掃描并在微機上進行)。值精度,可進一步模擬觀測值。計算網(wǎng)的各種質(zhì)量指標(biāo)如精度、可靠性、靈敏度。

3.變形觀測數(shù)據(jù)處理工程建筑物及與工程有關(guān)的變形的監(jiān)測、分析及預(yù)報是工程測量學(xué)的重要研究內(nèi)容。其中的變形分析和預(yù)報涉及到變形觀測數(shù)據(jù)處理。但變形分析和預(yù)報的范疇更廣,屬于多學(xué)科的交叉。

(1)變形觀測數(shù)據(jù)處理的幾種典型方法根據(jù)變形觀測數(shù)據(jù)繪制變形過程曲線是一種最簡單而有效的數(shù)據(jù)處理方法,由過程曲線可作趨勢分析。如果將變形觀測數(shù)據(jù)與影響因子進行多元回歸分析和逐步回歸計算,可得到變形與顯著性因子間的函數(shù)關(guān)系,除作物理解釋外,也可用于變形預(yù)報。

(2)變形的幾何分析與物理解釋傳統(tǒng)的方法將變形觀測數(shù)據(jù)處理分為變形的幾何分析和物理解釋。幾何分析在于描述變形的空間及時間特性,主要包括模型初步鑒別、模型參數(shù)估計和模擬統(tǒng)計檢驗及最佳模型選取3個步驟。變形監(jiān)測網(wǎng)的參考網(wǎng)、相對網(wǎng)在周期觀測下,參考點的穩(wěn)定性檢驗和目標(biāo)點和位移值計算是建立變形模型的基礎(chǔ)。變形模型既可根據(jù)變形體的物理力學(xué)性質(zhì)和地質(zhì)信息選取,也可根據(jù)點場的位移矢量和變形過程曲線選取。

(3)變形分析與預(yù)報的系統(tǒng)論方法用現(xiàn)代系統(tǒng)論為指導(dǎo)進行變形分析與預(yù)報是目前研究的一個方向。變形體是一個復(fù)雜的系統(tǒng),它具有多層次高維的灰箱或黑箱式結(jié)構(gòu),是非線性的,開放性(耗散)的,它還具有隨機性,這種隨機性除包括外界干擾的不確定性外,還表現(xiàn)在對初始狀態(tài)的敏感性和系統(tǒng)長期行為的混沌性。此外,還具有自相似性、突變性、自組織性和動態(tài)性等特征。

四、工程測量學(xué)的發(fā)展展望展望21世紀(jì),工程測量學(xué)在以下方面將得到顯著發(fā)展:

1.測量機器人將作為多傳感器集成系統(tǒng)在人工智能方面得到進一步發(fā)展,其應(yīng)用范圍將進一步擴大,影像、圖形和數(shù)據(jù)處理方面的能力進一步增強;

2.在變形觀測數(shù)據(jù)處理和大型工程建設(shè)中,將發(fā)展基于知識的信息系統(tǒng),并進一步與大地測量、地球物理、工程與水文地質(zhì)以及土木建筑等學(xué)科相結(jié)合,解決工程建設(shè)中以及運行期間的安全監(jiān)測、災(zāi)害防治和環(huán)境保護的各種問題。

3.工程測量將從土木工程測量、三維工業(yè)測量擴展到人體科學(xué)測量,如人體各器官或部位的顯微測量和顯微圖像處理;

4.多傳感器的混合測量系統(tǒng)將得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,如GPS接收機與電子全站儀或測量機器人集成,可在大區(qū)域乃至國家范圍內(nèi)進行無控制網(wǎng)的各種測量工作。

5.GPS、GIS技術(shù)將緊密結(jié)合工程項目,在勘測、設(shè)計、施工管理一體化方面發(fā)揮重大作用。

6.大型和復(fù)雜結(jié)構(gòu)建筑、設(shè)備的三維測量、幾何重構(gòu)以及質(zhì)量控制將是工程測量學(xué)發(fā)展的一個特點。

7.數(shù)據(jù)處理中數(shù)學(xué)物理模型的建立、分析和辨識將成為工程測量學(xué)專業(yè)教育的重要內(nèi)容。綜上所述,工程測量學(xué)的發(fā)展,主要表現(xiàn)在從一維、二維到三維、四維,從點信息到面信息獲取,從靜態(tài)到動態(tài),從后處理到實時處理,從人眼觀測操作到機器人自動尋標(biāo)觀測,從大型特種工程到人體測量工程,從高空到地面、地下以及水下,從人工量測到無接觸遙測,從周期觀測到持續(xù)測量。測量精度從毫米級到微米乃至納米級。

工程測量學(xué)的上述發(fā)展將直接對改善人們的生活環(huán)境,提高人們的生活質(zhì)量起重要作用。文獻綜述

一、圓曲線的詳細(xì)測設(shè)

在各類線路工程彎道處施工，常常會遇到圓曲線的測設(shè)工作。目前，圓曲線測設(shè)的方法已有多種，如偏角法、切線支距法、弦線支距法等。然而，在實際工作中測設(shè)方法的選用要視現(xiàn)場條件、測設(shè)數(shù)據(jù)求算的繁簡、測設(shè)工作量的大小，以及測設(shè)時儀器和工具情況等因素而定。另外，上述的幾種測設(shè)方法，都是先根據(jù)輔點的樁號（里程）來計算測設(shè)數(shù)據(jù)，然后再到實地放樣。因此，在實際工作中利用上述傳統(tǒng)測設(shè)方法，有時會因地形條件的限制而無法放樣出輔點（如不通視或量距不便等），或放樣出的輔點處無法設(shè)置標(biāo)樁。

在本次畢業(yè)設(shè)計的論文課題中介紹的幾種圓曲線測設(shè)的新方法，不僅計算簡單、測設(shè)便捷，而且可在不需要知道曲線上某點里程的情況下進行，從而避免了按預(yù)先給定的曲線點反算的測設(shè)數(shù)據(jù)放樣不通視而轉(zhuǎn)站的麻煩。同時，利用本文介紹的新方法，還可以根據(jù)線路工程施工進度的要求，靈活地選擇性地放樣出部分曲線；也可以用于快速地確定曲線上某一加樁的位置；若用于線路驗收測量，則更加方便，驗測結(jié)果更具有代表性、更可靠。

二、全站儀在任意站測設(shè)圓曲線及方法交點偏角法測設(shè)方法

用全站儀任意站測設(shè)圓曲線，安置一次儀器就能完成全部工作。雖然外業(yè)計算麻煩，但對于不能設(shè)站的轉(zhuǎn)點，可謂方便靈活。但它的不足之處仍然是計算煩鎖，對于不熟悉內(nèi)業(yè)的外業(yè)工作者，很難實際操作。如果利用一些程序計算器，編制輸入：AB的四組坐標(biāo)和半徑、九個數(shù)據(jù)的程序，可迅速得出放樣數(shù)據(jù)，簡化了外業(yè)工作。

為了放樣工作的便利,可在平面控制網(wǎng)中納入一些放樣點,構(gòu)成GPS同級全面網(wǎng)。由于放樣點間距離較近,在進行同步環(huán)和閉合環(huán)檢驗時可僅考慮各分量的較差,而不考慮相對閉合差。因為,用相對閉合差來衡量是不合理的。由于GPS接收機的固定誤差,相位中心偏差以及觀測時的對中誤差均在1mm～5mm之間,對于幾十米的短邊,其相對閉合差值勢必較大。3)平面控制網(wǎng)的設(shè)計主要考慮獨立基線的選擇以及異步閉合環(huán)的設(shè)計,要考慮構(gòu)成盡可能多的閉合圖形,并將網(wǎng)中處于邊緣的觀測點用獨立基線連接起來,形成封閉圖形。

同理，采用上述思路，也可測設(shè)緩和曲線。

在道路、渠道、管線等工程建設(shè)中，受地形、地質(zhì)等條件的限制，線路總是不斷轉(zhuǎn)向。為使車輛、水流等平穩(wěn)運行或減緩沖擊，常用圓曲線連接，因而圓曲線測設(shè)是線路測設(shè)的重要內(nèi)容。在公路、鐵路的路線圓曲線測設(shè)中,一般是在測設(shè)出曲線各主點后,隨之在直圓點或圓直點進行圓曲線詳細(xì)測設(shè)。其測設(shè)的方法很多,諸如偏角法、切線支距法、弦線支距法、延弦法等。這些方法有一個共同點:均是在定測階段放樣出的線路交點處設(shè)站,以路線后視方向定向,在實地定出曲線主點,然后將儀器置于曲線主點(一般是在曲線起點)處,以路線交點為后視方向定向,進行圓曲線詳細(xì)測設(shè)。這些方法在實際施測過程中,由于各種地形條件的限制以及施測方法的特點,可能會出現(xiàn)以下三種情況:

(1)在曲線主點處無法設(shè)站。

(2)后視方向太近,定向不準(zhǔn)。

(3)誤差積累較大。

為此,在交點可以設(shè)站的情況下,可以采用一種新的測設(shè)方法—交點偏角法。

本文提出的交點偏角法詳細(xì)測設(shè)圓曲線方法,從上述的計算,測設(shè)的方法得知,它具有以下優(yōu)點:

(1)計算方便、工作量省、易于實現(xiàn)公路測量的自動化。從上述公式推導(dǎo)得知,只要知道待測設(shè)點至圓曲線中點間的弧長,便可計算出測設(shè)所需的數(shù)據(jù);而且上述情況1.1和1.2的計算偏角和待測設(shè)點至交點水平距離公式相同,只是外矢距的計算方法不同,容易通過計算機語言編程實現(xiàn)公路測量的自動化。另外,本方法不需在圓曲線主點重新設(shè)站,可以在測設(shè)圓曲線主點時,同時進行圓曲線詳細(xì)測設(shè),故工作量省。

(2)測設(shè)方法簡易、易于達(dá)到較高的測設(shè)精度。一般的測設(shè)方法是在交點處設(shè)站測設(shè)出圓曲線的主點后,再在ZY(或YZ)點設(shè)站,以交點方向定向進行圓曲線細(xì)部測設(shè)。由于圓曲線主點難免會存在誤差,因此測設(shè)出的圓曲線誤差會更大;而且在主點設(shè)站,后視方向可能較近,定向不準(zhǔn)。而交點偏角法只需在交點設(shè)站,以線路后視方向定向,容易達(dá)到較高的測設(shè)精度。