机电工程管理与实务/1H412010 工程测量技术
1H412011 工程测量技术
编辑—、机电工程测量的作用和内容
编辑（一）机电工程测量的作用 1.安装定位：将图纸上设计的钢结构、设备或管线测设到实地。 2.变形监测：已完成工程实体的变形监测，包括沉降观测和倾斜观测。 （二）机电工程测量的主要内容 1.机电设备安装放线、基础检查、验收。 2.工序或过程测量。每道施工工序完工之后，都要通过测量检查工程各部位的实际位置及高程是否与设计要求相符合。 ' 3.变形观测。测定已安装设备在平面和高程方面产生的位移和沉降，收集整理各种变化资料，作为鉴定工程质量和验证工程设计、施工是否合理的依据。 4.交工验收检测。 5.工程竣工测量。
二、机电工程测量的特点
编辑1.机电工程测量贯穿于整个施工过程中。从基础划线、标高测量到设备安装的全过程，都需要进行工程测量，以使其各部分的尺寸、位置符合设计要求。 2.精度要求高。相比建筑工程测量，机电工程测量的精度误差要求要精确得多，一些精度要求较高的设备其标高和中心线要求近乎零偏差。 3.工程测量与工程施工工序密切相关。某项工序还没有开工，就不能进行该项的工程测量。测量人员必须了解设计的内容、性质及其对测量工作的精度要求，熟悉图纸，了解施工的全过程，及时掌握施工现场的变动情况，使工程测量与工程施工密切配合。 4.机电工程测量受施工环境因素影响大，测量标志极易被破坏。一般来说，机电工程施工现场作业人员多、交叉作业频繁、地面情况多变，又有机动车辆等产生机械振动，因此各种测量标志必须埋设在不易破坏的位置。
三、机电工程测量的原则和要求
编辑 1.机电工程测量的原则
工程测量应遵循“由整体到局部，先控制后细部”的原则，即先依据建设单位提供的永久基准点、线为基准，然后测设出设备的准确位置。
2.工程测量的要求
（1）保证测设精度，满足设计要求，减少误差累积。
（2）检核是测量工作的灵魂。对测量工作全过程进行全面的复核及确认，从而保证测量结果的准确性。检核分为：仪器检核、资料检核、计算检核、放样检核和验收检核。
四、机电工程测量的基本原理与方法
编辑 高程测量：确定地面点高程的测量工作。一点的高程一般是指这点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，又称海拔或绝对高程。
高程分划为绝对高程和相对高程。
我国规定以黄海平均海水面作为高程的基准面（绝对±0.000），并在青岛设立水准原点，作为全国高程的起算点。地面点高出水准面的垂直距离称为“绝对高程”。
选定任一水准面作为高程起算的基准面，这处水准面称为假定水准面。地面任一侧点与假定水准面的垂直距离称为“相对高程”。标高是一种相对高程，比如房屋建筑中一般把室内地坪作为±0.000点，一次得到的相对高程为标高。
测量高程通常采用的方法有：水准测量、三角高程测量和气压高程测量。
（一）高程测量
1.水准测量
高差 D = - = 0.819 m
测量原理：利用一条水平视线，并借助于竖立在地面点上的标尺，来测定地面上两点之间的高差，然后根据其中一点的高程来推算出另外一点高程的方法。
测量方法：高差法和仪高法。
（1）高差法——利用水准仪和水准尺测定待测点与已知点之间的高差，通过计算得到待定点的高程的方法。
（2）仪高法——利用水准仪和水准尺，只需计算一次水准仪的高程，就可以简便地测算几个前视点的高程。
高差法和仪高法的测量原理是相同的，区别在于计算高程时次序上的不同。在安置一次仪器，同时需要测出数个前视点的高程时，仪高法比高差法方便。
特点：最精密水准测量的方法。主要用于国家水准网的建立。除了国家等级的水准测量之外，还有普通水准测量。它采用精度较低的仪器（水准仪），测算手续也比较简单，广泛用于国家等级的水准网内的加密，或独立地建立测图和一般工程施工的高程控制网，以及用于线路水准和面水准的测量工作。
测量仪器：水准仪和标尺。
2.三角高程测量
测量原理：三角高程测量是指通过观测两个控制点的水平距离和天顶距（或高度角）来求两点间高差的方法。
特点：观测方法简单，受地形条件限制小，是测定大地控制点高程的基本方法。例如：在山区或地形起伏较大的地区测定地面点高程时，采用水准测量进行高程测量一般难以进行，实际工作中常采用三角高程测量的方法施测。测量精度的影响因素：距离误差、垂直角误差、大气垂直折光误差、仪器高和视标高的误差。
测量仪器：经纬仪、全站仪和（激光）测距仪。
3.气压高程测量
测量原理：根据大气压随高程而变化的规律，用气压计进行高程测量的一种方法。
特点：由于大气压力受气象变化的影响非常较大，因此气压高程测量比水准测量和三角高程测量的精度都低，主要用于低精度的高程测量。但它的优点是在观测时点与点之间不需要通视，使用方便、经济和迅速。
测量仪器：最常用的测量仪器为空盒气压计和水银气压计。
（二）基准线测量
基准线测量原理是利用经纬仪和检定钢尺，根据两点成一直线原理测定基准线。测定待定位点的方法有水平角测量和竖直角测量，这是确定地面点位的基本方法。每两个点位都可连成一条直线（或基准线）。
1.保证量距精度的方法
返测丈量：当全段距离量完之后，尺端要调头，读数员互换，按同样方法进行返测。往返丈量一次为一测回，一般应测量两测回以上。量距精度以两测回的差数与距离之比表示。
2.安装基准线的设置
安装基准线一般都是直线，只要定出两个基准中心点，就构成一条基准线。平面安装基准线不少于纵横两条。
3.安装标高基准点的设置
根据设备基础附近水准点，用水准仪测出的标志具体数值。相邻安装基准点高差应在0.5mm以内。
4.沉降观测点的设置
沉降观测采用二等水准测量方法。每隔适当距离选定一个基准点与起算基准点组成水准环线。例如，对于埋设在基础上的基准点，在埋设后就开始第一次观测，随后的观测在设备安装期间连续进行。
五、机电工程测量的程序
编辑无论是建筑安装工程还是工业安装的测量，其测量的基本程序都是：确认永久基准点、线→设置基础纵横中心线→设置基础标高基准点→设置沉降观测点→安装过程测量控制→实测记录等。
六、机电工程中常见的工程测量
编辑 （一）设备基础的测量
设备基础的测量工作大体包括以下内容：设备基础位置的确认，设备基础放线，标高基准点的确立，设备基础标高测量。
（二）连续生产设备安装的测量
1.安装基准线的测设
中心标板应在浇灌基础时，配合土建埋设，也可待基础养护期满后再埋设。放线就是根据施工图，按建筑物的定位轴线来测定机械设备的纵、横中心线并标注在中心标板上，作为设备安装的基准线。设备安装平面基准线不少于纵、横两条。
2.安装标高基准点的测设
安装标高基准点一般埋设在基础边缘且便于观测的位置。安装标高基准点一般有两种：一种是简单的标高基准点；另一种是预埋标高基准点。采用钢制标高基准点，应设置在靠近设备基础边缘便于测量处,不允许埋设在设备底板下面的基础表面。
例如，简单的标高基准点一般作为独立设备安装的基准点；预埋标高基准点主要用于连续生产线上设备安装的标高基准点。
3.连续生产设备只能有一条纵向基准线和一个预埋标高基准点。
（三）管线工程的测量
1.测量内容：给水排水管道、燃气管道、热力管道、油气输送管道等的测量。
2.测量步骤
（1）熟悉施工图纸，了解管线布置及工艺要求，按实际地形做好实测数据，绘制施工平面草图和断面草图。
（2）按草图对管线进行测量、放线并对管线施工过程进行控制测量。
（3）在管线施工完毕后，以最终测量结果绘制平、断面竣工图。
3.测量方法
（1）管线中心定位的测量方法
定位的依据：定位时可根据地面上已有建筑物进行管线定位，也可根据控制点进行管线定位。例如，管线的主点位置已在设计时确定，管线中心定位就是将主点位置测设到地面上去，并用木桩或混凝土桩标定。管线的起点、终点及转折点成为管道的主点。
（2）管线高程控制的测量方法
为了便于管线施工时引测高程及管线纵、横断面测量，应沿管线敷设临时水准点。其定位允许偏差应符合规定。例如，水准点一般都选在旧建筑物墙角、台阶和基岩等处。如无适当的地物，应提前埋设临时标桩作为水准点。
（3）地下管线工程测量
地下管线工程测量必须在回填前，测量出起止点、窨井的坐标和管顶标高，应根据测量资料编绘竣工平面图和纵断面图。
（四）长距离输电线路钢塔架（铁塔）基础施工的测量
1.长距离输电线路定位并经检查后，可根据起止点和转折点及沿途障碍物的实际情况，测设钢塔架基础中心桩，其直线投点允许偏差和基础之间的距离丈量允许偏差应符合规定。中心桩测定后，一般采用十字线法或平行基线法进行控制，控制桩应根据中心桩测定，其允许偏差应符合规定。
2.当采用钢尺量距时，其丈量长度不宜大于80m,同时，不宜小于20m。
3.考虑架空送电线路钢塔之间的弧垂综合误差不应超过确定的裕度值，一段架空送电线路，其测量视距长度，不宜超过400m。
4.大跨越档距测量。在大跨越档距之间，通常采用电磁波测距法或解析法测量。
1H412012 工程测量的要求
编辑一、水准测量法的主要技术要求
编辑 1.各等级的水准点，应埋设水准标石
水准点应选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。墙面水准点应选设于稳定的建筑物上，点位应便于寻找、保存和引测。一个测区及其周围至少应有3个水准点。水准点之间的距离，一般地区应为1〜3km，工厂区宜小于1km。
2.水准观测应在标石埋设稳定后进行
两次观测高差较差超限时应重测。二等水准应选取两次异向合格的结果。当重测结果与原测结果分别比较，其较差均不超过限值时，应取三次结果的平均数。
3.设备安装过程中测量时的注意事项
最好使用一个水准点作为高程起算点。当厂房较大时，可以增设水准点，但其观测精度应提高。
4.水准测量所使用的仪器及水准尺，应符合下列规定：
（1）水准仪视准轴与水准管轴的夹角，DS1型不应超过15″, DS3型不应超过20″。
（2）水准尺上的米间隔平均长与名义长之差，对于铟钢尺，不应超过0.15mm；对于双面水准尺，不应超过0.5mm。
二、施工过程控制测量的基本要求
编辑1.建筑物及设备安装的控制测量，应按设计要求布设，点位应选择在通视良好、利于长期保存的地方。主要设备中心线端点，应埋设混凝土固定标桩。 2.设备安装时高程控制的水准点，可由厂区给定的标高基准点，引测至稳固的建筑物或主要设备的基础上。引测的精度，不应低于原水准的等级要求。
1H412013 工程测量仪器的应用
编辑一、水准仪
编辑（一）水准仪组成及用途 1.水准仪的组成。由望远镜、水准器（或补偿器）和基座等部件组成。按构造分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和电子水准仪。按精度分为普通水准仪和精密水准仪。常用国产水准仪有：DS05、DS1、DS3几种等级。数字表示仪器的精度，即每千米往返测得高差中数的误差（mm）。
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微倾式光学水准仪 -
自动安平水准仪 -
激光水准仪 -
电子水准仪
2.水准仪的用途。水准仪的主要功能是用来测量标高和高程。水准仪是测量两点间高差的仪器，广泛用于控制、地形和施工放样等测量工作。在水准仪上附有专用配件时，可组成激光水准仪。
（二）水准仪的应用
1.水准仪的应用范围
（1）用于建筑工程测量控制网标高基准点的测设及厂房、大型设备基础沉降观察的测量。
（2）在设备安装工程项目施工中用于连续生产线设备测量控制网标高基准点的测设及安装过程中对设备安装标高的控制测量。
2.S3光学水准仪主要应用
建筑工程测量控制网标高基准点的测设及厂房、大型设备基础沉降观察的测量。在设备安装工程项目施工中用于连续生产线设备测量控制网标高基准点的测设及安装过程中对设备安装标高的控制测量。
二、经纬仪
编辑（一）经纬仪的组成及用途 1.经纬仪的组成。由基座、度盘（水平度盘和竖直度盘）和照准部三个部分组成。照准部上设有望远镜、水准管及读数装置等部件。按读数设备分为游标经纬仪、光学经纬仪和激光经纬仪。
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游标经纬仪 -
光学经纬仪 -
激光经纬仪
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2.经纬仪的用途。广泛用于控制、地形和施工放样等测量。在经纬仪上附有专用配件时，可组成激光经纬仪、坡面经纬仪等。
例如，光学经纬仪（如苏光J2经纬仪等），它的主要功能是测量纵、横轴线（中心线）以及垂直度的控制测量等。光学经纬仪主要应用于机电工程建（构）筑物建立平面控制网的测量以及厂房（车间）柱安装铅垂度的控制测量，用于测量纵向、横向中心线，建立安装测量控制网并在安装全过程进行测量控制。
（二）经纬仪的应用
经纬仪的主要功能是测量水平角和竖直角的仪器。
1.主要应用于机电工程建（构）筑物建立平面控制网的测量以及厂房（车间）柱安装垂直度的控制测量。
2.在机电安装工程中，用于测量纵向、横向中心线，建立安装测量控制网并在安装全过程进行测量控制。
应用举例：用两台光学经纬仪对厂房钢柱进行垂直校正测量。将两台经纬仪安置在钢柱的纵、横轴线上，经纬仪与柱子的距离约为柱高的1.5倍。仪器调平后，先分别照准纵向和横向中线，再仰视到柱顶，如柱顶中线偏离视线，表示柱子不垂直，这时，可通过采取调节张紧拉绳、立柱支撑、敲打楔块或柱底垫铁等方法来调整立柱。
三、全站仪
编辑 （一）全站仪及其用途
1.全站仪是一种随着现代科学技术发展和计算机广泛应用而诞生的集测距装置、测角装置和微处理器为一体的测量仪器。可以同时进行角度(水平角、竖直角)测量(斜距、平距、高差)和数据处理。常用全站仪可分为0.5″、1″、2″几个等级。
2.全站仪具有角度测量、距离(斜距、平距、高差)测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途。内置专用软件后，功能还可进—步拓展。
（二）全站仪的应用
1.水平角测量
(1)按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标A。
(2)设置A方向的水平度盘读数为0°00′00″。
(3)照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。
2.距离(斜距、平距、高差)测量
(1)设置棱镜常数。测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。
(2)设置大气改正值或气温、气压值。
(3)量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
(4)距离测量。照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。
3.坐标测量
(1)设定测站点的三维坐标。
(2)设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。
(3)设置棱镜常数。
(4)设置大气改正值或气温、气压值。
(5)量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
(6)照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标。
4.水平距离测量
采用全站仪进行水平距离测量，主要应用于建筑工程平面控制网水平距离的测量及测设、安装控制网的测设、建安过程中水平距离的测量等。
（三）全自动全站仪(测量机器人)的应用
测量机器人是一种能代替人进行自动搜索、跟踪、辨识和精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标以及影像等信息的智能型全自动电子全站仪。它是在全站仪基础上集成步进马达、CCD影像传感器构成的视频成像系统，并配置智能化的控制及应用软件发展而形成的。
1.海底管道水下机器人检测技术
海底管道是海上油气田开发生产系统的主要组成部分，水下检测至关重要。水下检测机器人具有作业深度深、范围大、作业时间长等优点。
2.BIM放样机器人
适用于机电系统众多、管线错综复杂、空间结构繁复多变等环境下施工。
3.管道检测机器人
工业管道检测机器人广泛应用于供水管道、排水管道、工业管道、燃气管道和石油管道的施工监测、管网检查、新管验收、管道检修、养护检测、修复验收等，同时还拓展广泛应用手矿井检测勘探〜隧道验收、地震搜救、消防救援、灾害援助电力巡查等。
四、其他测量仪器
编辑（一）电磁波测距仪
1.电磁波测距仪分类
电磁波测距仪按其所采用的载波可分为：用微波段的无线电波作为载波的微波测距仪；用激光作为载波的激光测距仪；用红外光作为载波的红外测距仪。后两者又统称为光电测距仪。
2.电磁波测距仪应用
电磁波测距仪是电磁波运载测距信号测量两点间距离的仪器。测程在5〜20km的称为中程测距仪，测程在5km之内的为短程测距仪。精度一般为5mm + 5ppm,具有小型、轻便、精度高等特点。电磁波测距仪已广泛用于控制、地形和施工放样等测量中，成倍地提高了外业工作效率和测量精度。
（二）激光测量仪器
激光测量仪器是指装有激光发射器的各种测量仪器。这类仪器较多，其共同点是将一个氦氖激光器与望远镜连接，把激光束导入望远镜筒，并使其与视准轴重合。利用激光束方向性好、发射角小、亮度高、红色可见等优点，形成一条鲜明的准直线，作为定向定位的依据。
1.激光测量仪器分类
常见的激光测量仪器有：激光准直仪和激光指向仪、激光垂准仪、激光经纬仪、激光水准仪、激光平面仪。
(1)激光准直仪和激光指向仪
主要应用于大直径、长距离、回转型设备同心度的找正测量以及高塔体、高塔架安装过程中同心度的测量控制。
(2)激光垂准仪
激光垂准仪又称激光铅垂仪、天顶仪，是一种专用的铅直定位仪器。激光垂准仪主要由发射、接收、附件三大部分组成，用于高层建筑、烟囱、电梯等施工过程中平面控制点的竖向引测和垂直度的测量。
(3)激光经纬仪
用于施工及设备安装中的定线、定位和测设已知角度。通常在200m内的偏差小于1cm。
(4)激光水准仪
除具有普通水准仪的功能外，尚可作准直导向之用。如在水准尺上装自动跟踪光电接收靶，即可进行激光水准测量。
(5)激光平面仪
激光平面仪是一种建筑施工用的多功能激光测量仪器，其铅直光束通过五棱镜转为水平光束；微电机带动五棱镜旋转，水平光束扫描，给出激光水平面，可达20°的精度。适用于提升施工的滑模平台、网形屋架的水平控制和大面积混凝土楼板支模、灌注及抄平工作。在机电工程中可用于大型储罐倒装法施工时罐体提升时的水平控制。
2.激光测量仪器应用
在大型建筑施工，沟渠、隧道开挖，大型机器安装，以及变形观测等工程测量中应用甚广。用激光准直仪找正高层钢塔架采用的操作方法与光学经纬仪完全相同。