測量高級技師課件

1、 地心地心O O 離心力離心力 地心引力地心引力 重力重力G G 重力的方向線稱為鉛垂線重力的方向線稱為鉛垂線 設想當海洋處于靜止均衡狀態(tài)時，將它設想當海洋處于靜止均衡狀態(tài)時，將它 延伸到陸地內部所形成的封閉曲面。延伸到陸地內部所形成的封閉曲面。 大地水準面 靜止海水面靜止海水面 陸陸 地地 大地水準面大地水準面 3. 3. 大地水準面大地水準面 靜止平衡狀態(tài)下的平均海水面靜止平衡狀態(tài)下的平均海水面, 向大陸島嶼延向大陸島嶼延 伸而形成的閉合水準面伸而形成的閉合水準面 特性特性: 唯一性、等位面、唯一性、等位面、 不規(guī)則曲面不規(guī)則曲面 作用：作用：測量野外工作的測量野外工作的基準面基準面 4.

2、 4. 大地體大地體 由大地水準面包圍的地球形體，是不規(guī)則球體。由大地水準面包圍的地球形體，是不規(guī)則球體。 地球橢球體地球橢球體 與大地體非常接近的與大地體非常接近的 數學橢球數學橢球 長半徑為長半徑為a，短半徑為，短半徑為b 扁率扁率 數學模型數學模型 地球平均半徑地球平均半徑 R=6371km 1 2 2 2 2 2 2 b z a y a x )( 3 1 baaR a ba Z Y X 三、高斯投影和高斯平面直角坐標系三、高斯投影和高斯平面直角坐標系 高斯投影高斯投影橫切橢圓柱正形投影。又稱為高斯橫切橢圓柱正形投影。又稱為高斯 克呂格投影。同時滿足等角和高斯投影條件。克呂格投影。同時滿

3、足等角和高斯投影條件。 目的：目的：將球面坐標轉換為平面坐標。將球面坐標轉換為平面坐標。 O S N 赤道面 中央子午線 M 高斯投影的概念高斯投影的概念 6度投影帶度投影帶：中央子午線經度為中央子午線經度為 36 0 NL 2.高斯投影分帶高斯投影分帶 （1）6度投影帶度投影帶：中央子午線經度為中央子午線經度為 36 0 NL nL 3 0 （2）3度投影帶度投影帶：中央子午線經度為中央子午線經度為 my mx A A 230.58763420 695.3516432 我國六度帶帶號我國六度帶帶號 N=1323，三度帶帶號，三度帶帶號 n=2545 x 測區(qū) o y 19801980國家大地

4、坐標系國家大地坐標系 大地原點大地原點 位于陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)位于陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn) 七、測量高斯平面直角坐標系與七、測量高斯平面直角坐標系與 數學笛卡兒平面直角坐標系的區(qū)別數學笛卡兒平面直角坐標系的區(qū)別 ABABAB HHHHh 1956黃海高程系黃海高程系：H。=72.289m 1985國家高程基準國家高程基準：H。=72.260m，相差，相差29mm 合肥市目前仍采用合肥市目前仍采用上海吳淞高程系上海吳淞高程系 如合肥市某點如合肥市某點: 吳淞高程吳淞高程1.856m=85黃海高程黃海高程 高程的概念高程的概念 ABAB HHh n絕對高程 BA HH , A B 大地水準面 A H B

5、 H 假定水準面 A H B H n相對高程 BA HH , ABAB HHh n高差 ABABAB HHHHh A B hAB 大地水準面大地水準面 HA（已知） （已知） HB=？ ab hAB = ab HB= HA+ hAB 原理：是利用能提供水平視線的儀器，測定原理：是利用能提供水平視線的儀器，測定 地面點間的高差，從而推算高程的一種方法地面點間的高差，從而推算高程的一種方法 hAB= h =h1+h2 + =(a1 b1)+(a2 b2 )+ = ab 111 bah 222 bah 333 bah A B AB h 1 b 1 a 1 h 2 b 2 a 2 h 3 b 3 a

6、3 h 4 a 4 b 4 h 過A點的水準面 444 hab n水準儀：水準儀： 提供一條水平視線，并能照準水準尺、讀數提供一條水平視線，并能照準水準尺、讀數 n水準尺：水準尺：用于讀取刻度用于讀取刻度 一般使用黑紅雙面水準尺；尺底端常數為一般使用黑紅雙面水準尺；尺底端常數為4.687/4.787； 水準尺一般成對使用，水準尺一般成對使用， n尺墊：尺墊：防止水準尺下沉和變位防止水準尺下沉和變位 頂端球面的切面放置水準尺頂端球面的切面放置水準尺 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具 DD大地測量儀器；大地測量儀器； SS水準儀；水準儀； XX精度。即：一公里往返測高差中數中誤差（毫米）。

7、 DS3型 水準儀水準儀 望遠鏡望遠鏡 水準器水準器 基基 座座 水準儀結構： 目鏡目鏡 微傾螺旋微傾螺旋 物鏡調焦螺旋物鏡調焦螺旋 物鏡物鏡 左右微左右微 動螺旋動螺旋 水平制水平制 動螺旋動螺旋 腳螺旋腳螺旋 準星準星 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物鏡物鏡調焦透鏡調焦透鏡十字絲分劃板十字絲分劃板目鏡目鏡 是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。 水準器水準器 長水準管長水準管 圓水準器圓水準器 長水準管長水準管 圓水準器圓水準器 圓水準軸圓水準軸 水準軸水準軸 圓水準器水準管軸圓水準器水準管軸 圓水準器校正螺旋圓水準器校正螺旋 圓

8、水準器的作用：粗略整平圓水準器的作用：粗略整平 分劃值：分劃值：830/2mm 氣泡氣泡 液體液體 長水準管的作用：精確整平長水準管的作用：精確整平 分劃值：分劃值：20/2mm 長水準管軸長水準管軸 黑面起點黑面起點 0.000和和0.000米米 紅面起點紅面起點 4.687和和4.787米米 實際的標尺實際的標尺觀測的標尺觀測的標尺 1 3 2 3 1 2 缺口缺口準星準星 水平微動螺旋水平微動螺旋 水平制水平制 動螺旋動螺旋 對光螺旋對光螺旋 目鏡目鏡 調節(jié)調節(jié) 螺旋螺旋 微傾螺旋微傾螺旋 12 1.272 0.712 1.1971.197 12 0.7260.726 讀數練習讀數練習

9、f - 組合焦距組合焦距 s - 補償器到分補償器到分 劃板的距離劃板的距離 - 傾斜視線傾斜視線 - 水平視線偏轉角水平視線偏轉角 n - 補償系數補償系數 安置一“補償器”實現(xiàn)自動安平的。 K(十字絲交點）十字絲交點） 水準尺水準尺 水平光線水平光線 傾斜視線傾斜視線 物鏡物鏡 nsf sf sfd / tantan 即：即： 補補 償償 器器 f s d K A A GS1型銦鋼尺型銦鋼尺 索佳索佳C330型自動安平水準儀型自動安平水準儀 索佳索佳B20型自動安平水準儀型自動安平水準儀索佳索佳B1C型自動安平水準儀型自動安平水準儀 RAB碼 水準尺 索佳SDL30數碼水準儀 n水準測量水

10、準測量測出一系列的高程點。測出一系列的高程點。 n基本概念：測站、轉點基本概念：測站、轉點 h A B 大地水準面 HB=? A 連續(xù)中間水準測量 hAB= h =h1+h2 + =(a1 b1)+(a2 b2 )+ = ab HB=A + hAB hAB A B 大地水準面大地水準面 HB=? A h hAB 1 1、測站校核：、測站校核： 在一個測站上觀測兩次高差，兩次高差不符在一個測站上觀測兩次高差，兩次高差不符 值應在允許范圍內。值應在允許范圍內。 方法有變儀器高法和雙面尺法方法有變儀器高法和雙面尺法。 2、線路校核：線路校核： 把已知高程點和待測點布設成路線，線路觀測高把已知高程點和

11、待測點布設成路線，線路觀測高 差和理論高差不符值應在允許范圍內。差和理論高差不符值應在允許范圍內。 線路方式主要有閉合水準路線線路方式主要有閉合水準路線 、附合水準路線、附合水準路線 、 往返水準路線往返水準路線 閉合水準路線閉合水準路線 附合水準路線附合水準路線 支水準路線支水準路線 單一水準路線單一水準路線水準網水準網 高差閉合差：高差閉合差：實測高差與其理論值之差應該為實測高差與其理論值之差應該為0，但由于，但由于 測量中不可避免帶有誤差，使得觀測所得高差與理論高差測量中不可避免帶有誤差，使得觀測所得高差與理論高差 不相等，其差值稱為高差閉合差不相等，其差值稱為高差閉合差 BM1 BM2

12、 h= h測 -（H終-H始) BM0 h= h測 測 BM0 h= h往 往+ h返返 BM3 BM1 BM2 結點結點 BM1 TP1 1 1 BM1 TP1 1.563 0.986 +0.577 19.431 2 2 TP1 A A 1.762 1.828 0.066 3.3252.814+0.511+0.511 BM1 BM2 A B 2 +0.511 4 +2.791 4 1.632 H BM1=19.431; H BM2 = 21.121 A B C D 閉合水準路線閉合水準路線 A B C D 附和水準路線附和水準路線 A B D 支水準路線支水準路線 3、計算改正后高差計算改正

13、后高差 hi i+1 = hi i+1 + i 4、計算各點的高程、計算各點的高程 H i+1=Hi+ hi i+1 i = - f h L i / L i = - f h n i / n L 線路總長；線路總長； L i 第第 i 段長度（段長度（i=1、2、3、） n 測站測站總數； n i 為第為第 i 測段測站數。測段測站數。 i 各測段高差改正各測段高差改正 2、滿足滿足 h f h允 允計算高差改正數 計算高差改正數 注：注： v與與 h 大小相等，符號相反。大小相等，符號相反。 BM1 BM2 A B 2 +0.511 4 +2.791 4 1.632 0.004 0.008 0

14、.008 0.515 2.799 1.624 19.431 19.946 22.745 21.121 BM1 A B BM2 2 4 4 0.511 2.791 1.632 10 1.670 0.0201.690 fh=1.670(21.12119.431)=20(mm) fh允 允= 31(mm) 例：已知水準點例：已知水準點IV1的高程的高程H始 始 = 21.453 m， ， IV2點的高程點的高程H終 終 = 25.006m，求各點平差后高 ，求各點平差后高 程。程。 1 2 3 n1 =5 h1=3.748 n2=10 h2=-12.365 n3=6 h3=11.430 n4=4 h

15、4=0.715 IV1 IV2 （1）高差閉合差的計算）高差閉合差的計算 f h= h測 測 -（ （H終 終-H始始） ） = 3.528 -（25.006 -21.453）= - 0.025 m f h允 允 = 10 n = 50 mm， ，合格。合格。 （2）高差閉合差的調整）高差閉合差的調整 i = - f h n i / n 1=0.005 2=0.010 3=0.006 4=0.004 檢核計算：檢核計算： i = - f h （3）計算各點改正后的高差）計算各點改正后的高差 HIV1= 21.453 m H1= HIV1 + h1 = 25.206 m H2= H1 + h2

16、= 12.851 m H3= H2 + h3 = 24.287 m HIV2= H3 + h4 = 25.006 m = 已知高程已知高程 h1= h1 + 1 h2= h2 + 2 h3= h3 + 3 h4 = h4 + 4 （4）計算各點的高程）計算各點的高程 已知：已知：H BM1=19.431 ， 分別測定分別測定A、B、C、D四點的高程。四點的高程。 BM1 A B C D BM1 TP1 1 1 2 2 A 3.3252.814+0.511+0.511 BM1 BM2 A B 2 +0.511 4 +2.791 4 1.632 0.004 0.008 0.008 0.515 2.

17、799 1.624 19.431 19.946 22.745 21.121 BM1 A B BM2 2 4 4 0.511 2.791 1.632 10 1.670 0.0201.690 fh=1.670(21.12119.431)=20(mm) f h允 允= 31(mm) 儀器豎軸 圓水準器軸 水準管軸 視準軸 圓水準軸圓水準軸 L L0 0 L L0 0 長水準管軸長水準管軸L LL L 視準軸視準軸 C C C C 豎軸豎軸 V VV V 水準儀滿足的軸線條件水準儀滿足的軸線條件 v圓水準器軸圓水準器軸儀器的豎軸，即儀器的豎軸，即L L0 0L L0 0 VV VV 。 v水準管軸水準

18、管軸視準軸，即視準軸，即LLCC LLCC 。( (主要條件主要條件) ) v十字絲橫絲十字絲橫絲 豎軸豎軸VV VV 。 檢校目的：檢校目的： 使儀器的各軸系滿足應有的幾何條件。使儀器的各軸系滿足應有的幾何條件。 檢校目的：檢校目的： 當圓水準管氣泡居中時，儀器的豎軸基本上當圓水準管氣泡居中時，儀器的豎軸基本上 處于鉛垂位置。處于鉛垂位置。 L L0 0L L0 0 VV ? VV ? 檢驗方法檢驗方法： 轉動三個腳螺旋使圓水準器的氣泡居中，然轉動三個腳螺旋使圓水準器的氣泡居中，然 后將望遠鏡旋轉后將望遠鏡旋轉180180，如果仍然居中，說明滿足，如果仍然居中，說明滿足 此條件。如果氣泡偏離

19、中央位置，則需校正。此條件。如果氣泡偏離中央位置，則需校正。 校正方法校正方法： 轉動腳螺旋，使氣泡向中間移動偏離量的轉動腳螺旋，使氣泡向中間移動偏離量的 一半，然后用改正針校正氣泡，使其居中。一半，然后用改正針校正氣泡，使其居中。 檢校目的檢校目的： 當儀器的豎軸處于鉛垂位置時，橫絲應處于水平當儀器的豎軸處于鉛垂位置時，橫絲應處于水平 位置。位置。 橫絲橫絲 豎軸豎軸VV ？ 檢驗方法檢驗方法： 整平儀器，瞄準墻上的固定點，水平微動，整平儀器，瞄準墻上的固定點，水平微動， 固定點是否離開十字絲橫絲。如果偏離十字絲橫固定點是否離開十字絲橫絲。如果偏離十字絲橫 絲，則需校正。絲，則需校正。 校正

20、方法校正方法： 撥正十字絲環(huán)。撥正十字絲環(huán)。 檢驗方法檢驗方法： （1）在比較平坦的地面上，相距約）在比較平坦的地面上，相距約4060m左右的地左右的地 方打兩個木樁或放兩個尺墊作為固定點方打兩個木樁或放兩個尺墊作為固定點A和和B。檢驗時先將。檢驗時先將 水準儀安置在距兩點等距離處，在符合氣泡居中的情況下，水準儀安置在距兩點等距離處，在符合氣泡居中的情況下， 分別讀取分別讀取A、B點上的水準尺的讀數點上的水準尺的讀數a1和和b1，求得高差，求得高差 h1=a1-b1。（。（h1不含有該項誤差的影響）不含有該項誤差的影響） （2）將儀器搬至）將儀器搬至B點附近（相距約點附近（相距約3米處），在符

21、合米處），在符合 氣泡居中的情況下，對遠尺氣泡居中的情況下，對遠尺A和近尺和近尺B，分別讀得讀數，分別讀得讀數a2 和和b2，求得第二次高差，求得第二次高差h2=a2-b2。若。若h2=h1，說明儀器的水，說明儀器的水 準管平行于視準軸，無需校正。若準管平行于視準軸，無需校正。若h2 h1，則水準管軸不，則水準管軸不 平行于視準軸，平行于視準軸， h2與與h1的差值大于的差值大于3mm，需要校正，需要校正。 檢校目的檢校目的：使長水準管軸平行于視準軸，提供：使長水準管軸平行于視準軸，提供 水平視線。水平視線。 LL CC ？ =1803.14159266060206265 D1D2 h1 A

22、B ii i a a1 a2 a2 b b1 b2 x1x2 D hh i 2 12 校正方法校正方法: 算出遠尺的正確讀算出遠尺的正確讀 數數a2， a2=h1+b2。 轉動微傾螺旋，令轉動微傾螺旋，令 遠尺遠尺A上讀數恰為上讀數恰為a2， 此時視線已水平，而符此時視線已水平，而符 合氣泡不居中，用校正合氣泡不居中，用校正 針撥動水準管上、下兩針撥動水準管上、下兩 校正螺絲，使氣泡居中，校正螺絲，使氣泡居中， 這時水準管軸就平行于這時水準管軸就平行于 視準軸。視準軸。 松上緊下松上緊下 松下緊上松下緊上 水準測量的水準測量的誤差來源誤差來源及及注意事項注意事項 儀器誤差儀器誤差 觀測誤差觀測

23、誤差 外界條件的影響外界條件的影響 調焦誤差調焦誤差 當前后視距相等時，轉向時就不需調焦或只當前后視距相等時，轉向時就不需調焦或只 需做少量調焦，即可減小該誤差需做少量調焦，即可減小該誤差. 075. 0 Dm 075. 0 平 D為水準儀到標尺的距離 所以，觀測時應控制視距的長度小于所以，觀測時應控制視距的長度小于 100m，同時應注意整平儀器。，同時應注意整平儀器。 D V m 60 照 所以測量時應注意控制視距長度，所以測量時應注意控制視距長度， 減小該誤差的影響減小該誤差的影響. ba )cos1 (cosbbbaba 水準尺傾斜的誤差水準尺傾斜的誤差 當水準尺傾斜時當水準尺傾斜時,其

24、讀數比垂直豎立時大，且視線越其讀數比垂直豎立時大，且視線越 高誤差越大。高誤差越大。 估讀誤差估讀誤差 其大小與厘米分格的寬度，十字絲的粗細，望遠鏡的其大小與厘米分格的寬度，十字絲的粗細，望遠鏡的 放大倍率和視距長度等有關。所以各等級水準測量對上述放大倍率和視距長度等有關。所以各等級水準測量對上述 方面各有要求方面各有要求 1 a 2 a 2 b 1 b 1 2 后前前后法后前前后法 取平均取平均 1111111 )(babah 2222222 )(babah21 )()()( 2121 babah 儀器安置在儀器安置在AB中中 點時點時,可消除該項可消除該項 誤差的影響誤差的影響 A 1 2

25、 a b AB h B 大地水準面大地水準面 光線經過大氣層時光線經過大氣層時,由疏媒質折向密媒質，一般由疏媒質折向密媒質，一般 情況下，大氣層的密度上疏下密，視線成一條彎向下情況下，大氣層的密度上疏下密，視線成一條彎向下 方的曲線，且離地面越近，彎曲的程度越大。方的曲線，且離地面越近，彎曲的程度越大。 在平坦地區(qū)，當前后視距基本相等時，前后折光在平坦地區(qū)，當前后視距基本相等時，前后折光 差方向相同，大小基本相等，影響得到抵消；在上坡差方向相同，大小基本相等，影響得到抵消；在上坡 或下坡時，由于前后視線高度相差較大，折光差的影或下坡時，由于前后視線高度相差較大，折光差的影 響增大。響增大。 三

26、、四等水準測量一般用于建立小地區(qū)測圖以及 一般工程建設場地的高程首級控制。 一一. .三、四等水準測量及其技術要求三、四等水準測量及其技術要求 三、四等水準點的高程應從附近的一、二等水 準點引測；如在獨立地區(qū)，可采用閉合水準路 線； 三、四等水準點一般須長期保存，點位要建立 在穩(wěn)固處。 三、四等水準測量可用精密水準測量方法進行， 而本節(jié)主要介紹用DS3水準儀進行三、四等水準測 量的方法； 三、四等水準測量的技術要求 表6-19 三、四等水準測量測站技術要求 等 級 視線長度 (m) 前、后視 距離差 (m) 前、后視 距離累積差 (m) 紅、黑面 讀 數 差 (mm) 紅、黑面 高差之差 (m

27、m) 三 等 65 3 6 2 3 四 等 80 5 10 3 5 表6-5 三、四等水準測量主要技術要求 等級 每公里高 附合路 水準儀 測段往返測 附合路線或 差中誤差 線長度 級別 高差不符值 環(huán)線閉合差 (mm) (km) (mm) (mm) 三等 6 45 DS3 12R 12L 四等 10 15 DS3 20R 20L 注：R為測段的長度；L為附合路線的長度，均以km為單位。 二二. .三三. .四等水準測量作業(yè)方法四等水準測量作業(yè)方法 1.1.采用雙面尺法作測站檢核采用雙面尺法作測站檢核 2.2.每站觀測次序：每站觀測次序： 后視后視( (黑面黑面) ) 上絲讀數，下絲讀數，中絲

28、讀數上絲讀數，下絲讀數，中絲讀數 前視前視( (黑面黑面) ) 上絲讀數，下絲讀數，中絲讀數上絲讀數，下絲讀數，中絲讀數 前視前視( (紅面紅面) ) 中絲讀數中絲讀數 后視后視( (紅面紅面) ) 中絲讀數中絲讀數 后視尺前視尺 三、三、 四四 等等 水水 準準 測測 量量 記記 錄錄 三三. .三、四等水準測量成果整理三、四等水準測量成果整理 附合水準路線、閉合水準路線的計算方法 與等外水準路線相同。 結點水準路線、水準網的平差計算，要考 慮“權”。 A B C D E F G H J K (a)(b)(c) N N M N L L L L L L L L L L L 1 2 1 2 3

29、4 1 2 3 4 5 單結點水準路線的平差計算實例 G H J K (a)(b) M N L L L L L 1 2 3 4 5 4L N 3 L M L 5 L K J G H N 3 L M L1 L2 (c) 3 GH GH L L1,2 1,2 JK L L4,5 3 雙結點水準路線的平差計算實例 G H J K M N L1=4.80 L2=6.00 L3=5.02 L4=4.20 L5=5.14 h=-1.280 h=-0.288 h=+1.443 h=+0.586 h=-0.281 Hk=6.102 Hj=5.244 Hg=5.654 Hh=4.650 三角高程測量三角高程測量

30、 掌握三角高程測量的基本原理和計算方法； 熟悉三角高程測量的作業(yè)方法。 已知兩點之間的水平距離水平距離D(或斜距S)，觀測垂直角垂直角 ， 從而計算高差。 使用于山區(qū)或不便于進行水準測量的地區(qū)。 三角高程測量要求考慮地球曲率的影響。 一.三角高程測量原理 二.較遠距離的三角高程測量 三.三角高程測量的其他特點 三角高程測量是一種間接測定間接測定兩點之間高差高差的方法 一一.三角高程測量原理三角高程測量原理 B點的高程：點的高程： ABAB hHH 已知AB水平距離D， A點高程HA，在測站A觀測 垂直角，則： 或liSh liDh AB AB sin tan （S為斜距） 在距離200米以內，

31、把大地水準面看成水平面 二二.一般情況下的三角高程測量一般情況下的三角高程測量 距離較遠時，考慮地球曲率差和大氣折光差對高差 的影響，應對觀測得到的高差加“兩差兩差”改正： R D kf R D f 2 2 2 2 2 1 球差改正： 氣差改正： R D kfff 2 1 2 21 兩差改正： （k=0.14） 精密水準測量的實施精密水準測量的實施 精密水準測量作業(yè)的一般規(guī)定精密水準測量作業(yè)的一般規(guī)定 精密水準測量觀測精密水準測量觀測 精密水準測量一般指國家精密水準測量一般指國家一、二一、二等水準測量，等水準測量， 在各項工程的不同建設階段的高程控制測量中，在各項工程的不同建設階段的高程控制測

32、量中， 極少進行一等水準測量極少進行一等水準測量，故在工程測量技術規(guī)，故在工程測量技術規(guī) 范中，將水準測量分為二、三、四等三個等級，范中，將水準測量分為二、三、四等三個等級， 其精度指標與國家水準測量的相應等級一致其精度指標與國家水準測量的相應等級一致 精密水準測量作業(yè)的一般規(guī)定精密水準測量作業(yè)的一般規(guī)定 精密水準測量的實施作出了各種相應的規(guī)定精密水準測量的實施作出了各種相應的規(guī)定 ： （1 1）觀測前觀測前3030分鐘分鐘，應將儀器置于露天陰影處，應將儀器置于露天陰影處， 使使儀器與外界氣溫趨于一致儀器與外界氣溫趨于一致；觀測時應用測傘遮；觀測時應用測傘遮 蔽陽光；遷站時應罩以儀器罩。蔽陽光

33、；遷站時應罩以儀器罩。 （2 2）儀器距前、后視水準標尺的距離應盡量相）儀器距前、后視水準標尺的距離應盡量相 等，其差應小于規(guī)定的限值：二等水準測量中規(guī)等，其差應小于規(guī)定的限值：二等水準測量中規(guī) 定，一測站前、后定，一測站前、后視距差應小于視距差應小于1.0m1.0m，前、后視，前、后視 距累積差應小于距累積差應小于3m3m。這樣，可以。這樣，可以消除或削弱與距消除或削弱與距 離有關的各種誤差對觀測高差的影響離有關的各種誤差對觀測高差的影響，如，如i i角誤角誤 差和垂直折光等影響。差和垂直折光等影響。 （5）在兩相鄰測站上，應按）在兩相鄰測站上，應按奇、偶數測站的觀奇、偶數測站的觀 測程序進

34、行觀測測程序進行觀測，對于，對于往測奇數測站按往測奇數測站按“后前前后前前 后后”、偶數測站按、偶數測站按“前后后前前后后前”的觀測程序在相的觀測程序在相 鄰測站上交替進行。返測時，奇數測站與偶數測鄰測站上交替進行。返測時，奇數測站與偶數測 站的觀測程序與往測時相反，即奇數測站由前視站的觀測程序與往測時相反，即奇數測站由前視 開始，偶數測站由后視開始。這樣的觀測程序可開始，偶數測站由后視開始。這樣的觀測程序可 以以消除或減弱與時間成比例均勻變化的誤差對觀消除或減弱與時間成比例均勻變化的誤差對觀 測高差的影響測高差的影響，如，如i i角的變化和儀器的垂直位移角的變化和儀器的垂直位移 等影響。等影

35、響。 （6）在連續(xù)各測站上安置水準儀時，應使其中）在連續(xù)各測站上安置水準儀時，應使其中 兩腳螺旋與水準路線方向平行，而第三腳螺旋輪兩腳螺旋與水準路線方向平行，而第三腳螺旋輪 換置于路線方向的左側與右側。換置于路線方向的左側與右側。 （9）一個測段的水準測量路線的往測和返測應）一個測段的水準測量路線的往測和返測應 在不同的氣象條件下進行，如分別在上午和下午在不同的氣象條件下進行，如分別在上午和下午 觀測。觀測。 （10)使用補償式自動安平水準儀觀測的操作程序使用補償式自動安平水準儀觀測的操作程序 與水準器水準儀相同。觀測前對圓水準器應嚴格與水準器水準儀相同。觀測前對圓水準器應嚴格 檢驗與校正，觀

36、測時應嚴格使圓水準器氣泡居中。檢驗與校正，觀測時應嚴格使圓水準器氣泡居中。 精密水準測量觀測精密水準測量觀測 1.1.測站觀測程序測站觀測程序 往測時，奇數測站照準水準標尺分劃的順往測時，奇數測站照準水準標尺分劃的順 序為序為 后視標尺的基本分劃；后視標尺的基本分劃； 前視標尺的基本分劃；前視標尺的基本分劃； 前視標尺的輔助分劃；前視標尺的輔助分劃； 后視標尺的輔助分劃；后視標尺的輔助分劃； 精密水準測量觀測精密水準測量觀測 以往測奇數測站為例，一測站的操作程序如下：以往測奇數測站為例，一測站的操作程序如下： （一）置平儀器。氣泡式水準儀望遠鏡繞垂直（一）置平儀器。氣泡式水準儀望遠鏡繞垂直 軸

37、旋轉時，水準氣泡兩端影像的分離，不得超過軸旋轉時，水準氣泡兩端影像的分離，不得超過 lcm，對于自動安平水準儀，要求圓氣泡位于指，對于自動安平水準儀，要求圓氣泡位于指 標圓環(huán)中央。標圓環(huán)中央。 （四）用水平微動螺旋使望遠鏡照準前視標（四）用水平微動螺旋使望遠鏡照準前視標 尺的輔助分劃，并使符合氣泡兩端影像精確符尺的輔助分劃，并使符合氣泡兩端影像精確符 合（雙擺位自動安平水準儀置于第合（雙擺位自動安平水準儀置于第擺位），擺位）， 用楔形平分線精確照準并進行標尺輔助分劃與用楔形平分線精確照準并進行標尺輔助分劃與 測微分劃讀數（測微分劃讀數（7）。）。 （五）旋轉望遠鏡，照準后視標尺的輔助分（五）旋

38、轉望遠鏡，照準后視標尺的輔助分 劃，并使符合水準氣泡兩端影像精確符合（雙劃，并使符合水準氣泡兩端影像精確符合（雙 擺位自動安平水準儀仍在第擺位自動安平水準儀仍在第擺位），用楔形擺位），用楔形 平分線精確照準并進行輔助分劃與測微分劃讀平分線精確照準并進行輔助分劃與測微分劃讀 數（數（8）。下表中第（）。下表中第（1）至（）至（8）欄是讀數的記）欄是讀數的記 錄部分，（錄部分，（9）至（）至（18）欄是計算部分。）欄是計算部分。 測自 至 20 年 月 日 時間 始 時 分 末 時 分 成 像 溫度 云量 風向風速 天氣 土質 太陽方向 精密水準測量觀測精密水準測量觀測 現(xiàn)以往測奇數測站的觀測程序

39、為例，來說明計算內現(xiàn)以往測奇數測站的觀測程序為例，來說明計算內 容與計算步驟容與計算步驟 視距部分的計算視距部分的計算 （9）=（1）-（2） （10）=（5）-（6） （11）=（9）-（10） （12）=（11）+前站（前站（12） 高差部分的計算與檢核高差部分的計算與檢核 （14）（）（3）+ K -（8） 式中式中K為基輔差（對于為基輔差（對于N3水準標尺而言水準標尺而言K=3.0155m) 精密水準測量觀測精密水準測量觀測 （13）=（4）+ K -（7） （15）=（3）-（4） （16）=（8）-（7） （17）=（14）-（13）=（15）-（16）檢核）檢核 （18）= （1

40、5）+（16） 以上即一測站全部操作與觀測過程以上即一測站全部操作與觀測過程。 2 1 精密水準測量觀測精密水準測量觀測 一、二等精密水準測量一、二等精密水準測量外業(yè)計算尾外業(yè)計算尾 數取位規(guī)定數取位規(guī)定如下表：如下表： 一、二等水準測量一、二等水準測量限差規(guī)定限差規(guī)定如下表：如下表： 第五章第五章 測量誤差基本知識測量誤差基本知識 學習要點 建立測量誤差的基本概念 觀測值的中誤差 觀測值函數的中誤差 誤差傳播定律 加權平均值及其中誤差 5-1 測量誤差的概念 一、測量誤差的來源 1、儀器精度的局限性 2、觀測者感官的局限性 3、外界環(huán)境的影響 二、測量誤差的分類與對策 （一）分類 系統(tǒng)誤差系

41、統(tǒng)誤差在相同的觀測條件下，誤差 出現(xiàn)在符號和數值相同，或按一定的規(guī)律 變化。 偶然誤差偶然誤差在相同的觀測條件下，誤 差出現(xiàn)的符號和數值大小都不相同，從 表面看沒有任何規(guī)律性，但大量的誤差 有“統(tǒng)計規(guī)律” 粗差粗差特別大的誤差（錯誤） 粗差粗差細心，多余觀測 系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差找出規(guī)律，加以改 正 偶然誤差偶然誤差多余觀測，制定 限差 如何評價數據的精度？ -24 -21 -18-15-12-9 -6 -3 0 +3+6 +9 +12+15+18+21+24 X= k/d 的偶然誤差是觀測值式中： 叫標準差方差： ii n i i l n , 1 2 2 n n i i 1 2 2 ii lX

42、標準差常用m表示，在 測繪界稱為中誤差。 m l l m T 1 2 )( 2 )( 2 2 2 2 1 )( 1, 0 0 2 1 )( x x exf x exf 則 若 x x x x 9973. 0)33()( 9545. 0)22()( 6826. 0)()( 1)( , ),( 3 3 2 2 2 2 XPxf XPxf XPxf xf X NX 的正態(tài)分布為 服從參數隨機變量 時當 2 2 2 2 1 )( 0 x exf 則 若 9973. 0)( 9545. 0)( 6826. 0)()( 3 3 2 2 xf xf XPxf m2 允 三、容許誤差 m3 允 或： 5-3觀

43、測值的算術平均 值及改正值 x n l n i i l 1 平均數的倒數 i l 1 算術平均數： 滿足最小二乘原則的最優(yōu)解滿足最小二乘原則的最優(yōu)解 nn lX lX lX 22 11 X n l n n n n l X n lim 0 lim 4 ）特性更據偶然誤差第（ x n l iii lxllv l 改正值的特性 0 i vv 定義改正值 1 1 2 n v m n i i 1 1 2 2 n v n i i 中誤差 nn lX lX lX 22 11 11 11 11 lxv lxv lxv )( )( )( 22 11 xXv xXv xXv nn 1 )(2 )( )( )( )

44、( )()( 22 13121 2 22 2 2 1 2 2 2 2 n vv n nn nn xX xX n vv n xXnvv n xX xXnxXnv nn n 次序觀測值 l改正數 vvv 1123.457-525 2123.450+24 3123.453-11 4123.449+39 5123.451+11 S123.452040 毫米16. 3 2 32. 6 15 40 452.123 m l ii lX n m i lx i v n l x 1 n vv m 二、中誤差二、中誤差 .),( 21 xxfy設有函數式： n m yy y .),( 21 xxfy設有函數式： .

45、 2211 dxfdxfdy ni dxdxff dxfdxfdxfdy nxnx .3 , 2 , 1 . . 2121 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 多次，設每個自變量都觀測了 式中f有正有負 0. )( 2lim . )( 2 . )()( 1 21 21 1 21 21 1 2 2 2 2 1 2 1 2 1 1 2 n dxdx ffn n dxdx ff n dx f n dx f n dy n i i n i i n i i n i i n i i ，當 n dx f n dx f n dx f n dy n i n n n i i n i i n i i 1 2

46、1 2 2 2 2 1 2 1 2 1 1 2 . . )()( 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 . nny mfmfmfm 2 2 2 2 2 2 22 2 2 2 sin cossin cossin sin vSh vSh mDmvm mvSmvm dvvSdsvdh vSh 或， 三， 二， 一， 2 2 2 2 2 2 22 2 2 2 cos sincos sincos cos vSh vSD mhmvm mvSmvm dvvSdsvdD vSD 或， 三， 二， 一， n lll x n 21 m n m n m n m n m dl n dl n dl n dx nx

47、 n 1 ) 1 () 1 () 1 ( 111 222 2 22 1 2 21 次序觀測值 l 1180-00-10.3-10.3106.1 2179-59-57.2+2.87.8 3179-59-49.0+11.0121 4180-00-01.5-1.52.6 5180-00-02.6-2.66.8 S-1.6244.3 秒0 .7 5 3 .244 m CBA 2 2 3mm mm3 秒0 . 43/ mm 1、測回法觀測水平角時盤左、盤右的限差不超、測回法觀測水平角時盤左、盤右的限差不超 過過40秒；秒； 2、用、用DJ6經緯儀對三角形各內角觀測一測回的經緯儀對三角形各內角觀測一測回的

48、 限差；限差； 3、兩次儀器高法的高差限差。、兩次儀器高法的高差限差。 A l C l B l 3 CBA lll x x A l C l B l C P B P A P lPlPlP lll lllllll x CCBBA ACBA 543 543 12 12874321 ll C B A A A pmm mm mm mm mm llll / 5/ 4/ 3/ 9/3 3/ )( 2 2 321 2 2 l l m m p minvvW x n l l ll nllv v v W i iii i 0)( 0)(2 minpvvvW x p lp l lpplllpvp vp v W i ii

49、 iiiiiii ii 0)( 0)(2 n l l pp i i 當： S S C S B S A x C S C B S B A S A x C S C B S B A S A S ii i ii P m m P p m P p m P p m m P p m P p m P p m l P p l P p l P p P lp p lp x 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 . . . p m P m m S l pp l 此式表明 i i P m m 2 2 n mp m mpnm CBAjmpm jj jj jj 2 2 2 2 2 2 .),( 所以 因為

50、 n p m )( 2 1 )( 2 n pvv m 次序觀測值l權p改正數vpvpvv 1123.4573-4.5-13.5 60.75 2123.4503.5+2.58.821.88 3123.4535-0.5-2.51.25 4123.4491+3.53.512.25 5123.4512.5+1.53.75.62 S123.452515.0046.63 452.123 0 ll毫米42. 3 2 83. 6 15 63.46 0 m 毫米0 . 1 0 i l p m m 2 2 j j m m P ),( ,21n xxxfy 222 2 2 2 2 1 2 1 2 nny mfmfm

51、fm n n y p f p f p f p 2 2 2 2 1 2 1 1 pppp 3 ,180 f f p ppp ppppp 2 3 6 9 9 61 9 11 9 11 9 41 60 333 第六章第六章 平面控制測量平面控制測量 學習要點 控制測量概述 平面控制網的定位和定向 導線測量與導線計算 控制測量概述控制測量概述 一、一、控制測量的概念控制測量的概念 二、二、平面控制測量平面控制測量 三、三、全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng) 1.1.目的與作用目的與作用 為測圖或工程建設的測區(qū)建立統(tǒng)一的平面和高程控制網為測圖或工程建設的測區(qū)建立統(tǒng)一的平面和高程控制網 控制誤差的積累控制誤差的積累

52、 作為進行各種細部測量的基準作為進行各種細部測量的基準 2.2.控制測量分類控制測量分類 按內容分：按內容分：平面控制測量、高程控制測量平面控制測量、高程控制測量 按精度分：按精度分：一等、二等、三等、四等；一級、二級、三級一等、二等、三等、四等；一級、二級、三級 按方法分：按方法分：天文測量、常規(guī)測量天文測量、常規(guī)測量(三角測量、導線測量、水三角測量、導線測量、水 準測量準測量)、衛(wèi)星定位測量、衛(wèi)星定位測量 小地區(qū)：小地區(qū)：不必考慮地球曲率對水平角和水平距離影響的范圍。不必考慮地球曲率對水平角和水平距離影響的范圍。 控制點：控制點：具有精確可靠平面坐標參數或高程參數的測量基準點。具有精確可靠

53、平面坐標參數或高程參數的測量基準點。 控制網：控制網：由控制點分布和測量方法決定所組成的圖形或路線。由控制點分布和測量方法決定所組成的圖形或路線。 3.3.有關名詞有關名詞 控制測量：控制測量：為建立控制網所進行的測量工作。為建立控制網所進行的測量工作。 6-1控制測量概述 一、一、控制測量的概念控制測量的概念 二、二、平面控制測量平面控制測量 建立平面控制網，測定各平面控制建立平面控制網，測定各平面控制 點的坐標點的坐標X X、Y Y。 等級關系等級關系： 布置形式布置形式： 分一等、二等、三等、四等，前一等 作為以后各等的控制基準，逐級控制 (由整體到局部，由高級到低級)。 小地區(qū)內布置一

54、級、二級、三級和圖 根控制。 見：見：圖6-1 一等三角鎖；圖6-2 二等連 續(xù)網；圖6-3三角網和三邊網；圖6-4 導線網； 三角鎖、三角網(三邊網、邊角網)、 導線網、交會定點，等。 1.常規(guī)平面控制測量的等級關系 城市平面控制網的等級關系 三角(三邊)網 城市導線控制范圍 二等 三等 三等 四等 四等 一級小三角 一級導線 二級小三角 二級導線 三級導線 城市基本控制 小地區(qū)首級控制 圖根控制圖根導線圖根三角 圖圖 6-1 一等三角鎖一等三角鎖為國家平面控制網的基礎 2.各級平面控制網平面控制網布置形式 二等連續(xù)網二等連續(xù)網充填一等三角鎖成為國家平面控制網的骨干。 三、四等三角網和導線網

55、三、四等三角網和導線網 根據測區(qū)的需要，在二等三角網的基礎上進行加密，基本 圖形如下： 圖6-3 三角網或三邊網圖6-4 導線網 在一、二級小三角或一、二、三級導線(測區(qū)的首級首級 控制控制)下,布置圖根控制圖根控制網。圖根控制網的圖形與一、 二級小三角或一、二、三級導線的圖形基本相同，其 區(qū)別在于：圖根控制網的控制面積小，邊長較短，精 度要求較低，平差方法采用簡易平差。 交會定點 前方交會 后方交會 附合導線 閉合導線 支導線 導線布置的一般形式 單結點導線 3.3.常規(guī)平面控制測量常規(guī)平面控制測量的主要技術要求 （P144 表6-1，表6-2，表6-3，） 圖根導線的技術要求 測圖 附合導

56、 平均邊 測距相對 測 角 測回數 導線全 方位角 比例尺 線長度 長(m) 中誤差 中誤差 DJ6 長相對 閉合差 (km) (mm) () 閉合差 1:500 500 75 一般地區(qū) 1:1000 1000 110 1/3000 20 1 1/2000 60n 1:2000 2000 180 表6-4 三.全球定位系統(tǒng)GPSGPS技術簡要 1.1.系統(tǒng)基本構成 三大部分：空間衛(wèi)星座 地面監(jiān)控 用戶設備 空間衛(wèi)星座空間衛(wèi)星座 24顆衛(wèi)星發(fā)射信號 衛(wèi)星軌道、時間數據及 輔助資料信息 用戶設備用戶設備 接收設備 接收衛(wèi)星信號 地面監(jiān)控地面監(jiān)控 中央控制系統(tǒng) 時間同步 跟蹤衛(wèi)星定位 2 2、GPS

57、GPS定位原理定位原理 (1)(1)測邊后方交會測邊后方交會 0-XYZ0-XYZ為空間三維坐標系統(tǒng)；為空間三維坐標系統(tǒng)； A(x A(xa a,y,ya a,z,za a) )、 B(x B(xb b,y,yb b,z,zb b) )為為 待定點；待定點； S1 S1，S2S2，S3S3，S4S4為空間已知為空間已知 點點 ( (衛(wèi)星衛(wèi)星) )，坐標分別為，坐標分別為x x1 1y y1 1z z1 1, , x x2 2y y2 2z z2 2, x, x3 3y y3 3z z3 3 ， x x4 4y y4 4z z4 4 。 如果測定了如果測定了A A、B B點與各衛(wèi)星的點與各衛(wèi)星的

58、 距離距離DiDi，就可以計算，就可以計算A A、B B點的點的 三維坐標。三維坐標。 (2)(2)采用同步觀測，能獲得兩點采用同步觀測，能獲得兩點 間高精度的差分觀測值：間高精度的差分觀測值： ab ab ab zzz yyy xxx （6-1-16-1-1） (3)(3)通過與測區(qū)原有大地控制網的聯(lián)測，求得通過與測區(qū)原有大地控制網的聯(lián)測，求得GPSGPS坐標與大地坐標與大地 坐標之間的轉換參數，從而求得觀測點的測量坐標坐標之間的轉換參數，從而求得觀測點的測量坐標 3 3、GPSGPS定位測量的特點定位測量的特點 相鄰測站之間不必通視，布網靈活； 定位精度高，差分距離相對誤差約為110ppm

59、； 全天候觀測，不受天氣影響； 觀測、記錄、計算高度自動化； 實時定位的優(yōu)越性，廣泛應用于眾多領域。 室內、地下及地面空間不夠開闊地帶，不能 接收到衛(wèi)星信號，觀測受到限制。 4 4、GPSGPS技術在測量中的地位技術在測量中的地位 1)GPS定位點之間無須通視； 4)已基本取代常規(guī)的大地控制測量方法，使經典的 等級控制測量技術基本淘汰。 5)RTK技術的迅速發(fā)展和廣泛應用 2)有利于長距離、大跨距的測量定位，如控制測 量以及海島、海峽的聯(lián)系測量。 3)測量方便。 一一. .方位角的定義方位角的定義 方位角方位角從標準方向起，順時針量到直線所成的 夾角。從0360。 簡稱：方向角 地面同一直線，

60、由 于起始的標準方向 不同，其方位角的 名稱和數值也不同。 標準方向標準方向 方位角名稱方位角名稱 測定方法測定方法 真北方向真北方向(真子午線方向) 真方位角真方位角A A 天文方法測定 磁北方向磁北方向(磁子午線方向) 磁方位角磁方位角AmAm 羅盤儀測定 坐標縱軸坐標縱軸(中央子午線方向) 坐標方位角坐標方位角 計算而得 標 準 方 向 O O P P P P O O 真真 北北 A A 磁磁 北北 Am 坐坐 標標 縱縱 軸軸 X Y A B AB BA AB BA=AB180 例例1 1 已知 CD= 782024， JK=3261230， 求 DC，KJ： 解：解：DC=25820