測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

1、測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)(1)基礎(chǔ)知識(shí) (2)水準(zhǔn)測(cè)量 (3)水平角測(cè)量 (4)距離測(cè)量與直線定向 (5)誤差基本理論 (6) 導(dǎo)線測(cè)量 (7)交會(huì)法 (8)三角高程測(cè)量一、一、 緒緒 論論1.1 定義測(cè)量學(xué)是一古老的地球科學(xué)，它自于希臘文的“土地劃分”。而近代的測(cè)量學(xué)已經(jīng)發(fā)展為一門多方面的綜合科學(xué)，通常叫做測(cè)繪科學(xué)。測(cè)繪科學(xué)研究的對(duì)象主要是地球的形狀、大小和地表面上各種物體的幾何形狀及其空間位置，目的是為人們了解自然和改造自然服務(wù)。2地形測(cè)量學(xué)地形測(cè)量學(xué)：可以把地球表面上一個(gè)小區(qū)域當(dāng)作平面看待而不考：可以把地球表面上一個(gè)小區(qū)域當(dāng)作平面看待而不考慮其曲率。地形測(cè)量學(xué)研究的內(nèi)容可以用文字和數(shù)

2、字記錄下來，慮其曲率。地形測(cè)量學(xué)研究的內(nèi)容可以用文字和數(shù)字記錄下來，也可用圖表示。也可用圖表示。大地測(cè)量學(xué)大地測(cè)量學(xué)：研究的對(duì)象是地表上一個(gè)較大的區(qū)域甚至整個(gè)地球：研究的對(duì)象是地表上一個(gè)較大的區(qū)域甚至整個(gè)地球時(shí)，就必須考慮地球的曲率，其基本任務(wù)是建立國家大地控制網(wǎng)，時(shí)，就必須考慮地球的曲率，其基本任務(wù)是建立國家大地控制網(wǎng)，測(cè)定地球形狀、大小和研究地球重力場(chǎng)。測(cè)定地球形狀、大小和研究地球重力場(chǎng)。攝影測(cè)量學(xué)攝影測(cè)量學(xué)：攝影測(cè)量學(xué)是利用攝影象片來研究地表形狀和大?。簲z影測(cè)量學(xué)是利用攝影象片來研究地表形狀和大小的測(cè)繪科學(xué)。的測(cè)繪科學(xué)。工程測(cè)量學(xué)工程測(cè)量學(xué)：建設(shè)工程等方面的測(cè)繪工作。主要任務(wù)有三方面，：

3、建設(shè)工程等方面的測(cè)繪工作。主要任務(wù)有三方面，即：地面到圖紙，圖紙到地面，以及變形觀測(cè)。即：地面到圖紙，圖紙到地面，以及變形觀測(cè)。制圖學(xué)制圖學(xué)：利用測(cè)量所得的資料，研究如何投影編繪成地圖，以及：利用測(cè)量所得的資料，研究如何投影編繪成地圖，以及地圖制作的理論、工藝技術(shù)和應(yīng)用等方面的測(cè)繪科學(xué)是制圖學(xué)的地圖制作的理論、工藝技術(shù)和應(yīng)用等方面的測(cè)繪科學(xué)是制圖學(xué)的范疇。范疇。1.2 測(cè)繪科學(xué)分測(cè)繪科學(xué)分類類3世界測(cè)繪科學(xué)的發(fā)展與成熟始于17世紀(jì)。1617年開始應(yīng)用三角測(cè)量；1668年出現(xiàn)了放大倍數(shù)為40倍的望遠(yuǎn)鏡，并普遍應(yīng)用于各種測(cè)量?jī)x器上。法國人皮卡爾等從1669年起進(jìn)行子午線弧長(zhǎng)測(cè)量，直到1792179

4、8年米申和德倫貝爾進(jìn)行了歷史性的工作，把通過巴黎的子午圈的長(zhǎng)度的四千萬分之一作為lm。德國數(shù)學(xué)家高斯在1794年提出了最小二乘法理論，奠定了測(cè)量平差的基礎(chǔ)。高斯又于18161820年推導(dǎo)了橫圓柱正形投影的計(jì)算公式，克呂格在1912年加以研究改進(jìn)，用于測(cè)量實(shí)際。 1.3 測(cè)量學(xué)的發(fā)展概測(cè)量學(xué)的發(fā)展概況況世界測(cè)繪科學(xué)的發(fā)展（1）420世紀(jì)50年代前后開始，不少新的科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展。如電子學(xué)、信息論、相干光理論、電子計(jì)算機(jī)、空間科學(xué)技術(shù)等，它們又推動(dòng)了測(cè)繪科學(xué)的發(fā)展。1947年研究利用光波進(jìn)行測(cè)距，到60年代中利用氦氖激光器作為光源的電磁波測(cè)距儀就問世了，這是量距工作的一大變革。在80年代電磁波測(cè)距

5、儀在白天或黑夜的最大測(cè)程就能達(dá)到60公里，而且精度可達(dá)（5mm+1ppm）。短測(cè)程的測(cè)距儀，測(cè)程為 12km，誤差僅及厘米。 世界測(cè)繪科學(xué)的發(fā)展（2）520世紀(jì)40年代自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的問世，標(biāo)志著水準(zhǔn)測(cè)量自動(dòng)化的開端。1990年已研制出數(shù)字水準(zhǔn)儀，可以作到讀數(shù)記錄全自動(dòng)化。1968年生產(chǎn)了電子經(jīng)緯儀，它采用光柵、光學(xué)編碼來代替刻度分劃線，以電信號(hào)方式獲得測(cè)量數(shù)據(jù)，并可自動(dòng)記錄在存貯載體上。陀螺經(jīng)緯儀與激光經(jīng)緯儀亦已應(yīng)用于工程測(cè)量的定向工作。1957年第一顆人造地球衛(wèi)星上天，1966年開始進(jìn)行人衛(wèi)大地測(cè)量，能以可全天候觀測(cè)，速度快，精度高，對(duì)洲際之間、島嶼和島嶼之間及島嶼和大陸之間的聯(lián)測(cè)能既快速

6、又正確。20世紀(jì)70年代，通過人造衛(wèi)星拍攝地球的照片，使航天技術(shù)有了廣泛發(fā)展和應(yīng)用。80年代開始發(fā)射的全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星，在90年代全部完成發(fā)射任務(wù)。世界測(cè)繪科學(xué)的發(fā)展（3）6數(shù)字化自動(dòng)成圖系統(tǒng)，其中包括航測(cè)數(shù)字化成圖與全站儀數(shù)字化成圖，它與傳統(tǒng)的方法相比，具有成圖周期短、勞動(dòng)強(qiáng)度小、圖紙精度高等等無可比擬的優(yōu)點(diǎn)?！?s”技術(shù)的崛起，其中包括地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和遙感，使測(cè)繪科學(xué)走向更高層次的電子化與自動(dòng)化。世界測(cè)繪科學(xué)的發(fā)展（4）7p 早在春秋戰(zhàn)國時(shí)期，已經(jīng)制成了利用磁石的指南儀器“司南”，它是沿用幾千年的指南針與羅盤的雛型。大約是公元前2200年，夏禹治水時(shí)，使用了“左準(zhǔn)繩，右規(guī)矩”的

7、測(cè)量工具和方法。長(zhǎng)沙馬王堆3號(hào)漢墓出土了西漢時(shí)期的地形圖和駐軍圖。東漢張衡研制的天球儀與侯風(fēng)地動(dòng)儀、魏晉時(shí)期劉徽的海島算經(jīng)、西晉裴秀的制圖六體、唐李吉甫的元和群縣圖志等等一系列成就都在我國測(cè)繪史上增添了光輝的篇章。我國測(cè)繪科學(xué)的發(fā)展（1）8唐代僧一行（張遂）主持了大規(guī)模的天文測(cè)量，其中包括公元724年進(jìn)行的從河南滑縣到上蔡長(zhǎng)達(dá)300km的子午線弧長(zhǎng)測(cè)量，并用日圭測(cè)定緯度，這是世界上最早的子午線弧長(zhǎng)測(cè)量。宋代沈括在他的著名著作夢(mèng)溪筆談中提出了磁偏角現(xiàn)象，這比哥倫布的發(fā)現(xiàn)要早400年。郭守敬（元朝時(shí)期的著名天文學(xué)與水利學(xué)家）編制出我國古代最先進(jìn)、施行最久的歷法授時(shí)歷，最早提出用平均海水面作為高程基

8、準(zhǔn)面的思路，比西方要早幾百年。在我國清代初期開展了全國性測(cè)圖工作，17081718年完成了皇輿全圖。（法國在17301780年進(jìn)行全國性地形測(cè)量。俄國在1745年繪成了歐洲部分地圖13幅和亞洲部分地圖6幅）我國測(cè)繪科學(xué)的發(fā)展（2）9v我國測(cè)繪事業(yè)自1949年新中國成立后進(jìn)入了迅速發(fā)展的時(shí)期。1956年建立了國家測(cè)繪總局，建立了全國統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)，建立了全國范圍的大地控制網(wǎng)，測(cè)繪了全國基本圖和大量不同比例尺地形圖。我國測(cè)繪科學(xué)的發(fā)展（3）10二、二、 測(cè)量學(xué)的基本知識(shí)測(cè)量學(xué)的基本知識(shí) 2.1 地球形狀大小和測(cè)量坐標(biāo)系的概念地球形狀大小和測(cè)量坐標(biāo)系的概念 大地水準(zhǔn)面：大地水準(zhǔn)面：平均海水

9、面是代替海水靜止時(shí)的水面，是一個(gè)特定重力位的水準(zhǔn)面，稱為大地水準(zhǔn)面。測(cè)量工作取得重力方向的一般方法是，用細(xì)繩懸掛一個(gè)垂球G，細(xì)繩即為懸掛點(diǎn)O的重力方向，通常稱它為垂線或鉛垂線方向。由于地球吸引力的大小與地球內(nèi)部的質(zhì)量有關(guān)，而地球內(nèi)部的質(zhì)量分布又不均勻，這引起地面上各點(diǎn)的鉛垂線方向產(chǎn)生不規(guī)則的變化，因而大地水準(zhǔn)面實(shí)際上是一個(gè)有微小起伏的不規(guī)則曲面。 11大地坐標(biāo)系和高程大地坐標(biāo)系和高程：地面上的物體大多具有空間形狀，例如丘陵、山地、河谷、洼地等。為了研究空間物體的位置，數(shù)學(xué)上采用投影的方法加以處理。一個(gè)點(diǎn)在空間的位置，需要三個(gè)量來確定。在測(cè)量工作中，這三個(gè)量通常用該點(diǎn)在基準(zhǔn)面（參考橢球面）上的投

10、影位置和該點(diǎn)沿投影方向到基準(zhǔn)面（一般實(shí)用上是大地水準(zhǔn)面）的距離來表示。12大地水準(zhǔn)面與參考橢球面的相對(duì)關(guān)系，可在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)選擇一點(diǎn)P，設(shè)想把橢球體和大地體相切，切點(diǎn) P位于 P點(diǎn)的鉛垂線方向上，這時(shí)，橢球面上 P的法線與該點(diǎn)對(duì)大地水準(zhǔn)面的鉛垂線相重合，并使橢球的短軸與地球自轉(zhuǎn)軸平行。這項(xiàng)確定橢球體與大地體之間相互關(guān)系并固定下來的工作，稱為參考橢球體的定位，P點(diǎn)則稱為大地原點(diǎn)。 13高斯高斯克呂格平面直角坐標(biāo)系克呂格平面直角坐標(biāo)系測(cè)量工作是在橢球面面上進(jìn)行的。在橢球面上，點(diǎn)的位置以經(jīng)測(cè)量工作是在橢球面面上進(jìn)行的。在橢球面上，點(diǎn)的位置以經(jīng)緯度表示，而要測(cè)算地面點(diǎn)的經(jīng)緯度，其工作是很繁雜的。為緯度表示

11、，而要測(cè)算地面點(diǎn)的經(jīng)緯度，其工作是很繁雜的。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，如果在一定范圍內(nèi)，把球面當(dāng)平面看待，那么，了簡(jiǎn)化計(jì)算，如果在一定范圍內(nèi)，把球面當(dāng)平面看待，那么，在平面上處理測(cè)量數(shù)據(jù)，地面點(diǎn)的位置就可用平面直角坐標(biāo)在平面上處理測(cè)量數(shù)據(jù)，地面點(diǎn)的位置就可用平面直角坐標(biāo)x x，y y表示。實(shí)際工作中，由于點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)表示。實(shí)際工作中，由于點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)x x，y y求算長(zhǎng)度、夾求算長(zhǎng)度、夾角、面積等等也很方便。角、面積等等也很方便。因此，測(cè)量上，尤其是測(cè)繪地形圖時(shí)，因此，測(cè)量上，尤其是測(cè)繪地形圖時(shí)，通用的還是平面直角坐標(biāo)。通用的還是平面直角坐標(biāo)。這樣，就產(chǎn)生了一個(gè)將橢球面上的這樣，就產(chǎn)生了一個(gè)將橢球

12、面上的點(diǎn)位轉(zhuǎn)換到平面上的問題。研究這個(gè)問題的學(xué)科，稱為點(diǎn)位轉(zhuǎn)換到平面上的問題。研究這個(gè)問題的學(xué)科，稱為地圖投地圖投影學(xué)影學(xué)高斯投影（我國常用）。高斯投影（我國常用）。142.2 2.2 用水平面代替水準(zhǔn)面的限度用水平面代替水準(zhǔn)面的限度在實(shí)際測(cè)量工作中，在一定的測(cè)量精度要求和測(cè)區(qū)面積不大的情況下，往往以水平面直接代替水準(zhǔn)面，就是把較小一部分地球表面上的點(diǎn)投影到水平面上來決定其位置。 一、一、水準(zhǔn)面的曲率對(duì)水平距離的影響：水準(zhǔn)面的曲率對(duì)水平距離的影響：在半徑為10km的圓面積內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)度的測(cè)量工作時(shí)，可以不必考慮地球曲率；也就是說可以把水準(zhǔn)面當(dāng)作水平面看待，即實(shí)際沿圓弧丈量所得距離作為水平距離，其誤

13、差可忽略不計(jì)。二、二、水準(zhǔn)面的曲率對(duì)水平角度的影響：水準(zhǔn)面的曲率對(duì)水平角度的影響：計(jì)算表明，對(duì)于面積在100km2以內(nèi)的多邊形，地球曲率對(duì)水平角度的影響只有在最精密的測(cè)量中才需要考慮，一般不必考慮。 三、三、地球曲率對(duì)高差的影響：地球曲率對(duì)高差的影響：地球曲率的影響對(duì)高差而言，即使在很短的距離內(nèi)也必須加以考慮。152.3 2.3 地形圖的認(rèn)識(shí)地形圖的認(rèn)識(shí)凡是圖上既表示出道路、河流、居民地等一系列固定物體的平面位置，又表示出地面各種高低起伏形態(tài)，并經(jīng)過綜合取舍，按比例縮小后用規(guī)定的符號(hào)和一定的表示方法描繪在圖紙上的正形投影圖，都可稱為地形圖。測(cè)繪地形圖測(cè)繪地形圖時(shí)，是先把一些起控制作用的點(diǎn)，經(jīng)過

14、一定的數(shù)學(xué)法則（地圖投影）處理后，求出它們的平面坐標(biāo)和高程。再把根據(jù)這些點(diǎn)所測(cè)得的地貌、地物，按上面所介紹的繪制地形圖的原則繪制成圖。地形圖的內(nèi)容地形圖的內(nèi)容：地形圖一般四周都有圖框（測(cè)量上稱為圖廓）。圖框的方向，通常上北，下南，左西，右東。否則，就應(yīng)在圖上繪出指北的方向。圖上還應(yīng)有比例尺、坐標(biāo)系、高程系及施測(cè)日期。 16凡是圖上既表示出道路、河流、居民地等一系列固定物體的平面位置，又表示出地面各種高低起伏形態(tài)，并經(jīng)過綜合取舍，按比例縮小后用規(guī)定的符號(hào)和一定的表示方法描繪在圖紙上的正形投影圖，都可稱為地形圖。17三項(xiàng)基本觀測(cè)量：l高程l水平角l水平距離183.1 3.1 水準(zhǔn)測(cè)量原理水準(zhǔn)測(cè)量原

15、理水準(zhǔn)測(cè)量是測(cè)出地面點(diǎn)高程的方法之一。已知A點(diǎn)高程為HA，欲測(cè)定B點(diǎn)的高程。首先測(cè)出A、B兩點(diǎn)之間的高差。則B點(diǎn)的高程為：HB= HA + hAB 三、水準(zhǔn)儀及其使用19水準(zhǔn)測(cè)量：水準(zhǔn)測(cè)量：測(cè)出AB兩點(diǎn)之間的高差，可在AB兩點(diǎn)上分別豎立兩根標(biāo)尺，在兩點(diǎn)之間安置一架能提供水平視線的儀器，使視線水平照準(zhǔn)A點(diǎn)標(biāo)尺讀數(shù)，設(shè)為，再照準(zhǔn)B點(diǎn)標(biāo)尺讀數(shù)，設(shè)為，則AB兩點(diǎn)間的高差為 ：hAB =-因?yàn)锳點(diǎn)高程已知，通常稱a為后視讀數(shù)，而稱b為前視讀數(shù)。即hAB=后視讀數(shù)一前視讀數(shù)。 高差hAB本身可正可負(fù)20轉(zhuǎn)點(diǎn)、測(cè)站：轉(zhuǎn)點(diǎn)、測(cè)站：如果兩點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn)，或高差較大時(shí)，僅安置一次儀器便不能測(cè)得它們的高差，這時(shí)需

16、要加設(shè)若干個(gè)臨時(shí)的立尺點(diǎn)，作為傳遞高程的過渡點(diǎn)，稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)。欲求A點(diǎn)至B點(diǎn)的高差hAB，選擇一條施測(cè)路線，用水準(zhǔn)儀依次測(cè)出AP的高差hAP、PQ的高差hPQ等，直到最后測(cè)出的高差hWB。每安置一次儀器，稱為一個(gè)測(cè)站，而P、Q、RW等點(diǎn)即為轉(zhuǎn)點(diǎn)。hAB=hAp+hpQ+ + hBW212.2 DS3水準(zhǔn)儀及其操作水準(zhǔn)儀是水準(zhǔn)測(cè)量的主要儀器，按其所能達(dá)到的精度分為DS05、DS1、DS3及DS10等幾種等級(jí)。“D”和“S”表示中文“大地”和“水準(zhǔn)儀”中“大”字和“水”字的漢語拼音的第一個(gè)字母，通常在書寫時(shí)可省略字母“D”，下標(biāo)“05”、“l(fā)”、“3”及“10”等數(shù)字表示該類儀器的精度。S3型和S10

17、型水準(zhǔn)儀稱為普通水準(zhǔn)儀，用于國家三、四等水準(zhǔn)及普通水準(zhǔn)測(cè)量，S05型和S1型水準(zhǔn)儀稱為精密水準(zhǔn)儀，用于國家一、二等精密水準(zhǔn)測(cè)量。22S3型水準(zhǔn)儀的構(gòu)造S3型微傾式水準(zhǔn)儀組成，它主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和基座三部分。儀器的上部有望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)管、水準(zhǔn)管氣泡觀察窗、圓水準(zhǔn)器、目鏡及物鏡對(duì)光螺旋、制動(dòng)螺旋、微動(dòng)及微傾螺旋等。 23儀器豎軸與儀器基座相連；望遠(yuǎn)鏡和水準(zhǔn)管連成一個(gè)整體，轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋可以調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管連同望遠(yuǎn)鏡一起相對(duì)于支架作上下微小轉(zhuǎn)動(dòng)，使水準(zhǔn)管氣泡居中，從而使望遠(yuǎn)鏡視線精確水平，由于用微傾螺旋使望遠(yuǎn)鏡上、下傾斜有一定限度，可先調(diào)整腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，粗略定平儀器。整個(gè)儀器的上部可以繞儀器豎

18、軸在水平方向旋轉(zhuǎn)，水平制動(dòng)螺旋和微動(dòng)螺旋用于控制望遠(yuǎn)鏡在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，松開制動(dòng)螺旋，望遠(yuǎn)鏡可在水平方向任意轉(zhuǎn)動(dòng)，只有當(dāng)擰緊制動(dòng)螺旋后，微動(dòng)螺旋才能使望遠(yuǎn)鏡在水平方向上作微小轉(zhuǎn)動(dòng)，以精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)。24水準(zhǔn)器：水準(zhǔn)儀的水平視線是應(yīng)用一個(gè)稱為水準(zhǔn)器的部件獲得的。水準(zhǔn)器是利用液體受重力作用后氣泡居最高處的特性，使水準(zhǔn)器的一條特定的直線位于水平或豎直位置的一種裝置。水準(zhǔn)器分兩種： 管水準(zhǔn)器，通常稱為水準(zhǔn)管。 圓水準(zhǔn)器。25水準(zhǔn)管水準(zhǔn)管的管子用玻璃制成，其縱剖面方向的內(nèi)表面為具有一定半徑的圓弧。內(nèi)表面琢磨后，將一端封閉，由開口的一端裝入質(zhì)輕而易流動(dòng)的液體如酒精或氯化理，裝滿后再加熱使液體膨脹而排去一部分，

19、然后將開口端封閉或用玻璃塞塞住，待液體冷卻后，管內(nèi)即形成了一個(gè)被液體蒸氣充塞的空間，這個(gè)空間稱為水準(zhǔn)氣泡。 當(dāng)氣泡中點(diǎn)位于管子的零點(diǎn)位置時(shí)，稱氣泡居中，也就是管子的零點(diǎn)最高時(shí)，視準(zhǔn)軸成水平位置。26圓水準(zhǔn)器：圓水準(zhǔn)器的用途是用它粗略地整平儀器。構(gòu)造上要求圓水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)軸應(yīng)與儀器的旋轉(zhuǎn)軸平行，因此按一定的操作方法，調(diào)節(jié)基座的三個(gè)腳螺旋將圓水準(zhǔn)器氣泡導(dǎo)致中央后，儀器的旋轉(zhuǎn)軸即處于基本豎直狀態(tài)。27水準(zhǔn)儀一般均采用插軸式三腳基座。與望遠(yuǎn)鏡一體的水準(zhǔn)儀豎軸直接插入基座軸套內(nèi)，并由連接螺絲固定。其結(jié)構(gòu)如圖所示，體積較小。28水準(zhǔn)尺及附件水準(zhǔn)尺及附件水準(zhǔn)尺使用干燥木料制成，一般長(zhǎng)約34m，按其構(gòu)造不同可分

20、為折尺、塔尺、直尺等數(shù)種（直尺精度較高）。為使尺子不彎曲，其橫剖面作成丁字型、槽型、工字型等。尺面每隔一厘米涂有黑白或紅白相間的分格，每分米有數(shù)字注記。為倒象望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)方便起見，注字常倒寫。尺子底面釘以鐵片，以防磨損。作為轉(zhuǎn)點(diǎn)用的尺墊（或稱尺臺(tái)）系用生鐵鑄成，一般為三角形，中央有一突起的圓頂，以便放置水準(zhǔn)尺，下有三尖腳可以插入土中。尺墊應(yīng)重而堅(jiān)固，方能穩(wěn)定。29水準(zhǔn)儀的使用水準(zhǔn)儀的使用使用水準(zhǔn)儀時(shí)，將儀器裝于三腳架上，安置在選好的測(cè)站上，三腳架頭大致水平，儀器的各種螺旋都調(diào)整到適中位置，以便螺旋向兩個(gè)方向均能轉(zhuǎn)動(dòng)。用腳螺旋導(dǎo)致圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，稱為粗平粗平；放松制動(dòng)螺旋，水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，

21、用準(zhǔn)星和照門大致瞄準(zhǔn)瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)標(biāo)尺；固定制動(dòng)螺旋，用微動(dòng)螺旋使望遠(yuǎn)鏡精確瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺；用微傾螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中，稱為精平精平；最后通過望遠(yuǎn)鏡用十字絲中間的橫絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)讀數(shù)。 30水準(zhǔn)測(cè)量的主要目的是測(cè)出一系列點(diǎn)的高程。通常稱這些點(diǎn)為水準(zhǔn)點(diǎn)水準(zhǔn)點(diǎn)。我國水準(zhǔn)點(diǎn)的高程是從青島水準(zhǔn)原點(diǎn)起算的。為了進(jìn)一步滿足工程建設(shè)和地形測(cè)圖的需要，以國家水準(zhǔn)測(cè)量的三、四等水準(zhǔn)點(diǎn)為起始點(diǎn)，尚需布設(shè)工程水準(zhǔn)測(cè)量或圖根水準(zhǔn)測(cè)量，通常統(tǒng)稱為普通水準(zhǔn)測(cè)量（也稱等外水準(zhǔn)測(cè)量）。普通水準(zhǔn)測(cè)量的精度較國家等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量低一些，水準(zhǔn)路線的布設(shè)及水準(zhǔn)點(diǎn)的密度可根據(jù)具體工程和地形測(cè)圖的要求而有較大的靈活性。 2.3 普通水準(zhǔn)測(cè)量311、

22、附合水準(zhǔn)路線從一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)起，沿一條路線進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，以測(cè)定另外一些水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，最后連測(cè)到另一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)19，稱為附合水準(zhǔn)路線。2、支水準(zhǔn)路線如果最后沒有連測(cè)到已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)，則這樣的水準(zhǔn)路線稱為支水準(zhǔn)路線。為了對(duì)測(cè)量成果進(jìn)行檢核，并提高成果的精度，單一水準(zhǔn)支線必須進(jìn)行往返測(cè)量。 3、閉合水準(zhǔn)路線從一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿一條環(huán)形路線進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，測(cè)定沿線若干水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，最后又回到原水準(zhǔn)點(diǎn)，稱為閉合水準(zhǔn)路線。4、水準(zhǔn)網(wǎng)若干條單一水準(zhǔn)路線相互連接構(gòu)成的形狀，稱為水準(zhǔn)網(wǎng)。 水準(zhǔn)路線32l 水準(zhǔn)測(cè)量成果整理：普通水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)觀測(cè)結(jié)束后，首先應(yīng)復(fù)查與檢核記錄手簿，并按水準(zhǔn)路線布

23、設(shè)形式進(jìn)行成果整理，其內(nèi)容包括： 水準(zhǔn)路線高差閉合差計(jì)算與校核； 高差閉合差的分配和計(jì)算改正后的高差； 計(jì)算各點(diǎn)改正后的高程。水準(zhǔn)測(cè)量成果整理33l）高差閉合差的計(jì)算與校核 支水準(zhǔn)路線 支水準(zhǔn)路線沿同一路線進(jìn)行了往返觀測(cè)，由于往返觀測(cè)的方向相反，因此往測(cè)和返測(cè)的高差絕對(duì)值相同而符號(hào)相反，即往測(cè)高差總和h往與返測(cè)高差總和h返的代數(shù)和在理論上應(yīng)等于零，但由于測(cè)量中各種誤差的影響，往測(cè)高差總和與返測(cè)高差總和的代數(shù)和不等于零，即有高差閉合差：返往hhfh34 閉合水準(zhǔn)路線 閉合水準(zhǔn)路線，因起點(diǎn)和終點(diǎn)均為同一點(diǎn)，構(gòu)成一個(gè)閉合環(huán)，因此閉合水準(zhǔn)路線所測(cè)得各測(cè)段高差的總和，理論上應(yīng)等于零，即h理=0。設(shè)閉合水

24、準(zhǔn)路線實(shí)際所測(cè)得各測(cè)段高差的總和為h測(cè)，其高差閉合差為 附合水準(zhǔn)路線 因起點(diǎn)A和終點(diǎn)B的高程HA、HB已知，兩點(diǎn)之間的高差是固定值，因此附合水準(zhǔn)路線所測(cè)得的各測(cè)段高差的總和理論上應(yīng)等于起終點(diǎn)高程之差，即 附合水準(zhǔn)路線實(shí)測(cè)的各測(cè)段高差總和與高差理論值之差即為附合水準(zhǔn)路線的高差閉合差：測(cè)理測(cè)hhhfhABHHh理ABhHHhf測(cè)352）高差閉合差的分配和計(jì)算改正后的高差當(dāng)高差閉合差在容許范圍內(nèi)時(shí)，可進(jìn)行高差閉合差的分配，分配原則是：分配原則是：對(duì)于閉合或附合水準(zhǔn)路線，按與路線長(zhǎng)度L或按路線測(cè)站數(shù)n成正比的原則，將高差閉合差反其符號(hào)進(jìn)行分配。用數(shù)學(xué)公式表示為高差改正數(shù)計(jì)算校核式為 ，若滿足則說明計(jì)算

25、無誤。最后計(jì)算改正后的高差，它等于第i測(cè)段觀測(cè)高差hi加上其相應(yīng)的高差改正數(shù)vhi，即ihhiihhinnfvLLfv或hhifvhiiivhh363）計(jì)算各點(diǎn)改正后的高程根據(jù)已知水準(zhǔn)點(diǎn)高程和各測(cè)段改正后的高差，依次逐點(diǎn)推求各點(diǎn)改正后的高程，作為普通水準(zhǔn)測(cè)量高程的最后成果。推求到最后一點(diǎn)高程值應(yīng)與閉合或附后水準(zhǔn)路線的已知水準(zhǔn)點(diǎn)高程值完全一致。算例算例如圖所示的附合水準(zhǔn)路線，BM.A和BM.B為已知水準(zhǔn)點(diǎn)，按普通水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)得各測(cè)段觀測(cè)高差和測(cè)段路線長(zhǎng)度分別標(biāo)注在路線的上、下方。現(xiàn)將此算例高差閉合差的分配和改正后高差及高程計(jì)算成果列于表中。37384.1 角度測(cè)量角度測(cè)量 角度測(cè)量原理 （水

26、平角測(cè)量）p 概念：地面上某點(diǎn)到兩目標(biāo)的方向線鉛垂投影在水平面上所成的角度，稱為水平角，取值范圍：0-360。四、四、 經(jīng)緯儀及水平角觀測(cè)經(jīng)緯儀及水平角觀測(cè)394.2 光學(xué)經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀 經(jīng)緯儀是測(cè)量角度的儀器。根據(jù)測(cè)角精度的不同，我國的經(jīng)緯儀系列分為DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30等幾個(gè)等級(jí)。DJ分別為“大地測(cè)量”和“經(jīng)緯儀”的漢字拼音第一個(gè)字母，其下標(biāo)數(shù)字為該儀器一測(cè)回方向觀測(cè)中誤差的秒數(shù)。401照準(zhǔn)部 望遠(yuǎn)鏡 豎直度盤 管水準(zhǔn)器 光路系統(tǒng)p 2水平度盤部分 水平度盤 度盤變換手輪 外軸p 3基座 園水準(zhǔn)器 腳螺旋414.3 經(jīng)緯儀的基本操作經(jīng)緯儀的基本操作對(duì)中：儀器中心與測(cè)站

27、標(biāo)志中心在同一鉛垂線上；整平：使儀器豎軸垂直，水平度盤居于水平位置；瞄準(zhǔn)：讀數(shù)：424.4 水平角觀測(cè)水平角觀測(cè)v測(cè)回法觀測(cè)水平角測(cè)回法觀測(cè)水平角v方向觀測(cè)法簡(jiǎn)介與撥盤手輪的作用方向觀測(cè)法簡(jiǎn)介與撥盤手輪的作用434.4 水平角觀測(cè)水平角觀測(cè)（1 1）測(cè)回法觀測(cè)水平角）測(cè)回法觀測(cè)水平角u適用情況及公路工程中的運(yùn)用u盤左盤右觀測(cè)u施測(cè)過程和記錄v安置儀器va左 b左 b右 a右v計(jì)算與精度指標(biāo) 半測(cè)回角值的計(jì)算: 左= b左-a左, 右= b右-a右 =（左+右）/2 精度指標(biāo) 最后結(jié)果OAB444.4 水平角觀測(cè)水平角觀測(cè) （2 2）方向觀測(cè)法）方向觀測(cè)法v 觀測(cè)3個(gè)以上方向的時(shí)候；v 盤左(半

28、測(cè)回；順時(shí)針ABCDA)，歸零；盤右(半測(cè)回；逆時(shí)針ACDBA) 取平均值OABDC454.5 角度測(cè)量的誤差及注意事項(xiàng)角度測(cè)量的誤差及注意事項(xiàng)v 制造方面的儀器誤差： 1)儀器的幾何軸線檢校不完善(殘余誤差)而引起的誤差； 2)加工不完善的誤差，如照準(zhǔn)部偏心差，度盤刻劃不均勻誤差。v 觀測(cè)方面的儀器誤差：1) 對(duì)中誤差； 1)目標(biāo)偏心誤差。v 觀測(cè)本身帶來的誤差： 1) 望遠(yuǎn)鏡的放大率；2) 目標(biāo)和照準(zhǔn)標(biāo)志的形狀及大?。?) 目標(biāo)影像的亮度和清晰度；4) 人眼的判斷力。v 外界條件的影響：1) 溫度變化分影響儀器的正常狀態(tài);2) 大風(fēng)會(huì)影響儀器和目標(biāo)的穩(wěn)定;3)大氣折光分導(dǎo)致視線改變方向;4

29、)大氣透明度會(huì)影響照準(zhǔn)精度;5)地面的堅(jiān)實(shí)與否車輛的震動(dòng)等會(huì)影響儀器的穩(wěn)定。465.15.1 距離丈量距離丈量 v 距離丈量指工具在地面上量測(cè)兩點(diǎn)之間的距離。丈量工作可包括點(diǎn)的標(biāo)志、直線定線和丈量等內(nèi)容。有普通測(cè)量學(xué)中，地面上兩點(diǎn)的距離一般指兩點(diǎn)之間的水平距離。當(dāng)點(diǎn)位在地面上標(biāo)定以后，用一定的丈量工具，沿著兩點(diǎn)間的直線方向進(jìn)行丈量。丈量方法按精度要求的不同異。 五、直線丈量與定向五、直線丈量與定向47地面點(diǎn)的標(biāo)志有臨時(shí)性標(biāo)志和永久性標(biāo)志兩種v 臨時(shí)性標(biāo)志：要用木樁標(biāo)定。 永久性標(biāo)志：混凝土村莊或石樁。 48丈量工具：距離丈量所使用的丈量工具，由量距所要求的精度確定。常用的丈量工具有鋼尺、皮尺、

30、繩尺等。鋼尺。鋼尺是鋼制的帶尺，用于較高精度的量距工作。鋼尺。鋼尺是鋼制的帶尺，用于較高精度的量距工作。皮尺。皮尺是麻線與細(xì)金屬絲織成的帶狀尺。皮尺。皮尺是麻線與細(xì)金屬絲織成的帶狀尺。繩尺。又稱測(cè)繩，是內(nèi)含金屬絲的繩子，外用棉線包裹。標(biāo)桿。又稱花桿。用以標(biāo)定點(diǎn)位或直線的方向，由堅(jiān)實(shí)不易彎曲的木桿制成，也有用鋁合金制成的金屬標(biāo)桿。測(cè)桿。在測(cè)量距離過程中，用以標(biāo)志所量尺段的起止點(diǎn)，計(jì)算整尺段數(shù)。垂球。垂球用金屬制成，上大下尖呈圓錐形。 495.2 5.2 光電測(cè)距光電測(cè)距 通過直接或間接地測(cè)定測(cè)距信號(hào)在被測(cè)距離上通過直接或間接地測(cè)定測(cè)距信號(hào)在被測(cè)距離上的往返傳播時(shí)間的往返傳播時(shí)間t2D，同時(shí)求定測(cè)

31、距信號(hào)在大氣同時(shí)求定測(cè)距信號(hào)在大氣中的傳播速度中的傳播速度v，即可按下式求得距離即可按下式求得距離D：DtvD221505.3 5.3 直線定向直線定向 直線定向：確定直線與基本方向之間的角度關(guān)系。 標(biāo)準(zhǔn)方向的種類（ “三北”方向）：v真子午線方向：橢球的子午線方向v磁子午線方向：磁針北端確定的方向v坐標(biāo)縱線方向：高斯平面直角坐標(biāo)系X軸方向磁偏角：真、磁子午線之間的夾角，叫磁偏角。東偏：磁子午線偏真子午線以東為東偏；（正）西偏：磁子午線偏真子午線以西為西偏；（負(fù)）子午線收斂角：真子午線與坐標(biāo)縱線的夾角51直線方向的表示方法 方位角：從標(biāo)準(zhǔn)方向北端起，順時(shí)針方向量到某直線的夾角。角值范圍：0 3

32、60；一條直線有正反兩個(gè)方向，通常以直線前進(jìn)的方向?yàn)檎较颉?象限角。直線與基本方向線相交的銳角，就是由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端或南端起量順時(shí)針或逆時(shí)針至某直線所夾的銳角，常用R表示。角值范圍：0 90 坐標(biāo)方位角：以平行于坐標(biāo)縱線的方向?yàn)榛痉较虻姆轿唤墙凶鴺?biāo)方位角，簡(jiǎn)稱方向角。角值范圍：0 36052l 導(dǎo)線，是由若干條直線連接成的折線；每條直線叫做導(dǎo)線邊（測(cè)距）；相鄰直線間的水平角叫轉(zhuǎn)折角（經(jīng)緯儀觀測(cè)）。 導(dǎo)線測(cè)量是建立國家基本平面控制的方法之一； 導(dǎo)線測(cè)量也可以用于工程建設(shè)的平面控制。六、六、 導(dǎo)線測(cè)量導(dǎo)線測(cè)量536.1 6.1 導(dǎo)線測(cè)量與控制網(wǎng)導(dǎo)線測(cè)量與控制網(wǎng) v國家基本控制網(wǎng)：國家平面控制網(wǎng)

33、分為一、二、三、四等四個(gè)等級(jí)，布設(shè)形式有三角鎖、精密導(dǎo)線、插點(diǎn)等形式。v城市及工程控制網(wǎng)：為城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)及施工放樣等目的而建立的控制網(wǎng)稱為城市或工程控制網(wǎng)。v小地區(qū)控制網(wǎng)：在小范圍內(nèi)建立的控制網(wǎng)稱為小地區(qū)控制網(wǎng)；其分類包括首級(jí)控制和圖根控制。導(dǎo)線測(cè)量是建立平面控制的方法之一導(dǎo)線測(cè)量是建立平面控制的方法之一54導(dǎo)線的類型導(dǎo)線的類型 按照測(cè)量邊長(zhǎng)的方法不同，導(dǎo)線通常分為以下幾種形式： 1量距導(dǎo)線（鋼尺） 2視距導(dǎo)線（光學(xué)視距法） 3電磁波測(cè)距導(dǎo)線（測(cè)距儀器） 按導(dǎo)線的布設(shè)形式分為以下幾種： 1閉合導(dǎo)線： 2附合導(dǎo)線： 3支導(dǎo)線： 4一個(gè)結(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線網(wǎng)： 5兩個(gè)以上結(jié)點(diǎn)或兩個(gè)以上閉合環(huán)的導(dǎo)線網(wǎng)：

34、55一個(gè)結(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線網(wǎng)三個(gè)閉合環(huán)的導(dǎo)線網(wǎng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線網(wǎng)導(dǎo)線測(cè)量工作內(nèi)容導(dǎo)線測(cè)量工作內(nèi)容外業(yè)（選點(diǎn)；量邊；測(cè)角）外業(yè)（選點(diǎn)；量邊；測(cè)角） 內(nèi)業(yè)內(nèi)業(yè)576.2 6.2 導(dǎo)線測(cè)量的外業(yè)工作導(dǎo)線測(cè)量的外業(yè)工作 （選點(diǎn)；量邊；測(cè)角）（選點(diǎn)；量邊；測(cè)角）(1) 踏勘選點(diǎn)及建立標(biāo)志 首先應(yīng)根據(jù)測(cè)量的目的、測(cè)區(qū)的大小以及測(cè)圖比例尺來確定導(dǎo)線的布設(shè)，然后再到測(cè)區(qū)內(nèi)踏勘，根據(jù)測(cè)區(qū)的地形條件確定導(dǎo)線的布設(shè)形式。最好是結(jié)合已有的可利用的測(cè)量成果綜合考慮布點(diǎn)方案。 導(dǎo)線點(diǎn)位選定后，要用標(biāo)志將點(diǎn)位在地面上標(biāo)定下來。一般的圖根點(diǎn)常用木樁、鐵釘?shù)葮?biāo)志標(biāo)定點(diǎn)位。點(diǎn)位標(biāo)定后，應(yīng)進(jìn)行點(diǎn)的統(tǒng)一編號(hào)，并應(yīng)繪制點(diǎn)之記略圖，以便于尋找點(diǎn)位

35、。58(2)邊長(zhǎng)的測(cè)量 導(dǎo)線邊長(zhǎng)可用測(cè)距儀、全站儀直接測(cè)量，也可用鋼尺丈量。若用測(cè)距儀、全站儀測(cè)定，應(yīng)往返各測(cè)一次，達(dá)到精度要求后取其平均值作為最后結(jié)果。測(cè)定時(shí)，可以測(cè)定斜距，測(cè)定時(shí)，可以測(cè)定斜距，觀測(cè)豎直角，然后改正為水平距離。也可以直接測(cè)定水平觀測(cè)豎直角，然后改正為水平距離。也可以直接測(cè)定水平距離。距離。 若用鋼卷尺直接丈量，應(yīng)同向丈量?jī)纱位蛲蹈髡闪恳淮?，?duì)于圖根導(dǎo)線，相對(duì)誤差小于或等于1/2000時(shí)，取其平均值最后結(jié)果。 量得的邊長(zhǎng)要進(jìn)行尺長(zhǎng)、溫度和傾斜等改正，還要進(jìn)行歸算至大地水準(zhǔn)面的改正和歸算至高斯投影面的改正。但對(duì)于一般的導(dǎo)線，若不超過規(guī)定限差，可以不考慮其改正。59(3) 觀測(cè)

36、水平角 導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角用經(jīng)緯儀采用測(cè)回法觀測(cè)（多方向則方向觀測(cè)法）。 導(dǎo)線的等級(jí)不同，使用儀器類型不同，那么，測(cè)回?cái)?shù)也不同。圖根導(dǎo)線用DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀觀測(cè)一測(cè)回即可。 導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角有左角、右角之分，可以觀測(cè)左角，也可以觀測(cè)右角。但同一導(dǎo)線要觀測(cè)左角就確定為左角，要觀測(cè)右角就確定為右角，以免計(jì)算坐標(biāo)時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤。(4)定向 獨(dú)立導(dǎo)線：用羅盤儀測(cè)定起始邊的方位角。 當(dāng)導(dǎo)線與高級(jí)控制點(diǎn)連接時(shí)，應(yīng)由已知點(diǎn)的坐標(biāo)反算已知邊的方位角。 606.3 6.3 導(dǎo)線測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算導(dǎo)線測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算 內(nèi)業(yè)計(jì)算中數(shù)字取位要求：對(duì)于四等以下的小三角及導(dǎo)線，角值取至秒，邊長(zhǎng)及坐標(biāo)取至毫米(mm)，對(duì)于圖導(dǎo)線，角值取至秒，邊

37、長(zhǎng)和坐標(biāo)取至厘米(cm). 計(jì)算基本公式：已知起始點(diǎn)坐標(biāo)，邊長(zhǎng)和坐標(biāo)方位角，求各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)iiiiiiiiSyySxxsincos1161).3,2,1(.)sin()cos(1001111200111nisyxyxijjiiiiiiiiiii或?qū)懗蔀楣士傻梅轿唤沁f推公式上式也可以寫成左加右減左加右減已知：已知：求算：求算：62內(nèi)業(yè)計(jì)算步驟內(nèi)業(yè)計(jì)算步驟v角度閉合差的計(jì)算和分配（角度閉合差應(yīng)該“反符號(hào)平均分配” ）v用改正后的角值計(jì)算各邊的坐標(biāo)增量，再計(jì)算整個(gè)坐標(biāo)閉合差。iixxSSviiiyySSviyxv只考慮x坐標(biāo)閉合條件：把x坐標(biāo)閉合差 “反符號(hào)按邊長(zhǎng)為比例配賦給各邊的坐標(biāo)增量”。v第四步：只考慮y坐標(biāo)閉合條件。把y坐標(biāo)閉合差 “反符號(hào)按邊長(zhǎng)為比例配賦給各邊的坐標(biāo)增量” 。63注意：坐標(biāo)閉合差配賦的計(jì)算檢查 各邊的改正數(shù)之和數(shù)值上應(yīng)等于其閉合差，但符號(hào)相反；遞推得最后一點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)等于其已知的坐標(biāo)。 （否則要檢查：已知點(diǎn)坐標(biāo)的抄錄；邊長(zhǎng)的抄錄，邊長(zhǎng)與點(diǎn)號(hào)的匹配；閉合差的計(jì)算；改正數(shù)的計(jì)算及其符號(hào)是否正確；遞推是否正確.） 計(jì)算過程中要隨時(shí)進(jìn)行檢查?！安怀霾铄e(cuò)是加快工作的主要的措施”。 計(jì)算導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。64例：例： 閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算v 角度閉合差的計(jì)算與調(diào)整：n邊形的內(nèi)角和應(yīng)為 (n-2)*180 v 導(dǎo)線邊坐標(biāo)方位角的