《測量學(xué)基礎(chǔ)知識》

1、測量學(xué)基礎(chǔ)知識測量學(xué)基礎(chǔ)知識(1)基礎(chǔ)知識 (2)水準(zhǔn)測量 (3)水平角測量 (4)距離測量與直線定向 (5)誤差基本理論 (6) 導(dǎo)線測量 (7)交會法 (8)三角高程測量2一、一、 緒緒 論論1.1 定義測量學(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)，通常叫做測繪科學(xué)。測繪科學(xué)研究的對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)。31.1.地形測量學(xué)地形測量學(xué)：可以把地球表面上一個小區(qū)域當(dāng)作平面看待而不考：可以把地球表面上一個小區(qū)域當(dāng)作平面看待而不考慮其曲率。地形測量學(xué)研究的內(nèi)容可以

2、用文字和數(shù)字記錄下來，慮其曲率。地形測量學(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。2.2.大地測量學(xué)大地測量學(xué)：研究的對象是地表上一個較大的區(qū)域甚至整個地球：研究的對象是地表上一個較大的區(qū)域甚至整個地球時，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，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)，測定地球形狀、大小和研究地球重力場。測定地球形狀、大小和研究地球重力場。3.3.攝影測量學(xué)攝影測量學(xué)：攝影測量學(xué)是利用攝影象片來研究地表形狀和大小：攝影測量學(xué)是利用攝影象片來研究地表形狀和大小的測繪科學(xué)。的測繪科學(xué)。4.4.工程測量學(xué)工程測量學(xué)：建設(shè)工程等方

3、面的測繪工作。主要任務(wù)有三方面，：建設(shè)工程等方面的測繪工作。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。即：地面到圖紙，圖紙到地面，以及變形觀測。5.5.制圖學(xué)制圖學(xué)：利用測量所得的資料，研究如何投影編繪成地圖，以及：利用測量所得的資料，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)用等方面的測繪科學(xué)是制圖學(xué)的范疇。范疇。1.2 測繪科學(xué)分測繪科學(xué)分類類4世界測繪科學(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)用于各種測量儀器上。法國人皮卡爾等從1669

4、年起進(jìn)行子午線弧長測量，直到17921798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算公式，克呂格在1912年加以研究改進(jìn)，用于測量實(shí)際。 1.3 測量學(xué)的發(fā)展概測量學(xué)的發(fā)展概況況世界測繪科學(xué)的發(fā)展（1）520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、電子計算機(jī)、空間科學(xué)技術(shù)等，它們又推動了測繪科學(xué)的發(fā)展。1947年研究利用光波進(jìn)行測距，到60年代中利用氦氖激光器作為光源的電磁波測距儀就問世了，這

5、是量距工作的一大變革。在80年代電磁波測距儀在白天或黑夜的最大測程就能達(dá)到60公里，而且精度可達(dá)（5mm+1ppm）。短測程的測距儀，測程為 12km，誤差僅及厘米。世界測繪科學(xué)的發(fā)展（2）620世紀(jì)40年代自動安平水準(zhǔn)儀的問世，標(biāo)志著水準(zhǔn)測量自動化的開端。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，以電信號方式獲得測量數(shù)據(jù)，并可自動記錄在存貯載體上。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)大地測量，能以可全天候觀測，速度快，精度高，對洲際之間、島嶼

6、和島嶼之間及島嶼和大陸之間的聯(lián)測能既快速又正確。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)。世界測繪科學(xué)的發(fā)展（3）7數(shù)字化自動成圖系統(tǒng)，其中包括航測數(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，使測繪科學(xué)走向更高層次的電子化與自動化。世界測繪科學(xué)的發(fā)展（4）8p 早在春秋戰(zhàn)國時期，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

7、，夏禹治水時，使用了“左準(zhǔn)繩，右規(guī)矩”的測量工具和方法。長沙馬王堆3號漢墓出土了西漢時期的地形圖和駐軍圖。東漢張衡研制的天球儀與侯風(fēng)地動儀、魏晉時期劉徽的海島算經(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繪史上增添了光輝的篇章。我國測繪科學(xué)的發(fā)展（1）9唐代僧一行（張遂）主持了大規(guī)模的天文測量，其中包括公元724年進(jìn)行的從河南滑縣到上蔡長達(dá)300km的子午線弧長測量，并用日圭測定緯度，這是世界上最早的子午線弧長測量。宋代沈括在他的著名著作夢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

8、法授時歷，最早提出用平均海水面作為高程基準(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）我國測繪科學(xué)的發(fā)展（2）10v我國測繪事業(yè)自1949年新中國成立后進(jìn)入了迅速發(fā)展的時期。1956年建立了國家測繪總局，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)，測繪了全國基本圖和大量不同比例尺地形圖。我國測繪科學(xué)的發(fā)展（3）11二、二、 測量學(xué)的基本知識測量學(xué)的基本知識 2.1 地球形狀大小和測量坐標(biāo)系的概念地球形狀大小和測量坐標(biāo)

9、系的概念 大地水準(zhǔn)面：大地水準(zhǔn)面：平均海水面是代替海水靜止時的水面，是一個特定重力位的水準(zhǔn)面，稱為大地水準(zhǔn)面。測量工作取得重力方向的一般方法是，用細(xì)繩懸掛一個垂球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)際上是一個有微小起伏的不規(guī)則曲面。 12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。一個點(diǎn)在空間的位置，需要三個量來確定。在測量工作中，這三

10、個量通常用該點(diǎn)在基準(zhǔn)面（參考橢球面）上的投影位置和該點(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。13大地水準(zhǔn)面與參考橢球面的相對關(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，橢球面上 P的法線與該點(diǎn)對大地水準(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)。 14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，而要測算地

11、面點(diǎn)的經(jīng)緯度，其工作是很繁雜的。為緯度表示，而要測算地面點(diǎn)的經(jīng)緯度，其工作是很繁雜的。為了簡化計算，如果在一定范圍內(nèi)，把球面當(dāng)平面看待，那么，了簡化計算，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求算長度、夾求算長度、夾角、面積等等也很方便。角、面積等等也很方便。因此，測量上，尤其是測繪地形圖時，因此，測量上，尤其是測繪地形圖時，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

12、了一個將橢球面上的這樣，就產(chǎn)生了一個將橢球面上的點(diǎn)位轉(zhuǎn)換到平面上的問題。研究這個問題的學(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）。152.2 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)際測量工作中，在一定的測量精度要求和測區(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)面的曲率對水平距離的影響：水準(zhǔn)面的曲率對水平距離的影響：在半徑為10km的圓面積內(nèi)進(jìn)行長度的測量工作時，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，

13、即實(shí)際沿圓弧丈量所得距離作為水平距離，其誤差可忽略不計。二、二、水準(zhǔn)面的曲率對水平角度的影響：水準(zhǔn)面的曲率對水平角度的影響：計算表明，對于面積在100km2以內(nèi)的多邊形，地球曲率對水平角度的影響只有在最精密的測量中才需要考慮，一般不必考慮。 三、三、地球曲率對高差的影響：地球曲率對高差的影響：地球曲率的影響對高差而言，即使在很短的距離內(nèi)也必須加以考慮。162.3 2.3 地形圖的認(rèn)識地形圖的認(rèn)識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。測繪地形圖測

14、繪地形圖時，是先把一些起控制作用的點(diǎn)，經(jīng)過一定的數(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、高程系及施測日期。 17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。18三項(xiàng)基本觀測量：l 高程l 水平角l 水

15、平距離193.1 3.1 水準(zhǔn)測量原理水準(zhǔn)測量原理水準(zhǔn)測量是測出地面點(diǎn)高程的方法之一。已知A點(diǎn)高程為HA，欲測定B點(diǎn)的高程。首先測出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20水準(zhǔn)測量：水準(zhǔn)測量：測出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)21轉(zhuǎn)點(diǎn)、測站：轉(zhuǎn)點(diǎn)、測站：如果兩點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn)，或高差較

16、大時，僅安置一次儀器便不能測得它們的高差，這時需要加設(shè)若干個臨時的立尺點(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，選擇一條施測路線，用水準(zhǔn)儀依次測出AP的高差hAP、PQ的高差hPQ等，直到最后測出的高差hWB。每安置一次儀器，稱為一個測站，而P、Q、RW等點(diǎn)即為轉(zhuǎn)點(diǎn)。hAB=hAp+hpQ+ + hBW222.2 DS3水準(zhǔn)儀及其操作水準(zhǔn)儀是水準(zhǔn)測量的主要儀器，按其所能達(dá)到的精度分為DS05、DS1、DS3及DS10等幾種等級?！癉”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字母，通常在書寫時可省略字母“D”，下標(biāo)“05”、“l(fā)”、“3”及

17、“10”等數(shù)字表示該類儀器的精度。S3型和S10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)測量。23S3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、目鏡及物鏡對光螺旋、制動螺旋、微動及微傾螺旋等。 24儀器豎軸與儀器基座相連；望遠(yuǎn)鏡和水準(zhǔn)管連成一個整體，轉(zhuǎn)動微傾螺旋可以調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管連同望遠(yuǎn)鏡一起相對于支架作上下微小轉(zhuǎn)動，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

18、泡居中，粗略定平儀器。整個儀器的上部可以繞儀器豎軸在水平方向旋轉(zhuǎn)，水平制動螺旋和微動螺旋用于控制望遠(yuǎn)鏡在水平方向轉(zhuǎn)動，松開制動螺旋，望遠(yuǎn)鏡可在水平方向任意轉(zhuǎn)動，只有當(dāng)擰緊制動螺旋后，微動螺旋才能使望遠(yuǎn)鏡在水平方向上作微小轉(zhuǎn)動，以精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)。25水準(zhǔn)器：水準(zhǔn)儀的水平視線是應(yīng)用一個稱為水準(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。26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)輕而易流動的液體如

19、酒精或氯化理，裝滿后再加熱使液體膨脹而排去一部分，然后將開口端封閉或用玻璃塞塞住，待液體冷卻后，管內(nèi)即形成了一個被液體蒸氣充塞的空間，這個空間稱為水準(zhǔn)氣泡。 當(dāng)氣泡中點(diǎn)位于管子的零點(diǎn)位置時，稱氣泡居中，也就是管子的零點(diǎn)最高時，視準(zhǔn)軸成水平位置。27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)。28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。29水準(zhǔn)尺及附件水準(zhǔn)尺及附件水準(zhǔn)尺

20、使用干燥木料制成，一般長約34m，按其構(gòu)造不同可分為折尺、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）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)重而堅固，方能穩(wěn)定。30水準(zhǔn)儀的使用水準(zhǔn)儀的使用使用水準(zhǔn)儀時，將儀器裝于三腳架上，安置在選好的測站上，三腳架頭大致水平，儀器的各種螺旋都調(diào)整到適中位置，以便螺旋向兩個方向均能轉(zhuǎn)動。用腳螺旋導(dǎo)致圓水準(zhǔn)器的氣泡居中

21、，稱為粗平粗平；放松制動螺旋，水平方向轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，用準(zhǔn)星和照門大致瞄準(zhǔn)瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)標(biāo)尺；固定制動螺旋，用微動螺旋使望遠(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)。 31水準(zhǔn)測量的主要目的是測出一系列點(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)和地形測圖的需要，以國家水準(zhǔn)測量的三、四等水準(zhǔn)點(diǎn)為起始點(diǎn)，尚需布設(shè)工程水準(zhǔn)測量或圖根水準(zhǔn)測量，通常統(tǒng)稱為普通水準(zhǔn)測量（也稱等外水準(zhǔn)測量）。普通水準(zhǔn)測量的精度較國家等級水準(zhǔn)測量低一些，水準(zhǔn)路線的布設(shè)及水準(zhǔn)點(diǎn)的密度可根據(jù)具體工程和地形測圖的要

22、求而有較大的靈活性。 2.3 普通水準(zhǔn)測量321、附合水準(zhǔn)路線從一個已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)起，沿一條路線進(jìn)行水準(zhǔn)測量，以測定另外一些水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，最后連測到另一個已知高程的水準(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。為了對測量成果進(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)測量，測定沿線若干水準(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33l 水準(zhǔn)測量成果整理：普通水準(zhǔn)測量外業(yè)觀

23、測結(jié)束后，首先應(yīng)復(fù)查與檢核記錄手簿，并按水準(zhǔn)路線布設(shè)形式進(jìn)行成果整理，其內(nèi)容包括：1. 水準(zhǔn)路線高差閉合差計算與校核；2. 高差閉合差的分配和計算改正后的高差；3. 計算各點(diǎn)改正后的高程。水準(zhǔn)測量成果整理34l）高差閉合差的計算與校核支水準(zhǔn)路線 支水準(zhǔn)路線沿同一路線進(jìn)行了往返觀測，由于往返觀測的方向相反，因此往測和返測的高差絕對值相同而符號相反，即往測高差總和h往與返測高差總和h返的代數(shù)和在理論上應(yīng)等于零，但由于測量中各種誤差的影響，往測高差總和與返測高差總和的代數(shù)和不等于零，即有高差閉合差：返往hhfh35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)成一個閉合環(huán)，因此閉合水準(zhǔn)路線所

24、測得各測段高差的總和，理論上應(yīng)等于零，即h理=0。設(shè)閉合水準(zhǔn)路線實(shí)際所測得各測段高差的總和為h測，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)路線所測得的各測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)測的各測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：測理測hhhfhABHHh理ABhHHhf測362）高差閉合差的分配和計算改正后的高差當(dāng)高差閉合差在容許范圍內(nèi)時，可進(jìn)行高差閉合差的分配，分配原則是：分配原則是：對于閉合或附合水準(zhǔn)路線，按與路線長度L或按路線測站數(shù)n成正比的原則，將高差閉合差反其符號進(jìn)行分配。用

25、數(shù)學(xué)公式表示為高差改正數(shù)計算校核式為 ，若滿足則說明計算無誤。最后計算改正后的高差，它等于第i測段觀測高差hi加上其相應(yīng)的高差改正數(shù)vhi，即ihhiihhinnfvLLfv或hhifvhiiivhh373）計算各點(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)測量的方法測得各測段觀測高差和測段路線長度分別標(biāo)注在路線的上、下方?，F(xiàn)將此算例高差閉合差的分配和改正后高差及高程計算成果列于表

26、中。38394.1 角度測量角度測量 角度測量原理 （水平角測量）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)緯儀及水平角觀測經(jīng)緯儀及水平角觀測404.2 光學(xué)經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀 經(jīng)緯儀是測量角度的儀器。根據(jù)測角精度的不同，我國的經(jīng)緯儀系列分為DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30等幾個等級。DJ分別為“大地測量”和“經(jīng)緯儀”的漢字拼音第一個字母，其下標(biāo)數(shù)字為該儀器一測回方向觀測中誤差的秒數(shù)。411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424.

27、3 經(jīng)緯儀的基本操作經(jīng)緯儀的基本操作對中：儀器中心與測站標(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)：434.4 水平角觀測水平角觀測1.1.測回法觀測水平角測回法觀測水平角2.2.方向觀測法簡介與撥盤手輪的作用方向觀測法簡介與撥盤手輪的作用444.4 水平角觀測水平角觀測（1 1）測回法觀測水平角）測回法觀測水平角u適用情況及公路工程中的運(yùn)用u盤左盤右觀測u施測過程和記錄 安置儀器 a左 b左 b右 a右 計算與精度指標(biāo) 半測回角值的計算: 左= b左-a左, 右= b右-a右 =（左+右）/2 精度指標(biāo) 最后結(jié)果OAB454.4 水平角觀測水平角觀測 （2

28、 2）方向觀測法）方向觀測法 觀測3個以上方向的時候； 盤左(半測回；順時針ABCDA)，歸零；盤右(半測回；逆時針ACDBA) 取平均值OABDC464.5 角度測量的誤差及注意事項(xiàng)角度測量的誤差及注意事項(xiàng)1. 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。2. 觀測方面的儀器誤差：1) 對中誤差； 1)目標(biāo)偏心誤差。3. 觀測本身帶來的誤差： 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??；3) 目標(biāo)影像的亮度和清晰度；4) 人眼的判斷力。4. 外界條件的影響：1) 溫度變化分影響儀器的正常狀

29、態(tài);2) 大風(fēng)會影響儀器和目標(biāo)的穩(wěn)定;3)大氣折光分導(dǎo)致視線改變方向;4)大氣透明度會影響照準(zhǔn)精度;5)地面的堅實(shí)與否車輛的震動等會影響儀器的穩(wěn)定。475.15.1 距離丈量距離丈量 A. 距離丈量指工具在地面上量測兩點(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48地面點(diǎn)的標(biāo)志有臨時性標(biāo)志和永久性標(biāo)志兩種 臨時性標(biāo)志：要用木樁標(biāo)定。 永久性標(biāo)志：混凝土村莊或石樁。 49丈量工具：距離丈

30、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、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。測桿。在測量距離過程中，用以標(biāo)志所量尺段的起止點(diǎn)，計算整尺段數(shù)。垂球。垂球用金屬制成，上大下尖呈圓錐形。 505.2 5.2 光電測距光電測距 通過直接或間接地測定測距信號在被測距離上通過直接或間接

31、地測定測距信號在被測距離上的往返傳播時間的往返傳播時間t2D，同時求定測距信號在大氣同時求定測距信號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：DtvD221515.3 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）： 真子午線方向：橢球的子午線方向 磁子午線方向：磁針北端確定的方向 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52直線方向的表示方法

32、 方位角：從標(biāo)準(zhǔn)方向北端起，順時針方向量到某直線的夾角。角值范圍：0 360；一條直線有正反兩個方向，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針或逆時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，簡稱方向角。角值范圍：0 36053l 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（測距）；相鄰直線間的水平角叫轉(zhuǎn)折角（經(jīng)緯儀觀測）。 導(dǎo)線測量是建立國家基本平面控制的方法之一； 導(dǎo)線測量也可以用于工程建設(shè)的平面控制。六、六、 導(dǎo)線測量導(dǎo)線測量546.1 6

33、.1 導(dǎo)線測量與控制網(wǎng)導(dǎo)線測量與控制網(wǎng) A. 國家基本控制網(wǎng)：國家平面控制網(wǎng)分為一、二、三、四等四個等級，布設(shè)形式有三角鎖、精密導(dǎo)線、插點(diǎn)等形式。B.城市及工程控制網(wǎng)：為城市規(guī)劃、建筑設(shè)計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)。C.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)；其分類包括首級控制和圖根控制。導(dǎo)線測量是建立平面控制的方法之一導(dǎo)線測量是建立平面控制的方法之一55導(dǎo)線的類型導(dǎo)線的類型 按照測量邊長的方法不同，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電磁波測距導(dǎo)線（測距儀器） 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)

34、線： 3支導(dǎo)線： 4一個結(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線網(wǎng)： 5兩個以上結(jié)點(diǎn)或兩個以上閉合環(huán)的導(dǎo)線網(wǎng)：一個結(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線網(wǎng)三個閉合環(huán)的導(dǎo)線網(wǎng)兩個結(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線網(wǎng)57導(dǎo)線測量工作內(nèi)容導(dǎo)線測量工作內(nèi)容外業(yè)（選點(diǎn)；量邊；測角）外業(yè)（選點(diǎn)；量邊；測角） 內(nèi)業(yè)內(nèi)業(yè)586.2 6.2 導(dǎo)線測量的外業(yè)工作導(dǎo)線測量的外業(yè)工作 （選點(diǎn)；量邊；測角）（選點(diǎn)；量邊；測角）(1) 踏勘選點(diǎn)及建立標(biāo)志 首先應(yīng)根據(jù)測量的目的、測區(qū)的大小以及測圖比例尺來確定導(dǎo)線的布設(shè)，然后再到測區(qū)內(nèi)踏勘，根據(jù)測區(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)?/p>

35、標(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，并應(yīng)繪制點(diǎn)之記略圖，以便于尋找點(diǎn)位。59(2)邊長的測量 導(dǎo)線邊長可用測距儀、全站儀直接測量，也可用鋼尺丈量。若用測距儀、全站儀測定，應(yīng)往返各測一次，達(dá)到精度要求后取其平均值作為最后結(jié)果。測定時，可以測定斜距，測定時，可以測定斜距，觀測豎直角，然后改正為水平距離。也可以直接測定水平觀測豎直角，然后改正為水平距離。也可以直接測定水平距離。距離。 若用鋼卷尺直接丈量，應(yīng)同向丈量兩次或往返各丈量一次，對于圖根導(dǎo)線，相對誤差小于或等于1/2000時，取其平均值最后結(jié)果。 量得的邊長要進(jìn)行尺長、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

36、面的改正。但對于一般的導(dǎo)線，若不超過規(guī)定限差，可以不考慮其改正。60(3) 觀測水平角 導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角用經(jīng)緯儀采用測回法觀測（多方向則方向觀測法）。 導(dǎo)線的等級不同，使用儀器類型不同，那么，測回數(shù)也不同。圖根導(dǎo)線用DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀觀測一測回即可。 導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角有左角、右角之分，可以觀測左角，也可以觀測右角。但同一導(dǎo)線要觀測左角就確定為左角，要觀測右角就確定為右角，以免計算坐標(biāo)時發(fā)生錯誤。(4)定向 獨(dú)立導(dǎo)線：用羅盤儀測定起始邊的方位角。 當(dāng)導(dǎo)線與高級控制點(diǎn)連接時，應(yīng)由已知點(diǎn)的坐標(biāo)反算已知邊的方位角。 616.3 6.3 導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計算導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計算 內(nèi)業(yè)計算中數(shù)字取位要求：對于四等以下的

37、小三角及導(dǎo)線，角值取至秒，邊長及坐標(biāo)取至毫米(mm)，對于圖導(dǎo)線，角值取至秒，邊長和坐標(biāo)取至厘米(cm). 計算基本公式：已知起始點(diǎn)坐標(biāo)，邊長和坐標(biāo)方位角，求各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)iiiiiiiiSyySxxsincos1162).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：63內(nèi)業(yè)計算步驟內(nèi)業(yè)計算步驟 角度閉合差的計算和分配（角度閉合差應(yīng)該“反符號平均分配” ） 用改正后的角值計算各邊的坐標(biāo)增量，再計算整個坐標(biāo)閉合差。iixxSSviiiyySSviyx 只考慮

38、x坐標(biāo)閉合條件：把x坐標(biāo)閉合差 “反符號按邊長為比例配賦給各邊的坐標(biāo)增量”。 第四步：只考慮y坐標(biāo)閉合條件。把y坐標(biāo)閉合差 “反符號按邊長為比例配賦給各邊的坐標(biāo)增量” 。64注意：坐標(biāo)閉合差配賦的計算檢查 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；邊長的抄錄，邊長與點(diǎn)號的匹配；閉合差的計算；改正數(shù)的計算及其符號是否正確；遞推是否正確.） 計算過程中要隨時進(jìn)行檢查?！安怀霾铄e是加快工作的主要的措施”。 計算導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。65例：例： 閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計算閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計算 角度閉合差的計算與調(diào)整：n邊形的內(nèi)角和應(yīng)為 (n-2)*180 導(dǎo)線邊坐標(biāo)方位角的計算：相同前進(jìn)方向的相鄰兩條導(dǎo)線邊，其坐標(biāo)方位角的關(guān)系為