測量基礎(chǔ)知識(shí)精品課件

1、測量基礎(chǔ)知識(shí)課件第1頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.測量學(xué)的分類 測量學(xué)按照研究范圍和對(duì)象的不同,可分為如下幾個(gè)分支學(xué)科：大地測量學(xué)：研究整個(gè)地球的形狀和大小，解決地球表面大地區(qū)控制測量和地球重力場問題的學(xué)科，分為常規(guī)大地測量和衛(wèi)星大地測量. 普通測量學(xué)：研究小范圍地球表面形狀的測繪工作的學(xué)科攝影測量學(xué)：通過航空對(duì)地面進(jìn)行遙感獲取地物和地貌繪制成地形圖的學(xué)科海洋測量學(xué)：研究以海洋和陸地水域?yàn)閷?duì)象進(jìn)行的測量和繪圖工作工程測量學(xué)：研究工程建設(shè)在設(shè)計(jì)、施工和管理階段時(shí)的各種測量工作的學(xué)科第2頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.地面點(diǎn)位的表示方法測量

2、工作的基本任務(wù)是確定地面點(diǎn)的空間位置，通常用三個(gè)量表示：該點(diǎn)的二維球面坐標(biāo)或投影到平面上的二維平面坐標(biāo)，以及該點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面（黃海水平面）的鉛垂距離，即確定地面點(diǎn)在投影面上的坐標(biāo)和點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離第3頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四圖形：水準(zhǔn)面及大地水準(zhǔn)面圖水準(zhǔn)面的特性處處與鉛垂線正交、封閉的重力等位曲面。鉛垂線測量工作的基準(zhǔn)線第4頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.地面點(diǎn)的坐標(biāo)地理坐標(biāo)系包括天文地理坐標(biāo)和大地地理坐標(biāo)地心坐標(biāo)系獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系第5頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.地面點(diǎn)的高

3、程1.絕對(duì)高程H到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離。2.相對(duì)高程H到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。3.高 差hAB=HB-HA=HB-HA第6頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.測量工作的程序和原則布局上：由整體到局部 精度上：由高級(jí)到低級(jí)次序上：先控制后細(xì)部測量工作的又一原則:“前一步工作未作檢核，不進(jìn)行下一步工作”。第7頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四第二部分水準(zhǔn)測量 .水準(zhǔn)點(diǎn) 通過水準(zhǔn)測量方法獲得其高程的高程控制點(diǎn)，稱為水準(zhǔn)點(diǎn)，一般用BM表示。有永久性和臨時(shí)性兩種。水準(zhǔn)點(diǎn)示意圖第8頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.水準(zhǔn)路線1閉合水準(zhǔn)

4、路線 由已知點(diǎn)BM1已知點(diǎn)BM12附合水準(zhǔn)路線 由已知點(diǎn)BM1已知點(diǎn)BM23支水準(zhǔn)路線 由已知點(diǎn)BM1某一待定水準(zhǔn)點(diǎn)A。 第9頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四圖形：水準(zhǔn)路線布設(shè)形式3.支水準(zhǔn)路線BM 1 2 1BM 2 3 41.閉合水準(zhǔn)路線2.附合水準(zhǔn)路線BM1BM2 1 2 3第10頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.水準(zhǔn)測量的實(shí)施 .觀測要求 BMABMB1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前進(jìn)方向1.13

5、41.677TP1h1=-0.543（1）水準(zhǔn)儀安置在離前、后視距離大致相等之處。（2）為及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，通常采用“兩次儀器高法”或 “雙面尺法”。 兩次儀器高法：高差之差h-h5mm第11頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四 BMABMB1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前進(jìn)方向1.1341.677TP1h1=-0.543圖形：水準(zhǔn)測量實(shí)施與記錄對(duì)照?qǐng)D123BMA 1.134TP1 1.677 -0.543TP1 1.444 TP2 1.

6、324 +0.120TP2 1.822 TP3 0.876 +0.946第12頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四4.水準(zhǔn)測量成果整理步驟4.1計(jì)算高差閉合差 公式：故對(duì)于閉合水準(zhǔn)路線，有：對(duì)于附合水準(zhǔn)路線，有：第13頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四4.2分配高差閉合差計(jì)算高差閉合差的容許值對(duì)于普通水準(zhǔn)測量： 式中，fh容高差閉合差限差，單位：mm； L水準(zhǔn)路線長度，單位：km ； n測站數(shù) 。第14頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四分配原則 按與距離L或測站數(shù)n成正比原則，將高差閉合差反號(hào)分配到各段高差上。 4.3計(jì)算各

7、待定點(diǎn)高程 用改正后的高差和已知點(diǎn)的高程，來計(jì)算各待定點(diǎn)的高程。 第15頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四5.水準(zhǔn)測量成果整理實(shí)例 【例】如圖按圖根水準(zhǔn)測量施測某附合水準(zhǔn)路線觀測成果略圖。BM-A和BM-B為已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)，圖中箭頭表示水準(zhǔn)測量前進(jìn)方向，路線上方的數(shù)字為測得的兩點(diǎn)間的高差(以m為單位)，路線下方數(shù)字為該段路線的長度(以km為單位)，試計(jì)算待定點(diǎn)1、2、3點(diǎn)的高程。第16頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四第一步計(jì)算高差閉合差：第二步計(jì)算限差：故可進(jìn)行閉合差分配例題解算第三步計(jì)算每km改正數(shù)： 第17頁，共63頁，2022年，5月2

8、0日，12點(diǎn)10分，星期四例題解算第四步計(jì)算各段高差改正數(shù)：。第五步計(jì)算各段改正后高差后，計(jì)算1、2、3各點(diǎn)的高程。改正后高差=改正前高差+改正數(shù)Vi 四舍五入后，使：故有：V1=-8mm，V2=-11mm，V3=-8mm，V4=-10mm。第18頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四例題解算故可得：H1=HBM-A+(h1+V1)=45.286+2.323=47.609(m)H2=H1+(h2+V2)=47.509+2.802=50.411(m)H3=H2+(h3+V3)=50.311-2.252=48.159(m)HBM-B=H3+(h4+V4)=48.059+1.42

9、0=49.579(m) 第19頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四第三部分 角度及距離測量3.1角度測量 角度分為水平角和豎直角,水平角是地面上一點(diǎn)出發(fā)的兩條直線之間的夾角在水平面上的投影. 豎直角是一個(gè)豎直平面內(nèi)傾斜視線與水平面間的夾角. 用經(jīng)緯儀測量水平角度一般用“測回法”,即盤左盤右各自讀取A和B的兩個(gè)水平度盤讀數(shù)，角度之差的平均值即為A和B之間的水平角第20頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四若需要在一個(gè)測站上觀察多個(gè)方向上的水平角，同理將起始方向歸為零，依次盤左觀測讀數(shù)，再盤右觀測，隨著全站儀的使用，測量水平角變的簡單可行豎直角觀測也很簡單

10、，盤左盤右兩種狀態(tài)下依次讀取豎盤讀數(shù)，按照公式計(jì)算豎直角但是測量前應(yīng)該弄清楚豎盤是順時(shí)針全圓標(biāo)記還是逆時(shí)針全圓標(biāo)記，這關(guān)系到豎直角的計(jì)算公式第21頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.距離測量距離測量的方法有鋼尺量距、視距測量、電磁波量距等鋼尺量距很簡單，主要是保證鋼尺在A 、 B兩點(diǎn)之間的直線上（定線），測量距離滿足相對(duì)誤差即可視距測量是利用水準(zhǔn)儀或經(jīng)緯儀中的十字絲在視距標(biāo)尺上的距離按幾何光學(xué)原理測距，電磁波量距利用電磁波放射接受，按時(shí)間及速度測距目前普遍使用全站儀精確測距鋼尺作為輔助測距第22頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四第四部分控制測量.

11、控制測量的定義控制測量是指在整個(gè)測區(qū)范圍內(nèi)，選定若干個(gè)具有控制作用的點(diǎn)（控制點(diǎn)），設(shè)想用直線連接相鄰的控制點(diǎn)，組成一定的幾何圖形（控制網(wǎng)），用精密的測量儀器和工具，進(jìn)行外業(yè)測量，并根據(jù)外業(yè)資料用準(zhǔn)確的計(jì)算方法，確定點(diǎn)的平面位置和高程的工作，它分為平面控制測量和高程控制測量第23頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.控制測量的目的與作用.為測圖或工程建設(shè)的測區(qū)建立統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng).控制誤差的積累.作為進(jìn)行各種細(xì)部測量的基準(zhǔn)第24頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.控制測量分類.按內(nèi)容分： 平面控制測量：測定各平面控制點(diǎn)的坐標(biāo)X、Y。 高程

12、控制測量：測定各高程控制點(diǎn)的高程H。.按精度分：一等、二等、三等、四等；一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)（一等網(wǎng)精度最高）.按方法分：天文測量、常規(guī)測量(三角測量、導(dǎo)線測量、水準(zhǔn)測量)、衛(wèi)星定位測量.按區(qū)域分：國家控制測量、城市控制測量、小區(qū)域工程控制測量（小于15km2以內(nèi)范圍內(nèi)的控制網(wǎng)）第25頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四國家控制網(wǎng) 平面：國家平面控制網(wǎng)由一、二、三、四等三角網(wǎng)(triangulation network)組成。高程：國家高程控制網(wǎng)是由一、二、三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)(leveling network)組成。 國家控制網(wǎng)的特點(diǎn)：高級(jí)點(diǎn)逐級(jí)控制低級(jí)點(diǎn)。 第26頁，共63頁，

13、2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四圖形1：國家一、二等平面控制網(wǎng)布置形式一等三角網(wǎng)二等三角網(wǎng)第27頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四第28頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四第29頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.導(dǎo)線測量 .定義及分類1導(dǎo)線的定義：將測區(qū)內(nèi)相鄰控制點(diǎn)（導(dǎo)線點(diǎn)）連成直線而構(gòu)成的折線圖形。2適用范圍：主要用于帶狀地區(qū) (如：公路、鐵路和水利) 、隱蔽地區(qū)、城建區(qū)、地下工程等控制點(diǎn)的測量。 第30頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.導(dǎo)線布設(shè)形式 1閉合導(dǎo)線 多用于面積較寬闊的獨(dú)

14、立地區(qū)。2附合導(dǎo)線 多用于帶狀地區(qū)及公路、鐵路、水利等工程的勘測與施工。3支導(dǎo)線 支導(dǎo)線的點(diǎn)數(shù)不宜超過2個(gè)，僅作補(bǔ)點(diǎn)使用。還有導(dǎo)線網(wǎng)，其多用于測區(qū)情況較復(fù)雜地區(qū)。 第31頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四圖形：導(dǎo)線的布設(shè)形式 附合導(dǎo)線閉合導(dǎo)線支導(dǎo)線單結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線（導(dǎo)線網(wǎng)）第32頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.導(dǎo)線的外業(yè) 1踏勘選點(diǎn)及建立標(biāo)志2測水平角轉(zhuǎn)折角(左角、右角)、連接角3.量水平邊長 .聯(lián)測 第33頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo) （一）幾個(gè)基本公式1、坐標(biāo)方位角(grid be

15、aring)的推算注意：若計(jì)算出的方位角360，則減去360；若為負(fù)值，則加上360。或：第34頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四例題:方位角的推算123459513065128122123012345已知：12=300，各觀測角如圖，求各邊坐標(biāo)方位角23、34、45、51。解： 23= 12-21800=800 34= 23-31800=1950 45=2470 51=3050 12=300（，故與題給的無誤）第35頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.坐標(biāo)正算公式由A、B兩點(diǎn)邊長DAB和坐標(biāo)方位角AB，計(jì)算坐標(biāo)增量。見圖有： DABABABXy

16、0XABYAB其中，XAB=XB-XA YAB=YB-YA XAB =DAB cos AB YAB =DAB sin AB第36頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.坐標(biāo)反算公式由A、B兩點(diǎn)坐標(biāo)來計(jì)算AB、DAB DABABABXy0XABYABAB的具體計(jì)算方法如下： （1）計(jì)算：第37頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四（2）計(jì)算： （3）根據(jù)XAB、YAB的正負(fù)號(hào)判斷AB所在的象限。 第38頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.閉合導(dǎo)線平差計(jì)算步驟 1繪制計(jì)算草圖，在圖上填寫已知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)。2角度閉合差(angle c

17、losing error)的計(jì)算與調(diào)整。115.10100.09108.3294.3867.85A1234XA=536.27mYA=328.74mA1484318A12341122224970300105170610146241233006（1）計(jì)算角度閉合差： =測-理 = 測-(n-2)180（2）計(jì)算限差：第39頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四（3）若在限差內(nèi)，則平均分配原則，計(jì)算改正數(shù)： 115.10100.09108.3294.3867.85A1234XA=536.27mYA=328.74mA1484318A1234112222497030010517061

18、0146241233006（4）計(jì)算改正后新的角值： 第40頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四3按新的角值，推算各邊坐標(biāo)方位角。 4按坐標(biāo)正算公式，計(jì)算各邊坐標(biāo)增量。5坐標(biāo)增量閉合差計(jì)算與調(diào)整 115.10100.09108.3294.3867.85A1234XA=536.27mYA=328.74mA1484318A12341122224970300105170610146241233006第41頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四115.10100.09108.3294.3867.85A1234XA=536.27mYA=328.74mA14843

19、18A12341122224970300105170610146241233006（1）計(jì)算坐標(biāo)增量閉合差：導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差：導(dǎo)線全長閉合差: 第42頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四（2）分配坐標(biāo)增量閉合差。 若K1/2000（圖根級(jí)），則將fx、fy以相反符號(hào)，按邊長成正比分配到各坐標(biāo)增量上去。并計(jì)算改正后的坐標(biāo)增量。 115.10100.09108.3294.3867.85A1234XA=536.27mYA=328.74mA1484318A12341122224970300105170610146241233006第43頁，共63頁，2022年，5月20日，12

20、點(diǎn)10分，星期四115.10100.09108.3294.3867.85A1234XA=536.27mYA=328.74mA1484318A123411222249703001051706101462412330066坐標(biāo)計(jì)算根據(jù)起始點(diǎn)的已知坐標(biāo)和經(jīng)改正的新的坐標(biāo)增量，來依次計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。 第44頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四K = = D1400012000例題：閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算表點(diǎn)號(hào)轉(zhuǎn)折角 (右) 改正后轉(zhuǎn)折角 方向角 邊 長 D(米) 坐 標(biāo)增量(米)X Y改 正 后增量(米)X Y坐標(biāo)(米) X Y點(diǎn)號(hào)A1234A1 97 03 00105 17 06

21、101 46 24123 30 06112 22 24+12+12 +12+12+1248 43 18 131 40 06 206 22 48 284 36 12 341 05 54 48 43 18 485.47 +0.09 -0.08x = +0.09y =0.08= x + y =0.120 539 59 00理=5400000= 測理=60容=405 =89 540 00 0097 03 12105 17 18101 46 36123 30 18112 22 36115.10 100.09 108.32 94.38 67.58+75.93-66.54-97.04+23.80+63.94

22、+86.50+74.77-48.13-91.33-21.89-2-2-2-2-1+2+2+2+1+1612.18545.62448.56472.34415.26490.05441.94350.621234A536.27536.27328.74328.74A+75.91-66.56-97.06+23.78+63.93+86.52+74.79-48.11-91.32-21.880 0第45頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四第五部分施工測量（放樣）以道路工程為例，施工測量主要包括：在施工現(xiàn)場找到定測時(shí)的控制點(diǎn)（交點(diǎn)樁、轉(zhuǎn)點(diǎn)樁、主要里程樁、水準(zhǔn)點(diǎn)）等等，為放樣做準(zhǔn)備，恢復(fù)路線中

23、線位置中線確定后，一般情況下過段時(shí)間才能施工，這段時(shí)間內(nèi)部分控制樁可能被破壞或丟失，因此在施工前必須復(fù)核控制樁來確定中線位置施工中這些點(diǎn)可能被挖掉或掩埋，必須在中線附近測設(shè)施工控制樁，水準(zhǔn)點(diǎn)在施工前也應(yīng)該進(jìn)行復(fù)測，同時(shí)為方便應(yīng)該加密水準(zhǔn)點(diǎn)第46頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.道路施工測量包括.恢復(fù)中線測量（施工前復(fù)核可能破壞的控制點(diǎn)）.施工控制樁測設(shè)（為防止中樁施工中挖掉，在不被施工破壞到且便于引測的地方測設(shè)的控制樁）.路基邊樁的測設(shè)（橫斷面上設(shè)計(jì)路基邊坡線與地面相交的點(diǎn)）.豎曲線的測設(shè)（縱斷面上縱坡連接曲線）第47頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分

24、，星期四.橋梁施工測量包括橋梁橋位處的平面放樣、墩臺(tái)基礎(chǔ)平面位置的放樣、墩身、墩帽放樣、橋臺(tái)錐坡放樣以及高程放樣一般小跨徑橋梁，先根據(jù)橋位樁號(hào)在道路中線上測設(shè)橋墩和橋臺(tái)的中心點(diǎn)A 、 B 、 C，同時(shí)在河兩岸測設(shè)控制樁a 、 b 、 c 、 d，在中心點(diǎn)架設(shè)全站儀利用后視a 、 b 、 c 、 d測出與中軸線垂直方向上的橋墩橋臺(tái)的控制樁e 、f 、g 大跨徑要布置橋位三角網(wǎng)進(jìn)行精密測量第48頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四第六部分GPS簡介.GPS的定義及歷史1定義 全球定位系統(tǒng)GPS（Global Positioning System）,是一種可以授時(shí)和測距的空間交

25、會(huì)定點(diǎn)的導(dǎo)航系統(tǒng),可向全球用戶提供連續(xù)、實(shí)時(shí)、高精度的三維位置，三維速度和時(shí)間信息。 第49頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四2GPS的產(chǎn)生與發(fā)展利用多普勒頻移原理1964年建成子午衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(TRANSIT)。美國從1973年開始籌建全球定位系統(tǒng)，1994年投入使用。經(jīng)歷20年，耗資300億美元，是繼阿波羅登月計(jì)劃和航天飛機(jī)計(jì)劃之后的第三項(xiàng)龐大空間計(jì)劃。 1957年10月第一顆人造地球衛(wèi)星上天，天基電子導(dǎo)航應(yīng)運(yùn)而生第50頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.GPS的組成 GPS定位系統(tǒng)由GPS衛(wèi)星空間部分、地面控制部分和用戶GPS接收機(jī)三部

26、分組成。 第51頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四1、空間部分由21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星。 GPS衛(wèi)星圖片1第52頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四GPS衛(wèi)星圖片2第53頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.地面控制部分Colorado springs55HawaiiAscencionDiego Garciakwajalein1個(gè)主控站:Colorado springs(科羅拉多.斯平士)。3個(gè)注入站:Ascencion(阿森松群島)、 Diego Garcia(迭哥伽西亞)、kwajalein(卡瓦加蘭)。5個(gè)監(jiān)控站： 以上主控站、注入站及Hawaii(夏威夷)。第54頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星期四.用戶接收機(jī)部分GPS接收機(jī)的基本類型分導(dǎo)航型和大地型。大地型接收機(jī)又分單頻型和雙頻型。第55頁，共63頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)10分，星