《測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)》課件

測(cè)量基礎(chǔ)1第1章測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)23第1章測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)

§

1.1測(cè)繪學(xué)的任務(wù)及作用

測(cè)繪學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)

測(cè)繪是指對(duì)自然地理要素或者地表的形狀、大小、空間位置及其屬性等進(jìn)行測(cè)定、采集、表述以及獲取的數(shù)據(jù)、信息、進(jìn)行處理和提供的活動(dòng)。

測(cè)繪學(xué)研究的主要對(duì)象是地球的自然表面，研究測(cè)定和推算地面點(diǎn)的幾何位置、地球形狀及地球重力場(chǎng)，據(jù)此測(cè)量地球表面自然形態(tài)和人工設(shè)施的幾何分布，并結(jié)合某些社會(huì)信息和自然信息的地球分布，編制全球和局部地區(qū)各種比例尺的地圖和專題地圖的理論和技術(shù)的學(xué)科。它是地球科學(xué)的重要組成部分。。

4第1章測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)

§

1.1測(cè)繪學(xué)的任務(wù)及作用

測(cè)繪學(xué)研究的具體內(nèi)容：

（１）測(cè)量學(xué)

——研究地球形狀和大小(包括地球重力場(chǎng))

——確定地面點(diǎn)的空間位置(含地下和空間)（２）地圖制圖學(xué)

——研究社會(huì)和自然信息的地理分布

——繪制全球和局部地區(qū)各種比例尺的地形圖5第1章測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)

§

1.1測(cè)繪學(xué)的任務(wù)及作用

測(cè)繪學(xué)的分科１．大地測(cè)量學(xué)２．?dāng)z影測(cè)量與遙感學(xué)３．工程測(cè)量學(xué)４．海洋測(cè)量學(xué)５．地圖制圖學(xué)６．測(cè)繪儀器學(xué)７．普通測(cè)量學(xué)——幾何(天文)大地測(cè)量學(xué)、物理(重力)

大地測(cè)量學(xué)、衛(wèi)星(空間)大地測(cè)量學(xué)

——地面(近景)攝影測(cè)量學(xué)、航空攝影測(cè)量學(xué)、航天遙感測(cè)量學(xué)——普通工程測(cè)量學(xué)（包含土木、建筑、水利、交通、礦山測(cè)量等）、精密工程測(cè)量學(xué)、特種工程測(cè)量學(xué)——海洋水體測(cè)量學(xué)、水下地形測(cè)量學(xué)、航道測(cè)量——地圖學(xué)與GIS、地圖制圖工程——光學(xué)測(cè)繪儀器學(xué)、電子測(cè)繪儀器學(xué)——局部地區(qū)地形測(cè)量與一般工程測(cè)量6第1章測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)

§

1.1測(cè)繪學(xué)的任務(wù)及作用

在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用

1.工程建設(shè)的尖兵

2.軍事作戰(zhàn)的眼睛

3.科學(xué)研究的工具

4.現(xiàn)代管理的基礎(chǔ)

（數(shù)字地球、數(shù)字中國(guó)和數(shù)字城市）7第1章測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)

§1.2地球的形狀和大小8第1章測(cè)量學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)

§1.2地球的形狀和大小9第1章測(cè)量學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)

§1.2地球的形狀和大小10第1章測(cè)量學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)

§1.2地球的形狀和大小11第1章測(cè)量學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)

§

1.2地球的形狀和大小一、地球形狀和大小

1.

地球是一個(gè)表面起伏較大的橢球

地球表面最高峰：8844.43m

海洋底部最深處:11022.00m

地球表面最大高差近20km

2.地球又是一個(gè)近似光滑的水球大陸面積:占29%

海洋面積:占71%

3.地球平均半徑:6371km

02十一月2023

合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測(cè)量工程系12

測(cè)量工作是在地球表面進(jìn)行的。地球表面雖然很不規(guī)則，有高山、平原、丘陵、海洋等。但這些起伏相對(duì)于地球本身十分微小。13實(shí)際地球地球表面大地體旋轉(zhuǎn)橢球體大地水準(zhǔn)面參考橢球面一、地球的形狀14§1.2地球的形狀和大小二、基本概念1.重力方向線

即鉛垂線,

是測(cè)量工作的基準(zhǔn)線2.水準(zhǔn)面

自由靜止的水面;

是等位面,有無(wú)數(shù)個(gè)地心O離心力地心引力重力G重力的方向線稱為鉛垂線15

設(shè)想當(dāng)海洋處于靜止均衡狀態(tài)時(shí)，將它延伸到陸地內(nèi)部所形成的封閉曲面。大地水準(zhǔn)面靜止海水面陸地大地水準(zhǔn)面16地球表面低密度礦體高密度礦體大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面和鉛垂線示意圖17地心OOG格林尼治天文臺(tái)G地球自轉(zhuǎn)軸起始天文子午面地球自然表面大地水準(zhǔn)面E18WDM94模型描述的地球形狀19§1.2地球的形狀和大小二、基本概念3.大地水準(zhǔn)面

靜止平衡狀態(tài)下的平均海水面,向大陸島嶼延伸而形成的閉合水準(zhǔn)面

特性:

唯一性、等位面、不規(guī)則曲面作用：測(cè)量野外工作的基準(zhǔn)面4.大地體由大地水準(zhǔn)面包圍的地球形體，是不規(guī)則球體。20二、基本概念5.旋轉(zhuǎn)橢球與大地體非常接近的數(shù)學(xué)橢球

長(zhǎng)半徑為a，短半徑為b

扁率

數(shù)學(xué)模型地球平均半徑R=6371km

§1.2地球的形狀和大小ZYX21§1.2地球形狀和大小旋轉(zhuǎn)橢球理論上是唯一的數(shù)學(xué)球體旋轉(zhuǎn)橢球參數(shù)，難以全球統(tǒng)一確定；各國(guó)自己測(cè)定并采用的旋轉(zhuǎn)橢球稱為參考橢球同時(shí)顧及地球幾何參數(shù)和物理參數(shù)的旋轉(zhuǎn)橢球稱為地球橢球體，又稱為參考橢球體參考橢球面是測(cè)量計(jì)算和制圖的基準(zhǔn)面

22

§1.3測(cè)量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)

地面點(diǎn)位的坐標(biāo)與選用的地球橢球和坐標(biāo)系統(tǒng)有關(guān)，測(cè)量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)有：天文坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)系、高斯平面直角坐標(biāo)系、獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系一、天文坐標(biāo)系球面坐標(biāo)，稱為地理坐標(biāo)

基準(zhǔn)面：大地水準(zhǔn)面

基準(zhǔn)線：鉛垂線

地面點(diǎn)位用天文經(jīng)度和天文緯度來(lái)表示23二、大地坐標(biāo)系

基準(zhǔn)面：參考橢球面

基準(zhǔn)線：法線地面點(diǎn)位用大地經(jīng)度和大地緯度來(lái)表示1.1954年北京坐標(biāo)系2.1980國(guó)家大地坐標(biāo)系3.WGS-84世界大地坐標(biāo)系§1.3測(cè)量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)三、空間直角坐標(biāo)系三維坐標(biāo)(X,Y,Z)241980國(guó)家大地坐標(biāo)系大地原點(diǎn)——位于陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)25§1.3測(cè)量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)

四、大地坐標(biāo)和空間直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換

五、高斯投影和高斯平面直角坐標(biāo)系1.高斯投影——橫切橢圓柱正形投影。又稱為高斯—克呂格投影。同時(shí)滿足等角和高斯投影條件。目的：將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)。26OSN赤道面中央子午線M高斯投影的概念271.高斯投影中央子午線和赤道投影后成相互垂直的直線。中央子午線長(zhǎng)度不變，離中央子午線越遠(yuǎn)變形越大。為保證投影精度，必須采用分帶投影。6度投影帶：中央子午線經(jīng)度為282.高斯投影分帶（1）6度投影帶：中央子午線經(jīng)度為（2）3度投影帶：中央子午線經(jīng)度為29五、高斯投影和高斯平面直角坐標(biāo)系

3.高斯平面直角坐標(biāo)系x坐標(biāo)：中央子午線向西平移500km，向北為正。y坐標(biāo)：赤道，向東為正。為區(qū)分點(diǎn)位所在的高斯投影帶，在Y坐標(biāo)前必須加兩位數(shù)的帶號(hào)。如：

我國(guó)六度帶帶號(hào)N=13~23，三度帶帶號(hào)n=25~4530

x

ⅣαⅠy

ⅢⅡ

高斯平面直角坐標(biāo)系

y

ⅡⅠαx

ⅢⅣ笛卡爾平面直角坐標(biāo)系3.

測(cè)量高斯平面直角坐標(biāo)系與

數(shù)學(xué)笛卡爾平面直角坐標(biāo)系的區(qū)別

31六、墨卡托投影——等角正圓柱投影

七、獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系

在半徑R<10km的范圍內(nèi)，可用水平面代替大地水準(zhǔn)面作為基準(zhǔn)面。以磁子午線的方向作為X軸，向北為正；其垂直方向?yàn)閅軸，向東為正。坐標(biāo)原點(diǎn)選在測(cè)區(qū)西南角。

x

測(cè)區(qū)

oy32

§1.4地面點(diǎn)的高程

一、高程

地面點(diǎn)沿鉛垂線方向到高程基準(zhǔn)面的距離絕對(duì)高程H（海拔）：地面點(diǎn)沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的距離相對(duì)高程H'：地面點(diǎn)沿鉛垂線方向到任意水準(zhǔn)面的距離高差h：地面兩點(diǎn)高程之差33二、我國(guó)的高程系統(tǒng)國(guó)家水準(zhǔn)原點(diǎn)（高程零點(diǎn)H。）位于青島觀象山，黃海平均海水面為高程基準(zhǔn)面1956黃海高程系：H。=72.289m1985國(guó)家高程基準(zhǔn)：H。=72.260m，相差29mm合肥市目前仍采用上海吳淞高程系如合肥市某點(diǎn):

吳淞高程—1.856m=85黃海高程34§1.6測(cè)量工作的基本概念一、測(cè)量三項(xiàng)基本工作測(cè)量工作包括測(cè)定和測(cè)設(shè)兩部分，其實(shí)質(zhì)都是確定地面點(diǎn)的點(diǎn)位確定點(diǎn)位的三要素：高差、水平角、水平距離測(cè)量三項(xiàng)基本工作：

高程測(cè)量角度測(cè)量距離測(cè)量35二、測(cè)量工作的原則

從整體到局部，先控制后碎部

——減少誤差結(jié)累

——加快測(cè)量速度前項(xiàng)工作未作檢核，不進(jìn)行下一步工作

——保證成果質(zhì)量36

三、普通測(cè)量的基本內(nèi)容第2章水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)測(cè)量3738第2章水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)測(cè)量

§2.1高程測(cè)量概述

測(cè)量三項(xiàng)基本工作之一：高程測(cè)量高程測(cè)量：測(cè)量地面上各點(diǎn)高程的工作高程測(cè)量有下列幾種方法：

1.幾何水準(zhǔn)測(cè)量——是高程測(cè)量最主要的方法

2.三角高程測(cè)量

3.物理高程測(cè)量包括:氣壓高程測(cè)量、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量

4.GPS高程測(cè)量2012年6月39第2章水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)測(cè)量

§2.2水準(zhǔn)測(cè)量原理

原理：利用水準(zhǔn)儀提供的一條水平視線，借助水準(zhǔn)尺來(lái)測(cè)定地面兩點(diǎn)間的高差，從而由已知點(diǎn)的高程和測(cè)得的高差，求出待定點(diǎn)的高程。1.高差法:hAB=后視讀數(shù)—前視讀數(shù)，即：待定點(diǎn)B點(diǎn)的高程：2.儀高法(視線高法):40第2章水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)測(cè)量

§2.3水準(zhǔn)儀及其使用

水準(zhǔn)測(cè)量所使用的儀器為水準(zhǔn)儀，所使用的工具為水準(zhǔn)尺和尺墊。水準(zhǔn)儀按其精度劃分為四個(gè)等級(jí)：精密水準(zhǔn)儀DS05、DS1；普通水準(zhǔn)儀DS3、DS10

D—大地測(cè)量；S—水準(zhǔn)儀；后面的數(shù)字代表儀器的測(cè)量精度（每公里往返測(cè)高差中數(shù)的中誤差，即精度）。水準(zhǔn)儀按其構(gòu)造可分為四種：微傾式水準(zhǔn)儀、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、電子水準(zhǔn)儀和數(shù)字水準(zhǔn)儀目前，普通工程測(cè)量中最常用的水準(zhǔn)儀是：

DS3微傾式水準(zhǔn)儀（或DS3自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀）2012年6月

寧夏國(guó)土資源廳41第2章水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)測(cè)量

§2.3水準(zhǔn)儀及其使用

一、DS3微傾式水準(zhǔn)儀DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造作用：為測(cè)量高差提供一條水平視線組成：望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座132765498101412131115161.微傾螺旋；2.分劃板護(hù)罩；3.目鏡；4.物鏡調(diào)焦螺旋；5.制動(dòng)螺旋；6.微動(dòng)螺旋；7.底板；8.三角壓板；9.腳螺旋；10.彈簧帽；11.望遠(yuǎn)鏡；12.物鏡；13.管水準(zhǔn)器；14.圓水準(zhǔn)器；15.連接小螺釘；16.軸座2012年6月42第2章水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)測(cè)量

§2.3水準(zhǔn)儀及其使用

2.水準(zhǔn)尺和尺墊

（1）水準(zhǔn)尺有單面尺、雙面尺、塔尺三種

（2）標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺為一對(duì)雙面尺，

其中:A尺和B尺黑面0~3m;A尺紅面4.687~7.687m,B尺紅面4.787~7.787m。

（3）尺墊半球形頂部用來(lái)豎立水準(zhǔn)尺，并標(biāo)志轉(zhuǎn)點(diǎn)位置。43第2章水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)測(cè)量

§2.3水準(zhǔn)儀及其使用

二、精密水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)儀（DS05、DS1）主要用于國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量(thefirstandsecondorderleveling)和高精度的工程測(cè)量中；例如建構(gòu)筑物的沉降觀測(cè)，大型橋梁工程的施工測(cè)量和大型精密設(shè)備安裝的水平基準(zhǔn)測(cè)量等。44第2章水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)測(cè)量

§2.3水準(zhǔn)儀及其使用

二、精密水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)尺1.N3精密水準(zhǔn)儀下圖就是新N3微傾式精密水準(zhǔn)儀，其每km往返測(cè)高差中數(shù)的中誤差為±0.3mm。為了提高讀數(shù)精度，精密水準(zhǔn)儀上設(shè)有平行玻璃板測(cè)微器。2012年6月45第2章水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)測(cè)量

§2.3水準(zhǔn)儀及其使用

二、精密水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)尺2.精密水準(zhǔn)尺(因瓦水準(zhǔn)尺)精密水準(zhǔn)尺：是在木質(zhì)尺身的凹槽內(nèi)，引張一根因瓦合金鋼帶，其中零點(diǎn)端固定在尺身上，另一端用彈簧以一定的拉力將其引張?jiān)诔呱砩?，以使因瓦合金鋼帶不受尺身伸縮變形的影響。長(zhǎng)度分劃在因瓦合金鋼帶上，數(shù)字注記在木質(zhì)尺身上，精密水準(zhǔn)尺的分劃值分為基輔分劃（10mm）和奇偶分劃（5mm）兩種。基輔分劃差為：3.01550m46第2章水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)測(cè)量

§2.3水準(zhǔn)儀及其使用

三、數(shù)字水準(zhǔn)儀（電子水準(zhǔn)儀）望遠(yuǎn)鏡基座—

腳螺旋自動(dòng)安平補(bǔ)償器電子水準(zhǔn)儀調(diào)焦螺旋制動(dòng)、微動(dòng)螺旋調(diào)焦發(fā)送器：計(jì)算概略視距值；補(bǔ)償監(jiān)視器：監(jiān)測(cè)安平補(bǔ)償器的工作狀態(tài)分光鏡：將由物鏡計(jì)入的光分為可見(jiàn)光和紅外光行陣探測(cè)器：識(shí)別水準(zhǔn)尺上的條碼，進(jìn)行讀數(shù)47§

2.4水準(zhǔn)測(cè)量方法

一、水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)實(shí)施1.水準(zhǔn)點(diǎn)

——事先埋設(shè)標(biāo)志在地面上，用水準(zhǔn)測(cè)量方法建立的高程控制點(diǎn)(BenchMark),常以BM表示。水準(zhǔn)點(diǎn)分為永久性和臨時(shí)性兩種，其頂部通常為凸起的半球面,用于放置水準(zhǔn)尺。

482.待定點(diǎn)高程的測(cè)量和計(jì)算檢核已知HA，求高程HB，中間臨時(shí)放置標(biāo)尺的過(guò)度點(diǎn)1，2….稱為轉(zhuǎn)點(diǎn),起高程傳遞作用,常用TP表示，實(shí)測(cè)時(shí)轉(zhuǎn)點(diǎn)上應(yīng)使用尺墊。49每測(cè)站高差：各測(cè)站高差之和：待定點(diǎn)B點(diǎn)高程：施測(cè)方法（動(dòng)畫）2.待定點(diǎn)高程的測(cè)量和計(jì)算檢核50普通水準(zhǔn)測(cè)量記錄表0.7182.20950.5831.2681.425ZD1∑a–∑b=5.358–3.867=1.491∑h=2.209–0.718=1.491HB–

HA=51.491–50.000=1.491HB–

HA=∑h=∑a–

∑b(計(jì)算無(wú)誤)計(jì)算檢核3.8675.358Σ51.4910.346B50.6181.5811.219ZD351.3360.6720.863ZD2HA=50.000m50.0000.5830.7530.8731.851A–前視+后視備注高程（m）高差標(biāo)尺讀數(shù)（m）測(cè)點(diǎn)0.718513.測(cè)站檢核為保證每一測(cè)站的高差正確，或在誤差允許范圍之內(nèi)，必須進(jìn)行測(cè)站檢核。測(cè)站檢核有雙儀高法和雙面尺法（1）雙面尺法：黑面讀數(shù)高差：紅面讀數(shù)高差：紅黑面高差之差：最后高差中數(shù)：（2）雙儀高法：改變儀器高度10cm以上，測(cè)出兩次高差，進(jìn)行檢核。52

雙面尺法水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)記錄表53

雙儀高法水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)記錄表54二、水準(zhǔn)路線測(cè)量的成果檢核1.閉合水準(zhǔn)路線從某已知點(diǎn)BMA出發(fā),經(jīng)待定點(diǎn)1,2,3,4;再回到A點(diǎn)。高差理論值：?高差閉合差：2.附合水準(zhǔn)路線從已知點(diǎn)BMA出發(fā)到另一已知點(diǎn)B,

高差理論值：高差閉合差：AB2h1h3155二、水準(zhǔn)路線測(cè)量的成果檢核3.結(jié)點(diǎn)水準(zhǔn)網(wǎng)（1）獨(dú)立水準(zhǔn)網(wǎng)?（2）單結(jié)點(diǎn)附合水準(zhǔn)網(wǎng)4.支水準(zhǔn)路線從已知點(diǎn)BMA出發(fā)到待定點(diǎn)B

???56三、水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算

按一定的原則將計(jì)算出的水準(zhǔn)線路高差閉合差進(jìn)行分配，確保各測(cè)段（或各測(cè)站）高差經(jīng)改正后嚴(yán)格滿足檢核條件。等外水準(zhǔn)測(cè)量高差閉合差容許誤差：山地：平地：國(guó)家四等水準(zhǔn)測(cè)量高差閉合差容許誤差：山地：平地：57

水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算步驟

（附合、閉合水準(zhǔn)路線）

h21）計(jì)算閉合差2）判斷閉合差是否超限3）計(jì)算各測(cè)段觀測(cè)高差的改正數(shù)5）計(jì)算各測(cè)段的改正后的高差6）計(jì)算各點(diǎn)的高程值4）檢查閉合差是否分配完AB2附合水準(zhǔn)路線h1h3102十一月2023

合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測(cè)量工程系58例：附合水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算59普通水準(zhǔn)測(cè)量記錄計(jì)算表-0.016-0.014-0.119B56.9020964575415636348Bfh=∑h=–0.016m=–16mm檢核BMA55.35207725560BMAE55.2432024671208765566ED56.3322100688609325720DC57.0791387607613506035CHA=55.352m55.35225127200BMA平均高差高差前視后視備注高程（m）高差標(biāo)尺讀數(shù)（m）測(cè)點(diǎn)Σ7.23330.8697.24730.988+1.548+1.446+0.176+0.272-0.750-0.851-1.092-0.992+0.104+0.006+3+1.547+3+0.174+3-0.750+3-1.092+4+0.10560§2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正一、圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)與校正檢驗(yàn)?zāi)康氖潜ＷC：圓水準(zhǔn)器軸∥儀器VV二、十字絲的檢驗(yàn)與校正檢驗(yàn)?zāi)康氖潜ＷC：十字絲橫絲⊥儀器VV三、管水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)與校正檢驗(yàn)?zāi)康氖潜ＷC：視準(zhǔn)軸CC∥水準(zhǔn)管軸LL

（水準(zhǔn)儀的主條件）61§2.6水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析及注意事項(xiàng)一、儀器誤差

1.儀器校正后的殘余誤差

2.水準(zhǔn)尺誤差(包含:刻劃、變形和零點(diǎn)誤差等）二、觀測(cè)誤差

1.讀數(shù)誤差

2.視差影響

3.水準(zhǔn)管氣泡居中誤差三、外界條件的影響

1.儀器下沉和尺墊下沉誤差

2.地球曲率和大氣折光的影響

3.溫度的影響62

望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管的水準(zhǔn)軸不平行i角對(duì)讀數(shù)的影響向上傾斜i

角的符號(hào)為正63

望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管的水準(zhǔn)軸不平行i角對(duì)高差的影響向上傾斜i

角的符號(hào)為正第3章經(jīng)緯儀及角度測(cè)量

6465第3章經(jīng)緯儀及角度測(cè)量

測(cè)量三項(xiàng)基本工作之一：角度測(cè)量角度測(cè)量的儀器：經(jīng)緯儀角度測(cè)量分為：水平角測(cè)量和豎直角測(cè)量水平角測(cè)量目的：用于求算地面點(diǎn)的平面位置豎直角測(cè)量目的：

1.測(cè)定地面兩點(diǎn)的高差

2.將地面兩點(diǎn)的傾斜距離改化成水平距離

66

§3.1角度測(cè)量原理

一、水平角測(cè)量原理水平角定義

1.為地面上O點(diǎn)至A和B兩目標(biāo)方向線在水平面P上投影的夾角β，稱為水平角。

2.地面上一點(diǎn)到兩目標(biāo)的方向線間所夾的水平角，就是過(guò)這兩方向線所作兩豎直面間的二面角。67二、豎直角測(cè)量原理豎直角定義豎直角是同一豎直面內(nèi)傾斜視線與水平線之間的夾角，其角值仰角俯角視線水平時(shí)豎直角視線水平時(shí)豎直度盤讀數(shù)為一常數(shù)，通常為或是的倍數(shù)6869§

3.2

經(jīng)緯儀及角度觀測(cè)經(jīng)緯儀的種類

1.按構(gòu)造原理和讀數(shù)系統(tǒng)分為:

游標(biāo)經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀

2.按精度高低分為：

DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ603.一般工程測(cè)量最常用:DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀70經(jīng)緯儀的精度系列及用途技術(shù)項(xiàng)目一測(cè)回水平方向中誤差望遠(yuǎn)鏡有效孔徑不小于望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)不小于水準(zhǔn)管分劃值水平度盤垂直度盤主要用途經(jīng)緯儀等級(jí)DJ1DJ2DJ6126二等平面控制測(cè)量及精密工程測(cè)量60mm40mm40mm30倍28倍26倍6/2mm20/2mm30/2mm10/2mm20/2mm30/2mm三、四等平面控制測(cè)量及一般工程測(cè)量圖根控制測(cè)量及一般工程測(cè)量技術(shù)參數(shù)7172ET-02電子經(jīng)緯儀的使用如圖為南方測(cè)繪儀器公司生產(chǎn)的ET-02電子經(jīng)緯儀。一測(cè)回方向觀測(cè)中誤差為±2″，角度最小顯示到1″，豎盤指標(biāo)自動(dòng)歸零補(bǔ)償采用液體電子傳感補(bǔ)償器?？梢耘c南方測(cè)繪公司生產(chǎn)的光電測(cè)距儀和電子手簿連接，組成速測(cè)全站儀，完成野外數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。儀器設(shè)有雙操作面板，每個(gè)操作面板都有完全相同的一個(gè)顯示窗和7個(gè)功能鍵，便于正倒鏡觀測(cè)；望遠(yuǎn)鏡的十字絲分劃板和顯示窗均有照明光源，以便于在黑暗環(huán)境中觀測(cè)。73二、經(jīng)緯儀的安置1.對(duì)中對(duì)中的目的是使儀器的中心與測(cè)站點(diǎn)位于同一個(gè)鉛垂線上。有垂球?qū)χ泻凸鈱W(xué)對(duì)中兩種方法。

對(duì)中精度：垂球?qū)χ?mm，光學(xué)對(duì)中1mm2.整平整平的目的是使儀器豎軸處于鉛直位置和水平度盤處于水平位置。

3.瞄準(zhǔn)（注意消除視差）4.讀數(shù)74

測(cè)回法：一個(gè)測(cè)站觀測(cè)2個(gè)方向時(shí)用。

方向觀測(cè)法：一個(gè)測(cè)站觀測(cè)3個(gè)或3個(gè)以上方向時(shí)用,

也稱“全圓測(cè)回法”。三、水平角測(cè)量JKB

測(cè)回法第1方向第2方向測(cè)站ABCDE方向觀測(cè)法751.豎直角觀測(cè)方法豎直角

(也稱垂直角)——在同一鉛垂面內(nèi)，瞄準(zhǔn)目標(biāo)的傾斜視線與水平視線的夾角。α=0

±90

。仰角為正，俯角為負(fù)。天頂鉛垂線水平線ACB0°90°180°270°ZAZC

A

C四、

豎直角測(cè)量76773.6經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正一.經(jīng)緯儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件1.經(jīng)緯儀的軸線橫軸HH

視準(zhǔn)軸CC

水準(zhǔn)管軸LL

豎軸VV

圓水準(zhǔn)軸L

L

2.應(yīng)滿足的條件水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸LL⊥VV

視準(zhǔn)軸垂直于橫軸CC⊥HH

橫軸垂直于豎軸HH⊥VV

十字豎絲垂直于橫軸豎絲⊥HH

圓水準(zhǔn)軸平行于豎軸L

L

∥VV(次要條件)§3.3經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正783.6經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正二.經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)校正內(nèi)容§3.3經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正1.水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸的檢驗(yàn)與校正2.十字絲豎絲的檢校3.視準(zhǔn)軸的檢校4.橫軸的檢校5.豎盤指標(biāo)差的檢校第4章距離測(cè)量7980第4章距離測(cè)量距離測(cè)量是測(cè)量三項(xiàng)基本工作之一.距離測(cè)量的方法主要有:1.鋼尺(皮尺)量距.2.視距測(cè)量

3.光電測(cè)距要確定地面點(diǎn)的平面位置,還必須測(cè)定直線的方向,即直線定向81視距測(cè)量圖82

利用調(diào)制波波長(zhǎng)測(cè)距B

測(cè)距儀反光棱鏡S電磁波測(cè)距電磁波測(cè)距圖A

83

第4章距離測(cè)量

§4.1鋼尺量距

§4.2紅外線測(cè)距儀及全站儀

§4.3直線定向

84§4.1鋼尺量距1.鋼卷尺

尺長(zhǎng)與規(guī)格：20米、30米、50米，鋼質(zhì)，涂塑或不涂塑。刻度與注記：毫米刻度，注記厘米、分米、米。零分劃位置有不同，分刻線尺和端點(diǎn)尺兩種。

4.1.1量距用的工具:鋼卷尺，花桿，測(cè)釬

一般量距方法量距相對(duì)精度1

200015000

精密量距方法量距相對(duì)精度1100001400002.花桿定線用（量距時(shí)標(biāo)定直線量距的前進(jìn)方向）3.測(cè)釬量距時(shí)在地面標(biāo)定尺段端點(diǎn)位置。85端點(diǎn)尺刻線尺測(cè)釬花桿皮尺測(cè)繩鋼卷尺864.1.2直線定線

1.兩點(diǎn)間目估定線2.兩點(diǎn)間互不通視定線3.經(jīng)緯儀定線:如果量距要求的精度較高,可在其端點(diǎn)A安置經(jīng)緯儀定線.87§4.2電磁波測(cè)距電磁波測(cè)距儀分類1.按其所采用的載波（光源）可分為：①微波測(cè)距儀(microwaveEDMinstrument)；②激光測(cè)距儀(laserEDMinstrument)；③紅外測(cè)距儀(infraredEDMinstrument);2.按測(cè)程分為：①短程測(cè)距儀(≤5km)②中程測(cè)距儀(5~15km)③遠(yuǎn)程測(cè)距儀(≥15km）3.按精度分為：①Ⅰ級(jí)測(cè)距儀(mD

≤5mm)②Ⅱ級(jí)測(cè)距儀(5≤mD

≤10mm)③Ⅲ級(jí)測(cè)距儀(mD

≥

10mm）4.按測(cè)距原理分為：①脈沖式；②相位式885光電測(cè)距儀的組成第5章全站儀和GPS及其使用89905全站儀和GPS及其使用§5.1全站儀（一）全站儀概述（二）全站儀的功能（三）幾種全站儀及其基本應(yīng)用

91南方NTS全站儀TOPCONGTS全站儀92Leica

全站儀93棱鏡桿單棱鏡三棱鏡94（一）全站儀概述全站儀(totalstation)是由電子測(cè)角、光電測(cè)距、微型機(jī)及其軟件組合而成的智能型光電測(cè)量?jī)x器。全站儀的基本功能是測(cè)量水平角、豎直角和距離。全站儀具有如下特點(diǎn)：同時(shí)進(jìn)行角度測(cè)量(水平角、豎直角)和距離測(cè)量(斜距S、平距D、高差h)；測(cè)距系統(tǒng)光軸與測(cè)角系統(tǒng)視準(zhǔn)軸同軸（三軸同一）；顯示測(cè)點(diǎn)的角度(方向值)、距離、高差或三維坐標(biāo)；擁有后方交會(huì)、放樣、偏心測(cè)量、懸高測(cè)量、對(duì)邊測(cè)量、面積計(jì)算等高級(jí)測(cè)量功能。95全站儀特點(diǎn)擁有較大容量的內(nèi)部存儲(chǔ)器，以數(shù)據(jù)文件形式存儲(chǔ)已知點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)號(hào)、編碼、三維坐標(biāo)；實(shí)現(xiàn)全站儀與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊；高精度全站儀測(cè)角達(dá)0.5秒級(jí)，測(cè)距精度達(dá)(0.1mm+0.1PPM)；與計(jì)算機(jī)聯(lián)合組成的智能觀測(cè)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)瞄準(zhǔn)、觀測(cè)、記錄、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)的傳輸，被稱為測(cè)量機(jī)器人。96

三軸同一望遠(yuǎn)鏡

在全站儀的望遠(yuǎn)鏡中，照準(zhǔn)目標(biāo)的視準(zhǔn)軸、光電測(cè)距的紅外光發(fā)射光軸和接收光軸是同軸的，其光路如圖所示。因此，測(cè)量時(shí)使望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡的中心，就能同時(shí)測(cè)定水平角、垂直角和斜距97測(cè)量?jī)x器總的發(fā)展過(guò)程

測(cè)量?jī)x器總的發(fā)展過(guò)程：光學(xué)經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀

速測(cè)全站儀 全站儀。全站儀的發(fā)展過(guò)程：

1.普通型全站儀

2.功能型全站儀

3.磁卡型全站儀

4.內(nèi)存式全站儀

5.全自動(dòng)智能全站儀全站儀生產(chǎn)廠家：

瑞士：徠卡Leica

德國(guó)：蔡司Zeiss

日本：拓普康TOPCON，索佳SOKKIA，賓得,尼康

中國(guó)：南方、蘇州、北京98（二）全站儀的功能對(duì)邊測(cè)量、懸高測(cè)量、后方交會(huì)、放樣、偏心測(cè)量、面積計(jì)算等高級(jí)測(cè)量功能。99全站儀的功能1、對(duì)邊測(cè)量如圖，分別瞄準(zhǔn)兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)處的棱鏡并觀測(cè)后，儀器即可顯示出兩個(gè)棱鏡之間的平距(HD)、斜距(S)、高差(V)和坡度（%）。對(duì)邊測(cè)量可以連續(xù)進(jìn)行。VSHD%02十一月2023

100全站儀的功能2、懸高測(cè)量如圖，要測(cè)量某些不能設(shè)置反射棱鏡的目標(biāo)（高壓電線、橋梁桁架）的高度時(shí)，可在目標(biāo)正上方或正下方處安置棱鏡，輸入棱鏡高h(yuǎn)1，瞄準(zhǔn)棱鏡并觀測(cè)后，再瞄準(zhǔn)目標(biāo)，儀器即可顯示目標(biāo)的高度HHh1h2

寧夏國(guó)土資源廳101全站儀的功能3、后方交會(huì)測(cè)量如圖，全站儀安置在某一待定點(diǎn)上，通過(guò)對(duì)兩個(gè)以上的已知點(diǎn)處的棱鏡進(jìn)行觀測(cè)，并輸入各已知點(diǎn)三維坐標(biāo)及儀器高和棱鏡高后，全站儀即可顯示待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)。1024、三維坐標(biāo)測(cè)量如圖，將全站儀安置在已知點(diǎn)A，棱鏡設(shè)置在待定點(diǎn)P，輸入A點(diǎn)已知坐標(biāo)及儀器高和棱鏡高后，先后視已知點(diǎn)B并輸入B點(diǎn)坐標(biāo)（后視已知點(diǎn)是為了設(shè)置方向位角）然后瞄準(zhǔn)P點(diǎn)處棱鏡并進(jìn)行觀測(cè)，儀器即可顯示待定P的三維坐標(biāo)。APB全站儀的功能02十一月2023

103全站儀的功能5、放樣測(cè)量將要測(cè)設(shè)的角度和邊長(zhǎng)（或坐標(biāo)值）輸入全站儀，在放樣過(guò)程中儀器顯示角度和邊長(zhǎng)的實(shí)測(cè)值與放樣值之差，根據(jù)顯示的偏離值及符號(hào)調(diào)整棱鏡位置，直至偏離值為零，此時(shí)棱鏡所處位置即為要測(cè)設(shè)的點(diǎn)位。有的電子全站儀還可通過(guò)圖形顯示出棱鏡上下左右前后的移動(dòng)方向。

寧夏國(guó)土資源廳104全站儀的功能6、偏心測(cè)量如圖，若侍定點(diǎn)處不能設(shè)置棱鏡，可將棱鏡設(shè)置在待定點(diǎn)的左側(cè)或右側(cè)，并使棱鏡至站點(diǎn)的距離相當(dāng)，瞄準(zhǔn)棱鏡并進(jìn)行觀測(cè)，再照準(zhǔn)待定點(diǎn)，儀器即可顯示待定點(diǎn)的坐標(biāo)。不同廠家生產(chǎn)的電子全站儀其鍵盤設(shè)計(jì)并不完全相同，實(shí)現(xiàn)相同測(cè)量功能的按鍵程序和步驟也不完全一樣，具體使用應(yīng)參見(jiàn)廠家的使用說(shuō)明書。02十一月2023

105全站儀測(cè)量的流程野外采集數(shù)據(jù)：南方NTS、TOPCON全站儀+PDA（測(cè)圖精靈）傳輸數(shù)據(jù)：將數(shù)據(jù)文件傳入計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)：用測(cè)圖軟件（南方測(cè)繪CASS）處理、編輯輸出成果：數(shù)字化地形圖、電子地圖（.dwg）、工程圖。

寧夏國(guó)土資源廳一、GPS概述§5.2GPS

寧夏國(guó)土資源廳10602十一月2023

（一）GPS及其背景它的全稱是衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距導(dǎo)航系統(tǒng)/全球定位系統(tǒng)（NAVSTAR/GPS；NavigationSystemtimingAndRanging/GlobalPositioningSystem）GPS是美國(guó)軍方研制的第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

(1)全球通用，24小時(shí)可以定位，測(cè)速和授時(shí)

(2)確保美國(guó)軍事安全，服務(wù)于全球戰(zhàn)略

(3)導(dǎo)航精度可達(dá)10—20m(4)1994年3月28日建成，取代其它導(dǎo)航系統(tǒng)107GPS用于軍事

飛行高度9,840英尺/3,000米108系統(tǒng)特征NNSSGPS載波頻率GHz0.15,0.401.23,1.58衛(wèi)星高度km107020200衛(wèi)星數(shù)621+3衛(wèi)星周期min1:4711:58衛(wèi)星鐘穩(wěn)定度10-1110-12GPS與NNSS的主要特征比較注：NNSS是美國(guó)于1964年建成的海軍導(dǎo)航系統(tǒng)109

寧夏國(guó)土資源廳02十一月2023

系統(tǒng)特征GLONASSGPS載波頻率GHz1.61,1.251.23,1.58衛(wèi)星高度km1910020200衛(wèi)星數(shù)21+321+3衛(wèi)星周期h11:1511:58衛(wèi)星鐘穩(wěn)定度10-1110-12GPS與GLONASS的主要特征比較注：GLONASS是俄羅斯于1996年建成的全球定位系統(tǒng)110（二）GPS的特點(diǎn)

全球性，全天候，高精度，保密性

GPS測(cè)量與經(jīng)典測(cè)量方法的對(duì)比：不需要相互通視觀測(cè)作業(yè)不受天氣條件的影響網(wǎng)的質(zhì)量與點(diǎn)位的分布情況無(wú)關(guān)能達(dá)到大地測(cè)量所需要的精度水平白天和夜間均可作業(yè)經(jīng)濟(jì)效益顯著111GPS用于大地測(cè)量112（三）GPS的系統(tǒng)組成

空間部分24顆GPS衛(wèi)星組成用戶部分

GPS接收機(jī)控制部分

1個(gè)主控站

5個(gè)監(jiān)控站

3個(gè)注入站

注入站

監(jiān)控站主控站113注入站空間星座部分：提供星歷和時(shí)間信息發(fā)射偽距和載波信號(hào)提供其它輔助信息地面控制部分：中心控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步跟蹤衛(wèi)星進(jìn)行定軌用戶部分：接收衛(wèi)星信號(hào)記錄處理數(shù)據(jù)提供導(dǎo)航定位信息

寧夏國(guó)土資源廳02十一月2023

114GPS空間星座部分11524顆衛(wèi)星(21+3)6個(gè)軌道平面55o軌道傾角20200km軌道高度(地面高度)11小時(shí)58分(恒星時(shí))軌道周期5個(gè)多小時(shí)出現(xiàn)在地平線以上(每顆星)在全球各處能觀測(cè)到高度角>15°的衛(wèi)星4顆以上GPS衛(wèi)星（目前軌道上實(shí)際運(yùn)行的衛(wèi)星個(gè)數(shù)已經(jīng)超過(guò)了32顆）116GPS衛(wèi)星在軌道上的分布

寧夏國(guó)土資源廳11702十一月2023

118GPS地面監(jiān)控部分控制部分

1個(gè)主控站

3個(gè)注入站

5個(gè)監(jiān)控站119GSP地面控制站一個(gè)主控站：科羅拉多?斯必靈司三個(gè)注入站：阿松森(Ascencion)—大西洋

迭哥?伽西亞(DiegoGarcia)—印度洋

卡瓦加蘭(kwajalein)—太平洋五個(gè)監(jiān)測(cè)站

=

1個(gè)主控站+3個(gè)注入站+夏威夷(Hawaii)55HawaiiAscencionDiegoGarciakwajaleinColoradosprings120

GPS用戶部分

寧夏國(guó)土資源廳02十一月2023

1211.GPS接收機(jī)的功能跟蹤、接收、放大、處理衛(wèi)星信號(hào)，測(cè)量出信號(hào)從衛(wèi)星到天線的傳播時(shí)間。解譯導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)解算測(cè)站三維位置。2.GPS接收機(jī)的類型3.GPS接收機(jī)的發(fā)展1981年GPS接收機(jī)問(wèn)世測(cè)地型已從第一代發(fā)展到第三代,目前還在飛速發(fā)展。

（2）按信號(hào)頻率分：?jiǎn)晤l（L1）雙頻（L1和L2）（1）按用途分：導(dǎo)航型授時(shí)型測(cè)地型122GPS天線部分將微弱的衛(wèi)星電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),并放大GPS主機(jī)部分1.變頻器2.信號(hào)通道3.微處理器4.存儲(chǔ)器5.顯示器GPS電源部分123測(cè)地型GPS接收機(jī)導(dǎo)航型GPS接收機(jī)一般情況下無(wú)數(shù)據(jù)輸出的記錄存儲(chǔ)設(shè)備(手持機(jī))天線前置放大器電源部分射電部分微處理器數(shù)據(jù)存器顯示控制器供電信號(hào)信息命令數(shù)據(jù)供電，控制供電數(shù)據(jù)控制

124（四）GPS的功能導(dǎo)航

海空導(dǎo)航、車輛引行、導(dǎo)彈制導(dǎo)等測(cè)速

其精度可達(dá)0.1m/s測(cè)時(shí)與授時(shí)

其精度可達(dá)340ns（1納秒=10-9秒）定位125二、GPS定位原理Time(0)AmbiguityTime(i)AmbiguityCountedCyclesPhaseMeasurement

寧夏國(guó)土資源廳12602十一月2023

（一）GPS坐標(biāo)系WGS-84坐標(biāo)系WorldGeodeticSystem-1984坐標(biāo)是GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)，GPS發(fā)布的星歷參數(shù)都是基于此坐標(biāo)系的。

WGS-84的橢球參數(shù)：a=6378137m,1/f=298.2572.1954北京坐標(biāo)系(C54)

克拉索夫斯基橢球參數(shù)：a=6378245m,1/f=298.33.1980西安坐標(biāo)系(C80)

IUGG1975橢球參數(shù)：a=6378140m,1/f=298.25712702十一月2023

X軸=0經(jīng)度X軸在赤道平面內(nèi)Y軸=東經(jīng)90度Y軸在赤道平面內(nèi)地心坐標(biāo)為（0，0，0）Z軸=旋轉(zhuǎn)軸（極軸—BIH1984.0）地球質(zhì)心為原點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)

（空間直角坐標(biāo)系）12802十一月2023

依定位時(shí)的狀態(tài)動(dòng)態(tài)定位靜態(tài)定位依定位模式絕對(duì)定位（單點(diǎn)定位）相對(duì)定位差分定位依定位采用的觀測(cè)值偽距測(cè)量（偽距定位）載波相位測(cè)量依時(shí)效實(shí)時(shí)定位事后定位（二）GPS測(cè)量定位的分類12902十一月2023

GPS定位的誤差來(lái)源與GPS衛(wèi)星有關(guān)的因素

SA技術(shù)：人為的降低廣播星歷精度(ε技術(shù)，2000年5月取消),AS技術(shù)：防電子欺騙技術(shù)；衛(wèi)星星歷誤差；衛(wèi)星鐘差與傳播途徑有關(guān)的因素

電離層延遲；對(duì)流層延遲；多路徑效應(yīng)與接收機(jī)有關(guān)的因素

接收機(jī)鐘差；天線相位中心誤差；接收機(jī)軟件和硬件誤差另外有接收機(jī)的對(duì)中、整平誤差等13002十一月2023

常規(guī)GPS的測(cè)量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分(Real-TimeKinematic)方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來(lái)了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

RTK定位時(shí)要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測(cè)數(shù)據(jù)(偽距觀測(cè)值，相位觀測(cè)值)及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站接收機(jī)。

什么是RTK技術(shù)13102十一月2023

發(fā)射電臺(tái)GPS主機(jī)基準(zhǔn)站移動(dòng)站GPS主機(jī)RTK測(cè)量原理圖采集器接收電臺(tái)13202十一月2023

02十一月2023

133第6章控制測(cè)量13402十一月2023

135§6-1控制測(cè)量概述一.控制測(cè)量的概念二.平面控制測(cè)量三.高程控制測(cè)量第6章

控制測(cè)量02十一月2023

136一.控制測(cè)量的概念1.目的與作用

為測(cè)圖或工程建設(shè)的測(cè)區(qū)建立統(tǒng)一的平面和高程控制網(wǎng)

控制誤差的積累

作為進(jìn)行各種細(xì)部測(cè)量的基準(zhǔn)

2.控制測(cè)量分類

按內(nèi)容分：平面控制測(cè)量、高程控制測(cè)量

按精度分：一等、二等、三等、四等；一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)

按方法分：天文測(cè)量、常規(guī)測(cè)量(三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、水準(zhǔn)測(cè)量)、衛(wèi)星定位測(cè)量02十一月2023

137

控制點(diǎn)：對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)起控制作用的測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)。

控制網(wǎng)：由按一定規(guī)范布設(shè)，由一系列相互聯(lián)系的控制點(diǎn)所構(gòu)成的網(wǎng)狀幾何圖形。圖根控制網(wǎng)：直接為測(cè)圖而建立的控制網(wǎng)。圖根點(diǎn)：圖根控制網(wǎng)中的控制點(diǎn)。3.有關(guān)名詞一.控制測(cè)量的概念

控制測(cè)量：為建立控制網(wǎng)所進(jìn)行的測(cè)量工作。02十一月2023

138二.平面控制測(cè)量——建立平面控制網(wǎng)，測(cè)定各平面控制點(diǎn)的坐標(biāo)X、Y。1.一般概念

等級(jí)關(guān)系：分一等、二等、三等、四等，前一等級(jí)作為以后各等的控制基準(zhǔn)；小地區(qū)內(nèi)布置一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和圖根控制。

布置形式：三角鎖、三角網(wǎng)(三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng))、導(dǎo)線網(wǎng)、交會(huì)定點(diǎn)、GPS測(cè)量等。

布網(wǎng)原則：從整體到局部，由高級(jí)到低級(jí)，分級(jí)布網(wǎng)，逐級(jí)控制。02十一月2023

1392.常規(guī)平面控制測(cè)量的等級(jí)關(guān)系

城市平面控制網(wǎng)的等級(jí)關(guān)系三角(三邊)網(wǎng)城市導(dǎo)線控制范圍

二等三等三等

四等四等一級(jí)小三角一級(jí)導(dǎo)線二級(jí)小三角二級(jí)導(dǎo)線

三級(jí)導(dǎo)線城市基本控制小地區(qū)首級(jí)控制圖根控制圖根導(dǎo)線圖根三角02十一月2023

140

一等三角鎖為全國(guó)平面控制網(wǎng)的基礎(chǔ)3.各級(jí)平面控制網(wǎng)布置形式

二等連續(xù)網(wǎng)充填一等三角鎖，成為全國(guó)平面控制網(wǎng)的骨干。一等三角鎖

二等連續(xù)網(wǎng)02十一月2023

141

三等、四等三角網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng),根據(jù)測(cè)區(qū)的需要，在二等三角網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加密，基本圖形如下：圖7-3三角網(wǎng)或三邊網(wǎng)圖7-4導(dǎo)線網(wǎng)02十一月2023

1424.常規(guī)平面控制測(cè)量的主要技術(shù)要求城市三角測(cè)量的主要技術(shù)要求表7-202十一月2023

143城市三邊網(wǎng)的主要技術(shù)要求表7-302十一月2023

144表7-4城市導(dǎo)線控制測(cè)量的主要技術(shù)要求02十一月2023

145圖根導(dǎo)線的技術(shù)要求

測(cè)圖附合導(dǎo)平均邊測(cè)距相對(duì)測(cè)角測(cè)回?cái)?shù)

導(dǎo)線全方位角比例尺線長(zhǎng)度長(zhǎng)(m)中誤差中誤差DJ6

長(zhǎng)相對(duì)閉合差

(km)(mm)(

)閉合差1:50050075一般地區(qū)1:10001000110

1/3000

2011/200060n1:2000200018002十一月2023

146三.高程控制測(cè)量——建立高程控制網(wǎng)，測(cè)定各控制點(diǎn)的高程H。

主要方法：水準(zhǔn)測(cè)量另外方法：三角高程測(cè)量、電子全站儀高程測(cè)量。

等級(jí)關(guān)系：分一等、二等、三等、四等，前一等作為以后各等的控制基準(zhǔn)；地形測(cè)量時(shí)，布設(shè)圖根水準(zhǔn)(也稱等外水準(zhǔn))。

布網(wǎng)原則：從整體到局部，由高級(jí)到低級(jí)，分級(jí)布網(wǎng)，逐級(jí)控制。

寧夏國(guó)土資源廳02十一月2023

147城市水準(zhǔn)網(wǎng)主要技術(shù)要求城市水準(zhǔn)網(wǎng)主要技術(shù)要求注：R為測(cè)段的長(zhǎng)度；L為附合路線的長(zhǎng)度，均以km為單位。等級(jí)每公里高差中誤差(mm)附合路線長(zhǎng)度(km)水準(zhǔn)儀級(jí)別測(cè)段往返測(cè)高差不符值(mm)附合路線或環(huán)線閉合差(mm)二等2400DS144三等645DS31212四等1015DS32020等外208DS104002十一月2023

1487-2導(dǎo)線測(cè)量§6-2

導(dǎo)線測(cè)量一.導(dǎo)線測(cè)量概述二.導(dǎo)線測(cè)量的外業(yè)三.導(dǎo)線測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算02十一月2023

149

導(dǎo)線測(cè)量是平面控制測(cè)量中最常用的方法。導(dǎo)線測(cè)量概述

導(dǎo)線的已知點(diǎn)和新建點(diǎn)組成的若干條直線(即導(dǎo)線邊)聯(lián)結(jié)成一系列折線或閉合多邊形。附合導(dǎo)線閉合導(dǎo)線單結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線

閉合導(dǎo)線和附合導(dǎo)線也稱為單導(dǎo)

線，結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線和兩個(gè)環(huán)以上的導(dǎo)線稱為導(dǎo)線網(wǎng)。導(dǎo)線測(cè)量概述

導(dǎo)線測(cè)量時(shí)，通常只需要前后兩點(diǎn)相互通視。02十一月2023

150一.單導(dǎo)線的布置形式一.單導(dǎo)線的布置形式1.閉合導(dǎo)線2.附合導(dǎo)線3.支導(dǎo)線02十一月2023

1511.閉合導(dǎo)線已知數(shù)據(jù)：

AB，XB，YB觀測(cè)數(shù)據(jù)：連接角

B；

導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角0，

1，……,

5；

導(dǎo)線各邊長(zhǎng)DB1，D12，……，D51。1.閉合導(dǎo)線DB1D12D23D34D45D51

B012345

(XB,YB)AB12345閉合導(dǎo)線圖

A、B為已知點(diǎn)，1、2、3、4、5為新建導(dǎo)線點(diǎn)。02十一月2023

1522.附合導(dǎo)線圖2.附合導(dǎo)線AB1234CD

已知數(shù)據(jù)：

AB,XB,YB；CD,XC,YC。

AB、CD為已知邊，點(diǎn)1、2、3、4為新建導(dǎo)線點(diǎn)。

AB

CD(XB,YB)

觀測(cè)數(shù)據(jù)：連接角

B、

C；

導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角1,

2,

3,

4；

導(dǎo)線各邊長(zhǎng)DB1，D12，……，D4C。(XC,YC)

B

C

1

2

3

4附合導(dǎo)線圖DB1D12D23D34D4C02十一月2023

1533.支導(dǎo)線3.支導(dǎo)線圖AB12

A、B為已知邊，點(diǎn)1、2為新建支導(dǎo)線點(diǎn)。

觀測(cè)數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)折角B,

1

邊長(zhǎng)DB1，D12

已知數(shù)據(jù)：

AB,XB,YB

AB(XB,YB)

B

1DB1D1202十一月2023

154二.導(dǎo)線測(cè)量的外業(yè)二.導(dǎo)線測(cè)量的外業(yè)1.踏勘選點(diǎn)（選點(diǎn)）2.導(dǎo)線邊長(zhǎng)測(cè)量（測(cè)邊）3.導(dǎo)線角度測(cè)量（測(cè)角）4.導(dǎo)線連接測(cè)量（連測(cè)）02十一月2023

155導(dǎo)線測(cè)量外業(yè)的準(zhǔn)備工作

準(zhǔn)備工作：

收集資料：測(cè)區(qū)舊地形圖、已知點(diǎn)(平面和程控制點(diǎn))資料、測(cè)量規(guī)范；儀器工具：所用儀器(包括儀器的檢驗(yàn)和校正)、工具、記錄手簿、材料。1.踏勘選點(diǎn)及建立標(biāo)志(1).踏勘測(cè)區(qū)實(shí)地了解測(cè)區(qū)地形；了解已知點(diǎn)狀況。(2).圖上(指原有舊圖)設(shè)計(jì)布網(wǎng)方案導(dǎo)線網(wǎng)形、等級(jí)；導(dǎo)線邊長(zhǎng)、總長(zhǎng)、點(diǎn)位密度等符合規(guī)范要求。1.踏勘選點(diǎn)及建立標(biāo)志02十一月2023

156(3).實(shí)地選點(diǎn)(4).建立標(biāo)志

(3).實(shí)地選點(diǎn)(考慮以下因素)：(4).建立標(biāo)志永久性標(biāo)志

通視良好，便于測(cè)角；

地面平坦，便于量距(用測(cè)距儀不考慮)；

視野開闊，便于測(cè)圖(重要)；

點(diǎn)位穩(wěn)定，便于保存；

邊長(zhǎng)適當(dāng)，足夠密度；

便于安置儀器。02十一月2023

157臨時(shí)性標(biāo)志木樁泥土地大鐵釘沙石路、瀝青、磚石縫鑿刻水泥地、巖石紅油漆標(biāo)志油漆不易剝落處臨時(shí)性標(biāo)志圖02十一月2023

158(5).繪制點(diǎn)位圖

在現(xiàn)場(chǎng)丈量2—3個(gè)攀距，便于以后尋找或確定點(diǎn)位。

用紅油漆標(biāo)出攀距出發(fā)點(diǎn)，并寫點(diǎn)號(hào)與攀距尺寸。畫出攀距關(guān)系的平面示意圖，作為控制點(diǎn)資料。攀距交會(huì)角度要好。(5).繪制點(diǎn)位圖

電桿房屋道路控制點(diǎn)

D512.36m

D58.75m02十一月2023

159

點(diǎn)號(hào)D5樁別大鐵釘埋設(shè)日期1999年5月20日備注導(dǎo)線點(diǎn)的點(diǎn)位圖導(dǎo)線點(diǎn)的點(diǎn)之記大慶路中山路12.36m8.75m食品店

中西

18-1D5北02十一月2023

1602.導(dǎo)線邊長(zhǎng)測(cè)量

——測(cè)定導(dǎo)線各邊長(zhǎng)(往返丈量)。

精度要求：符合規(guī)范規(guī)定。2.導(dǎo)線邊長(zhǎng)測(cè)量例：圖根導(dǎo)線

測(cè)距方法：鋼尺量距電磁波測(cè)距02十一月2023

1613.導(dǎo)線角度測(cè)量

——觀測(cè)導(dǎo)線各轉(zhuǎn)折角、連接角。

DJ6一個(gè)測(cè)回(圖根導(dǎo)線)。邊長(zhǎng)較短時(shí)，采用光學(xué)對(duì)點(diǎn)。

全部測(cè)左角，或全部測(cè)右角；閉合導(dǎo)線測(cè)內(nèi)角。4.導(dǎo)線連接測(cè)量

—導(dǎo)線定向（包括連接角和連接邊測(cè)量）AB1234502十一月2023

162三.導(dǎo)線測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算三.導(dǎo)線測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算1.附合導(dǎo)線的計(jì)算2.閉合導(dǎo)線的計(jì)算3.支導(dǎo)線計(jì)算4.無(wú)定向附合導(dǎo)線的特點(diǎn)導(dǎo)線計(jì)算目的：計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。要求：合理分配測(cè)量誤差，評(píng)定導(dǎo)線測(cè)量的精度。02十一月2023

163三、導(dǎo)線測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算思路：①由水平角觀測(cè)值β，計(jì)算方位角α；②由方位角α、邊長(zhǎng)D，計(jì)算坐標(biāo)增量ΔX、ΔY；③由坐標(biāo)增量ΔX、ΔY，計(jì)算X、Y。（計(jì)算前認(rèn)真檢查外業(yè)記錄，滿足規(guī)范限差要求后，才能進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算）02十一月2023

1641、坐標(biāo)計(jì)算公式：（1）坐標(biāo)正算（由α、D，求X、Y）

已知A（），，求B點(diǎn)坐標(biāo)。OyxAB02十一月2023

165注：計(jì)算出的αAB

，應(yīng)根據(jù)ΔX、ΔY的正負(fù)，判斷其所在的象限。（2）坐標(biāo)反算（由X、Y，求α、D，）OyxAB已知A（）、B（）求。02十一月2023

1662、附合導(dǎo)線的計(jì)算

如圖，A、B、C、D是已知點(diǎn)，起始邊的方位角和終止邊的方位角為已知。外業(yè)觀測(cè)資料為導(dǎo)線邊距離和各轉(zhuǎn)折角。例：C1D423BA125.36m98.76m114.63m116.44m156.25m前進(jìn)方向02十一月2023

167+）BD4231CA（1）計(jì)算角度閉合差：如圖：以右轉(zhuǎn)折角為例計(jì)算。一般公式：同理：以左角計(jì)算02十一月2023

168即：（各級(jí)導(dǎo)線的限差見(jiàn)規(guī)范）檢核：（2）閉合差分配（計(jì)算角度改正數(shù)）：式中：n—包括連接角在內(nèi)的導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角數(shù)02十一月2023

169（3）計(jì)算改正后的角度β改：計(jì)算檢核條件：（4）推算各邊的坐標(biāo)方位角α：（用改正后的β改）計(jì)算出的，否則，需重算。02十一月2023

170（5）計(jì)算坐標(biāo)增量ΔX、ΔY：（6）計(jì)算坐標(biāo)增量閉合差：由于的存在，使導(dǎo)線不能和CD連接，存在導(dǎo)線全長(zhǎng)閉合差：導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差：02十一月2023

171（7）分配閉合差：檢核條件：（8）計(jì)算改正后的坐標(biāo)增量：檢核條件：02十一月2023

172（9）計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)值：

依次計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)，最后推算出的終點(diǎn)C的坐標(biāo)，應(yīng)和C點(diǎn)已知坐標(biāo)相同。02十一月2023

合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測(cè)量工程系17320536482904054202470816721561753125214093312560744-13-13-13-13-13-12-7720536352904042202465516721431753112214092012560625236442821107531002711774016901833944721603801125.3698.71114.63116.44156.25641.44

+0.04-107.31

+0.03-17.92

+0.04+30.88

+0.03-0.63

+0.05-13.05-108.03

-0.02-64.81

-0.02+97.12

-0.02+141.29-0.02+116.44

-0.03+155.70+445.74-107.27-17.89+30.92-0.60-13.00-64.83+97.10+141.27+116.42+155.67+445.63點(diǎn)號(hào)觀測(cè)角（右角）

°′"改正數(shù)

?改正角

°′"A1B234CD輔助計(jì)算坐標(biāo)方位角

α距離

Dm點(diǎn)號(hào)A1B234CD增量計(jì)算值改正后增量坐標(biāo)值ΔxmΔymΔxmΔymxmym1536.86837.541429.59772.711411.70869.811442.621011.081442.021127.501429.021283.17-107.8402十一月2023

1743.閉合導(dǎo)線的計(jì)算

閉合導(dǎo)線的計(jì)算步驟與附合導(dǎo)線基本相同，需要強(qiáng)調(diào)以下兩點(diǎn)：(1)角度閉合差的計(jì)算n邊形閉合導(dǎo)線內(nèi)角和的理論值應(yīng)為：02十一月2023

175（2）坐標(biāo)增量閉合差的計(jì)算根據(jù)閉合導(dǎo)線本身的特點(diǎn)：理論上實(shí)際上北214378.16m105.22m129.34m80.18m02十一月2023

176輔助計(jì)算點(diǎn)號(hào)觀測(cè)角（右角）

°′"改正數(shù)

?改正角

°′"1234坐標(biāo)方位角

α距離

Dm點(diǎn)號(hào)1234增量計(jì)算值改正后增量坐標(biāo)值ΔxmΔymΔxmΔymxmym1212閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算表10748308936308933505318431253000730020+13+13+12+12+50359591010748437300328934028936433600000125300030619152155317105.2280.18129.3478.16392.90-0.02-61.10-0.02+47.90-0.03+76.61-0.02-63.32+0.02+85.66+0.02+64.30+0.02-104.21+0.01-45.82+0.09-0.07+64.32+47.88+76.58-104.19-45.81-63.34-61.12+85.680.000.00585.68545.81563.34438.88650.00486.76500.00500.00500.00500.0002十一月2023

1771.附合導(dǎo)線的計(jì)算

計(jì)算器的角度及坐標(biāo)計(jì)算

計(jì)算器的角度運(yùn)算

計(jì)算器直角坐標(biāo)與極坐標(biāo)換算功能02十一月2023

178計(jì)算器的角度運(yùn)算

計(jì)算器的角度運(yùn)算例：12

34

562=250952

(1).CASIO、SHARP計(jì)算器角度輸入、運(yùn)算、顯示：

計(jì)算器：CASIO

-570AD角度運(yùn)算輸入、操作顯示12’”

34’”

56’”

=212.12.5666666712.5822222225.16444444SHIFT’”

25952.

該計(jì)算器在度、分、秒顯示狀態(tài)或以度為單位的顯示狀態(tài)下，均能進(jìn)行角度運(yùn)算。02十一月2023

179SHARP

EL5812角度運(yùn)算例：12

34

562=250952

(2).計(jì)算器SHARP

EL5812角度運(yùn)算輸入、操作顯示

該計(jì)算器在以度為單位的顯示狀態(tài)下，才能進(jìn)行有關(guān)角度的運(yùn)算。12.3456

=212.345612.5822222225.16444444DEG2ndFDEGD.MS25.0951999902十一月2023

180

計(jì)算器直角坐標(biāo)與極坐標(biāo)換算功能例：坐標(biāo)正算

D=67.580，

=3410554，求

x、y輸入、操作顯示=341.0983333SHIFT67.5867.58

PR67.583410554=x63.93581176SHIFT

XY-21.89219895=y(1).計(jì)算器：CASIO

-570ADD.

x.y.02十一月2023

181輸入、操作顯示例：坐標(biāo)反算

x=+63.936、y=-21.892，求D、：SHIFT’”

341554.76(2).計(jì)算器：CASIO

-570AD

x.y.

D.

-21.892SHIFT63.93663.936+RP63.93621.892=

67.58011364

=SHIFT

XY-18.90145539=

=+360341.098544602十一月2023

182SHARP極坐標(biāo)—直角坐標(biāo)例：坐標(biāo)正算

D=67.58，

=3410554，求

x、y輸入、操作顯示(3).計(jì)算器：SHARP

EL5812D.

x.y.341.098333367.5867.58341.05540.DEG63.935811762ndF(xyx-21.89219895y02十一月2023

183SHARP直角坐標(biāo)—極坐標(biāo)例：坐標(biāo)反算

x=+63.936,y=-21.892,求D、:輸入、操作顯示(4)計(jì)算器SHARP

EL5812

x.y

D.

63.93663.9360.21.892

-21.89267.580113642ndFD(

-18.90145539+=360341.09854462ndFDEGD.MS341.05547602十一月2023

1844.支導(dǎo)線計(jì)算AB12

AB(XB,YB)

B

1SB1S12

已知數(shù)據(jù)：

AB,XB,YB

A、B為已知邊，點(diǎn)1、2為新建支導(dǎo)線點(diǎn)。

支導(dǎo)線沒(méi)有多余觀測(cè)值,因此不會(huì)產(chǎn)生閉合差,從而