工程測量課件

高程測量§2－1高程測量概述水準(zhǔn)測量是利用水平視線來測量兩點間的高差。由于水準(zhǔn)測量的精度較高，所以是高程測量中最主要的方法。三角高程測量是測量兩點間的水平距離或斜距和豎直角(即傾斜角)，然后利用三角公式計算出兩點間的高差。三角高程測量一般精度較低，只是在適當(dāng)?shù)臈l件下才被采用。高程測量的任務(wù)是求出點的高程，即求出該點到某一基準(zhǔn)面的垂直距離。為了建立一個全國統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，必須確定一個統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)面，通常采用大地水準(zhǔn)面即平均海水面作為高程基準(zhǔn)面。解放后我國采用青島驗潮站1950～1956年觀測結(jié)果求得的黃海平均海水面作為高程基準(zhǔn)面。根據(jù)這個基準(zhǔn)面得出的高程稱為“1956黃海高程系”。為了確定高程基準(zhǔn)面的位置，在青島建立了一個與驗潮站相聯(lián)系的水準(zhǔn)原點，并測得其高程為72.289m。水準(zhǔn)原點作為全國高程測量的基準(zhǔn)點。從1989年起，國家規(guī)定采用青島驗潮站1952～1979年的觀測資料，計算得出的平均海水面作為新的高程基準(zhǔn)面，稱為“1985國家高程基準(zhǔn)”。根據(jù)新的高程基準(zhǔn)面，得出青島水準(zhǔn)原點的高程為72.260m。高程控制點稱水準(zhǔn)點——BM(BenchMark)。標(biāo)石水準(zhǔn)點、墻腳水準(zhǔn)點、簡易標(biāo)志水準(zhǔn)點?！?－2水準(zhǔn)測量的原理水準(zhǔn)測量是利用水平視線來求得兩點的高差。

水準(zhǔn)尺、水準(zhǔn)儀讀數(shù)a稱為“后視讀數(shù)”；讀數(shù)b稱為“前視讀數(shù)”。點名(點號)：由大寫英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字、漢字、羅馬數(shù)字等組成。

高程：地面點沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的距離，當(dāng)該地面點在大地水準(zhǔn)面之上時取正值，反之取負(fù)值。高差具有方向性，記作，其值可正可負(fù)。當(dāng)兩點相距較遠(yuǎn)或高差太大時，則可分段連續(xù)進(jìn)行，從圖2－3中可得：

測站、轉(zhuǎn)點：轉(zhuǎn)點起傳遞高程的作用?！?－3水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺微傾式水準(zhǔn)儀自動安平水準(zhǔn)儀數(shù)字(電子)水準(zhǔn)儀我國的水準(zhǔn)儀系列標(biāo)準(zhǔn)分為：DS05、DS1、DS3和DS20水準(zhǔn)尺：尺墊：一、微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造和使用

(一)DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造在一般水準(zhǔn)測量中使用較廣的DS3型微傾式水準(zhǔn)儀由下列三個主要部分組成：望遠(yuǎn)鏡它可以提供視線，并可讀出遠(yuǎn)處水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)。水準(zhǔn)器用于指示儀器或視線是否處于水平位置?；糜谥闷絻x器，它支承儀器的上部并能使儀器的上部在水平方向轉(zhuǎn)動。

1.望遠(yuǎn)鏡十字絲分劃板視準(zhǔn)軸——視線十字絲分劃板視準(zhǔn)軸——視線2.水準(zhǔn)器(1)管水準(zhǔn)器又稱水準(zhǔn)管

(2)圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器的分劃值，是頂蓋球面上2mm弧長所對應(yīng)的圓心角值，水準(zhǔn)儀上圓水準(zhǔn)器的角值為8′至15′(R=0.46～0.86m)。

(二)DS3微傾式水準(zhǔn)儀的使用

1.安置水準(zhǔn)儀首先打開三腳架，安置三腳架要求高度適當(dāng)、架頭大致水平并牢固穩(wěn)妥，在山坡上應(yīng)使三腳架的兩腳在坡下一腳在坡上。然后把水準(zhǔn)儀用中心連接螺旋連接到三腳架上，取水準(zhǔn)儀時必須握住儀器的堅固部位，并確認(rèn)已牢固地連結(jié)在三腳架上之后才可放手。

2.儀器的粗略整平左手拇指法則，或右手食指法則：

(1)先旋轉(zhuǎn)兩個腳螺旋，然后旋轉(zhuǎn)第三個腳螺旋；

(2)旋轉(zhuǎn)兩個腳螺旋時必須作相對地轉(zhuǎn)動，即旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)相反。

(3)氣泡移動的方向始終和左手大拇指移動的方向一致。

3.照準(zhǔn)目標(biāo)準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)目鏡調(diào)焦、物鏡調(diào)焦使十字絲豎絲照準(zhǔn)水準(zhǔn)尺

視差：當(dāng)觀測時把眼睛稍作上下移動，如果尺像與十字絲有相對的移動，即讀數(shù)有改變，這一現(xiàn)象叫視差。其原因是尺像沒有落在十字絲平面上。消除視差的方法是先調(diào)目鏡調(diào)調(diào)焦螺旋使十字絲清晰，然后一面調(diào)節(jié)物鏡調(diào)焦螺旋一面仔細(xì)觀察，直到不再出現(xiàn)尺像和十字絲有相對移動為止，即尺像與十字絲在同一平面上。

4.視線的精確整平粗平→精平每次讀數(shù)前都需要重新使氣泡符合

5.讀數(shù)用十字絲中間的橫絲讀取水準(zhǔn)尺的讀數(shù)。從尺上可直接讀出米、分米和厘米數(shù)，并估讀出毫米數(shù)，所以每個讀數(shù)必須有四位數(shù)。二、自動安平水準(zhǔn)儀的構(gòu)造和使用

(一)自動安平原理

1.移動十字絲的方法

2.移動像點的方法三、數(shù)字水準(zhǔn)儀§2－4水準(zhǔn)測量的方法一、水準(zhǔn)路線的形式附合水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)支線水準(zhǔn)網(wǎng)二、水準(zhǔn)測量的施測方法

測站測點后視讀數(shù)前視讀數(shù)高差高程備注＋－ⅠAZ12.0731.5260.54750.118已知A點高程=50.118ⅡZ1Z21.6241.4070.217ⅢZ2Z31.6781.3920.286ⅣZ3Z41.5951.4020.193ⅤZ4B0.9211.5030.58250.779Σ7.8917.2301.2430.582計算檢核

測點后視讀數(shù)前視讀數(shù)高差高程備注＋－A2.07350.118Z11.6241.5260.547Z21.6781.4070.217Z31.5951.3920.286Z40.9211.4020.193B1.5030.58250.779Σ7.8917.2301.2430.582計算檢核三、水準(zhǔn)測量成果的檢核

(一)測站檢核

1.兩次儀器高法

2.雙面尺法

(二)水準(zhǔn)路線的檢核

1.附合水準(zhǔn)路線附合水準(zhǔn)路線的高程閉合差為：高程閉合差的大小在一定程度上反映了測量成果的質(zhì)量。

2.閉合水準(zhǔn)路線

3.水準(zhǔn)支線理論上有：一般水準(zhǔn)測量的容許高程閉合差為：鐵路線路水準(zhǔn)測量的容許高程閉合差則為：四、閉合差的分配和高程的計算當(dāng)實際的高程閉合差在容許值以內(nèi)時，可把閉合差分配到各測段的高差上。顯然，高程測量的誤差是隨水準(zhǔn)路線的長度或測站數(shù)的增加而增加，所以分配的原則是把閉合差以相反的符號根據(jù)各測段路線的長度或測站數(shù)按比例分配到各測段的高差上。故各測段高差的改正數(shù)為：或§2－5水準(zhǔn)儀的檢驗和校正一、微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗和校正微傾式水準(zhǔn)儀的主要軸線見圖2－24，它們之間應(yīng)滿足的幾何條件是：

1.圓水準(zhǔn)器軸應(yīng)平行于儀器的豎軸；

2.十字絲的橫絲應(yīng)垂直于儀器的豎軸；

3.水準(zhǔn)管軸應(yīng)平行于視準(zhǔn)軸。(一)圓水準(zhǔn)器的檢驗和校正

(二)十字絲橫絲的檢驗和校正

(三)水準(zhǔn)管的檢驗和校正§2－6水準(zhǔn)測量的誤差及其消減方法一、儀器誤差

(一)視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行引起的誤差

(二)調(diào)焦引起的誤差

(三)水準(zhǔn)尺的誤差二、觀測誤差

(一)氣泡居中誤差

(二)估讀水準(zhǔn)尺分劃的誤差

(三)扶水準(zhǔn)尺不直的誤差三、外界環(huán)境的影響

(一)儀器下沉和水準(zhǔn)尺下沉的誤差

1.儀器下沉的誤差

2.水準(zhǔn)尺下沉的誤差

(二)地球曲率和大氣折光的誤差

1.地球曲率引起的誤差

2.大氣折光引起的誤差

(三)氣候的影響§2－7精密水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)儀

角度測量§3－1角度測量原理

水平角是指從空間一點出發(fā)的兩個方向在水平面上的投影所夾的角度；而豎直角是指某一方向與其在同一鉛垂面內(nèi)的水平線所夾的角度，仰角為正，俯角為負(fù)?！?－2經(jīng)緯儀的構(gòu)造經(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。根據(jù)上節(jié)所述的測角原理，經(jīng)緯儀的構(gòu)造必須具有以下一些裝置：

(1)對中整平裝置

(2)照準(zhǔn)裝置

(3)讀數(shù)裝置1－物鏡；2－豎直度盤；3－豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋；4－圓水準(zhǔn)器；5－照準(zhǔn)部微動螺旋；6－照準(zhǔn)部制動扳鈕；7－水準(zhǔn)管反光鏡；8－豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管；9－度盤照明反光鏡；10－測微輪；11－水平度盤；12－基座；13－望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦筒；4－目鏡；15－讀數(shù)顯微鏡目鏡；16－照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管；17－復(fù)測扳手；18－腳螺旋；19－望遠(yuǎn)鏡制動扳鈕；20－望遠(yuǎn)鏡微動螺旋；21－軸座固定螺旋。1－物鏡；2－望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦筒；3－目鏡；4－照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管；5－照準(zhǔn)部制動螺旋；6－粗瞄準(zhǔn)器；7－測微輪；8－讀數(shù)顯微鏡；9－度盤換象旋鈕；10－水平度盤變換手輪；11－望遠(yuǎn)鏡制動螺旋；12－望遠(yuǎn)鏡微動螺旋；13－照準(zhǔn)部微動螺旋；14－基座；15－腳螺旋；16－基座底板；17－豎盤照明反光鏡；18－豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)器觀察鏡；19－豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)器微動螺旋；20－光學(xué)對中器；21－水平盤照明反光鏡；22－軸座固定螺旋。一、對中整平裝置該裝置包括三腳架，垂球或光學(xué)對中器，腳螺旋，圓水準(zhǔn)器及管水準(zhǔn)器。二、照準(zhǔn)裝置經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)裝置又稱照準(zhǔn)部，它包括望遠(yuǎn)鏡，橫軸及其支架，豎軸和控制望遠(yuǎn)鏡及照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)的制動和微動螺旋。復(fù)測機構(gòu)三、讀數(shù)裝置

(一)分微尺法

(二)單平板玻璃測微器法§3－3水平角測量的方法一、經(jīng)緯儀的安置

(一)垂球?qū)χ?、整?/p>

(二)光學(xué)對中器對中、整平二、測回法測水平角當(dāng)所測的角度只有兩個方向時，通常都用測回法觀測。在角頂O安置儀器，在A、B處設(shè)立觀測標(biāo)志。經(jīng)過對中、整平以后，即可按下述步驟觀測。測站測點盤位水平度盤讀數(shù)

°′″水平角值

°′″平均角值

°′″備注1234567OA左1184700723600723610B1912300B右112320723620A2984700三、方向觀測法測水平角

(一)在O點安置儀器，對中、整平。

(二)選擇一個距離適中且影像清晰的方向作為起始方向，設(shè)為OA。

(三)盤左照準(zhǔn)A點，并安置水平度盤讀數(shù)，使其稍大于0°，用測微器讀取兩次讀數(shù)。

(四)以順時針方向依次照準(zhǔn)B、C、D諸點。最后再照準(zhǔn)A，稱為歸零。在每次照準(zhǔn)時，都用測微器讀取兩次讀數(shù)。以上稱為上半測回。

(五)倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡改為盤右，以逆時針方向依次照準(zhǔn)A、D、C、B、A，每次照準(zhǔn)時，也是用測微器讀取兩次讀數(shù)。這稱為下半測回，上下兩個半測回構(gòu)成一個測回。

(六)如需觀測多個測回時，為了消減度盤刻度不勻的誤差，每個測回都要改變度盤的位置，即在照準(zhǔn)起始方向時，改變度盤的安置讀數(shù)。為使讀數(shù)在圓周及測微器上均勻分布，如用DJ2級儀器作精密測角時，則各測回起始方向的安置讀數(shù)依下式計算：表3－2方向法觀測手簿測站測點水平盤讀數(shù)左-右(2c)方向值備注盤左盤右°′″″°′″″°′″°′″123456789101112OA6015002401512-1260150460150600000B10151542815200-61015157413653C17143183514330-1217143241112820D31336061333612-631336092532105A6015002401506-66015030-6表3－3方向觀測法的限差儀器型號光學(xué)測微器兩次重合讀數(shù)之差半測回歸零差各測回同方向值2c互差各測回同一方向值互差1″6″9″6″3″8″13″10″18″24″§3－4豎直角測量的方法豎直度盤的刻劃也是在全圓周上刻為360°。通常在望遠(yuǎn)鏡方向上注以0°及180°，在視線水平時，指標(biāo)所指的讀數(shù)為90°或270°。豎盤讀數(shù)也是通過一系列光學(xué)組件傳至讀數(shù)顯微鏡內(nèi)讀取。

(一)指標(biāo)帶水準(zhǔn)器的構(gòu)造

(二)指標(biāo)帶補償器的構(gòu)造二、豎直角的觀測方法由豎直角的定義已知，它是傾斜視線與在同一鉛垂面內(nèi)的水平視線所夾的角度。由于水平視線的讀數(shù)是固定的，所以只要讀出傾斜視線的豎盤讀數(shù)，即可求算出豎直角值。但為了消除儀器誤差的影響，同樣需要用盤左、盤右觀測。其具體觀測步驟為：

1.在測站上安置儀器，對中，整平。

2.以盤左照準(zhǔn)目標(biāo)，如果是指標(biāo)帶水準(zhǔn)器的儀器，必須用指標(biāo)微動螺旋使水準(zhǔn)器氣泡居中，然后讀取豎盤讀數(shù)L，這稱為上半測回。

3.將望遠(yuǎn)鏡倒轉(zhuǎn)，以盤右用同樣方法照準(zhǔn)同一目標(biāo)，使指標(biāo)水準(zhǔn)器氣泡居中后，讀取豎盤讀數(shù)R，這稱為下半測回。三、豎直角的計算四、豎盤指標(biāo)差豎盤指標(biāo)差

§3－5經(jīng)緯儀的檢驗和校正一、經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的主要條件從測角原理已知：為了能正確地測出水平角和豎直角，儀器要能夠精確地安置在測站點上；儀器豎軸能安置在鉛垂位置；視線繞橫軸旋轉(zhuǎn)時，能夠形成一個鉛垂面；當(dāng)視線水平時，豎盤讀數(shù)應(yīng)為90°或270°。為滿足上述要求，儀器應(yīng)具備下述的理想關(guān)系：

1.照準(zhǔn)部的水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于豎軸

2.圓水準(zhǔn)器軸應(yīng)平行于豎軸

3.十字絲豎絲應(yīng)垂直于橫軸

4.視線應(yīng)垂直于橫軸

5.橫軸應(yīng)垂直于豎軸

6.光學(xué)對中器的視線應(yīng)與豎軸的旋轉(zhuǎn)中心線重合

7.視線水平時豎盤讀數(shù)應(yīng)為90°或270°二、經(jīng)緯儀的檢驗和校正方法經(jīng)緯儀檢驗的目的，就是檢查上述的各種關(guān)系是否滿足。如果不能滿足，且偏差超過允許的范圍時。則需進(jìn)行校正。檢驗和校正應(yīng)按一定的順序進(jìn)行，確定這些順序的原則是：

1.如果某一項不校正好，會影響其他項目的檢驗時，則這一項先做。

2.如果不同項目要校正同一部位，則會互相影響，在這種情況下，應(yīng)將重要項目在后邊檢驗，以保證其條件不被破壞。

3.有的項目與其他條件無關(guān)，則先后均可。

(一)照準(zhǔn)部的水準(zhǔn)管軸垂直豎軸

(二)圓水準(zhǔn)器軸平行豎軸

(三)十字絲豎絲垂直橫軸

(四)視線垂直于橫軸

(五)橫軸垂直于豎軸

(六)光學(xué)對中器的視線與豎軸旋轉(zhuǎn)中心線重合

(七)豎盤指標(biāo)差§3－6角度測量的誤差分析一、儀器誤差儀器雖經(jīng)過檢驗及校正，但總會有殘余的誤差存在。儀器誤差的影響，一般都是系統(tǒng)性的，可以在工作中通過一定的方法予以消除或減小。

(一)水準(zhǔn)管軸不垂直豎軸

(二)視線不垂直橫軸由于一個角度是由兩個方向構(gòu)成的，則它對角度的影響為：

(三)橫軸不垂直豎軸它對角度的影響為：

(四)照準(zhǔn)部偏心所謂照準(zhǔn)部偏心，即照準(zhǔn)部的旋轉(zhuǎn)中心與水平盤的刻劃中心不相重合。這項誤差只有在直徑一端有讀數(shù)的儀器才有影響，而采用對徑符合讀法的儀器，可將這項誤差自動消除。

(五)光學(xué)對中器視線不與豎軸旋轉(zhuǎn)中心線重合這項誤差是影響測站偏心，如果對中器是附在基座上，在觀測測回數(shù)的一半時，可將基座平轉(zhuǎn)180°再進(jìn)行對中，以減少其影響。

(六)豎盤指標(biāo)差這項誤差是影響豎直角的觀測精度。如果工作時預(yù)先測出，在用半測回測角的計算時予以考慮，或者用盤左、盤右觀測取其平均值，則可得到抵消。二、觀測誤差

(一)測站偏心在測角精度要求一定時，邊越短，則對中精度要求越高。

(二)目標(biāo)偏心與測站偏心類似，偏心距越大，邊長越短，則目標(biāo)偏心對測角的影響越大。所以在短邊測角時，盡可能用垂球作為觀測標(biāo)志。

(三)照準(zhǔn)誤差照準(zhǔn)誤差的大小，決定于人眼的分辨能力、望遠(yuǎn)鏡的放大率、目標(biāo)的形狀及大小和操作的仔細(xì)程度。對于粗的目標(biāo)宜用雙絲照準(zhǔn)，細(xì)的目標(biāo)則用單絲照準(zhǔn)。

(四)讀數(shù)誤差對于分微尺讀法，主要是估讀最小分劃的誤差，對于對徑符合讀法，主要是對徑符合的誤差所帶來的影響，所以在讀數(shù)時宜特別注意。DJ6級儀器的讀數(shù)誤差最大為士12″，DJ2級儀器為±2″～3″。

(五)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)器的整平誤差在讀取豎盤讀數(shù)以前，須先將指標(biāo)水準(zhǔn)器整平。DJ6級儀器的指標(biāo)水準(zhǔn)器分劃值一般為30″，DJ2級儀器一般為20″。這項誤差對豎直角的影響是主要因素。操作時宜分外注意。三、外界條件的影響外界條件的因素十分復(fù)雜，如天氣的變化、植被的不同、地面土質(zhì)松緊的差異、地形的起伏、以及周圍建筑物的狀況等，都會影響測角的精度。有風(fēng)會使儀器不穩(wěn)，地面土松軟可使儀器下沉，強烈陽光照射會使水準(zhǔn)管變形，視線靠近反光物體，則有折光影響。這些在測角時，應(yīng)注意盡量予以避免。電子經(jīng)緯儀與光學(xué)經(jīng)緯儀相比較，主要差別在讀數(shù)系統(tǒng)，其他如照準(zhǔn)、對中、整平等裝置是相同的。一、電子經(jīng)緯儀的讀數(shù)系統(tǒng)目前最高精度的電子經(jīng)緯儀可顯示到0.1″，測角精度可達(dá)0.5″。二、電子經(jīng)緯儀的特點由于電子經(jīng)緯儀是電子計數(shù)，通過置于機內(nèi)的微型計算機，可以自動控制工作程序和計算，并可自動進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和存儲，因而它具有以下特點：

(一)讀數(shù)在屏幕上自動顯示，角度計量單位(360°六十進(jìn)制、360°十進(jìn)制、400g、6400密位)可自動換算。

(二)豎盤指標(biāo)差及豎軸的傾斜誤差可自動修正。

(三)有與測距儀和電子手簿連接的接口。與測距儀連接可構(gòu)成組合式全站儀，與電子手簿連接，可將觀測結(jié)果自動記錄，沒有讀數(shù)和記錄的人為錯誤。

(四)可根據(jù)指令對儀器的豎盤指標(biāo)差及軸系關(guān)系進(jìn)行自動檢測。

(五)如果電池用完或操作錯誤，可自動顯示錯誤信息。

(六)可單次測量，也可跟蹤動態(tài)目標(biāo)連續(xù)測量。但跟蹤測量的精度較低。

(七)有的儀器可預(yù)置工作時間，到規(guī)定時間，則自動停機。

(八)根據(jù)指令，可選擇不同的最小角度單位。

(九)可自動計算盤左、盤右的平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差。

(十)有的儀器內(nèi)置驅(qū)動馬達(dá)及CCD系統(tǒng)，可自動搜尋目標(biāo)。根據(jù)儀器生產(chǎn)的時間及擋次的高低，某種儀器可能具備上述的全部或部分特點。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其功能還在不斷擴展。*§1.1全站儀的概念1、什么是全站儀

速測術(shù)與速測儀

全站儀—

全站型電子速測儀

全站儀測量

*§1.1全站儀的概念速測術(shù)與速測儀

在經(jīng)典測量中，人們把快速測量距離和方位的方法稱為速測法，或稱速測術(shù)（Tachymetry）。把快速測量距離和方位的儀器稱之為速測儀(Tachymeter)。

4.4全站儀測量

全站型電子速測儀是由電子測角、電子測距、電子計算和數(shù)據(jù)存儲等單元組成的三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)，能自動顯示測量結(jié)果，能與外圍設(shè)備交換信息的多功能測量儀器。由于儀器較完善地實現(xiàn)了測量和處理過程的電子一體化，通常稱之為全站型電子速測儀（ElectronicTotalStation）或簡稱全站儀。*全站儀由以下兩大部分組成：l）采集數(shù)據(jù)設(shè)備：主要有電子測角系統(tǒng)、電子測距系統(tǒng)、還有自動補償設(shè)備等。

2）微處理器：微處理器是全站儀的核心裝置,主要由中央處理器,隨機儲存器和只讀存儲器等構(gòu)成,測量時,微處理器根據(jù)鍵盤或程序的指令控制各分系統(tǒng)的測量工作,進(jìn)行必要的邏輯和數(shù)值運算以及數(shù)字存儲、處理、管理、傳輸、顯示等。**§2.1全站儀的基本結(jié)構(gòu)—硬件部分顯示器鍵盤只讀存儲器隨機存儲器輸入/輸出I/O單元微處理器水平角測量單元垂直角測量單元距離測量單元自動補償單元光電測量系統(tǒng)微處理器及軟件全站儀的組成4.4.3全站儀的分類

積木式（Modular），也稱組合式，它是指電子經(jīng)緯儀和測距儀可以分離開使用，照準(zhǔn)部與測距軸不共軸。作業(yè)時，測距儀安裝在電子經(jīng)緯儀上，相互之間用電纜實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，作業(yè)結(jié)束后卸下分別裝箱。這種儀器可根據(jù)作業(yè)精度要求，用戶可以選擇不同測角、測距設(shè)備進(jìn)行組合，靈活性較好。整體式（integrated），也稱集成式，它是將電子經(jīng)緯儀和測距儀融為一體，共用一個光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，使用起來更方便。

常見的有日本（SOKKIA）SET系列、拓普康（TOPOCON）GTS系列、尼康（NIKON）DTM系列、瑞士徠卡（LEICA）TPS系列，我國的NTS和ETD系列。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用以及用戶的特殊要求，出現(xiàn)了帶內(nèi)存、防水型、防爆型、電腦型、馬達(dá)驅(qū)動型等等各種類型的全站儀，使得這一最常規(guī)的測量儀器越來越滿足各項測繪工作的需求，發(fā)揮更大的作用。**二、徠卡全站儀新家族

TCx05

System-and

ApplicationFunctionalityAccuracy7"5"3"2"1"0.5"lowPrecisionSeriesBasicSeriesPerformanceSeriesProfessionalSeriesTPS300TPS700TPS1100TPS2000TheodoliteSeriesT100BuildingandConstruction

ApplicationsLand&Engineering

SurveyingSystemsandMonitoringApplicationshigh全站儀系列4.4.3全站儀的分類

*4.4.3全站儀的分類

*一、徠卡全站儀發(fā)展簡史

19821986199119941999

TC2000單軸補償彩色組合功能鍵操作（DOS方式）

T3000雙軸補償彩色組合功能鍵操作（DOS方式）

TC1610雙軸補償菜單功能鍵操作

TPS1000雙軸補償軟功能鍵操作(圖標(biāo)操作)自動目標(biāo)識別

TPS1100雙軸補償軟功能鍵操作(圖標(biāo)操作)自動目標(biāo)識別

無合作目標(biāo)測距*二、徠卡全站儀新家族

徠卡系列全站儀4.4.4全站儀的特點

〈1〉、儀器操作簡單，高效。全站儀具有現(xiàn)代測量工作所需的所有功能?！?〉、快速安置：簡單地整平和對中后，儀器一開機后便可工作。儀器具有專門的動態(tài)角掃描系統(tǒng)，因此無需初始化。關(guān)機后，仍會保留水平和垂直度盤的方向值。電子“氣泡”有圖示顯示并能使儀器始終保持精密置平?！?〉、適應(yīng)性強：全站儀是為適應(yīng)惡劣環(huán)境操作所制造的儀器。它們經(jīng)受過全面的測試以便適應(yīng)各種作業(yè)條件，例如，雨天、潮濕、沖撞、塵土和高溫等，因此，它們能在最苛刻的環(huán)境下完成作業(yè)任務(wù)。<4>、全站儀設(shè)有雙向傾斜補償器,可以自動對水平和豎直方向進(jìn)行修正,以消除豎軸傾斜誤差的影響。還可進(jìn)行地球曲率改正、折光誤差以及溫度、氣壓改正。

<5>、控制面板具有人機對話功能。控制面板由鍵盤和主,副顯示窗組成。除照準(zhǔn)以外的各種測量功能和參數(shù)均可通過鍵盤來實現(xiàn),儀器的兩側(cè)均有控制面板,操作十分方便。

<6>、具有雙向通訊功能,可將測量數(shù)據(jù)傳輸給電子手簿或外部計算機,也可接受電子手簿和外部計算機的指令和數(shù)據(jù)。

**§1.2全站儀的發(fā)展歷史與趨勢

機械經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀全站儀全站儀與經(jīng)緯儀相比*全站儀與經(jīng)緯儀相比具有以下優(yōu)點:1、測量結(jié)果自動記錄在"電子手簿"中,減少了讀數(shù)的錯誤和記錄的粗差,提高了功效。

2、利用全站儀中的微處理器,通過傳感器可以自動的改正儀器軸系誤差,提高測量精度;3、距離改正,高差計算和坐標(biāo)計算在儀器上自動完成,減少了內(nèi)業(yè)計算工作量;4、角度測量中自動掃描整個度盤,并求出平均值作為結(jié)果,消除了度盤的刻

劃誤差和偏心差。

*三、徠卡全站儀—新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū)

（一）度盤的電子化讀數(shù)

電子度盤讀數(shù)系統(tǒng)

把操作者從繁重的度盤人工讀數(shù)中解脫出來。

不但提高了效率，還大大降低了誤讀的機率。*三、徠卡全站儀—新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū)

（二）三軸誤差的自動補償與改正

液體補償器

有效的軸系自動補償與改正，是實現(xiàn)高精度測角的有力保證。*三、徠卡全站儀—新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū)

（三）目標(biāo)的自動識別與照準(zhǔn)

自動目標(biāo)識別并驅(qū)動軸系照準(zhǔn)目標(biāo)，把測量員從全站儀測量工作中最為繁重一項操作——人工照準(zhǔn)目標(biāo)中解脫出來，使測量員可以遠(yuǎn)離測站。從此，全站儀的“自動化”又上了一個新的臺階。*三、徠卡全站儀—新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū)

（四）全站儀的無合作目標(biāo)測距

有的時候，在目標(biāo)點上要擺反射棱鏡是比較麻煩的，甚至是不可能的，此時要測距怎么辦呢？

現(xiàn)在有同軸型的全站儀，可以無合作目標(biāo)測距，即所謂的“測站”單人測量系統(tǒng)。*三、徠卡全站儀—新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū)

（五）全站儀的自動控制

遠(yuǎn)離測站的幾種測量操作方式：

（1）計算機在線控制

GeoCOM

方式

（2）機載軟件控制

GeoBASIC方式

（3）

Modem控制鏡站方式*三、徠卡全站儀—新技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū)

（六）超站儀徠卡GLPS：精確自動定位和定向的儀器。全站儀（激光測距）陀螺儀GPS*四、全站儀的發(fā)展趨勢

——測量機器人的來臨！1、度盤讀數(shù)自動化！2、目標(biāo)照準(zhǔn)自動化！3、基座安平自動化！4、儀器對中自動化？5、儀高量取自動化？*四、全站儀的發(fā)展趨勢

——全站儀的本地化！

產(chǎn)自瑞士的全球第一臺具有完全中文概念的徠卡全站儀：TPS400

哇噻?。?！*§2.1全站儀的基本結(jié)構(gòu)—軟件部分SYSTEMstartupsimplemeasurementCODINGFUNCTIONSMENUPROGRAMSEDMSETUP全站儀功能菜單

全站儀功能菜單

*全站儀系統(tǒng)啟動SETUP設(shè)置RECORD記錄數(shù)據(jù)PROG應(yīng)用程序XFER文件傳輸EDIT編輯文件JOB創(chuàng)建作業(yè)打開作業(yè)刪除作業(yè)SYSOPTN系統(tǒng)設(shè)置JOBOPTN作業(yè)設(shè)置SCALE比例因子EMP/PRES溫度/氣壓測量程序放樣程序?qū)厹y量懸高測量面積計算自由設(shè)站交會定點導(dǎo)線測量坐標(biāo)反算導(dǎo)線平差……SEND下載文件RECEIVE上裝文件PRINT打印文件至串行口至并行口至數(shù)據(jù)卡PORT設(shè)置通訊參數(shù)RAW編輯觀測值POINTS編輯坐標(biāo)數(shù)據(jù)PTLIB編輯控制點CODE編碼編輯……OCCPT測站點輸入后方交會測站高程測定BKSPT輸入后視點BSOBS記錄后視觀測角FSOBS記錄后視觀測值SSOBS點到線測量……X-SECT記錄斷面測量*

§3.1徠卡全站儀系統(tǒng)軟件與應(yīng)用程序庫SYSTEMSTARTUP(goandmeasure)MENUDataManagementSystemSettingsCalibrationsFUNCTIONSIR<=>RLRECLaserpointerOn/OffTrackingModeOn/Off3D-OffsetCheckTieREMHeightDeleteLastRecordPROGRAMSSurveyingSettingOutTieDistanceAreaEDMDistancerelatedparametersandsettingsLaserPlummet+IntensityTubularElectronicLevelSETUPCoding“QuickCoding”*§2.3全站儀測角原理全站儀的測角原理靜態(tài)度盤測角動態(tài)度盤測角編碼度盤測角光柵度盤測角*

一、編碼度盤測角原理

扇區(qū)型碼盤條碼型碼盤*二、編碼度盤與光柵度盤測角特點比較比較項目編碼度盤光柵度盤測角方式絕對式增量式關(guān)機后角度信息保留不保留誤差與躁聲不積累積累制造工藝復(fù)雜簡單*三、電子測角中的軸系補償與改正

新型液態(tài)雙軸自動補償系統(tǒng)補償：（1）垂直軸傾斜對垂直度盤讀數(shù)的影響（2）垂直軸傾斜對水平度盤讀數(shù)的影響*三、電子測角中的軸系補償與改正

軸系改正： （1）視準(zhǔn)軸誤差（C）的改正 （2）垂直度盤指標(biāo)差（I）的改正 （3）水平軸傾斜誤差（i）的改正

*三、電子測角中的軸系補償與改正補償改正垂直角水平角基準(zhǔn)線ononV+i+LHz+C+k+T鉛垂線onoffV+i+LHz鉛垂線offonV+iHz+C+k垂直軸offoffV+iHz垂直軸i—垂直度盤指標(biāo)差，L—補償器零點指標(biāo)差，C—視準(zhǔn)差k—水平軸傾斜對水平角的影響，T—垂直軸傾斜對水平角的影響軸系補償與改正開關(guān)的不同設(shè)置對測角的影響*四、自動目標(biāo)識別與照準(zhǔn)自動目標(biāo)識別的類型：

1）配合式目標(biāo)識別；

2）自主式目標(biāo)識別。徠卡ATR自動目標(biāo)照準(zhǔn)：

1）搜索過程；

2）目標(biāo)照準(zhǔn)過程；

3）測量過程。*

§2.4全站儀的數(shù)據(jù)通訊1．電源2．空3．地4．?dāng)?shù)據(jù)接收（TH_RXD）5．?dāng)?shù)據(jù)發(fā)送(TH_TXD)注：經(jīng)緯儀插座徠卡全站儀聯(lián)機通訊接口定義*

§2.4全站儀的數(shù)據(jù)通訊例：GIS8數(shù)據(jù)記錄格式11....+00000D19 21.022+1664182622.022+0963502331..00+0000664958..16+00000344徠卡全站儀數(shù)據(jù)記錄結(jié)構(gòu)：由若干數(shù)據(jù)塊組成；數(shù)據(jù)塊中包含若干字；每字都由字索引開頭。*

§2.5徠卡全站儀的技術(shù)特點之一：創(chuàng)新的概念

具有微機概念的全站儀不斷升級的操作系統(tǒng)豐富的應(yīng)用軟件*

§2.5徠卡全站儀的技術(shù)特點之二：先進(jìn)的技術(shù)（1）

世界最好的機械軸系無極微動螺旋驅(qū)動*

§2.5徠卡全站儀的技術(shù)特點之二：先進(jìn)的技術(shù)（2）

動態(tài)頻率校準(zhǔn)技術(shù)激光無合作目標(biāo)的相位法測距*

§2.5徠卡全站儀的技術(shù)特點之二：先進(jìn)的技術(shù)（3）

無需零位探測的絕對編碼測角徠卡獨特的軸系補償與改正系統(tǒng)智能型目標(biāo)自動識別*

§2.5徠卡全站儀的技術(shù)特點之三：開放的思維

與其它設(shè)備的開放性——

數(shù)據(jù)格式的兼容對用戶的開放性——

強大的自主開發(fā)工具

開放的測量世界OpenSurveyingWorld*§3.2機載軟件開發(fā)工具—GeoBASIC

應(yīng)用程序開發(fā)過程原程序編寫原程序編譯仿真試運行LeicasurveyOffice

(上載)*.gba/*.len*§3.2在線控制軟件開發(fā)工具—GeoCOM特點：1、開發(fā)的軟件在PC機中運行2、開發(fā)環(huán)境借助VB、VC等。*§3.2在線控制軟件開發(fā)工具—GeoCOM開發(fā)環(huán)境的配置（VB例）把GeoCOM中的“Geocom32.lib”復(fù)制到計算機操作系統(tǒng)windows9

的system的目錄下；把GeoCOM中“Stubs32.bas”添加到VB開發(fā)環(huán)境的“工程”主菜單下的“添加模塊”之中。*

第四全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例章全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用§4.4.1

大型油罐容積標(biāo)定系統(tǒng)§4.4.2

地下頂管施工自動引導(dǎo)測量系統(tǒng)§4.4.3

自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—ADMS*

§4.1大型油罐容積標(biāo)定系統(tǒng)

系統(tǒng)主要設(shè)備：

1、徠卡TCRM/TCRA系列全站儀

2、機載水平平行斷面測量軟件

3、容積標(biāo)定后處理軟件

4、便攜式計算機依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：國際ISO7507-4和國標(biāo)GB/T13235.3標(biāo)準(zhǔn)全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例

大型油罐容積標(biāo)定系統(tǒng)全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用*

現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集：

在GeoBASIC開發(fā)的機載軟件“Hz-Profile”控制下，全過程全自動數(shù)據(jù)采集。大型油罐容積標(biāo)定系統(tǒng)全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用*全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例地下頂管施工自動引導(dǎo)測量系統(tǒng)頂管施工示意圖*全站儀控制箱T1β1AS1β2T2S2β3T3S3β4T4S4P計算機控制箱AC220V

儀器站

信號控制箱

工業(yè)用計算機地下頂管施工自動引導(dǎo)測量系統(tǒng)管施工自動引導(dǎo)測量系統(tǒng)*

全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—ADMS章全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用3自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—ADMS

ADMS（AutomaticDeformationMonitoringSystem）自動變形監(jiān)測軟件是在學(xué)習(xí)、消化、吸收瑞士Leica公司研制的自動極坐標(biāo)測量系統(tǒng)APSWin（AutomaticPolarSystemforWindows）的基礎(chǔ)上，通過實際的工程應(yīng)用，并結(jié)合國內(nèi)用戶的實際需求，研制出的本地化的智能型自動變形監(jiān)測中文軟件。*

§4.3自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—ADMS

自動全站儀

通訊及供電

控制計算機

基準(zhǔn)點1

基準(zhǔn)點2

基準(zhǔn)點n

變形點1

變形點m

監(jiān)測站控制機房基巖上變形體ADMS系統(tǒng)配置圖

全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—ADMS章全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用3自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—ADMS*

§4.3自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—ADMSADMS

自動測量界面

全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—ADMS章*

§4.4全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例1、大壩及邊坡監(jiān)測

全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—ADMS章全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用3自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—ADMS*3、地鐵形變監(jiān)測2、大橋變形監(jiān)測

§4.4全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例

全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—ADMS章全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用3自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—ADMSELECTRONICTOTALSTATIONS-AISI

1TheAISIisanelectronictheodoliteusedtomeasurehorizontalandverticalanglesanddistances.Itrepresentsthesemeasurementsonadisplaypanelandcanconcurrentlytransferthemtoaportabledata-recordingunit(DRU).TheDRUcanthentransferthedatatoanexternalmicroprocessorforprinting,plotting,andfurtherrefinementbysurveyingsoftware.*AISIDESCRIPTION

2.TheAISIhastwomodes—aconstruction-surveymodewitharangeof2kilometersandatopographic-surveymodewitharangeof7kilometers.TheAISImountsonstandardmilitarytripodsandconsistsofthefollowingmodularsubassemblies:Anelectronictheodolite(adigital,automaticangle-anddistance-reading/recordinginstrumentwithanelectronicdisplay/controlpanel).ADRU(anexternalmemorydeviceforstoringdatafromthetheodolite).*

3.TheAISIinterfaceswithmicroprocessors,printers,andplotters.IttransfersdigitaldatadirectlyfromitsDRU(viaacableinterface)tothemicroprocessor.Thedataisthenrefinedbyafullyintegrated,3D,ground-modeling,drafting-designsystem.ThedatacanalsobemanuallyinputtoanyCADsoftwareprogram.*AISIDESCRIPTION

AISIDESCRIPTION

4.TheAISImeasuresdistancesfrom2metersto7kilometerswithadigitalreadoutof1millimeterandisaccurateto±2millimeters+3ppmoverthemeasureddistance.Thehorizontalandverticalanglesaremeasuredtoanaccuracyof1″ofarc.TheAISIhasanelectroniclevelingdevicecalledadual-axiscompensatorandadjustsforhorizontalandverticallevelingwitherrorsof6″orless.Thesystemhasbuilt-incommunicationswitharangeof1mile,anilluminatedreticlefornightoperations,a60-kilobytememorycapacity,andanalphanumerickeyboardandispoweredbytwodual-voltage,rechargeable,12-voltnicadbatterypacks.*

小地區(qū)控制測量*

由測量工作原則“從整體→局部，先控制后碎部”的原則，地形測量必須先進(jìn)行控制測量。

§6-1控制測量概述控制測量的作用1．保證測圖具有必要的精度；2．使全測區(qū)精度均勻；3．使分片施測的碎部能準(zhǔn)確連結(jié)成一個整體?？刂茰y量的分類按性質(zhì)分：平面控制測量；高程控制測量按精度分1，2，3，4等和一，二，三級等按方法分天文測量，三角測量，導(dǎo)線測量，衛(wèi)星定位測量等**表7.3GPS相對定位的精度指標(biāo)測量分級常量誤差a0/mm比例誤差系數(shù)b0/mm/km相鄰點距離/kmABCDE≤5≤8≤10≤10≤10≤0.1≤1≤5≤10≤20100～200015～2505～402～151～10§6-2平面控制網(wǎng)的定位和定向*yx21x1y1y2x1,2x1,2y1,2y1,22坐標(biāo)方位角坐標(biāo)方位角又稱方向角。在平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，以平行于X軸的方向為基準(zhǔn)方向，順時針轉(zhuǎn)至該邊的水平角（0o～360o）稱為坐標(biāo)方位角（也可簡稱為方位角）。*坐標(biāo)的遞推公式(一）坐標(biāo)增量（二）、邊長（三）方位角*測量坐標(biāo)的正反算正算：根據(jù)兩個點連線的方位角和長度計算這兩點間的坐標(biāo)差*測量坐標(biāo)的正反算反算：根據(jù)兩個已知點的坐標(biāo)計算它們連線的方位角和長度已知：A(xA,yA)，B(xB,yB)待求：AB的方位角，間距DAB*坐標(biāo)的遞推公式累加后可得*§6-3導(dǎo)線測量和計算一、導(dǎo)線的布設(shè)1、支導(dǎo)線2、閉合導(dǎo)線3、符合導(dǎo)線*二、導(dǎo)線測量的外業(yè)包括踏勘、選點、埋石、造標(biāo)、測角、測邊、測定方向1．踏勘、選點及埋設(shè)標(biāo)志a.踏勘了解測區(qū)范圍,地形及控制點情況,以便確定導(dǎo)線的形式和布置方案b.選點i.原則：①便于導(dǎo)線本身測量；②便于地形測量ii.注意事項①為便于測角、相鄰導(dǎo)線點間必須通視良好；②為便于測距，應(yīng)考慮各種測距方法；③為便于測地形，導(dǎo)線點應(yīng)選在地勢高、視野開闊的地方；④導(dǎo)線邊大致相同，50m<S<400m⑤導(dǎo)線點不易被破壞。**c.埋設(shè)標(biāo)志i.木樁ii.混凝土標(biāo)石2．測角可測左角，也可測右角，閉合導(dǎo)線測內(nèi)角精度要求見表6-43．測邊鋼尺、測距儀（氣象、傾斜改正）、橫基尺、視距法等4．測定方向a.與國家控制點連測推求；b.獨立導(dǎo)線，用天文觀測或陀螺經(jīng)緯儀法；c.羅盤測磁方位

四、內(nèi)業(yè)計算（一）、支導(dǎo)線——連續(xù)的極坐標(biāo)法*方位角的遞推公式*附合導(dǎo)線觀測值：*附合導(dǎo)線閉合差的近似配賦低精度附合導(dǎo)線常用近似方法配賦閉合差。第一步：先只考慮角度閉合條件---角度閉合差的計算和調(diào)整a.閉合差計算：內(nèi)角和觀測值Σβ測與理論值Σβ理之差fβ稱為閉合導(dǎo)線角度閉合差；fβ=Σβ測-Σβ理<f容時b.調(diào)整原則：閉合差按相反符號平均分配到各角上；fβ不能整除時，余數(shù)分在短邊上。**第二步：用改正后的角值計算各邊的坐標(biāo)增量，再計算量個坐標(biāo)閉合差。1．坐標(biāo)方位角計算2．坐標(biāo)增量計算及增量閉合差調(diào)整①坐標(biāo)增量計算②閉合差計算i.坐標(biāo)閉合差理論值

ii.縱橫坐標(biāo)增量閉合差

fx=ΣΔx測-(x終—x始)fy=ΣΔy測-(y終—y始)iii.全長閉合差f，及全長相對閉合差k<K容第三步：只考慮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”*坐標(biāo)閉合差配賦的

計算檢查3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；4遞推得最后一點的坐標(biāo)應(yīng)等于其已知的坐標(biāo)。（否則要檢查：已知點坐標(biāo)的抄錄；邊長的抄錄，邊長與點號的匹配；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。《不出差錯是加快工作的主要的措施》。*單導(dǎo)線中粗差判斷的技巧（一）設(shè)導(dǎo)線中只有一個角值是錯的，則從兩端的已知點出發(fā)計算待定點坐標(biāo)（用角度的實際觀測值），在抵達(dá)該點之前不受這個錯誤角值的影響。過該點之后才出錯。所以，當(dāng)分別從兩端的已知點出發(fā)計算兩套待定點坐標(biāo)時，如果大部分點的兩套坐標(biāo)不相等，而只有一點的兩套坐標(biāo)相等，則該點的角度觀測值多半有錯。*單導(dǎo)線中粗差判斷的技巧（二）如果導(dǎo)線閉合差的方位角與某條導(dǎo)線邊的方位角很近（即閉合差方向與該邊近似平行），閉合差的值又很大，則這條導(dǎo)線邊的距離觀測值多半含有粗錯。*§6-4求交會定點的計算

一、角度前方法已知:A(Xa,Ya),B(Xb,Yb)觀測值：兩個已知點處的水平角

和

。求:P點的坐標(biāo)XP,Yp,方法一：先求距離D1，D2然后再按極坐標(biāo)法計算P點的坐標(biāo)。*

PBA計算坐標(biāo)方位角：計算坐標(biāo)要注意：

和

角是順時針還是逆時針編號。*

PBA將 D1，

ap,

代入下式，整理后得：*

PBA方向前方交會法已知:K1,K2,K3,K4的坐標(biāo)觀測值：兩個已知點處的水平角e1和e2。求P的坐標(biāo)先計算,,再按角度前方交會法計算P點坐標(biāo).*e1e2K2K1PK3K4

角度側(cè)方交會法觀測值：一個已知點處的水平角e1和待定點處的水平角e2。計算：先求第三角e3

e3=180-e1-e2然后再按前方交會法計算P點的坐標(biāo)。*D1D2D0e1e2K2K1Pe3二、距離交會法已知:A(Xa,Ya),B(Xb,Yb)觀測值：兩個已知點到待定點P的距離D1和D2，計算待定點坐標(biāo)的方法如下：方法一：先求角度e再按極坐標(biāo)法計算P點的坐標(biāo)*D1D2D0eBA距離交會法方法二：先求P點在AB坐標(biāo)系中的坐標(biāo)a和b，再利用a和b按直角坐標(biāo)法計算P點在XY坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。注意：選擇K1時要使b大于0。而如果選定了K1，則直角坐標(biāo)法計算所需的ca和sa的符號也就同時確定了。*D1D2D0eBA先求

12求P點的坐標(biāo)

*D1D2D0eBA

XP分析討論1，計算xp的公式中分母為

如果角P=0或P=180度，則分母=0，無解。這是可以理解的，因為這時兩條交會方向線平行，無交點。2，為了計算yp理論上可以任選一式。實際上應(yīng)該選擇ca的絕對值大的那個公式，以減少“四舍五入”誤差的影響。更可以避免ca=0的問題。*三、后方交會法已知點：A，B，C觀測值：后交角a，b輔助量：c=360-a-ba=Rc-Rb,,b=Ra-Rc,c=Rb-Ra求：XP，YP物理重心公式*A,BCabcCBAPC

PB

PA求待定點坐標(biāo)的計算方法

后方交會法第一步：計算A,B,C角第二步：計算權(quán)系數(shù)*A,BCabcCBA后方交會法第三步：計算待定點P的坐標(biāo)．證明見講義P175~176后方交會法有很多種解法如果P點落在危險圓上則無解．*A,BCabcCBA為了避免在計算P時遇特殊角“溢出”的問題，可改用下式當(dāng)P和A，B，C四點共圓，無解。稱過ABC三點的圓為“危險圓”。若P點落在危險圓上則無解。*危險圓分析如圖：四點公圓因為a1=a2=A,b1=b2=B,c1=c2=360-a-b=180+C(C+a+b=180)所以PA=,PB=,PC=

XP,YP無解四點接近圓時，精度較低*CBAa1b1

b2a2p2P1ABC§6-5小三角測量

一、小三角測量的圖形、等級和精度要求1．布置形式一般布一到兩條基線。2．等級和技術(shù)要求二、小三角測量的外業(yè)（一）選點1．三角形應(yīng)為等邊，30<β<1202．邊長接近規(guī)范規(guī)定3．點應(yīng)選在便于測圖和便于保存的地方4．點間要有良好的通視條件

5．基線選在地勢平坦無障礙的地方

**（二）點的標(biāo)志標(biāo)石：大木樁、混凝土標(biāo)石標(biāo)志：大垂球、標(biāo)桿（三）基線測量a.直接鋼尺量距；b.基線擴大網(wǎng)；c.光電測距法；精度要求見表8-4（四）測角用方向觀測法精度要求，作業(yè)方法見第三章P39-41測角中誤差計算方法

——菲列羅公式n——三角形個數(shù)w——角度閉合差*

小三角測量的內(nèi)業(yè)計算包括：外業(yè)資料檢查整理；三角網(wǎng)平差——使改正后能滿足三角網(wǎng)幾何條件的工作；坐標(biāo)計算邊長計算……..地形圖測繪9．1 地物地貌的表示方法 地形測量的任務(wù)是測繪地形圖。地形圖測繪是以測量控制點為依據(jù)，按以一定的步驟和方法將地物和地貌測定在圖之上，并用規(guī)定的比例尺和符號繪制成圖，如圖9-1。

9．1．1比例尺

圖上任一線段d與地上相應(yīng)線段水平距離D之比，稱為圖的比例尺。常見的比例尺有兩種：數(shù)字比例尺和直線比例尺。

用分子為1的分?jǐn)?shù)式來表示的比例尺，稱為數(shù)字比例尺，即

為了用圖方便，以及避免由于圖紙伸縮而引起的誤差，通常在圖上繪制圖示比例尺，也稱直線比例尺。9．1．2 地物符號1）、比例符號輪廓較大的地物，如房屋、運動場、湖泊、森林、田地等，凡能按比例尺把它們的形狀、大小和位置縮繪在圖上的，稱為比例符號。這類符號表示出地物的輪廓特征。2）、非比例符號輪廓較小的地物，或無法將其形狀和大小按比例畫到圖上的地物，如三角點、水準(zhǔn)點、獨立樹、里程碑、水井和鉆孔等，則采用一種統(tǒng)一規(guī)格、概括形象特征的象征性符號表示，這種符號稱為非比例符號，只表示地物的中心位置，不表示地物的形狀和大小。3）、半比例符號對于一些帶狀延伸地物，如河流、道路、通訊線、管道、垣柵等，其長度可按測圖比例尺縮繪，而寬度無法按比例表示的符號稱為半比例符號，這種符號一般表示地物的中心位置，但是城墻和垣柵等，其準(zhǔn)確位置在其符號的底線上。4）、地物注記對地物加以說明的文字、數(shù)字或特定符號，稱為地物注記。如地區(qū)、城鎮(zhèn)、河流、道路名稱；江河的流向、道路去向以及林木、田地類別等說明。9．1．3 等高線1）等高線原理 等高線是地面相鄰等高點相連接的閉合曲線。一簇等高線，在圖上不僅能表達(dá)地面起伏變化的形態(tài)，而且還具有一定立體感。如圖8-4，設(shè)有一座小山頭的山頂被水恰好淹沒時的水面高程為50m，水位每退5m，則坡面與水面的交線即為一條閉合的等高線，其相應(yīng)高程為45m、40m、35m。將地面各交線垂直投影在水平面上，按一定比例尺縮小，從而得到一簇表現(xiàn)山頭形狀、大小、位置以及它起伏變化的等高線。 相鄰等高線之間的高差h，稱為等高距或等高線間隔，在同一幅地形圖上，等高距是相同的，相鄰等高線間的水平距離d，稱為等高線平距。由圖可知，d愈大，表示地面坡度愈緩，反之愈陡。坡度與平距成反比。 用等高線表示地貌，等高距選擇過大，就不能精確顯示地貌；反之，選擇過小，等高線密集，失去圖面的清晰度。因此，應(yīng)根據(jù)地形和比例尺參照表8-1選用等高距。圖8-4等高線原理表8-1 地形圖的基本等高距按上表選定的等高距稱為基本等高距，同一幅圖只能采用一種基本等高距。等高線的高程應(yīng)為基本等高距的整倍數(shù)。按基本等高距描繪的等高線稱首曲線，用細(xì)實線描繪；為了讀圖方便，高程為5倍基本等高距的等高線用粗實線描繪并注記高程，稱為計曲線；在基本等高線不能反映出地面局部地貌的變化時，可用二分之一基本等高距用長虛線加密的等高線，稱為間曲線；更加細(xì)小的變化還可用四分之一基本等高距用短虛線加密的等高線，稱為助曲線（圖9-5）。

2）等高線表示典型地貌

山頭和洼地（盆地）圖8-6山頭和洼地山脊和山谷圖8-7山脊和山谷鞍部、陡崖圖8-9陡崖圖8-8鞍部懸崖、沖溝圖8-10懸崖圖8-11沖溝3）等高線的特性

1）同一條等高線上的點，其高程必相等。2）等高線均是閉合曲線，如不在本圖幅內(nèi)閉合，則必在圖外閉合，故等高線必須延伸到圖幅邊緣。3）除在懸崖或絕壁處外，等高線在圖上不能相交或重合。4）等高線的平距小，表示坡度陡，平距大則坡度緩，平距相等則坡度相等，平距與坡度成反比。5）等高線和山脊線、山谷線成正交。6）等高線不能在圖內(nèi)中斷，但遇道路、房屋、河流等地物符號和注記處可以局部中斷。圖8-13平板儀測量8．2．2平板儀構(gòu)造平板儀分為小平板儀和大平板儀。1）小平板儀如圖8-14，小平板儀主要由圖板、照準(zhǔn)器和三腳架組成，附件有對點器和長盒羅盤。圖板通過基座上的窩球狀連接螺旋安裝在三角架上。照準(zhǔn)器系由具有刻劃的直尺和前后的接目覘板、接物覘板、中間的水準(zhǔn)器組成。用接物覘板的照準(zhǔn)絲與接目覘孔構(gòu)成的視準(zhǔn)面來瞄準(zhǔn)目標(biāo)，直尺描繪方向線，長盒羅盤用來標(biāo)定圖板方向，對點器用來安置圖板，使圖上點與地面相應(yīng)測站點在同一鉛垂線上。圖8-14小平板儀1圖板，2照準(zhǔn)器，3三腳架，4對點器，5長盒羅盤8．2．2平板儀構(gòu)造2）、大平板儀大平板儀主要由照準(zhǔn)儀、測圖板、三角架與基座，水準(zhǔn)器、羅盤、移點器等組成。照準(zhǔn)儀是用來瞄準(zhǔn)目標(biāo)、畫方向線、測定距離和高差，是由望遠(yuǎn)鏡、豎盤、支柱和直尺構(gòu)成（圖8-15）。大平板儀結(jié)構(gòu)堅固、穩(wěn)定，測圖精度高，但儀器笨重。圖8-15大平板儀1物鏡2望遠(yuǎn)鏡制動螺旋3望遠(yuǎn)鏡微動螺旋4指標(biāo)水準(zhǔn)管5讀數(shù)放大器6目鏡7豎直度盤8指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋9橫軸校正螺旋10橫軸水準(zhǔn)管圖8-16對點，整平，定向e8．2．3平板儀的安置1）對點如圖8-16，對點就是將圖上的已知點與地上的測站點A于同一鉛垂線上。對點時，將對點器的尖端對準(zhǔn)圖上點，移動腳架使垂球尖對準(zhǔn)地面點A，其容許誤差一般規(guī)定為，M為比例尺分母。2）整平整平的目的是使固定有圖紙的平板處于水平位置。整平時，先放松窩狀連接的整平螺旋，傾仰平板使照準(zhǔn)器上的水準(zhǔn)管氣泡在兩個互相垂直的方向上居中，測圖平板水平，然后擰緊整平螺旋使平板穩(wěn)定。3）定向定向的目的是使圖紙上的已知方向線與地面上相應(yīng)的方向線一致或平行。用已知方向線定向時，將照準(zhǔn)器的直尺邊緊靠已知直線（圖8-16），松開窩狀連接的螺旋，轉(zhuǎn)動平板，使照準(zhǔn)器瞄準(zhǔn)地面點B，固定平板，完成定向工作。定向誤差屬于系統(tǒng)誤差，對點位精度影響較大。用已知直線定向時，定向精度與直線的長度有關(guān)，定向直線愈長，定向精度愈高。8．3測站點的增補在測繪地形中，當(dāng)測站點不夠使用時，常需要在已有控制點的基礎(chǔ)上增補臨時性的測站點，其方法有下列幾種：1）視距支導(dǎo)線設(shè)置視距支導(dǎo)線的邊長應(yīng)不大于最大視距的2/3（見表8-2），豎直角不宜過大，最多只允許連續(xù)設(shè)置二個支點。支導(dǎo)線的水平角用經(jīng)緯儀測量一個測回，用視距法往返測定支導(dǎo)線的邊長和高差，每條導(dǎo)線邊往返測的較差相對于該邊長的水平距離不大于1/200，高差較差不大于該邊長水平距離的1/500。邊長和高差的往返測較差在允許范圍內(nèi)取往返測的平均值，然后用圖解法展繪出支導(dǎo)線點。由于支導(dǎo)線缺乏檢核條件，因此要對觀測和展繪工作加強檢查，防止錯誤。當(dāng)用平板儀測繪地形圖時，可采用圖解法測量導(dǎo)線點，布設(shè)的支導(dǎo)線稱為圖解支導(dǎo)線，與視距支導(dǎo)線不同之處，只是導(dǎo)線的方向不是用經(jīng)緯儀測定，而是直接用照準(zhǔn)儀確定。8．3測站點的增補2）視距導(dǎo)線若用支導(dǎo)線方法增設(shè)測站點還不能滿足測圖的要求，可采用視距導(dǎo)線方法。視距導(dǎo)線應(yīng)布設(shè)成附合或閉合導(dǎo)線形式，增設(shè)的臨時測站一般不超過5個。導(dǎo)線邊和角的測量方法與視距支導(dǎo)線相同。按照導(dǎo)線邊和角展繪導(dǎo)線點，當(dāng)平面點位的閉合差不大于1/200，用圖解法調(diào)整。調(diào)整方法如圖8-17，在圖8-17a）中A、B為已知點，1

、2

、3

、B

為未經(jīng)調(diào)整的導(dǎo)線點，閉合差為BB

。各點的改正方向與閉合差BB

的方向相同，改正量在B

點為BB

，其余各點改正量根據(jù)其離起點A的距離按比例用圖解法求出。在圖8-17b）中，按一定比例繪出各導(dǎo)線邊長，在B

點作垂線使BB

等于閉合差的大小，連接AB，分別過1

、2

、3

點作垂線交于AB得1、2、3，則11

、22

、33

即為1

、2

、3

點的改正量。高程閉合差不大于1/500，其閉合差的調(diào)整也可按圖8-17b）同樣的方法進(jìn)行。圖8-17導(dǎo)線閉合差調(diào)整8．3測站點的增補3)內(nèi)外分點法當(dāng)需要增設(shè)的測站離控制點較近且相鄰的控制點通視，可采用內(nèi)外分點法測定測站點。如圖8-18所示，在需要增設(shè)測站位置較近的控制點B上置鏡，瞄準(zhǔn)控制點A，在AB方向上量取距離BM，定出測站M點，這種方法稱為內(nèi)分點法；若瞄準(zhǔn)A點后倒鏡，在AB的延長線方向上量取距離BN，定出測站N點，這種方法稱為外分點法。圖8-18內(nèi)外分點8．4測圖前的準(zhǔn)備工作8．4．1圖紙準(zhǔn)備大比例尺地形圖的圖幅大小一般為、、。為保證測圖的質(zhì)量，應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)繪圖紙。一般臨時性測圖，可直接固定將圖紙在圖板上進(jìn)行測繪；需要長期保存的地形圖，為減少圖紙的伸縮變形，通常將圖紙裱糊在鋅板、鋁板或膠合板上。目前各測繪部門大多采用聚酯薄膜代替繪圖紙，它具有透明度好、伸縮性小、不怕潮濕、牢固耐用等特點。聚酯薄膜圖紙的厚度為0.07~0.1mm，表面打毛，可直接在底圖上著墨復(fù)曬藍(lán)圖，如果表面不清潔，還可用水洗滌，因而方便和簡化了成圖的工序。但聚酯薄膜易燃，易折和老化，故在使用保管過程中應(yīng)注意防火防折。8．4．2繪制坐標(biāo)格網(wǎng)為了準(zhǔn)確地將控制點展繪在圖紙上，首先要在圖紙上繪制的直角坐標(biāo)格網(wǎng)。繪制坐標(biāo)格網(wǎng)的工具和方法很多，如可用坐標(biāo)儀或坐標(biāo)格網(wǎng)尺等專用儀器工具。坐標(biāo)儀是專門用于展繪控制點和繪制坐標(biāo)格網(wǎng)的儀器；坐標(biāo)格網(wǎng)尺是專門用于繪制格網(wǎng)的金屬尺。它們是測圖單位的一種專用設(shè)備。下面介紹對角線法繪制格網(wǎng)。如圖8-19，先用直尺在圖紙上繪出兩條對角線，從交點o為圓心沿對角線量取等長線段，得a、b、c、d點，用直線順序連接4點，得矩形abcd。再從a、d兩點起各沿ab、dc方向每隔10cm定一點；從d、c兩點起各沿da、cb方向每隔10cm定一點，連接矩形對邊上的相應(yīng)點，即得坐標(biāo)格網(wǎng)。坐標(biāo)格網(wǎng)是測繪地形圖的基礎(chǔ)，每一個方格的邊長都應(yīng)該準(zhǔn)確，縱橫格網(wǎng)線應(yīng)嚴(yán)格垂直。因此，坐標(biāo)格網(wǎng)繪好后，要進(jìn)行格網(wǎng)邊長和垂直度的檢查。小方格網(wǎng)的邊長檢查，可用比例尺量取，其值與10cm的誤差不應(yīng)超過；小方格網(wǎng)對角線長度與的誤差不應(yīng)超過。方格網(wǎng)垂直度的檢查，可用直尺檢查格網(wǎng)的交點是否在同一直線上（如圖8-19中mn直線），其偏離值不應(yīng)超過0.2mm。如檢查值超過限差，應(yīng)重新繪制方格網(wǎng)。8．4測圖前的準(zhǔn)備工作8．4．3展繪控制點展繪控制點前，首先要按圖的分幅位置，確定坐標(biāo)格網(wǎng)線的坐標(biāo)值，也可根據(jù)測圖控制點的最大和最小坐標(biāo)值來確定，使控制點安置在圖紙上的適當(dāng)位置，坐標(biāo)值要注在相應(yīng)格網(wǎng)邊線的外側(cè)（圖8-20）。圖8-19對角線法繪制格網(wǎng)8．4測圖前的準(zhǔn)備工作按坐標(biāo)展繪控制點，先要根據(jù)其坐標(biāo)，確定所在的方格。例如控制點D的坐標(biāo)，。根據(jù)D點的坐標(biāo)值，可確定其位置在efhg方格內(nèi)。分別從ef和gh按測圖比例尺各量取20.34m，