常規(guī)測(cè)繪技術(shù)

常規(guī)測(cè)繪技術(shù)

目錄

一.常規(guī)測(cè)繪技術(shù).................................................................1

幾個(gè)基本概念.......................................................................1

測(cè)量工作的程序.....................................................................2

水準(zhǔn)測(cè)量............................................................................3

三角高程測(cè)量.......................................................................6

角度和方向測(cè)量.....................................................................6

距離測(cè)量............................................................................9

測(cè)量誤差...........................................................................10

控制測(cè)量..........................................................................11

導(dǎo)線控制測(cè)量......................................................................12

傳統(tǒng)地形測(cè)量方法.................................................................13

數(shù)字測(cè)圖技術(shù)......................................................................14

地形圖的應(yīng)用......................................................................15

二.工程測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介...........................................................16

水利工程測(cè)量......................................................................16

橋梁工程測(cè)量......................................................................17

路線工程測(cè)量......................................................................17

工程的變形監(jiān)測(cè)....................................................................18

工業(yè)與民用建造測(cè)量...............................................................19

地下工程測(cè)量......................................................................19

礦山測(cè)量...........................................................................20

隧道工程測(cè)量......................................................................21

工業(yè)設(shè)備的安裝及檢校測(cè)量（三維工業(yè)測(cè)量）.....................................22

海洋測(cè)繪...........................................................................22

曄測(cè)量...........................................................................24

房地產(chǎn)測(cè)繪........................................................................27

攝影測(cè)量...........................................................................27

.常規(guī)測(cè)繪技術(shù)

幾個(gè)基本概念

【垂線】重力的作用線稱為鉛垂線，簡(jiǎn)稱垂線。

【水準(zhǔn)面】某一時(shí)刻處于沒有風(fēng)浪的海洋水面，稱為水準(zhǔn)面。

【大地水準(zhǔn)面】在高度不同的水準(zhǔn)面中選擇一個(gè)高度適中的水準(zhǔn)面作為平

均海水面，這個(gè)平均海水面就稱為大地水準(zhǔn)面。它是由靜止海水面并向大陸延伸

所形成的不規(guī)則的封閉曲面，是一個(gè)重力等位面，即物體沿該面運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力不

做功，是通過驗(yàn)潮站對(duì)海水面長(zhǎng)期觀測(cè)得到。大地水準(zhǔn)面是描述地球形狀的一個(gè)

重要物理參考面，也是海拔高程系統(tǒng)的起算面。大地水準(zhǔn)面的形狀反映了地球內(nèi)

部物質(zhì)結(jié)構(gòu)、密度和分布等信息。

【高程基準(zhǔn)】是推算國家統(tǒng)一高程控制網(wǎng)中所有水準(zhǔn)高程的起算依據(jù)，它

包括一個(gè)水準(zhǔn)基面和一個(gè)永久性水準(zhǔn)原點(diǎn)。確定水準(zhǔn)基面則是取驗(yàn)潮站長(zhǎng)期觀測(cè)

結(jié)果計(jì)算出來的平均海面。中國以青島港驗(yàn)潮站的長(zhǎng)期觀測(cè)資料推算出的黃海平

均海面作為中國的水準(zhǔn)基而，即零高程面c中國水準(zhǔn)原點(diǎn)建立在青島驗(yàn)潮站附近，

并構(gòu)成原點(diǎn)網(wǎng)。用精密水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)定水準(zhǔn)原點(diǎn)相對(duì)于黃海平均海面的高差，即水

準(zhǔn)原點(diǎn)的高程，定為全國高程控制網(wǎng)的起算高程。

【56黃海高程系】新中國成立后，1956年我國采用青島驗(yàn)潮站1950年?1956

年7年的潮汐記錄資料推算出的大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)引測(cè)出水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為

72.289m,以這個(gè)大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)建立的高程系稱為“1956年黃海高程系”，

簡(jiǎn)稱“56黃海系”。

185高程基準(zhǔn)】80年代，我國又采用青島驗(yàn)潮站1953年1977年25年的

潮汐記錄資料推算出的大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)引測(cè)出水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.260m,以

這個(gè)大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)建立的高程系稱為“1985國家高程基準(zhǔn)”，簡(jiǎn)稱“85

高程基準(zhǔn)”。

在水準(zhǔn)原點(diǎn)，85高程基準(zhǔn)使用的大地水準(zhǔn)面比56黃海系使用的大地水準(zhǔn)面

高出0.029m?

[54國家坐標(biāo)系】采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)，又稱北京坐標(biāo)系。

[80國家坐標(biāo)系】采用國際大地測(cè)量協(xié)會(huì)IAG-75參數(shù)，大地坐標(biāo)原點(diǎn)在

陜西省涇和縣永樂鎮(zhèn)的大地坐標(biāo)系，又稱西安坐標(biāo)系。

【測(cè)量標(biāo)志】是在陸地和海洋標(biāo)定測(cè)量控制點(diǎn)位置的標(biāo)石、覘標(biāo)以及其他標(biāo)記

的總稱。標(biāo)石普通埋于地下，用于測(cè)量和標(biāo)定控制點(diǎn)地理坐標(biāo)、高程、重力、方

位、長(zhǎng)度（距離）等。覘標(biāo)是建在地面上或者其他建造物頂部的測(cè)量專業(yè)標(biāo)架,

作為觀測(cè)照準(zhǔn)目標(biāo)和供升高儀器位置之用。根據(jù)用途和使用期限，測(cè)量標(biāo)志

可分為永久性測(cè)量標(biāo)志和暫時(shí)性測(cè)量標(biāo)志。永久性測(cè)量標(biāo)志是指設(shè)有固定標(biāo)志

物以供測(cè)繪單位長(zhǎng)期使用的需永久保存的測(cè)量標(biāo)志。暫時(shí)性測(cè)量標(biāo)志指測(cè)繪單

位在測(cè)量過程中設(shè)置和使用的，工作結(jié)束后不需要長(zhǎng)期保存的標(biāo)志物和標(biāo)記。如:

測(cè)站點(diǎn)木樁、活動(dòng)覘標(biāo)、測(cè)旗、測(cè)桿、航空攝影測(cè)量地面標(biāo)志、繪在地面或

者建（構(gòu)）筑物上的標(biāo)記等。（李錦城供稿）

地球經(jīng)緯度的劃分

為了精確地表明各地在地球上的位置，人們給地球表面假設(shè)了一個(gè)坐標(biāo)系，

這就是經(jīng)緯度線。經(jīng)度和緯度都是一種角度，在地球儀上，經(jīng)線和緯線組成為了

經(jīng)緯網(wǎng)，與赤道平行的都是緯度與赤道垂直的都是經(jīng)度（橫緯豎經(jīng)），如果把

經(jīng)緯網(wǎng)地球儀展開，就形成為了一幅平面的地圖。

經(jīng)度是個(gè)兩面角，是兩個(gè)經(jīng)線平面的夾角。因所有經(jīng)線都是一樣長(zhǎng)，為了度

量經(jīng)度選取一個(gè)起點(diǎn)面，經(jīng)1884年國際會(huì)議商議，決定以通過英國倫敦近郊、

泰晤士河南岸的格林尼治皇家天文臺(tái)（舊址）的一臺(tái)主要子午儀十字絲的那條經(jīng)

線為起始經(jīng)線，稱為本初子午線。本初子午線平面是起點(diǎn)面，終點(diǎn)面是本地經(jīng)線

平面。某一點(diǎn)的經(jīng)度，就是該點(diǎn)所在的經(jīng)線平面與本初子午線平面間的夾角。在

赤道上度量，自本初子午線平面作為起點(diǎn)面，分別往東往西度量，往東量值稱為

東經(jīng)度，往西量值稱為西經(jīng)度。由此可見，一地的經(jīng)度是該地對(duì)于本初子午線的

方向和角距離。本初子午線是0°經(jīng)度，東經(jīng)度的最大值為180°,西經(jīng)度的最

大值為180°,東、西經(jīng)180°經(jīng)線是同一根經(jīng)線，因此不分東經(jīng)或者西經(jīng)，而

統(tǒng)稱180°經(jīng)線。

為了區(qū)分地球上的每一條經(jīng)線，人們給經(jīng)線標(biāo)注了度數(shù)。經(jīng)度每15度1個(gè)

時(shí)區(qū)。東經(jīng)習(xí)慣上用“E”作代號(hào)，西經(jīng)習(xí)慣上用作代號(hào)。在地圖上判讀經(jīng)

度時(shí)應(yīng)注意：從西向東，經(jīng)度的度數(shù)由小到大為東經(jīng)度；從西向東，經(jīng)度的度數(shù)

由大到小，為西經(jīng)度。

緯度是個(gè)線面角。起點(diǎn)面是赤道平面，線是本地的地面法線。所謂法線，即

垂直于參考扁球體表面的線。某地的緯度就是該地的法線與赤道平面之間的夾

角。緯度在本地經(jīng)線上度量，由赤道向南、北度量，向北量值稱為北緯度，向南

量值稱為南緯度。由此可見，一地的緯度是該地對(duì)于赤道的方向和角距離。赤道

是0°緯線，北緯度的最大值為90°,即北極點(diǎn)；南緯度的最大值為90°,即

南極點(diǎn)，從赤道向兩級(jí)，緯度越來越高，赤道是劃分南北兩半球的分界線。（李

錦城供稿）

測(cè)量工作的程序

【基本概念】

控制測(cè)量：利用精密的儀器以及嚴(yán)密的測(cè)量方法精確地測(cè)定測(cè)區(qū)控制點(diǎn)的坐

標(biāo)的工作

控制網(wǎng)：控制點(diǎn)連接起來構(gòu)成的一定的幾何圖形

控制點(diǎn)：測(cè)區(qū)中具有控制作用的點(diǎn)

三角網(wǎng)測(cè)量：控制點(diǎn)構(gòu)成連續(xù)的三角形的形式，通過觀測(cè)三角形的內(nèi)角和邊

長(zhǎng)，再根據(jù)已知控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)，經(jīng)解算三角形各邊的邊長(zhǎng)和方位角，求待定點(diǎn)的

平面坐標(biāo)

導(dǎo)線測(cè)量：控制點(diǎn)連接起來構(gòu)成折線的形式，稱為導(dǎo)線，通過觀測(cè)導(dǎo)線邊的

邊長(zhǎng)以及各邊之間轉(zhuǎn)疔角，再根據(jù)已知數(shù)據(jù)，即可推算出待求導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)

交會(huì)測(cè)量：利用交會(huì)測(cè)量點(diǎn)位的方法，可以分為測(cè)角交會(huì)、測(cè)邊交會(huì)以及邊

角交會(huì)

疝物：地球表面自然形成或者人工建造和構(gòu)筑的物體

地貌：地球表面的各種高低起伏狀態(tài)

碎部測(cè)量：以控制點(diǎn)為基礎(chǔ)，測(cè)定地物、地貌的平面位置和高程，并將其繪

制成地圖的工作。

2

一項(xiàng)測(cè)量工作的開展，如果從一個(gè)點(diǎn)開始順序地測(cè)下去，由于測(cè)量誤差的影

響，使得誤差積累越來越大，最后計(jì)算的數(shù)值與實(shí)際的位置相差很遠(yuǎn)；并且惟獨(dú)

一個(gè)作業(yè)面，會(huì)大大地影響作業(yè)的效率。所以在進(jìn)行一項(xiàng)測(cè)量工作時(shí)，首先從測(cè)

區(qū)的整體去考慮，選攔少量具有控制作用的點(diǎn)，然后用精密的儀器以及嚴(yán)密的方

法對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)，求得它們的坐標(biāo)，再在以這些點(diǎn)為已知點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量工作。

所以從測(cè)量工作的程序來看，測(cè)量工作可以分成兩大項(xiàng)內(nèi)容：前者稱為控制測(cè)量，

后者稱為碎部測(cè)量。

所以，測(cè)量工作的程序是從整體考慮進(jìn)行控制測(cè)量，再到局部進(jìn)行碎部測(cè)量。

即：從整體到局部，先控制后碎部。正是有了這樣的工作程序，在測(cè)繪圖紙時(shí)，

一個(gè)測(cè)區(qū)的圖紙才可以分成若干部份分別施測(cè)，然后再拼接到一起；在工程施工

中，從不同的作業(yè)面開展的工作才可以連成一個(gè)整體。（王宇會(huì)供稿）

水準(zhǔn)測(cè)量

測(cè)定地面點(diǎn)位高程的測(cè)量工作，稱為高程測(cè)量，高程測(cè)量按所使用的儀器和

施測(cè)方法的不同，可以分為水準(zhǔn)測(cè)量）、三角高程測(cè)量、GPS高程測(cè)量溫和壓

高程測(cè)量。水準(zhǔn)測(cè)量是目前精度較高的一種高程測(cè)量方法。

一.水準(zhǔn)測(cè)量方法介紹

水準(zhǔn)測(cè)量是用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺測(cè)定地面上兩點(diǎn)間高差的方法。作業(yè)時(shí)在

地面兩點(diǎn)間安置水準(zhǔn)儀，觀測(cè)豎立在兩點(diǎn)上的水準(zhǔn)標(biāo)尺，按尺上讀數(shù)推算

兩點(diǎn)間的高差。通常由水準(zhǔn)原點(diǎn)或者任一已知高程點(diǎn)出發(fā)，沿選定的水準(zhǔn)路

線逐站測(cè)定各點(diǎn)的高差并推算各點(diǎn)的高程。在普通的工程測(cè)量中，水準(zhǔn)測(cè)量

路線主要有三種形式：閉合水準(zhǔn)路線，附合水準(zhǔn)路線，支線水準(zhǔn)路線。

水準(zhǔn)測(cè)量是用沿水準(zhǔn)路線逐點(diǎn)向前推進(jìn)的方式實(shí)施。為了測(cè)量地面上

A、P兩點(diǎn)間高差（見下圖），先將水準(zhǔn)標(biāo)尺R1豎立在水準(zhǔn)點(diǎn)A上，

再將水準(zhǔn)標(biāo)尺R2豎立在一定距離的B點(diǎn)上，在A、B之間安置水準(zhǔn)儀。

依據(jù)水準(zhǔn)儀的水平視線，分別讀取水平視線在標(biāo)尺上的讀數(shù)，兩標(biāo)尺的讀

數(shù)差就是A、B兩點(diǎn)間的高差hADo第一站測(cè)完后，B點(diǎn)上水準(zhǔn)標(biāo)尺R2保

持不動(dòng)，A點(diǎn)的水準(zhǔn)標(biāo)尺R1移至C點(diǎn)，水準(zhǔn)儀移至BC的中間，測(cè)得B、

C兩點(diǎn)間高差h,如此繼續(xù)推進(jìn)至P點(diǎn)，A、P兩點(diǎn)間的高差

BC

h=h+h+......

APABBC

水準(zhǔn)測(cè)量作業(yè)前首先是選定水港路線和埋設(shè)水準(zhǔn)標(biāo)石。水準(zhǔn)路線盡可能

的選在坡度小的交通線上，水準(zhǔn)點(diǎn)位置應(yīng)選在能保證標(biāo)石穩(wěn)定，長(zhǎng)期保存

并便于觀測(cè)的地點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)常用“BM”表示。水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石的類型可分為基巖

水準(zhǔn)標(biāo)石、基本水準(zhǔn)標(biāo)石、普通水準(zhǔn)標(biāo)石和墻腳水準(zhǔn)標(biāo)志等?；鶐r水準(zhǔn)標(biāo)

石埋設(shè)在一等水準(zhǔn)路線上，用于研究地殼垂直運(yùn)動(dòng)的依據(jù)?；舅疁?zhǔn)標(biāo)石

埋設(shè)在一、二等水準(zhǔn)路線上，用于長(zhǎng)期保存水準(zhǔn)測(cè)量成果和研究地殼垂直

運(yùn)動(dòng)。普通水準(zhǔn)標(biāo)石埋設(shè)在各等水準(zhǔn)路線上，它直接為地形測(cè)圖和各種工

程建設(shè)提供高程控制。

由于不同高程的水準(zhǔn)面不平行，沿不同路線測(cè)得的兩點(diǎn)間高差將有差

異，所以在整理國家水準(zhǔn)測(cè)量成果時(shí)，須按所采用的正常高系統(tǒng)加以必要

的改正，以求得正確精確的高程。

水準(zhǔn)測(cè)量是高程測(cè)量的主要方法，用于建立國家水準(zhǔn)網(wǎng)和地區(qū)高程控制網(wǎng)、

監(jiān)測(cè)地殼垂直運(yùn)動(dòng)、研究平均海水面變化以及為地形測(cè)圖和各種工程建設(shè)提供高

程控制。我國國家水準(zhǔn)測(cè)量依精度不同分為一、二、三、四等四個(gè)等級(jí)。一、

二等水準(zhǔn)測(cè)量稱為“精密水準(zhǔn)測(cè)量”，是國家高程控制的全面基礎(chǔ)，可為研究

地殼形變等提供數(shù)據(jù)飛三、四等水準(zhǔn)測(cè)量直接為地形測(cè)圖和各種工程建設(shè)

提供所必需的高程控機(jī)。

精密水準(zhǔn)測(cè)量必須用帶測(cè)微器的精密水準(zhǔn)儀和膨脹系數(shù)小的因瓦水準(zhǔn)

標(biāo)尺，以提高讀數(shù)精度、削弱溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。同時(shí)采用完善

的觀測(cè)程序，以削減水準(zhǔn)儀殘存的弱小傾斜（i角）帶來的影響和大氣折光

影響。

水準(zhǔn)測(cè)量成果計(jì)算時(shí)，要先檢查野外觀測(cè)手簿，計(jì)算各點(diǎn)間高差，經(jīng)檢核無

誤，則根據(jù)野外觀測(cè)高差計(jì)算高差閉合差。若閉合差符合規(guī)定的精度要求，則調(diào)

整閉合差，最后計(jì)算各點(diǎn)的高程。

二.水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x潛介紹

常規(guī)水準(zhǔn)測(cè)量用的儀器、工具有：水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺和尺墊。

1.水準(zhǔn)儀介紹

水準(zhǔn)儀是一種通過建立水平視線來測(cè)定地面兩點(diǎn)間高差的儀器。主要部件有

望遠(yuǎn)鏡、管水準(zhǔn)器（或者補(bǔ)償器）、垂直軸、基座、腳螺旋等。

（1）水準(zhǔn)儀按精度可分為精密水準(zhǔn)儀和普通水準(zhǔn)儀。

國產(chǎn)水準(zhǔn)儀按精度可分為DS05、DS1、DS3、DS10等幾個(gè)等級(jí)：

DS05：每千米水準(zhǔn)測(cè)量的全中誤差為±0.5mm,用于高等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量；

DS1：每千米水準(zhǔn)測(cè)量的全中誤差為±1.0mm,用于高等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量；

DS3：每千米水準(zhǔn)測(cè)量的全中誤差為±3.0mm,用于普通工程測(cè)量和地形測(cè)量；

DS10：每千米水準(zhǔn)測(cè)量的全中誤差為±10.0mm,用于普通工程測(cè)量和地形測(cè)量。

DS為“大地〃、"水準(zhǔn)儀"的漢語拼音縮寫。

DS05與DS1為精密水準(zhǔn)儀，DS3與DS10為普通水準(zhǔn)儀。

（2）水準(zhǔn)儀按結(jié)構(gòu)分為微傾水準(zhǔn)儀、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、激光水準(zhǔn)儀和數(shù)字水

準(zhǔn)儀（又稱電子水準(zhǔn)儀）。

①微傾水準(zhǔn)儀（圖1）：借助微傾螺旋獲得水平視線。作業(yè)時(shí)先用圓水準(zhǔn)器

將儀器粗略整平，每次讀數(shù)前再借助微傾螺旋，便符合水準(zhǔn)器在豎直面內(nèi)俯仰，

4

直到符合水準(zhǔn)氣泡精確居中，使視線水平。微傾的精密水準(zhǔn)儀同普通水準(zhǔn)儀比較,

前者管水準(zhǔn)器的分劃值小、靈敏度高，望遠(yuǎn)鏡的放大倍率大，并裝有光學(xué)測(cè)微器,

配有精密水準(zhǔn)標(biāo)尺，以提高讀數(shù)精度。

圖1

圖4

②自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（圖2、圖3）：借助自動(dòng)安平補(bǔ)償器獲得水平視線。當(dāng)望

遠(yuǎn)鏡視線有微量?jī)A斜時(shí)，補(bǔ)償器在重力作用下對(duì)望遠(yuǎn)鏡作相對(duì)挪移，從而迅速獲

得視線水平時(shí)的標(biāo)尺讀數(shù)。

③激光水準(zhǔn)儀：利用激光束代替人工讀數(shù)的一種水準(zhǔn)儀。將激光器發(fā)出的激

光束導(dǎo)入望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)，使其沿視準(zhǔn)軸方向射出水平激光束，如在前、后水準(zhǔn)標(biāo)尺

上配備能自動(dòng)跟蹤的光電接收靶，即可進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。在施工測(cè)量和大型構(gòu)件裝

配中，常用激光水準(zhǔn)儀建立水平面或者水平線。

④數(shù)字電子水準(zhǔn)儀（圖4）：數(shù)字水準(zhǔn)儀是在儀器望遠(yuǎn)鏡光路中增加了分光

鏡和光電探測(cè)器（CCD陣列）等部件，采用條形碼分劃水準(zhǔn)尺和圖象處理電子系統(tǒng)

構(gòu)成光、機(jī)、電及信息存儲(chǔ)與處理的一體化水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)。是目前最先進(jìn)的水準(zhǔn)

儀，能自動(dòng)讀數(shù)、自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，避免人為的讀數(shù)誤差，提高測(cè)量精度和效率。

水準(zhǔn)儀是在17~18世紀(jì)發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡和水準(zhǔn)器后浮現(xiàn)的。20世紀(jì)初，在制

出內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡和符合水準(zhǔn)器的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出微傾水準(zhǔn)儀。50年代初浮現(xiàn)了自

動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，60年代研制出激光水準(zhǔn)儀。90年代研制出了數(shù)字水準(zhǔn)儀。

2.水準(zhǔn)尺和尺墊

水準(zhǔn)尺是水準(zhǔn)測(cè)量中用于高差量度的標(biāo)尺，水準(zhǔn)尺創(chuàng)造

用材有優(yōu)質(zhì)木材、合金材和玻璃鋼等幾種，有2m,3m,5

m等多種長(zhǎng)度和整尺、折尺、塔尺等多種類型（如下圖）。

水準(zhǔn)尺按精度高低可分為精密水準(zhǔn)尺和普通水準(zhǔn)尺。

⑴普通水準(zhǔn)尺

尺長(zhǎng)多為3m,兩根為一副，且為雙面（黑、紅面）刻

劃的直尺，每隔1cm印刷有黑白或者紅白相間的分劃。每今

米處注有數(shù)字，配對(duì)的水準(zhǔn)尺，黑、紅面注記的零點(diǎn)不同。

5

黑面尺的尺底端從零開始注記讀數(shù)，兩尺的紅面尺底端分別從常數(shù)4687mm和

4787mm開始，稱為尺常數(shù)K。即Kl=4.687m,K2=4.787mc

（2）精密水準(zhǔn)尺（鋼瓦水準(zhǔn)尺）

尺長(zhǎng)多為3m（或者2m）,兩根為一副。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。錮瓦合金鋼帶

上刻有兩排分劃，為基本分劃和輔助分劃，基本分劃與輔助分劃的零點(diǎn)相差一個(gè)

常數(shù)301.55cm,稱為基輔差或者尺常數(shù)。這種水準(zhǔn)尺配合精密水準(zhǔn)儀使用。

（3）條碼水準(zhǔn)尺（鋼瓦條碼尺）

尺長(zhǎng)多為3m（或者2m）,兩根為一副。尺帶上刻有條碼分劃，條碼分劃可

由數(shù)字電子水準(zhǔn)儀直接掃描讀取。尺子外形類似于普通商品外包裝上印制的條

紋碼

（4）尺墊（尺臺(tái)）

水準(zhǔn)測(cè)量中有許多地方需要設(shè)置轉(zhuǎn)點(diǎn)（中間點(diǎn)），為防止觀測(cè)過程中尺子下沉

而影響讀數(shù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)在轉(zhuǎn)點(diǎn)處放一尺墊。尺墊普通由平面為三角形的鑄鐵制

成，下面有三個(gè)尖腳，便于踩入土中，使之穩(wěn)定。上面有一突起的半球形小包，

立水準(zhǔn)尺于球頂，尺底部?jī)H接觸球頂最高的一點(diǎn)，當(dāng)水準(zhǔn)尺轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí);尺底的

高程不會(huì)改變。（李錦城供稿）

三角高程測(cè)量

當(dāng)?shù)匦胃叩推鸱牲c(diǎn)間高差較大而不便于進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，可以使用三角

高程測(cè)量的方法測(cè)定兩點(diǎn)間的高差和點(diǎn)的高程。進(jìn)行三角高程測(cè)量時(shí)，應(yīng)測(cè)定兩

點(diǎn)（如A、B）間的斜距（S）以及豎直角（a）,根據(jù)公式h=Sxsina計(jì)算兩點(diǎn)

AB

高差，然后通過已知點(diǎn)高程求出待測(cè)點(diǎn)高程。根據(jù)測(cè)量距離方法的不同，三角高

程測(cè)量又分為光電測(cè)距二角高程測(cè)量和經(jīng)緯儀二角高程測(cè)量，前者可以代替四等

水準(zhǔn)測(cè)量，后者主要用于山區(qū)圖根高程控制。代替四等水準(zhǔn)測(cè)量的三角高程測(cè)量，

必須進(jìn)行必要的氣象改正，才干滿足精度要求。（李錦城供稿）

角度和方向測(cè)■

【基本概念】

水平面：過一個(gè)點(diǎn)與鉛垂線相垂直的平面，過一個(gè)點(diǎn)的水平面惟獨(dú)一個(gè)。

水平線：過一個(gè)點(diǎn)與鉛垂線相垂直的直線，過一個(gè)點(diǎn)的水平線有無數(shù)多個(gè)。

鉛垂面：過一個(gè)點(diǎn)包含鉛垂線的任何平面，過一個(gè)點(diǎn)的鉛垂面有無數(shù)個(gè)。

水平角：空間兩條相交直線沿鉛垂線在水平面內(nèi)投影的夾角。水平角的角值

范圍在0°到360°之間。

豎直角：是一條傾斜方向線和與其位于同一豎直面內(nèi)的水平方向線之間的夾

角，當(dāng)傾斜方向線位于水平方向線的上面時(shí)，豎直角為正值，又稱為仰角；當(dāng)傾

斜方向線位于水平方向線的下面時(shí)，豎直角為負(fù)值，又稱為俯角。所以，豎直角

的角值范圍在0°與±90°之間。

方位角：從過直線端點(diǎn)的北方向開始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到該直線的角度稱為這條直

線的方位角，它的角值范圍在0°到360°之間。實(shí)際上的北方I句可以細(xì)化為：

6

真北方向（由地球自轉(zhuǎn)的南北極確定的北方向）、磁北方向（由地球磁場(chǎng)的北極

所確定的北方向）和坐標(biāo)北方向（三維直角坐標(biāo)系中，X軸的正半軸指向北，y

軸的正半軸指向東，z軸的正半軸鉛垂向上，則x正半軸所指示的北方向即為坐

標(biāo)北方向），所以方位角又可以分為真方位角、磁方位角和坐標(biāo)方位角。

象限角：從過直線端點(diǎn)的北方向或者南方向開始，順時(shí)針或者逆時(shí)針到該直

線的銳角，稱之為這條直線的象限角，象限角的大小在0°到90°之間，當(dāng)用

象限角表示一條直線的方向時(shí)，除了角值的大小外，還應(yīng)該表明起始方向以及

旋轉(zhuǎn)方向，例如南偏東45°（相當(dāng)于方位角是135°）o（王宇會(huì)供稿）

一.角度測(cè)量方法

1.水平角測(cè)量：

就像我們用量角器量一個(gè)角度時(shí)，首先應(yīng)該使量角器的圓心與角度的頂角點(diǎn)

重合一樣，在測(cè)量水平角的時(shí)候，首先應(yīng)該使儀器上面的水平度盤（相當(dāng)于量角

器）中心在要測(cè)量的角度的頂角點(diǎn)的正上方（這項(xiàng)工作又稱之為對(duì)中），其次儀

器上面的度盤應(yīng)該處于水平位置（因?yàn)樗浇鞘莾煞较蚓€在水平面內(nèi)的投影的夾

角）（這項(xiàng)工作又稱之為整平）。滿足這兩個(gè)條件將經(jīng)緯儀架設(shè)好，即可開始觀測(cè)。

用望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)目標(biāo)，讀得水平度盤的讀數(shù)，然后再照準(zhǔn)另一個(gè)方向的水平度盤的

讀數(shù)，兩讀數(shù)之差，即為這兩個(gè)方向之間的水平角。

如下圖所示，將地面上高程不同的三點(diǎn)A、0、B沿鉛垂線方向投影到同一水

平面H上，得到a、o、b三點(diǎn)，則水平線oa、ob之間的夾角0,就是地面上0A、

0B兩方向線之間的水平角。為了測(cè)出水平角的大小，可以設(shè)想在兩豎直面的交

線上任選一點(diǎn)。,，水平放置一個(gè)按順時(shí)針方向刻劃的圓盤（稱為水平度盤），使

其圓心與0'重合。過OA、0B的豎直面與水平度盤的交線的讀數(shù)分別為a。、b°,

于是地面上OA、0B兩方向線之間的水平角0可按下式求得：

p=b°-a°

水平度盤o

2.豎直角測(cè)量：

在創(chuàng)造經(jīng)緯儀的時(shí)候，測(cè)量豎直角的裝置之間應(yīng)該滿足這樣一個(gè)關(guān)系：望遠(yuǎn)

鏡視線水平時(shí)豎直度盤的讀數(shù)應(yīng)該是一個(gè)定值，即經(jīng)緯儀視線水平的讀數(shù)是已知

的，那末用望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)目標(biāo)后，讀得的豎直度盤讀數(shù)，與己知的水平視線的讀數(shù)

之間的差值即為該視線的豎直角。

為了觀測(cè)方便，當(dāng)經(jīng)緯儀視線水平時(shí)，其豎報(bào)讀數(shù)都是一個(gè)常數(shù)（普通為90°

或者270°）。這樣，在測(cè)量豎直角時(shí)，只需用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)，讀取傾斜視

線的豎盤讀數(shù)，即可根據(jù)讀數(shù)與常數(shù)的差值計(jì)算出豎直角（如上圖所示）。（王宇

會(huì)、

7

黃金良供稿）

二.測(cè)角儀器介紹

經(jīng)緯儀：是常用的測(cè)角的儀器，它的主要的部件有望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、對(duì)點(diǎn)器

以及度盤。望遠(yuǎn)鏡用于在測(cè)量時(shí)精確地照準(zhǔn)目標(biāo)；水準(zhǔn)器的作用是將水平度盤調(diào)

整成為水平狀態(tài)；對(duì)點(diǎn)器的作用是將地面架儀器的點(diǎn)與儀器中心在同一鉛垂線

上；度盤相當(dāng)于量角器，上面順時(shí)針刻有0°到360°,有兩個(gè)：一個(gè)是用于測(cè)

量水平角的水平度盤，一個(gè)是測(cè)量豎直角的豎直度盤。

經(jīng)緯儀的發(fā)展經(jīng)歷了游標(biāo)經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀和電子

經(jīng)緯儀三個(gè)階段。游標(biāo)經(jīng)緯儀：普通為金屬度盤、游標(biāo)

讀數(shù)、錐形軸系，早已淘汰（如圖二所不）。光學(xué)經(jīng)緯儀：

采用光學(xué)度盤，借助光學(xué)放大和光學(xué)測(cè)微器讀數(shù)（如圖

三所示）。電子經(jīng)緯儀：浮現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，它的構(gòu)

造與光學(xué)經(jīng)緯儀類似，根本的區(qū)別在于用微處理機(jī)控制

的電子測(cè)角系統(tǒng)代替光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)，能夠自動(dòng)顯示測(cè)量

數(shù)據(jù)（如圖四所示）。

經(jīng)緯儀的類型不少，根據(jù)精度不同可以分為：DJ07.

DJI、DJ2、DJ6和DJ15五個(gè)等級(jí)，其中“D”代表大地測(cè)

量（它是“大地測(cè)量”的第一個(gè)漢字的漢語拼音的第一

圖二

個(gè)字母），代表經(jīng)緯儀（它是“經(jīng)緯儀”的第一個(gè)漢

字的漢語拼音的第一個(gè)字母），后面的數(shù)字代表儀潛的精度，數(shù)值越大表明誤差

越大，精度越低，相反，數(shù)值越小，表明儀器的測(cè)量誤差越小，精度越高。

羅盤儀：是一種用來測(cè)定磁方位角的儀器，它主要由磁針、刻度席和瞄準(zhǔn)器

組成。磁針是長(zhǎng)菱形或者長(zhǎng)條形的人造磁鐵，中央支承在度盤中心的頂針上，可

以自由轉(zhuǎn)動(dòng)；刻度盤按照0°到360°逆時(shí)針注記，以便直接讀得方位角（如

圖五所示）。

陀螺經(jīng)緯儀：是陀螺儀和經(jīng)緯儀組合而成的定向儀器，

陀螺儀是利用力學(xué)原理求得真北的儀器。由物理學(xué)的知識(shí)

我們知道：繞一個(gè)支點(diǎn)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體稱為陀螺，通常所

說的陀螺是特指對(duì)稱的陀螺，它是一個(gè)質(zhì)量均勻分布的、

具有軸對(duì)稱形狀的剛體，其幾何對(duì)稱軸就是它的自轉(zhuǎn)軸。

8

圖六

高速旋轉(zhuǎn)的陀螺具有定軸性和進(jìn)動(dòng)性。如用一根金屬懸掛帶把高速旋轉(zhuǎn)的陀螺掛

起來，陀螺軸將在子午線方向上擺布擺動(dòng)，其擺動(dòng)的平衡位置就是過該點(diǎn)的子午

線北方向。陀螺經(jīng)緯儀就是利用這個(gè)原理來確定某直線的真方位角（如圖六所

示）。

激光經(jīng)緯儀：激光經(jīng)緯儀除具有光學(xué)經(jīng)緯儀的所有功能之外，還可以提供一

條可見的激光光束，它從望遠(yuǎn)鏡發(fā)出，與望遠(yuǎn)鏡的視線同軸，這樣就可以為施工

中的測(cè)量工作提供一條標(biāo)準(zhǔn)的直線，它廣泛地應(yīng)用于隧道測(cè)量、大型管線的鋪設(shè)、

大型船舶的創(chuàng)造、飛機(jī)機(jī)架安裝等工作中。

羅盤儀測(cè)定方位珀：

以測(cè)定直線AB的方位角為例：首先在端點(diǎn)A上架設(shè)儀器，對(duì)中使得刻度盤

中心位于A點(diǎn)的鉛垂線的正上方，并使得刻度盤處于水平狀態(tài)，然后用望遠(yuǎn)鏡照

準(zhǔn)另一個(gè)目標(biāo)B,待磁針靜止之后，即可在度盤上讀數(shù)，所得的讀數(shù)即為該直線

的磁方位角。（王宇會(huì)供稿）

距離測(cè)量

【基本概念】

傾斜距離：兩個(gè)點(diǎn)之間的直線距離

水平距離：兩個(gè)點(diǎn)在水平面上投影之間的距離

直線定線：用卷尺進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)，當(dāng)所丈量的長(zhǎng)度超過尺子的全長(zhǎng)的時(shí)候，

就要在兩點(diǎn)之間標(biāo)定一些點(diǎn)，使一整段距離分成小于尺子全長(zhǎng)的若干段進(jìn)行測(cè)

量，這項(xiàng)工作就叫做直線定線。

一.測(cè)距常用測(cè)量方法

步測(cè)：盡管步測(cè)的準(zhǔn)確度不高，但是步測(cè)是一種非常實(shí)用的測(cè)量距離的方法，

特別是在地勢(shì)比較平整的地面上進(jìn)行距離測(cè)量的時(shí)候，但是隨著地勢(shì)的變化，坡

度越陡，其精度越差。

里程表：里程表是一個(gè)簡(jiǎn)單的可以附著在任何交通工具上的設(shè)備，它直接記

錄輪子旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，當(dāng)知道了輪子的周長(zhǎng)之后，距離就可以求出來。

卷尺測(cè)量：卷尺測(cè)量是測(cè)量?jī)蓚€(gè)點(diǎn)之間的距離的最常用的方法，卷尺可以是

從普通的商店就可以買到的是小鋼尺、皮尺，也可以是者專業(yè)的鋼尺（經(jīng)過鑒定

的，有一定參數(shù)的），其中因瓦尺由35%的鍥和65%的鐵組成，由于其受熱張冷

縮影響最小，所以在精密距離測(cè)量中有廣泛地應(yīng)用。進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)，首先進(jìn)行

定線，然后分別進(jìn)行測(cè)量各小段的距離值，各段測(cè)量結(jié)果的和值即為最后的總長(zhǎng)。

視距測(cè)量：視距測(cè)量是一種光學(xué)測(cè)距的方法，在儀器的十字絲分劃板上，除

了橫豎兩根線之外，橫絲上下還各有一條小短線，稱為上絲和下絲。由于上下絲

之間的間隔是一定的，從望遠(yuǎn)鏡中心到上下絲的視線之間的角度也是一個(gè)不變的

數(shù)值。如果要測(cè)量?jī)蓚€(gè)點(diǎn)之間的距離，在一個(gè)點(diǎn)上架設(shè)儀器，在另一個(gè)點(diǎn)上樹立

一個(gè)帶有刻度的尺子，兩點(diǎn)相距較近時(shí)，望遠(yuǎn)鏡上下絲在對(duì)面尺上截得的間隔就

??；兩個(gè)點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡上下絲在對(duì)面尺上截得的間隔就大。視距測(cè)量就

是利用這個(gè)原理來測(cè)量距離的。

電磁波測(cè)距：若要測(cè)定兩點(diǎn)A、B之間的距離，首先在一點(diǎn)架設(shè)測(cè)距儀，并

在另一點(diǎn)架設(shè)反光鏡，測(cè)距儀發(fā)射電磁波，經(jīng)反光鏡的反射后，即可測(cè)得兩點(diǎn)間

的距離，如果需要測(cè)量水平距離，則還應(yīng)該測(cè)量豎直角。

二.儀器的介紹

9

卷尺：可以卷入盒內(nèi)的帶狀尺，有皮卷尺、鋼卷尺、纖維卷尺等類型，在其

尺身上有米制或者英尺單位的刻劃，總長(zhǎng)有20m、30m、50m>100m等。

測(cè)距儀：能夠發(fā)射和接收測(cè)距的載波，并能夠通過測(cè)定載波在兩端點(diǎn)之間往

返一次的時(shí)間，來求兩點(diǎn)之間的距離。按照測(cè)程的不同測(cè)距儀分為遠(yuǎn)程測(cè)距儀（可

達(dá)幾十千米）、中程測(cè)距儀（數(shù)千米至十余千米）以及短程測(cè)距儀（3公里以下）。

按照載波的不同，測(cè)距儀可以分為微波測(cè)距儀（采用無線電波做載波）和光電測(cè)

距儀（采用光波做載波，又可以分為激光測(cè)距儀和紅外測(cè)距儀）。

反光鏡或者反射棱鏡：是用光學(xué)玻璃磨制成的四面體，它包括三個(gè)相互垂直

的面，這三個(gè)面作為反射面對(duì)向入射光束，這樣的構(gòu)造能夠使反射光平行于入射

光，從而使測(cè)距儀能夠接收到反射回的載波。

手持激光測(cè)距儀：是一種小巧的可以用手拿著來測(cè)量距離的儀器，它不需要

反光鏡，該測(cè)距儀發(fā)射激光后在反射物上顯示一激光斑點(diǎn)，確認(rèn)后儀器能自動(dòng)顯

示測(cè)距儀至該斑點(diǎn)之間的距離。（王宇會(huì)供稿）

測(cè)量誤差

【基礎(chǔ)概念】

真值：測(cè)量對(duì)象的真正的數(shù)值

測(cè)量值：使用一定的儀器，運(yùn)用一定的測(cè)量方法，對(duì)測(cè)量對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而得

到的數(shù)值

誤差：測(cè)量值與真值的差值

相對(duì)誤差：在測(cè)量中，誤差并不能衡量所有的測(cè)量精度，比如：用鋼尺去量

100米和20米兩段距離，如果每一個(gè)工作的兩次測(cè)量的差值都是2cm,那末兩

次測(cè)量的精度是不相同的。前者100米相差0.02米，0.02/100=1/5000,而后者

20米相差0.02米為0.02/20=1/1000,顯然前者的精度高于后者。這種誤差值與測(cè)

量值的比值叫做相對(duì)誤差。

算術(shù)平均值：對(duì)同一個(gè)量進(jìn)行多次等精度觀測(cè)（相同的觀測(cè)條件），則觀測(cè)

的結(jié)果可以將所有的觀測(cè)數(shù)值相加，再除以觀測(cè)的次數(shù)。

加權(quán)平均值：當(dāng)幾次測(cè)量的結(jié)果在最后的數(shù)值中所占的比重不同時(shí)，要考慮

每一個(gè)測(cè)量值的權(quán)重，然后進(jìn)行加權(quán)平均值的計(jì)算，測(cè)量中的權(quán)重是與測(cè)量精度

有關(guān)的，精度越高的測(cè)量值其權(quán)重越大，而精度低的測(cè)量值其權(quán)重就小。加權(quán)平

均值等于各個(gè)測(cè)量值與相應(yīng)權(quán)重的乘積之和除以所有權(quán)重的和值。

在測(cè)量工作中，影響測(cè)量誤差的因素有三個(gè)：測(cè)量工具、觀測(cè)者和外界環(huán)境。

首先，測(cè)量工具不是沒有瑕疵的，比如測(cè)量距離時(shí)尺子的刻劃有問題，上面標(biāo)注

的20cm,實(shí)際上真正的數(shù)值惟獨(dú)19.5cm。還有，觀測(cè)者的操作讀數(shù)也會(huì)帶來一

定的誤差，如使用分劃到分的儀器進(jìn)行秒的估讀，照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)的偏差等等。還有，

測(cè)量工作都是在野外來進(jìn)行的，野外的環(huán)境對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)也會(huì)有影響，比如：利

用鋼尺進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)，鋼尺會(huì)受到熱脹冷縮的影響；望遠(yuǎn)鏡的視線在空氣中傳

播的時(shí)候，會(huì)受到空氣流動(dòng)的影響等等。

上述測(cè)量誤差，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響的性質(zhì)是不同的，有的誤差能夠找到它的一

些規(guī)律，比如：大小一定，符號(hào)一定，或者按照一定的規(guī)律進(jìn)行變化。比如：尺

子的刻劃誤差，標(biāo)注長(zhǎng)度是20cm,實(shí)際上是19.5cm,這樣就會(huì)使得我們的量

測(cè)結(jié)果比真正的數(shù)值大，而且會(huì)隨著丈量長(zhǎng)度的增長(zhǎng)，而成倍增長(zhǎng)。即20cm差

10

0.5cm,40cm就會(huì)差lcmo這樣的誤差稱之為系統(tǒng)誤差。一旦系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量

結(jié)果的影

10

響找到了，就可以通過加以一定的改正數(shù)或者采用適當(dāng)?shù)挠^測(cè)方法的手段來加以

抵消或者削弱。如上述刻劃誤差的問題，如果我們知道了實(shí)際的刻劃誤差，那末,

如果丈量的結(jié)果是20cm,我們從測(cè)量值中減去0.5cm,就可以得到真正的數(shù)值

（只考慮這一項(xiàng)誤差）。

然而，有些測(cè)量誤差我們是找不到它的任何規(guī)律的。例如：在惟獨(dú)厘米分化

的尺子上估讀毫米，有時(shí)估讀就會(huì)偏大，有時(shí)又會(huì)偏小。這樣的誤差稱之為偶然

誤差。

在測(cè)量工作中，還有影響測(cè)量值大小的情況一一操作者的粗心或者其它干

擾，如：瞄錯(cuò)目標(biāo)、記錯(cuò)數(shù)據(jù)等等，這種使得測(cè)量值與真正數(shù)值不相等的“誤差”，

稱為錯(cuò)誤。在測(cè)量中，誤差是不可避免的，每一個(gè)測(cè)量值都會(huì)含有誤差，而錯(cuò)誤

應(yīng)該是可以避免的，包含有錯(cuò)誤的測(cè)量值應(yīng)該從舍棄。

而系統(tǒng)誤差乂可以采用一定的方法來消除或者削弱，所以，在處理測(cè)量誤差

時(shí)主要考慮的是偶然誤差。前面提到偶然誤差可大可小，因此，多次重復(fù)測(cè)量

并取平均值，可以抵消一些偶然誤差。此外為了防止錯(cuò)誤的發(fā)生和提高觀測(cè)的

精度，在測(cè)量工作中，普通需要進(jìn)行必要的“多余觀測(cè)”。例如，地面上的任意

三個(gè)點(diǎn)，沿鉛垂線投影到水平面上后，得到一個(gè)平面三角形，在三個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行水

平角測(cè)量，其中兩個(gè)角值的觀測(cè)屬于必要觀測(cè)，而第三個(gè)角的觀測(cè)，就屬于多余

觀測(cè)。有了這個(gè)多余觀測(cè)，才干夠用三角形的內(nèi)角和應(yīng)該是180°來檢查觀測(cè)

的質(zhì)量。有了多余觀測(cè)，測(cè)量值之間就產(chǎn)生了矛盾（三角形的內(nèi)角和不是

180°）,根據(jù)差值的大小，可以評(píng)定測(cè)量的精度、剔除錯(cuò)誤，還可以利用一定

的手段對(duì)觀測(cè)值加以處理，以求得最可靠的數(shù)值。最后這一項(xiàng)計(jì)算乂稱為測(cè)量平

差。（王宇會(huì)供稿）

控制測(cè)量

在地面上選一些具有控制意義的點(diǎn)，由這些點(diǎn)組成的幾何圖形稱為控制網(wǎng)；

對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)、觀測(cè)、計(jì)算，確定控制點(diǎn)位置的作稱為控制測(cè)量。

控制測(cè)量是研究精確測(cè)定和描繪地面控制點(diǎn)空間位置及其變化的學(xué)科。測(cè)量

控制網(wǎng)有三大類：全球控制網(wǎng)、國家控制網(wǎng)和工程控制網(wǎng)。全球控制網(wǎng)是由國際

組織在全球范圍內(nèi)建立的大地測(cè)量參考框架，主要用于確定、研究地球的現(xiàn)狀、

大小及其運(yùn)動(dòng)變化，確定和研究地球的板塊運(yùn)動(dòng)等。國家控制網(wǎng)是由各國測(cè)繪部

門建立的區(qū)域性大地測(cè)量參考框架。提供全國范圍內(nèi)的地理坐標(biāo)系統(tǒng)；保證國家

基本圖的測(cè)繪和更新；滿足大比例尺圖測(cè)圖的精度要求；為精確確定地面點(diǎn)的位

置提供已知點(diǎn)及其在特點(diǎn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。工程控制網(wǎng)是工程項(xiàng)目的空間位置參

考框架，是針對(duì)某項(xiàng)具體工程建設(shè)測(cè)圖、施工或者管理的需要，在一定區(qū)域內(nèi)布

設(shè)的平面和高程控制網(wǎng)。

控制測(cè)量可以逐級(jí)進(jìn)行，逐步加密控制點(diǎn)，直至滿足要求。在碎部測(cè)量中，

專門為地形測(cè)圖而布設(shè)的控制網(wǎng)稱為圖根控制網(wǎng)，專門為工程施工而布設(shè)的控制

網(wǎng)稱為施工控制網(wǎng)，施工控制網(wǎng)可以作為施工放樣和變形監(jiān)測(cè)的依據(jù)。由此可見，

控制測(cè)量起到控制全局和限制誤差積累的作用，為各項(xiàng)具體的測(cè)量工作和科學(xué)研

究提供依據(jù)。

控制測(cè)量分為平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量。平面控制測(cè)量是確定控制點(diǎn)的

平面坐標(biāo)，高程控制測(cè)量是測(cè)量確定控制點(diǎn)的高程。在傳統(tǒng)的測(cè)量工作中，平面

控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)通常分別單獨(dú)布設(shè)，目前有時(shí)候也將兩種控制網(wǎng)合起來布設(shè)

成三維控制網(wǎng)。

11

平面控制測(cè)量的目的是精確測(cè)定控制點(diǎn)的平面位置。根據(jù)測(cè)量工作需要，在

測(cè)區(qū)內(nèi)選擇一系列控制點(diǎn)，在各控制點(diǎn)上建立地面標(biāo)志和測(cè)量覘標(biāo)，使各控制點(diǎn)

構(gòu)成三角形、大地四邊形、矩形、中點(diǎn)多邊形、方線形和多邊形等，從而形成平

面控制網(wǎng)。工程控制網(wǎng)的布設(shè)，普通應(yīng)遵循從整體到局部、分級(jí)布網(wǎng)、逐級(jí)控制

的原則。亦可根據(jù)工程需要與現(xiàn)場(chǎng)條件布設(shè)全面網(wǎng)或者越級(jí)布網(wǎng)。它們可以采用

三角測(cè)量網(wǎng)，三邊測(cè)量網(wǎng)或者導(dǎo)線網(wǎng)的形式來布設(shè)，亦可布設(shè)為邊角網(wǎng)。目前

GPS測(cè)量已成為平面控制網(wǎng)的主要建立方法。

在全國范圍內(nèi)布設(shè)的平面控制網(wǎng)，稱為國家平面控制網(wǎng)。我國原有的國家平

面控制網(wǎng)主要按三角網(wǎng)方法布設(shè)，分為四個(gè)等級(jí)，其中一等三角網(wǎng)精度最高，二、

三、四等三角網(wǎng)精度逐級(jí)降低。

高程控制網(wǎng)主要通過水準(zhǔn)測(cè)量的方法建立。在全國范圍內(nèi)采用水準(zhǔn)測(cè)量方法

建立的高程控制網(wǎng)，稱為國家水準(zhǔn)網(wǎng)，分成四個(gè)等級(jí)布設(shè)，國家一、二等水準(zhǔn)網(wǎng)

采用精密水準(zhǔn)測(cè)量建立，是研究地球形狀和大小、海洋平均海水面變化的重要資

料；國家三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)直接為地形測(cè)圖和工程建設(shè)提供高程控制點(diǎn)。（懂沛鴻、

王宇會(huì)供稿）

導(dǎo)線控制測(cè)量

將相鄰控制點(diǎn)連成直線而構(gòu)成的折線稱為導(dǎo)線，控制點(diǎn)稱為導(dǎo)線點(diǎn)。導(dǎo)線測(cè)

量是挨次測(cè)定導(dǎo)線邊的水平距離和兩相鄰導(dǎo)線邊的水平夾角，然后根據(jù)起算數(shù)

據(jù)，推算各邊的坐標(biāo)方位角，最后求出導(dǎo)線點(diǎn)的平面坐標(biāo)。導(dǎo)線的布設(shè)形式有閉

合導(dǎo)線、附合導(dǎo)線、支導(dǎo)線三種（如下圖）。隨著全站儀在工程測(cè)量中的普及應(yīng)

用，導(dǎo)線測(cè)量成為工程控制測(cè)量的主要測(cè)量方式。

作業(yè)時(shí)在導(dǎo)線點(diǎn)設(shè)站

挨次測(cè)量每相鄰兩點(diǎn)間

距離和每一導(dǎo)線點(diǎn)上相

鄰邊間的夾角，并從一起

始點(diǎn)坐標(biāo)和方位角出發(fā)，

用測(cè)得的距離和角度推

算各導(dǎo)線點(diǎn)的水平坐標(biāo)

位置。

從一個(gè)已知控制點(diǎn)出

發(fā)，最后仍回到這個(gè)控制

點(diǎn)所形成的導(dǎo)線稱閉合

導(dǎo)線。從一個(gè)已知控制點(diǎn)開始測(cè)到另一個(gè)已知控制點(diǎn)所形成的導(dǎo)線稱附合

導(dǎo)線。

按國家大地網(wǎng)的精度要求實(shí)施的導(dǎo)線測(cè)量，稱為精密導(dǎo)線測(cè)量，其導(dǎo)

線應(yīng)閉合成環(huán)或者布設(shè)在高等級(jí)控制點(diǎn)之間以增加檢核條件。

導(dǎo)線測(cè)量布設(shè)靈便，推進(jìn)迅速，受地形限制小，邊長(zhǎng)精度分布均勻。導(dǎo)

線測(cè)量是建立小地區(qū)平面控制網(wǎng)常用的一種方法，在地物分布比較復(fù)雜的建造

區(qū)，視線障礙較多的隱蔽區(qū)和帶狀地區(qū)，多采用導(dǎo)線測(cè)量方法。如在平整隱蔽、

交通不便、氣候惡劣地區(qū)，也采用導(dǎo)線測(cè)量法布設(shè)大地控制網(wǎng)。（李錦城

供稿）

傳統(tǒng)地形測(cè)量方法

地形測(cè)量是對(duì)地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程進(jìn)行

測(cè)定，并按一定比例縮小，用符號(hào)和注記繪制成地形圖（見下圖）的工作。

地形測(cè)量工作包括圖根控制測(cè)量和碎部測(cè)量：圖根控制測(cè)量是測(cè)定一定

數(shù)量的作為地形測(cè)圖依據(jù)的圖根控制點(diǎn)；碎部測(cè)量是測(cè)繪野外地物特征點(diǎn)、

地形特征點(diǎn)等碎部點(diǎn)。碎部點(diǎn)的平面位置常用極坐標(biāo)法測(cè)定，碎部點(diǎn)的高

程用視距測(cè)量法測(cè)定。

傳統(tǒng)地形測(cè)量按所用儀器不同，有平板儀測(cè)圖法、經(jīng)緯儀和小平板儀聯(lián)

合測(cè)圖法、經(jīng)緯儀測(cè)記法（見右圖）等。具作業(yè)過程基本相同：測(cè)圖前將

繪圖紙或者聚酯薄膜固定在測(cè)

圖板上，在圖紙上繪出坐標(biāo)格

網(wǎng)，展繪出格網(wǎng)的所有控制

點(diǎn)，經(jīng)檢核確認(rèn)點(diǎn)位正確后進(jìn)

行測(cè)圖。平板儀測(cè)圖時(shí)，用測(cè)

圖板上已展繪的控制點(diǎn)點(diǎn)位

作為測(cè)站，在測(cè)站上安置整平

平板儀并定向，然后用望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)碎部點(diǎn)，通過測(cè)站點(diǎn)的直尺邊即為指向

碎部點(diǎn)的方向線，再用視距測(cè)量方法測(cè)定測(cè)站至碎部點(diǎn)的水平距離和高程，

按測(cè)圖比例尺沿直尺邊沿自測(cè)站被取相應(yīng)長(zhǎng)度，即碎部點(diǎn)在圖?上的平面位

置，并在點(diǎn)旁注記高程。這樣逐站邊測(cè)邊繪，即可測(cè)繪出地形圖。（李錦

城供稿）

數(shù)字測(cè)圖技術(shù)

【數(shù)字測(cè)圖】是以數(shù)字電子全站儀、計(jì)算機(jī)及其軟件為核心，對(duì)地形空

間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、輸入、繪圖、成圖、輸出的測(cè)繪技術(shù)方法。

地面數(shù)字測(cè)圖方法需要的生產(chǎn)設(shè)備為全站儀、電子手簿（或者掌上電腦和筆

記本電腦）、計(jì)算機(jī)和數(shù)字化測(cè)圖軟件。根據(jù)所使用設(shè)備的不同，數(shù)字測(cè)圖方

法有兩種實(shí)現(xiàn)形式：

1）草圖法：在野外利用全站儀或者電子手簿采集并記錄外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)或者坐

標(biāo)，同時(shí)手工勾繪現(xiàn)場(chǎng)地物屬性關(guān)系草圖，返回室內(nèi)后，下載記錄數(shù)據(jù)到計(jì)算

機(jī)內(nèi)，將外業(yè)觀測(cè)的碎部點(diǎn)坐標(biāo)讀入數(shù)字化測(cè)圖系統(tǒng)直接自動(dòng)展點(diǎn)，并根據(jù)現(xiàn)

場(chǎng)繪制的地物屬性關(guān)系草圖在顯示屏幕上連線、經(jīng)編輯和注記后成圖。

2）電子平板法：在野外用安裝了數(shù)字化測(cè)圖軟件的筆記本電腦或者掌上電

腦直接與全站儀相連，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)，電腦實(shí)時(shí)展繪所測(cè)點(diǎn)位，作業(yè)員根據(jù)實(shí)地情

況，現(xiàn)場(chǎng)直接連線、編輯和加注記成圖。

數(shù)字測(cè)圖與傳統(tǒng)地形測(cè)量步驟基本相同，包括圖根控制測(cè)量和碎部測(cè)

量。圖根控制測(cè)量是在首級(jí)控制下，用全站儀圖根導(dǎo)線及極坐標(biāo)法加密滿

足測(cè)圖需要的控制點(diǎn)。

測(cè)圖前先在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備（儀器存儲(chǔ)卡或者內(nèi)存、掌上電腦PDA、筆

記

本電腦等）上建立數(shù)據(jù)采集測(cè)圖文件，將控制點(diǎn)的坐標(biāo)高程數(shù)據(jù)輸入（或

者傳輸）到測(cè)圖文件中，經(jīng)檢核確認(rèn)輸入正確后進(jìn)行測(cè)圖。測(cè)圖時(shí)，用

控制點(diǎn)的點(diǎn)位作為測(cè)站，在測(cè)站上安置全站儀，選擇測(cè)圖文件中的測(cè)站

點(diǎn)及定

向點(diǎn)并進(jìn)行測(cè)站定向，然后用望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)碎部點(diǎn)，用極坐標(biāo)法直接測(cè)定碎

部點(diǎn)的坐標(biāo)高程并保存測(cè)量數(shù)據(jù)，用電子平板測(cè)圖法或者用草圖法即可測(cè)繪

出地形圖。

數(shù)字地形圖以數(shù)字形式存貯在磁盤、光盤等介質(zhì)上，可以非常方便地對(duì)

其內(nèi)容進(jìn)行任意形式的要素組合、拼接，形成新的地形圖。可以對(duì)它進(jìn)行

任意比例尺、任意范圍的繪圖輸出。它易于修改，可以很方便地與衛(wèi)星影

象、航空照片等其他信息源結(jié)合，生成新的圖種。利用數(shù)字地形圖的等高

線和高程點(diǎn)可以生成數(shù)字高程模型，將地表起伏以數(shù)字形式表現(xiàn)出來，可

以直觀立體地表現(xiàn)其地貌形態(tài)。這是普通地形圖不可能達(dá)到的表現(xiàn)效果。

（李錦城供稿）

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地形圖的應(yīng)用

一.地形圖的應(yīng)用內(nèi)容包括：

1.在地形圖上，確定點(diǎn)的坐標(biāo)、點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離和直線間的夾角；

2.確定直線的方位；確定點(diǎn)的高程和兩點(diǎn)間的高差；

3.勾繪出集水線（山谷線）和分水線（山脊線），標(biāo)志出洪水線和淹沒線；

4.計(jì)算制定范圍的面積和體積，由此確定地塊面積、土石方量、蓄水量、礦產(chǎn)量

等；

5》解各種地物、地類、地貌等的分布情況，計(jì)算諸如村莊、樹林、農(nóng)田等數(shù)據(jù)，

獲得房屋的數(shù)量、質(zhì)量、層次等資料；

6.截取斷面，繪制斷面圖。

7.利用地形圖作底圖，可以編繪出一系列專題地

圖，如地質(zhì)圖、水文圖、農(nóng)田水利規(guī)劃圖、土地

利用規(guī)劃圖、建造物總平面圖、城市交通圖和地

籍圖等。

二.工程建設(shè)中的地形圖應(yīng)用：

（1）按指定方向繪制縱斷面圖

在進(jìn)行道路、隧道、管線等，程設(shè)計(jì)時(shí)，需

要了解兩點(diǎn)之間的地面起伏情況，這時(shí)，可根據(jù)

地形圖中的等高線來繪制斷面圖。

（2）確定匯水面積

匯集水流量的面積稱為匯水面積。由于雨水

是沿山脊線（分水線）向兩側(cè)山坡分流，所以匯水

面積的邊界線是由一系列的山脊線連接而成的（見圖）。根據(jù)匯水面積，再結(jié)合

當(dāng)?shù)氐臍庀笏馁Y料，便可確定匯水范圍的水量。

修筑道路時(shí)，有時(shí)要跨越河流或者山谷，這可就必須建設(shè)橋梁或者涵洞；興

修水庫必須筑壩攔水。橋梁、涵洞孔徑的大小，水壩的設(shè)計(jì)位置與壩高，水庫

的蓄水量等，需要根據(jù)匯集于這個(gè)地區(qū)的水流量來確定。

（3）場(chǎng)地平整時(shí)的填挖邊界確定和土方量計(jì)算。

三.建造設(shè)計(jì)中的地形圖應(yīng)用：

建造設(shè)計(jì)要求考慮現(xiàn)場(chǎng)的地形特點(diǎn)，不劇烈改變地形的自然形態(tài)，使設(shè)計(jì)建

筑物與周圍景觀環(huán)境比較自然地融為一體，可以避免開挖大量的土方，節(jié)約建設(shè)

資金，和不破壞周圍的環(huán)境狀態(tài)，如地下水、土層、植物生態(tài)和地區(qū)的景觀環(huán)境。

在建造設(shè)計(jì)中，既要珍惜良田好土，盡量利用薄地、荒地和空地，又要滿足

投資省、工程量少和使用合理等要求。建造物應(yīng)結(jié)合地形靈便布置，以達(dá)到省地、

省工、通風(fēng)和日照效果均好的目的。對(duì)不宜建造的區(qū)域，要因地制宜地利用起來。

建造設(shè)計(jì)中所需要的地形信息，大部份都可以在地形圖中找到。

四.給排水設(shè)計(jì)中的地形圖應(yīng)用

選擇自來水廠的廠址時(shí)，要根據(jù)地形圖確定位置。如廠址設(shè)在河流附近，則

要考慮到廠址在洪水期內(nèi)不會(huì)被水淹沒，在枯水期內(nèi)又能有足夠的水量。水源離

供水區(qū)不應(yīng)太遠(yuǎn)，供水區(qū)的高差不應(yīng)太大。

在地面坡度較大的地區(qū)內(nèi)，要根據(jù)地形分區(qū)排水。由于雨水和污水的排除是

靠重力在溝管內(nèi)自流的，因此，溝管應(yīng)有適當(dāng)?shù)钠露龋诓荚O(shè)排水管網(wǎng)時(shí)，要充

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分利用自然地形，既能使雨水和污水暢通自流，又能使施工的土方量最小。

在防洪、排澇、涵洞和涵管等工程設(shè)計(jì)中，時(shí)常需要在地形圖上確定匯水面

積作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。

五.城市規(guī)劃用地分析的地形圖應(yīng)用

城市用地在規(guī)劃設(shè)計(jì)以前，首先應(yīng)按建造、交通、給水和排水等對(duì)地形的要

求，分析用地的地形，在地形圖上標(biāo)明不同坡度的地區(qū)的地面水流方向、分水線

和集水線等，以便合理地利用地形和改造原有地形。（李錦城供稿）

二.工程測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介

水利工程測(cè)量

水利工程測(cè)量是指在水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營管理各個(gè)階段所進(jìn)

行的測(cè)量工作，它綜合應(yīng)用各種技術(shù)，為水利工程建設(shè)提供各種測(cè)量資料。它的

主要工作內(nèi)容有：平面、高程控制測(cè)量、地形測(cè)量（包括水下地形測(cè)量）、縱橫

斷面測(cè)量、定線和放樣測(cè)量、變形觀測(cè)等。

我國早在2000多年前的夏商時(shí)代，為了治水就開始了水利工程測(cè)量工作。

司馬遷在《史記》中對(duì)夏禹治水就有這樣的描述：“陸行乘車，水行乘船，泥行

乘橇，山行乘輦，左準(zhǔn)繩，右規(guī)矩，載四時(shí)，以開九州，通九道，陂九澤，度九

山?！痹诜侵?，公元前13世紀(jì)埃及人于每年尼羅河洪水泛濫后，即用測(cè)量方法重

新丈量劃分土地。

從20世紀(jì)70年代后期以來，我國水利測(cè)量工作在控制測(cè)量方面已普遍采用

電子計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電磁波測(cè)距導(dǎo)線、邊角網(wǎng)等形式與優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；陸上地形

測(cè)量已廣泛采用航測(cè)大比例尺成圖和地面立體攝影測(cè)量技術(shù)；水下地形測(cè)量普遍

應(yīng)用回聲測(cè)深技術(shù)，大面積水域測(cè)量開始采用微波測(cè)距自動(dòng)定位系統(tǒng)；在施工測(cè)

量中，激光投點(diǎn)儀、陀螺經(jīng)緯儀等技術(shù)正在普及。全站儀、全自動(dòng)全站儀（測(cè)量

機(jī)器人）以及全自動(dòng)數(shù)字水準(zhǔn)儀的浮現(xiàn)使得測(cè)量工作向數(shù)字化、自動(dòng)化方向邁進(jìn)。

（王宇會(huì)供稿）

水利工程是用于控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，達(dá)到除害興利

目的而修筑的工程。水是人類生產(chǎn)和生活必不可少的珍貴資源，但其自然

存在的狀態(tài)并不徹底符合人類的需要。惟獨(dú)修筑水利工程，才干控制水流，

防止洪澇災(zāi)害，并進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)和分配，以滿足人民生活和生產(chǎn)對(duì)水資

源的需要。

水利工程建設(shè)，無論是沿江河的堤防工程、溝通天然河湖的人工運(yùn)渠，抑或

者引水灌區(qū)建設(shè)都必須知道上下游或者相關(guān)地區(qū)之間的方位、間距和高差，否

則無法進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。因此，測(cè)量是水利工程建設(shè)的重要基礎(chǔ)性工作。水利

工程需要修筑壩、堤、溢洪道、水閘、進(jìn)水口、渠道、渡漕、筏道、魚道等不

同

類型的水工建造物，以實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。水利工程與其他工程相比，具有如下

特點(diǎn)：①影響面廣。水利工程規(guī)劃是流域規(guī)劃或者地區(qū)水利規(guī)劃的組成部份，

而一項(xiàng)水利工程的興建，對(duì)其周圍地區(qū)的環(huán)境將產(chǎn)生很大的影響，既有興

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利除害有利的一面，又有淹沒、浸沒、移民、迂建等不利的一面。為此，

制定水利工程規(guī)劃，必須從流域或者地區(qū)的全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，以期減

免不利影響，收到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的最佳效果。②水利工程普通規(guī)模

大，投資多，技術(shù)復(fù)雜，工期較長(zhǎng)。

水利工程測(cè)量是為水利工程建設(shè)服務(wù)的專門測(cè)量，屬于工程測(cè)量學(xué)的

范疇，它的主要任務(wù)如下：

(1)為水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)提供所需的地形資料。規(guī)劃時(shí)需提供中、小比

例尺地形圖及有關(guān)信息，建造物設(shè)計(jì)時(shí)要測(cè)繪大比例尺地形圖。

(2)施工階段要將圖上設(shè)計(jì)好的建造物按其位置、大小測(cè)設(shè)于地面，以

便據(jù)此施工，稱為施工放樣。