第六章测量误差理论(theory of errors)
第六章测量误差理论(theory of errors) (1)
§6－1 观测误差(observation error) (1)
§6－2 衡量精度的标准 (3)
一、中误差 (3)
二、容许误差 (4)
三、相对误差 (4)
§6－3 误差传播定律(law of propagation of errors) (5)
一、倍数函数 (5)
二、和差函数 (5)
三、线性函数 (6)
四、一般函数 (6)
§6－4 算术平均值及其中误差 (7)
§6－5 加权平均值及其中误差 (9)
思考与练习题 (10)
§6－1 观测误差(observation error)
研究测量误差的来源、性质及其产生和传播的规律，解决测量工作中遇到的实际问题而
建立起来的概念和原理的体系，称为测量误差理论。
在实际的测量工作中发现：当对某个确定的量进行多次观测时，所得到的各个结果之间
往往存在着一些差异，例如重复观测两点的高差，或者是多次观测一个角或丈量若干次一段
距离，其结果都互有差异。另一种情况是，当对若干个量进行观测时，如果已经知道在这几
个量之间应该满足某一理论值，实际观测结果往往不等于其理论上的应有值。例如，一个平
面三角形的内角和等于180?，但三个实测内角的结果之和并不等于180?，而是有一差异。
这些差异称为不符值。这种差异是测量工作中经常而又普遍发生的现象，这是由于观测值中
包含有各种误差的缘故。
任何的测量都是利用特制的仪器、工具进行的，由于每一种仪器只具有一定限度的精密
度，因此测量结果的精确度受到了一定的限制。且各个仪器本身也有一定的误差，使测量结
果产生误差。测量是在一定的外界环境条件下进行的，客观环境包括温度、湿度、风力、大
气折光……等因素。客观环境的差异和变化也使测量的结果产生误差。测量是由观测者完成
的，人的感觉器官的鉴别能力有一定的限度，人们在仪器的安置、照准、读数……等等方面
都会产生误差。此外，观测者的工作态度、操作技能也会对测量结果的质量(精度)产生影响。
观测值中存在观测误差有下列三方面原因：
1、观测者由于观测者的感觉器官的鉴别能力的局限性，在仪器安置、照准、读数等
工作中都会产生误差。同时，观测者的技术水平及工作态度也会对观测结果产生影响。
2、测量仪器(surveying instrument) 测量工作所使用的测量仪器都具有一定的精密度，从而使观测结果的精度受到限制。另外，仪器本身构造上的缺陷，也会使观测结果产生误差。
3、外界观测条件(field observation condition) 外界观测条件是指野外观测过程中，外界条件的因素，如天气的变化、植被的不同、地面土质松紧的差异、地形的起伏、周围建筑物的状况，以及太阳光线的强弱、照射的角度大小等。
有风会使测量仪器不稳，地面松软可使测量仪器下沉，强烈阳光照射会使水准管变形，太阳的高度角、地形和地面植被决定了地面大气温度梯度，观测视线穿过不同温度梯度的大气介质或靠近反光物体，都会使视线弯曲。产生折光现象。因此，外界观测条件是保证野外测量质量的一个重要要素。
观测者、测量仪器和观测时的外界条件是引起观测误差的主要因素，通常称为观测条件。观测条件相同的各次观测，称为等精度观测。观测条件不同的各次观测，称为非等精度观测。任何观测都不可避免地要产生误差。为了获得观测值的正确结果，就必须对误差进行分析研究，以便采取适当的措施来消除或削弱其影响。
观测误差按其性质，可分为系统误差、偶然误差和粗差。
(1)系统误差。由仪器制造或校正不完善、观测员生理习性、测量时外界条件、仪器检定时不一致等原因引起。在同一条件下获得的观测列中，其数据、符号或保持不变，或按一定的规律变化。在观测成果中具有累计性，对成果质量影响显著，应在观测中采取相应措施予以消除。
(2) 偶然误差。它的产生取决于观测进行中的一系列不可能严格控制的因素（如湿度、温度、空气振动等）的随机扰动。在同一条件下获得的观测列中，其数值、符号不定，表面看没有规律性，实际上是服从一定的统计规律的。随机误差又可分两种：一种是误差的数学期望不为零称为“随机性系统误差”；另一种是误差的数学期望为零黍为偶然误差。这两种随机误差经常同时发生，须根据最小二乘法原理加以处理。
(3)粗差。是一些不确定因素引起的误差，国内外学者在粗差的认识上还未有统一的看法，目前的观点主要有几类：一类是将粗差看用与偶然误差具有相同的方差，但期望值不同；另一类是将粗差看作与偶然误差具有相同的期望值，但其方差十分巨大；还有一类是认为偶然误差与粗差具有相同的统计性质，但有正态与病态的不同。以上的理论均是建立在把偶然误差和粗差均为属于连续型随机变量的范畴。还有一些学者认为粗差属于离散型随机变量。
当观测值中剔除了粗差，排除了系统误差的影响，或者与偶然误差相比系统误差处于次要地位后，占主导地位的偶然误差就成了我们研究的主要对象。从单个偶然误差来看，其出现的符号和大小没有一定的规律性，但对大量的偶然误差进行统计分析，就能发现其规律性，误差个数愈多，规律性愈明显。
例如，在相同的观测条件下，对358个三角形的内角进行了观测。由于观测值含有偶然误差，致使每个三角形的内角和不等于180°。设三角形内角和的真值为X ，观测值为L ，其观测值与真值之差为真误差Δ。用下式表示为：
X L i -=?
（i =1,2, (358)
（6-1）
由（6-1）式计算出358个三角形内角和的真误差，并取误差区间为0.2″，以误差的大
小和正负号，分别统计出它们在各误差区间内的个数V 和频率V /n ，结果列于表6-1。
表6－1 偶然误差的区间分布
从表6-1中可看出，最大误差不超过1.6″，小误差比大误差出现的频率高，绝对值相等的正、负误差出现的个数近于相等。通过大量实验统计结果证明了偶然误差具有如下特性：
（1）在一定的观测条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定的限度， （2）绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的可能性大， （3）绝对值相等的正误差与负误差出现的机会相等，
（4）当观测次数无限增多时，偶然误差的算术平均值趋近于零。即
]
[lim
=?∞→n n （6-2）
上述第四个特性说明，偶然误差具有抵偿性，它是由第三个特性导出的。
如果将表6-1中所列数据用图6-1表示，可以更直观地看出偶然误差的分布情况。图中横坐标表示误差的大小，纵坐标表示各区间误差出现的频率除以区间的间隔值。当误差个数足够多时，如果将误差的区间间隔无限缩小，则图6-1中各长方形顶边所形成的折线将变成一条光滑的曲线，称为误差分布曲线。在概率论中，把这种误差分布称为正态分布。
掌握了偶然误差的特性，就能根据带有偶然误
差的观测值求出未知量的最可靠值，并衡量其精度。同时，也可应用误差理论来研究最合理的测量工作方案和观测方法。
图6-1 误差分布直方图
§6－2 衡量精度的标准
衡量观测值精度的常用标准有以下几种
一、中误差
在等精度观测列中，各真误差平方的平均数的平方根，称为中误差，也称均方误差，即
n ][m ??±
=
（6-3）
【例】 设有两组等精度观测列，其真误差分别为
第一组 -3″、+3″、-1″、-3″、+4″、+2″、-1″、-4″； 第二组 +1″、-5″、-1″、+6″、-4″、0″、+3″、-1″。 试求这两组观测值的中误差。
解：
"
9.2816
14169199m 1=+++++++±
= "
3.381
9016361251m 2=+++++++±
=
比较m 1和m 2可知，第一组观测值的精度要比第二组高。
必须指出，在相同的观测条件下所进行的一组观测，由于它们对应着同一种误差分布，因此，对于这一组中的每一个观测值，虽然各真误差彼此并不相等，有的甚至相差很大，但它们的精度均相同，即都为同精度观测值。
二、容许误差
由偶然误差的第一特性可知，在一定的观测条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定的限值。这个限值就是容许误差或称极限误差。此限值有多大呢？根据误差理论和大量的实践证明，在一系列的同精度观测误差中，真误差绝对值大于中误差的概率约为32%；大于2倍中误差的概率约为5%；大于3倍中误差的概率约为0.3%。也就是说，大于3倍中误差的真误差实际上是不可能出现的。因此，通常以3倍中误差作为偶然误差的极限值。在测量工作中一般取2倍中误差作为观测值的容许误差，即
Δ容=2m
（6-4）
当某观测值的误差超过了容许的2倍中误差时，将认为该观测值含有粗差，而应舍去不用或重测。
三、相对误差
对于某些观测结果，有时单靠中误差还不能完全反映观测精度的高低。例如，分别丈量了100m 和200m 两段距离，中误差均为±0.02m 。虽然两者的中误差相同，但就单位长度而言，两者精度并不相同，后者显然优于前者。为了客观反映实际精度，常采用相对误差。
观测值中误差m 的绝对值与相应观测值S 的比值称为相对中误差。它是一个无名数，
常用分子为1的分数表示，即
||1
||m S S
m K ==
（6-5）
上例中前者的相对中误差为50001，后者为100001
，表明后者精度高于前者。
对于真误差或容许误差，有时也用相对误差来表示。例如，距离测量中的往返测较差与距离值之比就是所谓的相对真误差，即
D D 1D |D D |?=-平
平均
近往 （6-6）
与相对误差对应，真误差、中误差、容许误差都是绝对误差。
§6－3 误差传播定律(law of propagation of errors)
当对某量进行了一系列的观测后，观测值的精度可用中误差来衡量。但在实际工作中，往往会遇到某些量的大小并不是直接测定的，而是由观测值通过一定的函数关系间接计算出来的。例如，水准测量中，在一测站上测得后、前视读数分别为a 、b ，则高差h =a -b ，这时高差h 就是直接观测值a 、b 的函数。当a 、b 存在误差时，h 也受其影响而产生误差，这就是所谓的误差传播。阐述观测值中误差与观测值函数中误差之间关系的定律称为误差传播定律。
本节就以下四种常见的函数来讨论误差传播的情况。
一、倍数函数
设有函数
kx Z =
（6-7）
式中k 为常数，x 为直接观测值，其中误差为m x ，现在求观测值函数Z 的中误差m Z 。
设x 和Z 的真误差分别为Δx 和ΔZ ，由（6-7）式知它们之间的关系为
ΔZ =k Δx 若对x 共观测了n 次，则
i i x Z k ?=? （i =1,2,…,n ）
将上式两端平方后相加，并除以n ，得
[][]
n k n
2x
2
2Z
?=?
（6-8）
按中误差定义可知
[]n m 2Z
2Z
?=
[]n m 2
x
2x
?=
所以（6-8）式可写成
2
x 22z m k m =
或
x z km m =
（6-9）
即观测值倍数函数的中误差，等于观测值中误差乘倍数（常数）。
【例】 用水平视距公式D =k 2l 求平距，已知观测视距间隔的中误差m l =±1cm ，k =100，则平距的中误差m D =1002m l =±1 m 。
二、和差函数
设有函数
y x z ±=
（6-10）
式中x 、y 为独立观测值，它们的中误差分别为m x 和m y ，设真误差分别为Δx 和Δy ，由（6-10）
式可得
y
x z ?±?=?
若对x 、y 均观测了n 次，则
),,2,1(n i i
i i y x z =?±?=?
将上式两端平方后相加，并除以n 得
[][][][]
n
2n n n y
x
2y
2x
2z
??±?+?=?
上式[]
y x ?
?中各项均为偶然误差。根据偶然误差的特性，当n 愈大时，式中最后一项将趋近于零，于是上式可写成
[][][]
n n
n 2y
2x
2z
?+?=?
（6-11）
根据中误差定义，可得
2
y
2x 2z m m m += （6-12）
即观测值和差函数的中误差平方，等于两观测值中误差的平方之和。
【例】 在ΔABC 中，∠C=180°－∠A －∠B ，∠A 和∠B 的观测中误差分别为3″和
4″，则∠C 的中误差
"5m m m 2
B 2A c ±=+±=。 三、线性函数
设有线性函数
z=k 1x 1±k 2x 2±222±k n x n （6-13） 式中x 1、 x 2、…、x n 为独立观测值，k 1、 k 2、…、k n 为常数，则综合（6-9）式和（6-12）
式可得
m z 2=(k 1m 1)2＋(k 2m 2)2+222+ (k n m n )2 （6-14）
【例】 有一函数32132x x x Z ++=，其中x 1、x 2、x 3的中误差分别为±3mm 、±2mm 、
±1mm ，则"0.73262
22±=++±=Z m 。
四、一般函数
设有一般函数
),(21n x x x f z =
（6-15）
式中x 1、x 2、…、x n 为独立观测值，已知其中误差为m i (i =1,2, …,n )。
当x i 具有真误差Δi 时，函数Z 则产生相应的真误差Δz , 因为真误差Δ是一微小量，故将（6-15）取全微分，将其化为线性函数，并以真误差符号“Δ”代替微分符号“d ”,得
n 21x
n x 2x 1z x f x f x f ???++???+???=? 式中i x f
??是函数对x i 取的偏导数并用观测值代入算出的数值，它们是常数，因此，上式变成
了线性函数，按（6-14）式得
2
2
2
22
2
212
12n n
z m x
f m x
f m x f m ???? ????++???? ????+???? ????=
（6-16）
上式是误差传播定律的一般形式。前述的（6-9）、（6-12）、（6-14）式都可看着上式的特例。
【例】 某一斜距S =106.28m ，斜距的竖角038'?=δ，中误差cm 5m s ±=、"20m ±=δ，求改算后的平距的中误差D m 。
解：
δcos ?=S D
全微分化成线性函数，用“?”代替“d ”，得
δ?δ-??δ=?sin S cos s D
应用（6-16）式后，得
47.2402.045.2420626520)918.1570()5()989.0(")sin (cos 2
2222
2222
=+=?
?
?
??+±=?
??
? ???+=ρδδδm S m m s D 9.4=D m cm
在上式计算中，单位统一为厘米，?
??? ??"
ρδm 是将角值的单位由秒化为弧度。
§6－4 算术平均值及其中误差
设在相同的观测条件下对某量进行了n 次等精度观测，观测值为L 1、L 2、…、L n ，其真值为X ，真误差为Δ1、Δ2、…、Δn 。由（6-1）式可写出观测值的真误差公式为
X L i i -=? （i =1,2,…,n ）
将上式相加后，得
nX L -=?][][
故
n n L X ]
[][?-=
若以x 表示上式中右边第一项的观测值的算术平均值，即
[]
n L x =
（6-17）
则
[]
n x X ?-
=
上式右边第二项是真误差的算术平均值。由偶然误差的第四特性可知，当观测次数n 无限增多时，[]0
→?n
，则X x →，即算术平均值就是观测量的真值。
在实际测量中，观测次数总是有限的。根据有限个观测值求出的算术平均值x 与其真值
X 仅差一微小量[]
n ?。故算术平均值是观测量的最可靠值，通常也称为最或是值(most probable value)。
由于观测值的真值X 一般无法知道，故真误差Δ也无法求得。所以不能直接应用（6-3）式求观测值的中误差，而是利用观测值的最或是值x 与各观测值之差V 来计算中误差，V 被称为改正数，即
V =x-L
（6-18）
实际工作中利用改正数计算观测值中误差的实用公式称为白塞尔公式。即
[]
1-±
=n VV m
（6-19）
利用[V ]=0，[VV ]=[LV ]检核式，可作计算正确性的检核。
在求出观测值的中误差m 后，就可应用误差传播定律求观测值算术平均值的中误差M ，推导如下：
[]n L n
L n
L n
L x n
+
++==
2
1
应用误差传播定律有
n m
M m n m n m n m n
M x x ±
==+++=2
2222222
2
1)1()1()1(
（6-20）
由上式可知，增加观测次数能削弱偶然误差对算术平均值的影响，提高其精度。但因观测次数与算术平均值中误差并不是线性比例关系，所以，当观测次数达到一定数目后，即使
再增加观测次数，精度却提高得很少。因此，除适当增加观测次数外，还应选用适当的观测仪器和观测方法，选择良好的外界环境，才能有效地提高精度。
【例】 对某段距离进行了5次等精度观测，观测结果列于表6-2，试求该段距离的最或是值、观测值中误差及最或是值中误差。计算见表6-2。
表6－2 等精度观测计算
§6－5 加权平均值及其中误差
此时当各观测量的精度不相同时，不能按算术平均值（6-17）式和中误差（6-19）及（6-20）式来计算观测值的最或是值和评定其精度。计算观测量的最或然值应考虑到各观测值的质量和可靠程度，显然对精度较高的观测值，在计算最或然值时应占有较大的比重，反之，精度较低的应占较小的比重，为此的各个观测值要给定一个数值来比较它们的可靠程度，这个数值在测量计算中被称为观测值的权(weight)。显然，观测值的精度愈高，中误差就愈小，权就愈大，反之亦然。
在测量计算中，给出了用中误差求权的定义公式
)
,,2,1(2
2
n i m
P i
i ==
μ （6-21）
式中P 为观测值的权，μ为任意常数，m 为各观测值对应的中误差。在用上式求一组观测值的权P i 时，必须采用同一μ值。
当取P =1时，μ就等于m ，即μ=m ，通常称数字为1的权为单位权，单位权对应的观测值为单位权观测值。单位权观测值对应的中误差μ为单位权中误差。
当已知一组非等精度观测值的中误差时，可以先设定μ值，然后按（6-21）式计算各观测值的权。
例如：已知三个角度观测值的中误差分别为m 1=±3″、m 2=±4″、m 3=±5″，它们的权分别为：
2
3
232
2
222
121///m P m P m P μμμ===
若设"3±=μ 则 P 1=1
P 2=9/16 P 3=9/25
若设"1±=μ 则 P '1=1/9 P '2=1/16
P '3=1/25
上例中P 1:P 2:P 3=P '1:P '2:P '3=1:0.56:0.36。可见，μ值取得不同，权值也不同，但不影响各权之间的比例关系。当"3±=μ时，P 1就是该问题中的单位权，m 1=±3"就是单位权中误差。
中误差是用来反映观测值的绝对精度，而权是用来比较各观测值相互之间的精度高低。因此，权的意义在于它们之间所存在的比例关系，而不在于它本身数值的大小。
对某量进行了n 次非等精度观测，观测值分别为L 1、L 2、…、L n ，相应的权为P 1、P 2、…、P n ，则加权平均值x 就是非等精度观测值的最或是值，计算公式为
[]][212211P PL P P P L P L P L P x n n n =
++++++=
（6-22）
显然，当各观测值为等精度时，其权为P 1=P 2=…=P n =1，上式就与求算术平均值的（6-17）式一致。
设L 1…L n 的中误差为m 1…m n ，则根据误差传播定律，由（6-22）可导出加权平均值的中误差为
22
2222
22212
212
]
[]
[]
[n
n m P P m P P m P P M +
++
=
（6-23）
而
i i P M m 2
2
=
由（6-21）式，有2
2i i m P μ=，代入上式得
[]
[]P )P P P (P M 2
n 2122
2x
μ=
++μ= []P M x μ
±
=
（6-24）
实际计算时，上式中的单位权中误差μ一般用观测值的改正数来计算，其公式为:
[]
1n PVV -±
=μ
（6-25）
【例】 如图6-2所示，从已知水准点A 、B 、C 经三条水准路线，测得E 点的观测高程H i 及水准路线长度S i 。求E 点的最或是高程及其中误差。
计算见表6-3，计算中的定权公式为P i =1/S i 。
表6-3 非等精度观测平差计算
图6-2水准路线
E
思考与练习题
1、应用测量误差理论可以解决测量工作中的那些问题？
2、测量误差的主要来源有哪些？偶然误差具有哪些特性？
3、何谓中误差？何谓容许误差？何谓相对误差？
4、何谓等精度观测？何谓非等精度观测？权的定义和作用是什么？
5、何谓误差传播定律？
6、某圆形建筑物直径D=34.50m，m D=±0.01m，求建筑物周长及中误差。
7、用长30m的钢尺丈量310尺段，若有尺段中误差为±5mm，求全长L及其中误差。
8、对某一距离进行了6次等精度观测，其结果为：398.772m，398.784m，398.776m，398.781m，398.802m，398.779m。试求其算术平均值、一次丈量中误差、算术平均值中误差和相对中误差。
9、测得一正方形的边长a＝65.37m±0.03m。试求正方形的面积及其中误差。
10、用同一台经纬仪分三次观测同一角度，其结果为β1＝30°24′36″（6测回），β2＝30°24′34″（4测回），β3＝30°24′38″（8测回）。试求单位权中误差、加权平均值中误差、一测回观测值的中误差。
《测绘学基础》知识要点与习题答案 Crriculum architecture & answers to exercise of Fundamentals of Geomatics 总学时数：测绘64；地信、规划48实验学时：12，计4次学分：6/4 课程性质：专业基础课先修课程：高等数学，专业概论，概率统计学 教学语言：双语教学考核方式：考试实习：3周计3学分 平时成绩: 20％(实验报告、提问、测验、课堂讨论及作业) 1.课程内容 测绘学基础是测绘科学与技术学科的平台基础课。该分支学科领域研究的主要内容是小区域控制测量、地形图测绘与基本测绘环节的工程与技术，即：应用各类测绘仪器进行各种空间地理数据的采集包括点位坐标与直线方位测定与测设、地形图数字化测绘等外业工作和运用测量误差与平差理论进行数据处理计算、计算机地图成图等内业工作。授课内容主要包括地球椭球与坐标系、地图分幅、空间点位平面坐标与高程及直线方位测定与测设、误差理论与直接平差、大比例尺地形图数字成图等基本理论与方法。 2.课程特色 测绘学基础为测绘学科主干课程，为学生进一步学习以“3S”为代表的大地测量学、摄影测量学、工程测量学等专业理论与技术奠定基础。同时，该课程本身也是测绘学的一门分支学科──地形测量学（Topographical Surveying）。该门课程具有理论、工程和技术并重、实践性强等特点，其教学水平和教学质量是衡量测绘学科教育水准的关键要素，实施多样化课堂教学，注重培养学生动手能力和创新能力，以达到国家级精品课的要求为建设目标。 3.课程体系 第一章绪论Chapter 1 Introductory 内容：⑴了解测绘学科的起源、发展沿革与分支学科的研究领域；⑵测绘学的任务与作用。 重点：大地测量学与地形测量学的研究领域和工作内容。 难点：无。 §1-1测绘学的定义DEFINITION OF GEOMATICS 研究测定和推算地面点的几何位置、地球形状及地球重力场，据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地球分布，编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图
一、单选题【本题型共15道题】 ? 1.某工程施工放样误差限差为±20mm，则该工程放样中误差为（?）mm。 A．±5 B．±10 C．±15 D．±20 用户答案：[B] ??得分：2.00 2.地下通道的施工测量中，地下导线为（?）。 A．闭合导线 B．附和导线 C．支导线 D．任意导线都可 用户答案：[D] ??得分：0.00 3.下列测量方法中，最适合测绘建筑物立面图的是（?）。 A．三角高程测量 B．地面激光扫描 C．精密水准测量 D．GPS—RTK测量
用户答案：[B] ??得分：2.00 4.水准测量时，应使前后视距尽可能相等，其目的是减弱（? ）的误差影响。 A．圆水准器轴不平行于仪器数轴 B．十字丝横丝不垂直于仪器竖轴 C．标尺分划误差 D．仪器视准轴不平行于水准管轴 用户答案：[D] ??得分：2.00 5.GPS的大地高H、正常高h和高程异常ζ三者之间正确的关系是（? ?）。 A．ζ=H-h B．ζ
D．反比 用户答案：[D] ??得分：2.00 7.布测C、D、E级GPS网时，可视测区范围的大小实行分区观测，分区观测时，相邻分区的公共点至少应有（? ）个。 A．2 B．3 C．4 D．5 用户答案：[C] ??得分：2.00 8.在进行高差闭合差调整时，某一测段按测站数计算每站高差改正数的公式为（? ）。 A．Vi=fh/N(N为测站数) B．Vi=fh/S(S为测段距离) C．Vi=-fh/N(N为测站数) D．Vi=fh/S(S为测段距离) 用户答案：[C] ??得分：2.00 9.我国城市坐标系是采用（?）。 A．高斯正形投影平面直角坐标系 B．大地坐标系
问答题 （一）测量学基础知识 1.地面上一点得空间位置在测量工作中是怎样表示的？ 平面位置和高程 2.何谓绝对高程，相对高程，高差？ 地面点到大地水准面的垂直距离称为绝对高程; 地面点到假定水准面的垂直距离称为相对高程;两个地面点之间的高程之差称为高差。 3.试述测量工作平面直角坐标系与教学计算中平面直角坐标系的不同点？ 量坐标系的X 轴是南北方向,X 轴朝北,Y 轴是东西方向,Y 轴朝东, 另外测量坐标系中的四个象限按顺时针编排,这些正好与数学坐标系相反 4.普通测量学的任务是什么？ 用地面作业方法, 将地球表面局部地区的地物和地貌的等测绘成地形图,由于测区范围较小,为方便起见, 可以不顾及地球曲率的影响,把地球表面当作平面对待。 5.何谓水准面？ 假设某一个静止不动的水面延伸而穿过陆地,包围整个地球,形成一个闭合曲面,称为水准面 6.水平面与水准面有何区别？ 7.确定地面点位要做哪些基本测量工作？:
角度、距离、高差 8.在测量中，采取哪些措施来保证测量成果的正确性？ 1，用对称观测消除系统误差，也就是多次测量求平均值，2，用计算的方法改正测量值，就是平差。3，每次观测都要步步要检核。4，每次测量时仪器的整平和调整。4，遵循测量的原则进行测量，由整体到局部，先控制后碎步，从高级到低级，步步检核，步步计算。。严格遵循技术标准和测量程序和方法。。 9.何谓正、反方位角？ :测量工作中的直线都具有一定的方向,以A 点为起点, B 点为终点的直线AB 的坐标方位角α AB ,称为直线AB 的正坐标方位角。而直线BA 的坐标方位角α BA ,称为直线AB 的反坐标方位角。 10.为了保证一般距离丈量的境地，应注意哪些事项？ 11.直线定向的目的是?常用什么来表示直线方向？ 直线定向的目的是确定直线与标准方向线之间的夹角关系; 用真子午线方向、磁子午线方向、坐标轴方向来表示直线方向。 12.距离丈量有哪些主要误差来源？: (一) 尺长误差;(二) 温度误差;(三) 拉力误差;(四) 钢尺倾斜和垂曲误差; (五)定线误差; (六)丈量误差 13.直线定向与直线定线有何区别？
1 （1）工程建设的三个阶段1规划设计阶段2建筑施工阶段3运营管理阶2 段 3 （2）工程测量学就是研究各项工程在规划设计、施工建设和运营管理阶4 段虽进行的各种测量工作的学科。主要任务就是解决工程建设中规划设计所需5 各种比例尺地形图这个问题。 6 （3）数字地面模型（DTM）是表示地面起伏形态和地表景观的一系列离散7 点或规则点的坐标值集合的总称。 8 （4）在测绘领域，用一系列地面点的x,y坐标及其相联系的高程表示区9 域地面形状的模型，称为数字高程模型（DEM）。 10 （5）铁路、公路、输电线路以及输油（汽）管道等均属于线性工程，它11 们的中线通称线路。 12 （6）铁路勘测设计的过程：1方案研究2初测3初步设计4定测5施工13 设计 14 （7）初测是初步设计阶段的勘测工作，其主要任务是提供沿线大比例尺15 带状地形图以及地质和水文方面的资料（纸上定线）。 16 （8）定测的主要任务是把初步设计中选定的线路中线测设到实地上。17 （9）勘测设计阶段的测量工作有草测、初测和定测工作。 18 （10）公路的结构组成：路基，路面，桥涵，隧道，路线交叉和沿线设施19 等。 20 （11）根据线路工程的作业内容，线路测量具有全线性，阶段性和渐近性21 的特点。
22 （12）导线点的布设要求：1导线点宜选在地势较高的地方，且前后相互23 通视。2导线点应选在开阔的地方，以便作为图根控制，进行地形测量。3导线24 点间的距离要适中。4导线点应尽可能接近将来的线路的位置，以便为定测时所25 利用。5桥梁及隧道两端附近，严重地质不良地段以及越岭垭口处应设置导线点。 26 （13）基平测量是沿线路布设水准点。2中平测量是测定导线点及中桩高27 程。 28 （14）将纸上线路测设到实地上的工作称为中线测量。 29 （15）线路纵断面的测绘： 30 （16）水下地形测绘技术说明书的内容为：1任务的来源、性质、技术要31 求，测区的自然地理特点，技术设计的依据及原有测量成果的采用情况。2各施32 测控制点的等级，标石及造埋数量，水深测量图幅，测深面积及障碍物的大致33 分布情况。3作业所需的各种主要仪器、器材、船只类型和数量。4根据测区地34 理气象及技术装备条件，确立的不同测区的作业率，计算的各种测量作业的工35 作量和工作天数及时间安排。5根据测区特点和作业技术水平，重点提出的适当36 的作业方法和注意事项，以及一些具体技术指示。 37 （17）检查线的方向应尽量与主测线垂直，分布均匀，并要求布设在较平38 坦处，能普遍检查主测深线。检查线一般应占主测线总长的5%~10%。 39 （18）编绘竣工图的目的：1在施工过程中可能由于设计时没有考虑到的40 问题而使设计有所变更，这种临时变更设计的情况必须通过测量反映到竣工图41 上，以竣工图作为检验设计的正确性，阐明工程竣工最终成果的技术资料。2为42 改建扩建提供原有各项建筑物，构筑物，地上和地下各种管线及交通线路的坐43 标，高程等资料，作为改建扩建设计的依据。3便于工程交付使用后进行生产管44 理和各种设施的维护检修工作，特别是地下管线等隐蔽工程的检查和维修工作。
测量学 第六章测量误差的基本知识 第一节测量误差概述 一、测量误差分类 测量工作中，尽管观测者按照规定的操作要求认真进行观测，但在同一量的各观测值之间，或在各观测值与其理论值之间仍存在差异。例如，对某一三角形的三个内角进行观测，其和不等于180°；又如所测闭合水准路线的高差闭合差不等于零等，这说明观测值中包含有观测误差。研究观测误差的来源及其规律，采取各种措施消除或减小其误差影响，是测量工作者的一项主要任务。 二、观测误差产生的原因主要有以下三个方面: 1．观测者 由于观测者感觉器官鉴别能力有一定的局限性，在仪器安置、照准、读数等方面都产生误差。同时观测者的技术水平、工作态度及状态都对测量成果的质量有直接影响。 2．测量仪器 每种仪器有一定限度的精密程度，因而观测值的精确度也必然受到一定的限度。同时仪器本身在设计、制造、安装、校正等方面也存在一定的误差，如钢尺的刻划误差、度盘的偏心等。 3．外界条件 观测时所处的外界条件，如温度、湿度、大气折光等因素都会对观测结果产生一定的影响。外界条件发生变化，观测成果将随之变化。 上述三方面的因素是引起观测误差的主要来源，因此把这三方面因素综合起来称为观测条件。观测条件的好坏与观测成果的质量有着密切的联系。 观测误差按其对观测成果的影响性质，可分为系统误差和偶然误差两种。 三、系统误差 在相同的观测条件下作一系列观测，若误差的大小及符号表现出系统性，或按一定的规律变化，那么这类误差称为系统误差。例如，用一把名义为30m长、而实际长度为30.02m的钢尺丈量距离，每量一尺段就要少量2cm，该2cm误差在数值上和符号上都是固定的，且随着尺段的倍数呈累积性。系统误差对测量成果影响较大，且一般具有累积性，应尽可能消除或限制到最小程度，其常用的处理方法有： 1．检校仪器，把系统误差降低到最小程度。 2．加改正数，在观测结果中加入系统误差改正数，如尺长改正等。
工程测量学基础知识 总结
（1）工程建设的三个阶段1规划设计阶段2建筑施工阶段3运营管理阶段（2）工程测量学就是研究各项工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段虽进行的各种测量工作的学科。主要任务就是解决工程建设中规划设计所需各种比例尺地形图这个问题。 （3）数字地面模型（DTM）是表示地面起伏形态和地表景观的一系列离散点或规则点的坐标值集合的总称。 （4）在测绘领域，用一系列地面点的x,y坐标及其相联系的高程表示区域地面形状的模型，称为数字高程模型（DEM）。 （5）铁路、公路、输电线路以及输油（汽）管道等均属于线性工程，它们的中线通称线路。 （6）铁路勘测设计的过程：1方案研究2初测3初步设计4定测5施工设计（7）初测是初步设计阶段的勘测工作，其主要任务是提供沿线大比例尺带状地形图以及地质和水文方面的资料（纸上定线）。 （8）定测的主要任务是把初步设计中选定的线路中线测设到实地上。 （9）勘测设计阶段的测量工作有草测、初测和定测工作。 （10）公路的结构组成：路基，路面，桥涵，隧道，路线交叉和沿线设施等。 （11）根据线路工程的作业内容，线路测量具有全线性，阶段性和渐近性的特点。 （12）导线点的布设要求：1导线点宜选在地势较高的地方，且前后相互通视。2导线点应选在开阔的地方，以便作为图根控制，进行地形测量。3导线点间的距离要适中。4导线点应尽可能接近将来的线路的位置，以便为定测
时所利用。5桥梁及隧道两端附近，严重地质不良地段以及越岭垭口处应设置导线点。 （13）基平测量是沿线路布设水准点。2中平测量是测定导线点及中桩高程。 （14）将纸上线路测设到实地上的工作称为中线测量。 （15）线路纵断面的测绘： （16）水下地形测绘技术说明书的内容为：1任务的来源、性质、技术要求，测区的自然地理特点，技术设计的依据及原有测量成果的采用情况。2各施测控制点的等级，标石及造埋数量，水深测量图幅，测深面积及障碍物的大致分布情况。3作业所需的各种主要仪器、器材、船只类型和数量。4根据测区地理气象及技术装备条件，确立的不同测区的作业率，计算的各种测量作业的工作量和工作天数及时间安排。5根据测区特点和作业技术水平，重点提出的适当的作业方法和注意事项，以及一些具体技术指示。 （17）检查线的方向应尽量与主测线垂直，分布均匀，并要求布设在较平坦处，能普遍检查主测深线。检查线一般应占主测线总长的5%~10%。（18）编绘竣工图的目的：1在施工过程中可能由于设计时没有考虑到的问题而使设计有所变更，这种临时变更设计的情况必须通过测量反映到竣工图上，以竣工图作为检验设计的正确性，阐明工程竣工最终成果的技术资料。2为改建扩建提供原有各项建筑物，构筑物，地上和地下各种管线及交通线路的坐标，高程等资料，作为改建扩建设计的依据。3便于工程交付使用后进行生产管理和各种设施的维护检修工作，特别是地下管线等隐蔽工程的检查和维修工作。
第六章 测量误差的基本知识 1、钢尺量距中，下列几种情况使量得的结果产生误差，试分别判定误差的性质及符号。 (1)尺长不准确 (2)尺不水平 (3)估读不准确 (4)尺垂曲 (5)尺端偏离直线方向 2、水准测量中，下列几种情况使得水准尺读数带有误差，试分别判定误差的性质及符号。 (1)视准轴与水准轴不平行 (2)仪器下沉 (3)读数不正确 (4)水准尺下沉 (5)水准尺倾斜 3、为鉴定经纬仪的精度，对已知精确测定的水平角α=45°00′00″作12次观测，结果为：45°00′06″、44°59′55″、44°59′58″、45°00′04″ 45°00′03″、45°00′04″、45°00′00″、44°59′58″ 44°59′59″、44°59′59″、45°00′06″、45°00′03″ 试求观测值的中误差。 解：Δ=+6、-5、-2、+4、+3、+4、0、-2、-1、-1、+6、+3 [ΔΔ]=36+25+4+16+9+16+0+4+1+1+36+9=157 m=±3.62″ 4、已知两段距离的长度及其中误差为300.465m ±4.5cm 、660.894m ±4.5cm ，试说明这两个长度的真误差是否相等？(不一定) 它们的最大限差是否相等？(相等) 它们的精度是否相等？(相等) 它们的相对精度是否相等？(不相等) 5、已知两独立观测值L 1、L 2的中误差均为m ，设x=2L 1+5，y=L 1-2L 2，Z=L 1L 2，t=x+y ，试求x 、y 、z 、t 的中误差。 6、在已知高程的两水准点A 、B 间布设新的水准点P 1、P 2(如图)。高差观测值及其中误差为mm m h mm m h P P AP 2.5246.17.3783.32 1 1 ±-=±=，，若已知点的高程无误差，试求： (1)由A 点计算P 2点高程的中误差 (2)由B 点计算P 2点高程的中误差 ±6.38mm 7、在高级水准点A 、B(其高程无误差)间布设水准路线(如图)，路线长度为S 1=2km ，S 2=6km ，S 3=4km ，设每公里高差观测值的中误差为±1mm ，试求：
t一、填空题 （一）测量学基础知识（1-120题） 1.地面点到假定水准面铅垂距离称为该点的相对高程。 2.通过平均海水面的水准面称为大地水准面。 3.测量工作的基本内容是高程测量角度测量距离测量 . 4.测量使用的平面直角坐标是以两条互相垂直线的交点为坐标原点， 南北方向的纵轴为x轴，以东西方向的横轴为y轴。 5.地面点位若用地理坐标表示，应为经度纬度和绝对高程。 6.地面两点间高程之差，称为该两点间的高差。 7.在测量中，将地表面当平面对待，指的是在100平方千米范围内时，距离测 量数据不至于影响测量成果的精度。 8.测量学的分类，大致可分为大地测量学普通测量学摄影测量学工程测量 学。 9.地球是一个旋转的椭球体，如果把它看作圆球，其半径的概值为6371 km。 10.我国的珠穆朗玛峰顶的绝对高程为8848.13 m。 11.地面点的经度为该点的子午面与首子午面所夹的二面角。 12.地面点的纬度为该点的铅垂线与赤道平面所组成的角度。 13.测量工作的程序是从整体到局部先控制后碎部。 14.测量学的任务是测绘和测设。 15.直线定向的标准方向有真子午线方向磁子午线方向坐标纵轴方向。 16.由坐标纵轴线北端方向顺时针转到测线的水平夹角为直线的坐标方位角。 17.距离丈量的相对误差的公式为。 18.坐标方位角的取值范围是0°或360°。 19.确定直线方向的工作称为直线定向，用目估法或经纬仪法把许多点标定在 某一已知直线上的工作为直线定线。 20.距离丈量是用相对误差来衡量其精度的，该误差是用分子为1的 分数形式来表示。 21.用平量法丈量距离的三个基本要求是尺子要拉平标杆要立直且定线要直对 点投点和读数要准确。 22.直线的象限角是指直线与标准方向的北端或南端所夹的锐角，并要标注所在象 限。 23.某点磁偏角为该点的磁北方向与该点的真北方向的夹角。
第一节工程测量基础概念及工程测量的重要性 在工程建设的设计、施工和管理各阶段中进行测量工作的理论、方法和技术，称为“工程测量”。工程测量是测绘科学与技术在国民经济和国防建设中的直接应用，是综合性的应用测绘科学与技术。 按工程建设的进行程序，工程测量可分为规划设计阶段的测量，施工兴建阶段的测量和竣工后的运营管理阶段的测量。 规划设计阶段的测量主要是提供地形资料。取得地形资料的方法是，在所建立的控制测量的基础上进行地面测图或航空摄影测量。 施工兴建阶段的测量的主要任务是，按照设计要求在实地准确地标定建筑物各部分的平面位置和高程，作为施工与安装的依据。一般也要求先建立施工控制网，然后根据工程的要求进行各种测量工作。 竣工后的营运管理阶段的测量，包括竣工测量以及为监视工程安全状况的变形观测与维修养护等测量工作。 按工程测量所服务的工程种类，也可分为建筑工程测量、线路测量、桥梁与隧道测量、矿山测量、城市测量和水利工程测量等。此外，还将用于大型设备的高精度定位和变形观测称为高精度工程测量；将摄影测量技术应用于工程建设称为工程摄影测量。 工程测量是直接为工程建设服务的，它的服务和应用范围包括城建、地质、铁路、交通、房地产管理、水利电力、能源、航天和国防等各种工程建设部门。 无论是工程进程各阶段的测量工作，还是不同工程的测量工作，都需要根据误差分析和测量平差理论选择适当的测量手段，并对测量成果进行处理和分析，也就是说，测量数据处理也是工程测量的重要内容。 在当代国民经济建设中，测量技术的应用十分广泛。在很多工程建设中，从规划、勘测、设计、施工及管理和运营阶段等的决策和实施都需要有力的测绘技术保障。在研究地球自然和人文现象，解决人口、资源、环境和灾害等社会可持续发展中的重大问题以及国民经济和国防建设的重大抉择同样需要测绘技术提供技术支撑和数据保障。 第二节常用仪器及其操作方法 1.水准仪及其操作 常用的水准仪为DS3型微倾式水准仪（见图1）。水准仪可以提供一条水平视线，通过观测水准尺读数，测算两点间的高差。其基本操作程序为：安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。
工 程 测 量 理论教案 授课教师：谢艳 使用班级：13-1、13-2、 13-3、13-4、13-5
教师授课教案 课程名称：公路工程测量2013年至2014年第二学期第次课 班级：13-1、13-2、13-3、13-4、13-5 编制日期：20 14 年月日 教学单元（章节） 第六章测量误差的基本知识 目的要求 1、了解测量误差的概念。 2、掌握测量误差产生的原因 3、了解测量误差的分类及其相应的处理方式。 4、掌握评定观测精度的标准及其相应的计算方式。 知识要点 1、测量误差概念 2、测量误差产生的原因 3、测量误差的分类 4、评定观测精度的标准 技能要点 分析问题能力 教学步骤 介绍测量误差的概念，了解测量误差的产生的原因、测量误差的分类。介绍评定观测精度的标准。练习中误差、容许误差、相对误差的计算方法。 教具及教学手段 多媒体课件教学。 作业布置情况 3题 教学反思 授课教师：谢艳授课日期：2014年月日
教学内容 第六章测量误差的基本知识 一、情境导入 用PPT播放工程实例图片及其测量误差产生的原因，让学生对测量误差有一个微观上的了解。 讲解测量误差的来源：每一个物理量都是客观存在，在一定的条件下具有不以人的意志为转移的客观大小，人们将它称为该物理量的真值。进行测量是想要获得待测量的真值。然而测量要依据一定的理论或方法，使用一定的仪器，在一定的环境中，由具体的人进行。由于实验理论上存在着近似性，方法上难以很完善，实验仪器灵敏度和分辨能力有局限性，周围环境不稳定等因素的影响，待测量的真值是不可能测得的，测量结果和被测量真值之间总会存在或多或少的偏差，这种偏差就叫做测量值的误差 二、新课教学 第一节概述 1、测量误差概念:真值与观测值之差 测量误差（△）=真值-观测值 如：测量工作中的大量实践表明，当对某一客官存在的量进行多次贯彻时，不论测量仪器多么的精密，贯彻进行的多么的细致，所得到的各观测值质检总是存在差异。同一量各观测值质检，以及观测值与其真实值（简称为真值）质检的差异，称为建筑测量误差。 2、误差产生的原因： 仪器设备、观测者、外界环境 测量工作是在一定条件下进行的，外界环境、观测者的技术水平和仪器本身构造的不完善等原因，都可能导致测量误差的产生。通常把测量仪器、观测者的技术水平和外界环境三个方面综合起来，称为观测条件。观测条件不理想和不断变化，是产生测量误差的根本原因。通常把观测条件相同的各次观测，称为等精度观测；观测条件不同的各次观测，称为不等精度观测。 具体来说，测量误差主要来自以下四个方面： (1) 外界条件主要指观测环境中气温、气压、空气湿度和清晰度、风力以及大气折光等因素的不断变化，导致测量结果中带有误差。 (2) 仪器条件仪器在加工和装配等工艺过程中，不能保证仪器的结构能满足各种几何关系，这样的仪器必然会给测量带来误差。 (3) 方法理论公式的近似限制或测量方法的不完善。 (4) 观测者的自身条件由于观测者感官鉴别能力所限以及技术熟练程度不同，也会在仪器对中、整平和瞄准等方面产生误差。 3、测量误差分类 系统误差 在相同的观测条件下，对某量进行了n次观测，如果误差出现的大小和符号均相同或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。系统误差一般具有累积性。 系统误差产生的主要原因之一，是由于仪器设备制造不完善。例如，用一把名义长度为50m的钢尺去量距，经检定钢尺的实际长度为50.005 m，则每量尺，就带有+0.005 m的误差(“+”表示在所量距离值中应加上)，丈量的尺段越多，所产生的误差越大。所以这种误差与所丈量的距离成正比。 再如，在水准测量时，当视准轴与水准管轴不平行而产生夹角时，对水准尺的读数所产生的误差为l*i″/ρ″（ρ″=206265″，是一弧度对应的秒值)，它与水准仪至水准尺之间的距离l成正比，所以这种误差按某种规律变化。 系统误差具有明显的规律性和累积性，对测量结果的影响很大。但是由于系统误差的大小和符号有一定的规律，所以可以采取措施加以消除或减少其影响。
测量学基础知识问答题汇 总 The final revision was on November 23, 2020
问答题 （一）测量学基础知识 1.地面上一点得空间位置在测量工作中是怎样表示的 平面位置和高程 2.何谓绝对高程，相对高程，高差 地面点到大地水准面的垂直距离称为绝对高程; 地面点到假定水准面的垂直距离称为相对高程;两个地面点之间的高程之差称为高差。 3.试述测量工作平面直角坐标系与教学计算中平面直角坐标系的不同点 量坐标系的 X 轴是南北方向,X 轴朝北,Y 轴是东西方向,Y 轴朝东, 另外测量坐标系中的四个象限按顺时针编排,这些正好与数学坐标系相反 4.普通测量学的任务是什么 用地面作业方法, 将地球表面局部地区的地物和地貌的等测绘成地形图,由于测区范围较小,为方便起见, 可以不顾及地球曲率的影响,把地球表面当作平面对待。 5.何谓水准面
假设某一个静止不动的水面延伸而穿过陆地,包围整个地球,形成一个闭合曲面,称为水准面6.水平面与水准面有何区别 7.确定地面点位要做哪些基本测量工作: 角度、距离、高差 8.在测量中，采取哪些措施来保证测量成果的正确性 1，用对称观测消除，也就是多次测量求，2，用计算的方法改正测量值，就是。3，每次观测都要步步要。4，每次测量时的整平和调整。4，遵循测量的原则进行测量，由整体到局部，先控制后碎步，从高级到低级，步步检核，步步计算。。严格遵循和测量程序和方法。。 9.何谓正、反方位角 :测量工作中的直线都具有一定的方向,以 A 点为起点, B 点为终点的直线 AB 的坐标方位角α AB ,称为直线 AB 的正坐标方位角。而直线 BA 的坐标方位角α BA ,称为直线 AB 的反坐标方位角。 10.为了保证一般距离丈量的境地，应注意哪些事项 11.直线定向的目的是常用什么来表示直线方向 直线定向的目的是确定直线与标准方向线之间的夹角关系; 用真子午线方向、磁子午线方向、坐标轴方向来表示直线方向。 12.距离丈量有哪些主要误差来源:
控制测量 控制网具有控制全局，限制测量误差累积的作用，是各项测量工作的依据。对于地形测图，等级控制是扩展图根控制的基础，以保证所测地形图能互相拼接成为一个整体。对于工程测量，常需布设专用控制网，作为施工放样和变形观测的依据。 在一定区域内，为大地测量、摄影测量、地形测量和工程测量建立控制网所进行的测量。 包括：①平面控制测量，是为测定控制点平面坐标而进行的；②高程控制测量，为测定控制点高程而进行的；③三维控制测量，为同时测定控制点平面坐标和高程或空间三维坐标而进行的。 在测区内，按测量任务所要求的精度，测定一系列控制点的平面位置和高程，建立起测量控制网，作为各种测量的基础，这种测量工作称为控制测量。 在一定的区域内为地形测图或工程测量建立控制网（区域控制网）所进行的测量工作。分为平面控制测量和高程控制测量。平面控制网与高程控制网一般分别单独布设，也可以布设成三维控制网。 控制测量的基准面是大地水准面，与其垂直的铅锤线是外业的基准线。 大地水准面：由于海洋占全球面积的71%，故设想与平均海水面相重合，不受潮汐、风浪及大气压变化影响，并延伸到大陆下面处处与铅垂线相垂直的水准面称为大地水准面，它是一个没有褶皱、无棱角的连续封闭面。 平面控制网 常用三角测量、导线测量、三边测量和边角测量等方法建立。 三角测量 三角测量是建立平面控制网的基本方法之一。但三角网（锁）要求每点与较多的邻点相互通视，在隐蔽地区常需建造较高的觇标。 导线测量 导线测量布设简单，每点仅需与前后两点通视，选点方便，特别是在隐蔽地区和建筑物多而通视困难的城市，应用起来方便灵活。随着电磁波测距仪的发展，导线测量的应用日益广泛。
第1篇基础篇 第1章绪论 [导言]本章是学习本课程的基础知识。通过本章学习，要明确工程测量学的定义和内容，了解地球形状和大小、测量工作的基准面和基准线、地面点空间位置的测量原理和方法，掌握高斯投影的原理和方法、测量工作的基本内容和基本原则。 1.1工程测量学概述 1.1.1工程测量学的概念与任务 工程测量学是研究各种工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。工程测量的特点是应用基本的测量理论、方法、技术及仪器设备，并结合具体的工程特点采用具有特殊性的施工测绘方法。它是大地测量学、摄影测量学及普通测量学的理论与方法在工程中的具体应用。 工程建设一般可分为：勘测设计、建设施工、生产运营三个阶段。 勘测设计阶段的测量主要任务是测绘地形图。测绘地形图是在建立测图控制网的基础上进行大比例尺地面测图或航空摄影测量； 建设施工阶段的测量主要任务是按照设计要求，在实地准确地标定建筑物或构筑物各部分的平面位置和高程，作为施工与安装的依据（简称为标定）。是在建立工程控制网的基础上，根据工程建设的要求进行的施工测量； 生产运营阶段的测量主要任务是竣工验收测量和变形监测等测量工作。 工程测量按所服务的工程种类，可分为建筑工程测量、线路工程测量、桥梁与隧道工程测量、矿山工程测量、城市工程测量、水利工程测量等。此外，还将用于大型设备的高精度定位和变形监测称为高精度工程测量；将摄影测量技术应用于工程建设称为工程摄影测量；而将自动化的全站仪或摄影仪在计算机控制下的测量系统称为三维工业测量。 本教材为现代工程测量，包括普通测量学及工程测量学的部分内容，增加了现代测量技术的部分。 对于非测绘类专业的学生学习工程测量课程，必须首先了解测量学的基本知识。 测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面（包含空中、地表、地下和海底）物体的空间位置，并将这些空间位置信息进行处理、存储、管理、应用的科学。它是测绘学科
第六章测量误差基本知识 一．填空题： 1．测量误差产生的原因，概括起来有（）的原因、（）的原因和（）的原因。 2．（）、（）、（）的综合，我们称为“观测条件”。观测条件相同的各次观测，称为（）。观测条件不相同的各次观测，称为（）。 3．在相同的观测条件下，对某一量进行一系列观测，如误差出现的（）与（）均相同，并按一定（）变化，这种误差称为“系统误差”。其具有（）的特性，消除方法是找出（），加以（）。 4．在相同的观测条件下，对某一量进行一系列观测，如误差出现的（）与（）均不相同，表面上无任何规律，但就大量误差分析，又具有一定的（），这种误差称为“偶然误差”，其具有（）的特性，消除方法是采用（），进行（）与（）。 5．某一量的真实数值称（），观测所得的值称（）， 两者的差值称（）或（）。 6．通过大量的统计实验表明，偶然误差具有如下的特性，绝对值不超过（），绝对值小的出现的（），绝对值相等的出现的概率（）当观测次数无限大时，具有（）性。 7．为了统一衡量在一定观测条件下观测结果的精度，我们采用（）来作为评定精度的标准。 8．在某些测量工作中，对观测值的精度仅用中误差来衡量还不能正确反映出观测的质量，常用（）描述观测的质量 9．极限误差又称（）或（），常以（）中误差来表示。 10．算术平均值又称（），当观测次数无限大时，其算术平均值趋近于该量的（）。 11．算术平均值与观测值之差称为（），又称（）。一系列观测值的算术平均值的改正值之和恒为（）。 12．误差传播定律即为阐述（）与（）之间关系的定律。 13．观测值的函数，一般有下列一些函数关系：（）函数、（）函数、（）函数和（）函数。 二．判断题： 1．产生测量误差产生的原因，概括起来有以下三个方面：仪器的原因、人的原因、地球曲率的影响。（）2．测量误差按其产生的原因和对观测结果影响性质的不同，可以分为系统误差和偶然误差两大类。（）3．我们所研究的误差是系统误差。（）4．“系统误差”具有规律性。（）5．钢尺进行尺长改正，是采用偶然误差的特性。（）6．偶然误差具有累积性的特点。（）7．偶然误差的消除方法：采用“多余观测”，进行校核与调整。（）
一. 测量学基本知识 思考题 1.什么是水准面？水准面有何特性？ 2.何谓大地水准面？它在测量工作中有何作用？ 3.测量工作中常用哪几种坐标系？它们是如何定义的？ 4.测量工作中采用的平面直角坐标系与数学中的平面直角坐标系有何不同之处？画图说明。 5.何谓高斯投影？高斯投影为什么要分带？如何进行分带？ 6.高斯平面直角坐标系是如何建立的？ 7.应用高斯投影时，为什么要进行距离改化和方向改化？ 8.地球上某点的经度为东经112°21′，求该点所在高斯投影6°带和3°带的带号及中央子午线的经度？ 9.若我国某处地面点P的高斯平面直角坐标值为：x=3102467.28m，y=20792538.69m。问：（1）该坐标值是按几度带投影计算求得。 （2）P点位于第几带？该带中央子午线的经度是多少？P点在该带中央子午线的哪一侧？ （3）在高斯投影平面上P点距离中央子午线和赤道各为多少米？ 10.什么叫绝对高程？什么叫相对高程？ 11.根据“1956年黄海高程系”算得地面上A点高程为63.464m，B点高程为44.529m。若改用“1985国家高程基准”，则A、B两点的高程各应为多少？ 12.用水平面代替水准面，地球曲率对水平距离、水平角和高程有何影响？ 13.什么是地形图？主要包括哪些内容？ 14.何谓比例尺精度? 比例尺精度对测图有何意义？试说明比例尺为1∶1000和1∶2000地形图的比例尺精度各为多少。 15.试述地形图矩形分幅的分幅和编号方法。 部分习题参考答案 8. 6°带N=19 L=111° 3°带n=37 l =111°
9. （1）6 °带；（2）第20带，L20=117°E，东侧；（ 3）距中央子午线292538.69 m ，距赤道 3102467.28 m 11. H A =63.435 m ； H B =44.500 m 14. 1∶1000 0.1m ；1∶2000 0.2m 15. 12.356cm , 6.178cm 16. 22400m2 17. -16′46″ 18. αAB=178°48′ 19. A m=263°10 ′ 20. ∠1=αBA - αBD；∠2=αCB - αCA；∠3=αDC - αDB 21. αAC=301°58′31″；αAD=39°27′26″； αBC=227°55′19″；αBD=122°59′32″ 24. H50H163040 25. 1∶10万；L=97°E ，B=38°N
测 量 学 试 题 库 一、填空题（一）测量学基础知识（1-38题） 1. 地面点到 铅垂距离称为该点的相对高程。 2. 通过 海水面的 称为大地水准面。 3. 测量工作的基本内容是 、 、 。 4. 地面两点间高程之差，称为该两点间的 。 5. 测量工作的基本原则是 、 、 。 6. 直线定向的标准方向有 、 、 。 7. 由 方向顺时针转到测线的水平夹角为直线的坐标方位角。 8. 距离丈量的相对误差的公式为 。 9. 坐标方位角的取值范围是 。 10. 直线的象限角是指直线与标准方向的北端或南端所夹的 角，并要标注所在象限。 11. 某直线的方位角与该直线的反方位角相差 。 12. 地面点的标志，按保存时间长短可分为 和 。 13. 闭和水准路线高差闭和差的计算公式为 。 14. 水准仪的主要轴线有 、 、 、 。 15. 一般工程水准测量高程差允许闭和差为 或 。 16. 一测站的高差 ab h 为负值时，表示 高， 低。 17. 水准测量高差闭合的调整方法是将闭合差反其符号,按各测段的__________成比例分配或按_________成比例分配。 18. 水准测量的测站校核,一般用______法或______法。 19. 支水准路线,既不是附合路线,也不是闭合路线,要求进行_______测量,才能求出高差闭合差。 20. 使用测量成果时,对未经_______的成果,不能使用。 21. 从A 到B 进行往返水准测量,其高差为:往测3.625m;返测-3.631m,则A 、B 之间的高差AB h ＿＿＿． 22. 已知Ｂ点高程为m 000.241，Ａ、Ｂ点间的高差m h AB 000.1+=，则Ａ点高程为＿＿＿． 23. A 点在大地水准面上,B 点在高于大地水准面100m 的水准面上,则A 点的绝对高程是______,B 点的绝对高程是______。 24. 已知Ａ点相对高程为m 100，Ｂ点相对高程为m 200-，则高差=AB h ＿＿＿；若Ａ点在大地水准面上，则Ｂ点的绝对高程为_____． 25. 在进行水准测量时，对地面上Ａ、Ｂ、Ｃ点的水准尺读取读数，其值分别为m 325.1，m m 555.1,005.1，则高差.__________,____,===CA BC BA h h h 26. 经纬仪的安置工作包括________、___________。 27. 经纬仪由______、______、_______三部分组成。 28. 水平角是经纬仪置测站点后,所照准两目标的视线,在_____投影面上的夹角。 29. 竖直角有正、负之分,仰角为_____,俯角为_____。 30. 测量误差是由于______、_______、_______三方面的原因产生的。 31. 直线丈量的精度是用_____来衡量的。 32. 导线的布置形式有______、_______、________。 33. 控制测量分为_____和_____控制。 34. 闭和导线的纵横坐标增量之和理论上应为______,但由于有误差存在,实际不为______,应为______。 35. 导线测量的外业工作是__________、______________、___________。 36. 设Ａ、Ｂ两点的纵坐标分别为m 500、m 600，则纵坐标增量._____=?BA x 37. 等高线是地面上__________相等的___________的连线。 38. 若知道某地形图上线段AB 的长度是cm 5.3,而该长度代表实地水平距离为m 5.17,则该地形图的比例尺为_________,比例尺精度为__________。 二、单项选择题（一）测量学基础知识（1-86题） 1. 地面点到高程基准面的垂直距离称为该点的（ ）。 Ａ.相对高程； Ｂ.绝对高程；Ｃ.高差 2. 地面点的空间位置是用（ ）来表示的。 Ａ.地理坐标； Ｂ.平面直角坐标； C.坐标和高程 3. 绝对高程的起算面是（ ）。 Ａ.水平面； Ｂ.大地水准面； Ｃ.假定水准面 4. 某段距离的平均值为100mm ，其往返较差为+20mm ，则相对误差为（ ）。 Ａ.100/02.0； Ｂ.002.0； Ｃ.5000/1
1、什么是测绘 测绘是测量和地图制图的统称。测绘科学研究的对象主要是地球的形状、大小和地球表面的各种固定物体的几何形状和空间位置。 2、什么是3S 技术 全球定位系统(GPS) 、遥感（RS ）和地理信息系统（GIS ）。 3、什么是4D 技术 数字高程模型(DEM) 、数字正射影像（DOM ）、数字线划图(DLG) 和数字栅格图(DRG) 。 4、什么是地形图。 地形图是按一定比例，经过综合取舍，在图纸上按规定的符号和一定的表示方法描绘地物、地貌平面位置和高程的正射投影图。 5、什么是正射投影 所谓正射投影，也叫等角投影，就是将地面点沿铅垂线投影到投影面上，并使投影前后图形的角度保持不变。 6、什么是地图 按一定比例，有选择的在平面上表示地球上若干现象的图称为地图。 7、什么叫做水准面
我们将水在静止时的表面叫做水准面。 8、什么叫做大地水准面 水准面有无穷多个，其中一个与平均海水面重合并延伸到大陆内部的水准面叫做大地水准面。 9、什么叫地球椭球体 人们经过长期精密测量，发现大地体接近于一个两级稍扁的旋转椭球体，这个与大地形状和大小十分接近的旋转椭球体，我们称为地球椭球体。 地球的形状和大小 1、什么是地球的扁率？是多少？ 扁率= （长半径—短半径）/ 长半径国际1: 289.257 2、地球的半径如何计算，是多少？ R=1/3( 长半径+ 长半径+ 短半径) ≈6371 ㎞ 3、我国的大地原点设在什么地方？ 我国新的大地原点设在陕西省泾阳县永乐镇。 测量坐标系的概念 1、什么是地理坐标，地理坐标又分为哪两类？ 用经纬度表示地面点位置的球面坐标称为地理坐标。
第二章电路的基础知识与基本测量 2.1电路与电路图 填空题 1．电路是指所经过的路径。最简单的电路是由、、和组成。 2.画出以下各电气设备的图形符号（1）电灯，（2）接地，（3）电阻 3.电路通常有________、________和________三种状态。电路中不允许短路。选择题 1、电源在电路中的作用是（）。 A、将电能转化为其它形式的能 B、为电路提供保护 C、形成电流的通路 D、为电路提供能量 2、电路中安装熔断器，主要是为了（）。 A、短路保护 B、漏电保护 C、过载保护 D、以上都是 判断题 1、电路在开路状态下，负载可能会损坏。（） 2、负载是提供电能的装置。（） 2.2电流及其测量 填空题 1．习惯上规定电荷移动的方向为电流的方向。的大小用电流强度来表示，其定义是单位时间内通过某一横截面的电荷量，电流强度的公式为I= 。电流的单位是。 2．1min内通过导体的电量是12c，流过导体的电流是A，若导体两端电压是8v，该导体的电阻为Ω。 3._____________是一种测量交流电流的专用仪表，其最大特点是可以在不断开线路的情况下测量电路的电流。 选择题 1、一般家用电器的工作电流为（） A、100A B、0.3~0.6A C、2μA D、0.01 mA 2、以A作单位的物理量是（） A、电量 B、电场强度 C、电流 D、电压 3、电流的基本单位是（）。 A、安秒 B、安培 C、库仑 D、瓦特
判断题 1、电流是由电荷有规则的定向移动形成的。（） 2、电流超过额定电流或低于额定电流，用电器具都不能正常工作。（） 3、导体中电流的方向与电子流的方向一致。（） 2.3电压及其测量 填空题 1．单位换算：150Ω= KΩ 150mA= A , 0.008v= mV 2、电路中任意两点间的电压等于之差即UAB= 。 选择题 重点：电路中两点的电压高则（） A、这两点的电位都高； B、这两点的电位差大； C 、这两点电位都大于零； D、以上说法都不对。 1、电路中两点的电压高，则（） A、这两点的电位都高 B、这两点间的电位差大 C、这两点间的电位都大于零 D、无法判断． 2、使用万用表测量家用220V交流电电压时，在测量过程中（） A 红表笔接相线、黑表笔接中性线 B 红表笔接中性线、黑表笔接相线 C 不需考虑正、负极性 D 以上都不对 3、在图中A是内阻可忽略不计的安培计，V是内阻极高的伏特计，电源内阻不 计如果伏特计被短接，则（）。 A 电灯将被烧坏； B 电灯特别亮； C 安培计将被烧坏；D伏特计将被烧坏 4、使用指针式万用表测干电池两端的电压时，档位与量程选择最恰当的是 （）