4第三章-联系测量-几何定向解析

第一章：绪论1.名词解释：测量学、测定、测设、大地水准面、地球椭球面、绝对高程、相对高程、6°带、高斯平面直角坐标、参心坐标系、地心坐标系、正高、大地高。

(1)测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面、水下及空间点位的科学。

（2）测定是指用测量仪器对被测点进行测量、数据处理，从而得到被测点的位置坐标，或根据测量得的数据绘制地形图。

（3）测设是指把设计图纸上规划设计好的工程建筑物、构筑物的位置通过测量在实地标定出来。

（4）大地水准面是由静止海水面并向大陆、岛屿延伸而形成的不规则的闭合曲面。

（5）地球椭球面是把拟合地球总形体的旋转椭球面。

（6）绝对高程是指地面点沿垂线方向至大地水准面的距离。

（7）相对高程是指选定一个任意的水准面作为高程基准面，地面点至此水准面的铅垂距离。

（8）6°带，即从格林尼治首子午线起每隔经差6°划分为一个投影带。

（9）高斯平面直角坐标：经投影所得的影响平面中，中央子午线和赤道的投影是直线，且相互垂直，因此以中央子午线投影为X轴，赤道投影为Y轴，两轴交点为坐标原点，即得高斯平面直角坐标系。

（10）参心坐标系是以参考椭球的几何中心为基准的大地坐标系。

（11）地心坐标系是以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系。

（12）正高是指地面点到大地水准面的铅垂距离。

（13）大地高是指地面点沿法线至地球椭球面（或参考椭球面）的距离，称为该点的大地高。

2. 测量学主要包括哪两部分内容？二者的区别是什么？测量学主要包括测定和测设两部分内容；区别：测定是用测量仪器对被测点进行测量根据测量得的数据绘制地形图，而测设是指把设计图纸上设计好的坐标实地标定出来。

3. 简述Geomatics的来历及其含义。

来历：自20世纪90年代起，世界各国将大学里的测量学专业、测量学机构好测量学杂志都纷纷改名为Geomatics。

Geomatics是一个新造出来的英文名词，以前的英文词典中找不到此词，因此也没有与之对应的汉译名词。

第三章矿井联系测量本章重点本章主要讲解井上下联系测量，重点讲述矿井联系测量的任务与目的；矿井定向的种类与要求；一井几何定向的方法和要求；两井几何定向的方法和要求；两井几何定向的内业计算方法；陀螺经纬仪定向的方法和要求；立井导入高程的方法和要求；立井儿何定向的精度分析。

技能要求通过本章学习使学生掌握一井几何定向、两井几何定向、陀螺经纬仪定向（跟踪逆转点法）、立井导入高程的方法；具备两井儿何定向内业计算的能力；立井几何定向误差分析及计算技能。

第一节联系测量的作用和任务一、概念联系测量：将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下，使井上下能采用同一坐标系统所进行的测量工作。

联系测量包描平面联系测量和高程联系测量，即定向和导入高程二、联系测量的目的和任务1、联系测量的目的：使地面和井卜•测量控制网采用同一坐标系统。

2、联系测量的任务：（1）井下经纬仪导线起算边的坐标方位角；（2）确定井下经纬仪导线起算点的平面坐标x和y；（3）确定井卜•水准基点的高程II 。

第二节矿井定向的种类与要求、矿井定向的种类矿井定向概括來说分为两类：r通过斜井或平隔 一井定向两井定向-磁性定向Y 投向仪定向陀螺定向二、联系测量精度要求《煤矿测量规程》规定联系测量的主要精度见表3-1表3-1联系测量的主要限差几何定向定向物理定向的互并第三节 地面近井点、井口水准基点及井下定向基点的测设一、近井点和井口水准基点的设置要求（1） 尽可能埋设在便于观测、保存和不受开采影响的地点； （2） 每个井口附近应设置一个近井点和两个水准基点； （3） 近井点至井口的连测导线边数应不超过三个；图3-1近井点和井口水准基点标石式样与埋设二、近井点和井口水准基点的精度要求1、 近井网的布设方案和要求《煤矿测量规程》2、 近井点的点位精度要求<60 ”近井点可在矿区三、四等三角网、测边网的基础上，用插网、插点和敷设经纬仪导线（钢尺量距或光电量距）等方法测设。

工程测量学习题第一章工程测量学概述1、土木工程建设分为几个阶段，在各个阶段测量工作的主要内容。

1)规划设计阶段主要是测绘地形图和纵横断面图2)施工建设阶段按照设计要求在实地准确地标定建（构）筑物各部分的平面位置和高程位置，作为施工和安装的依据3)竣工后运营管理阶段竣工测量以及为监视工程安全状况的变形监测与维修养护等测量工作。

2、工程测量研究对象及特点是什么？研究对象：建筑工程和机器设备特点：工程测量作用性强，研究具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现。

3、工程测量的任务。

\为各种服务对象提供测绘保障，满足他们所提出的各种要求4、工程测量发展的动力和方向。

动力：大型特种精密工程方向：精密工程测量第二章工程地形图的测绘和应用1、在工程建设中各个阶段使用地形图的区别。

规划设计阶段主要采用小比例尺地形图，如1:1万及以上，满足工程初步设计要求；施工建设阶段采用大比例尺地形图，如1:2000，提供详细的点位坐标；竣工阶段根据工程要求主要内容详测比例尺大些，次要内容简测相应比例尺小些。

2、给定一个测区范围，要求测绘该地区的大比例尺地形图，请给出全野外数字测图的方案、作业过程等。

1)项目概述：项目来源，内容，目的2）测区概况和已有资料情况3）执行标准和文件：法律法规等4）主要技术指标：坐标系统，比例尺等5）技术设计书编写6）控制测量7)野外数据采集8)地形图的编辑，整饰与输出9)质量检查与验收10)编写技术总结，提交相关资料3、水深地形图和陆地地形图的区别，深度基准的概念及确定。

如何设计测深线。

水深地形图是从水深来描述水下地面点的竖向位置陆地地形图是从高程来描述水下地面点的竖向位置深度基准面试水深计算的起算面。

从1956年开始我国采用理论深度基准面，在内河及湖泊采用最低水位，平均低水位或设计水位等作为深度基准面。

测深断面线的方向一般与河流主流或者岸线垂直，在河道转弯处，可布设成扇形。

测深断面线一般规定在图上每隔1-2cm布设一条，测深点的间距一般在图上为0.6-0.8cm4、竣工测量的目的1)在新建或扩建的工程中，为了检验设计的正确性，阐明工程竣工的最终成果2)为工程扩建或者改建提供依据3)为满足新建工程建成投产后进行生产管理和变形观测的需要。

工程测量学课后部分答案卷子结构：名词解释5题、填空10题、（选择10题）、简答2题、计算4题（第二章1题、第三章2题、第四章1题，共35′）第一章：绪论1、什么叫水准面？它有什么特性？（P3）假想静止不动的水面延伸穿过陆地，形成一个闭合的曲面，这个曲面称为水准面。

特性：面上任意一点的铅垂线都垂直于该点的曲面。

2、什么叫大地水准面？它在测量中的作用是什么？（P3）水准面中与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面。

作用：外业测量的基准面。

3、什么叫高程、绝对高程和相对高程？（P7）高程、绝对高程：地面点到大地水准面的铅垂距离称为绝对高程，简称高程。

相对高程：假定一个水准面作为高程起算面，地面点到假定水准面的铅垂距离称为相对高程。

4、什么情况下可以采用独立坐标系？（P6）测量学和数学中的平面直角坐标系有哪些不同?(P7)当测量范围较小时，可以不考虑地球表面的曲率点测量的影响，把该测区的地表一小块球面当做平面看待，建立该地区的独立平面直角坐标系。

3点不同：○1数学平面直角坐标系横轴为x轴，竖轴为y轴，测量中横轴为y轴，竖轴为x 轴。

○2数学平面直角坐标系象限按逆时针方向编号，测量学中坐标系象限按顺时针方向编号。

○3测量坐标系的坐标轴一般具有方向性：其纵轴沿南北方向（中央子午线方向）、横轴沿东西方向（赤道方向）；数学坐标系对坐标轴方向没有特定要求。

5、设我国某处点A的横坐标Y=19689513.12m，问该点位于第几度带？A点在中央子午线东侧还是西侧，距离中央子午线多远（即坐标值）？A点的横坐标为Y=19689513.12m，由于A点在我国，且整数有8位，所以其坐标是按6度带投影计算而得；横坐标的前两位就是其带号，所以A点位于第19带。

由横坐标公式Y=N*1000000+500000+Y’(N为带号),所以Y’=189513.12m,其值为正，所以在中央子午线东侧，距中央子午线为189513.12m。

6、用水平面代替水准面对高程和距离各有什么影响？（P8-P9两表，理解意思记住结论）a.对距离的影响∵D = R θ;·D′= R tanθ∴△D = D′- D = R ( tanθ - θ )= D3 / 3R2∴△ D / D = ( D / R )2 / 3用水平面代替大地水准面对距离的影响影响较小，通常在半径10km测量范围内，可以用水平面代替大地水准面；b.对高程的影响∵( R + △ h )2= R2+ D′2∴2 R △ h + △h2= D′2△h = D2 / 2 R对高程的影响影响较大，因此不能用水平面代替大地水准面。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
矿井控制测量基本内容和方法
（一）矿井联系测量的基本方法
1、联系测量工作的基本内容
将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下的测量，称为联系测量。

平面联系测量简称定向，高程联系测量简称为导入高程。

矿井定向分为两大类，一类是几何定向，另一类是物理定向。

几何定向有平硐或斜井的几何定向，通过一个立井（一井定向）或通过两个立井（两井定向）定向。

物理定向有精密磁性仪器定向和陀螺经纬仪定向。

导入高程的方法随开拓方法的不同而分为平硐导入高程、斜井导入高程和立井导入高程。

2、联系测量工作的基本要求（重点）
（1）联系测量应至少独立进行两次，在互差不超过限差时，采用加权平均或算术平均值作为测量成果。

（2）在进行联系测量工作前，必须在井口附近建立近井点、高程基点和连测导线点，同时在井底车场稳固的岩石中或碹体上埋设不少于四个永久导线点和三个高程基点（也可用永久导线点作为高程基点）。

（3）通过斜井或平硐的联系测量，可从地面近井点开始，采用经纬仪导线（包括用光电测量距和钢尺量距）、三角高程或水准测量的方法。

（4）尽量采用陀螺经纬仪定向，不具备条件时，才允许采用几何定向。

（5）两次独立导入高程的互差不得超过井深的1/8000。

（6）对各种通往地面的井巷，原则上都应进行联系测量。

（7）在进行联系测量工作前，应编制施测方案和技术措施，报矿务局地质。

地下⼯程测量整理1、地下⼯程测量:是⼯程测量学的重要组成部分.是地下⼯程在规划、设计、施⼯、竣⼯及经营管理各阶段所进⾏的测量⼯作。

2、地下⼯程测量的特点：1）地下⼯程施⼯环境差；潮湿、边长长短不⼀、点下对中、通视不好。

2）独头掘进、错误往往不能及时发现、点位误差的累积。

3）地下⼯程施⼯⾯狭窄，只能前后通视（导线）。

4）低等级导线指⽰坑道掘进，⽽后布设⾼级导线进⾏检核。

5）特殊或特定的测量⽅法。

3、地下⼯程测量的主要内容（规划设计后）：地⾯控制测量、联系测量、地下控制测量、贯通测量、地下⼯程施⼯测量、地下变形监测以及地下管线探测。

4、1 地⾯控制测量：①⼤范围，⾼精度 ,GPS ②⼩范围，局部，⽤导线、⼩三⾓。

5、联系测量：将地⾯平⾯坐标系统和⾼程系统传递到地(井)下的测量，称为联系测量。

地⾯平⾯坐标系统传递到地(井)下的测量称平⾯联系测量，简称定向。

将地⾯⾼程系统传递到地(井)下的测量称⾼程联系测量，简称导⼊⾼程。

联系测量的⽬的是使地⾯和地(井)下测量控制⽹采⽤同⼀坐标系统。

6、联系测量的任务在于确定：(1)地(井)下经纬仪导线起算边的坐标⽅位⾓；(2)地(井)下经纬仪导线起算点的平⾯坐标x和y；(3)地(井)下⽔准基点的⾼程H。

7、地下⼯程平⾯与⾼程控制测量特点：由于受井下巷道条件的限制，井下平⾯控制均以导线的形式沿巷道布设，⽽不能像地⾯控制⽹那样可以有测⾓⽹、测边⽹、GPS⽹和交会法等多种可能⽅案。

⽬的:是建⽴井下平⾯测量的控制，作为测绘和标定井下巷道、硐室、回采⼯作⾯等的平⾯位置的基础，也能满⾜⼀般贯通测量的要求。

第⼆章地下⼯程控制测量1、导线⽹：导线⽹的优点：灵活性⾼、作业⽅便计算简单（隧道的地⾯控制测量中⼴泛使⽤）导线⽹的缺点：检核条件不如三⾓⽹。

解决办法：把⽹线布成⽹形、闭合环形或主副导线的形式。

2、GPS控制⽹（⾮国家级⽹⽽是地⾯控制⽹）特点：对点间的边长没有限制，也不要求两点间通视，⽽且所测的点位精度均匀，与常规⽅法相⽐，具有很⼤的优越性和灵活性，适合各种地下⼯程的地⾯控制测量，尤其适合⼭岭地区⼤型隧道和跨河、跨海隧道的地⾯控制测量。

工程测量学习题第一章工程测量学概述1、土木工程建设分为几个阶段，在各个阶段测量工作的主要内容。

1)规划设计阶段主要是测绘地形图和纵横断面图2)施工建设阶段按照设计要求在实地准确地标定建（构）筑物各部分的平面位置和高程位置，作为施工和安装的依据3)竣工后运营管理阶段竣工测量以及为监视工程安全状况的变形监测与维修养护等测量工作。

2、工程测量研究对象及特点是什么？研究对象：建筑工程和机器设备特点：工程测量作用性强，研究具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现。

3、工程测量的任务。

\为各种服务对象提供测绘保障，满足他们所提出的各种要求4、工程测量发展的动力和方向。

动力：大型特种精密工程方向：精密工程测量第二章工程地形图的测绘和应用1、在工程建设中各个阶段使用地形图的区别。

规划设计阶段主要采用小比例尺地形图，如1:1万及以上，满足工程初步设计要求；施工建设阶段采用大比例尺地形图，如1:2000，提供详细的点位坐标；竣工阶段根据工程要求主要内容详测比例尺大些，次要内容简测相应比例尺小些。

2、给定一个测区范围，要求测绘该地区的大比例尺地形图，请给出全野外数字测图的方案、作业过程等。

1)项目概述：项目来源，内容，目的2）测区概况和已有资料情况3）执行标准和文件：法律法规等4）主要技术指标：坐标系统，比例尺等5）技术设计书编写6）控制测量7)野外数据采集8)地形图的编辑，整饰与输出9)质量检查与验收10)编写技术总结，提交相关资料3、水深地形图和陆地地形图的区别，深度基准的概念及确定。

如何设计测深线。

水深地形图是从水深来描述水下地面点的竖向位置陆地地形图是从高程来描述水下地面点的竖向位置深度基准面试水深计算的起算面。

从1956年开始我国采用理论深度基准面，在内河及湖泊采用最低水位，平均低水位或设计水位等作为深度基准面。

测深断面线的方向一般与河流主流或者岸线垂直，在河道转弯处，可布设成扇形。

测深断面线一般规定在图上每隔1-2cm布设一条，测深点的间距一般在图上为0.6-0.8cm4、竣工测量的目的1)在新建或扩建的工程中，为了检验设计的正确性，阐明工程竣工的最终成果2)为工程扩建或者改建提供依据3)为满足新建工程建成投产后进行生产管理和变形观测的需要。

第一章绪论（填空为主）测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位置的科学。

测定就是使用测量仪器和工具，将测区内的地物和地貌缩绘成地形图，供规划设计、工程建设和国防建设使用。

（地面到图纸）测设(也称放样)就是把图上设计好的建筑物和构筑物的位置标定到实地上去，以便于施工。

（图纸到地面）测量学的分支：大地测量学、地形测量学、摄影测量学、海洋测量学、工程测量学、矿山测量学、制图学、新的学科。

矿山测量学：研究如何确保矿产资源的合理开发、安全生产和矿区环境治理的测量工作。

测量学在矿山工程中的应用：贯穿矿井生命周期的所有阶段（勘探、设计、建设、生产、报废）；在矿床勘探阶段，地面控制网，地形图，标定设计好的勘探工程,储量计算；在矿山设计阶段，测绘地形图，供工业广场、建(构)筑物、线路等设计用。

进行土方量计算等；在矿山建设阶段，主要是进行一系列施工测量；在矿山生产阶段，需要进行巷道标定与测绘，储量管理。

开采监督，岩层与地表移动观测与研究，露天矿边坡稳定性的观测与研究;参加采矿计划编制和环境保护与土地复垦的工作；当矿山报废时,还须将全套矿山测量图纸、测量手簿及计算资料转交给有关单位长期保存。

重力：由于地球的自转运动，地球上任一点都受到地球引力和离心力的双重作用，这两个力的合力，称为重力。

铅垂线：重力的方向线称为铅垂线，铅垂线是测量工作的基准线。

水准面：静止的水面所形成的曲面称为水准面。

过水准面上的任意一点所作的铅垂线，在该点均与水准面正交。

水平面：水准面相切的平面称为水平面。

大地水准面：与平均海水面重合并向陆地延伸所形成的封闭曲面，称为大地水准面。

大地水准面是测量工作的基准面（外业观测）。

大地体：由大地水准面所包围的地球形体，称为大地体，它代表了地球的自然形状和大小。

旋转椭球体：一个非常接近大地体，并可用数学公式表示几何形体，作为地球的参考形状和大小。

它是一个椭圆绕其短轴旋转而形成的体，故又称旋转椭球体。

旋转椭球面：旋转椭球体外表面，是球面坐标系的基准面。

联系测量————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：ﻩ第一章联系测量第一节联系测量的定义一、联系测量的定义将地面坐标系统和高程系统传递到地下，确定地下控制点、控制边，作为地下控制导线的起算数据，这一过程测量工作叫做联系测量。

将地面平面坐标系统传递到地下的测量称为平面联系测量,简称定向。

将地面高程系统传递到地下的测量称高程联系测量，简称导入高程[１]。

联系测量工作应包括地面趋近导线测量趋近水准测量、通过竖井斜井通道的定向测量和传递高程测量以及地下趋近导线测量地下趋近水准测量[2]。

二、联系测量的任务联系测量的任务在于:(1)、确定地下经纬仪导线起算边的坐标方位角;(２)、确定地下经纬仪导线起算点的平面坐标x和y；(3)、确定地下水准点的高程H［1]。

前两项任务是通过平面联系测量定向来完成的;第三个任务是通过导入高程来完成的。

这样就获得了地下平面与高程测量的起算数据[1]。

第二节联系测量的种类联系测量分为平面联系测量（简称为定向)和高程联系测量(简称为导入高程)。

平面联系测量说来可分为两大类:一类是从几何原理出发的几何定向;另一类是以物理特性为基础的物理定向［1］。

几何定向分为:1、通过平硐或斜井的几何定向;2、通过一个立井的几何定向（一井定向）；3、通过两个立井的几何定向(两井定向)[１]。

物理定向可分为:1、用精密磁性仪器定向;2、用投向仪(投点仪）定向；3、用陀螺经纬仪定向［1]。

通过平硐或斜井的几何定向，只需要通过平硐或斜井敷设经纬仪导线,对地面和地下进行联测即可[1]。

但是在地铁工程中由于地下铁道本身的特点,并没有平硐或斜井，有的只是竖井（出土井或下灰井或是更宽敞的明挖车站)，因此，通过平硐或斜井的几何定向在地铁的平面联系测量中一般不用，只在矿山测量中有应用。

在地铁平面联系测量中的导线直接传递法、竖直导线定向法的原理和通过平硐或斜井几何定向的原理是一样的[1］。

第四章 距离测量与直线定向确定地面点位必须知道两点之间的距离，两点之间的距离有斜距和水平距离。

测量上所说的距离通常指水平距离，即地面上两点的连线在水平面上的投影长度。

如图4-1所示。

为测求两点间的距离而进行的工作叫距离测量。

其方法因量距精度要求不同和地面起伏状况的不同有所区别。

常用的测距方法有：钢卷尺量距、视距测量、光电测距。

第一节 钢尺量距钢尺量距是用钢卷尺沿地面直接丈量两地面点间的距离。

钢尺量距简单，经济实惠，但工作量大，受地形条件限制，适合于平坦地区的距离测量。

一、量距工具主要量距工具为钢尺，还有测钎、垂球等辅助工具。

图4-2 钢尺量距工具 （a ） （b ） （c ） （d ）图4-1 水平距离概念钢尺又称钢卷尺，由带状薄钢条制成。

如图4-2（a ）所示为手柄式，图4-2（b ）为盒式钢卷尺。

钢尺长度有20m ,30m ,50m 几种。

尺的最小刻画为1cm 、5mm 或1mm ，在分米和米的刻画处，分别注记数字。

按尺的零点位置可分为刻线尺和端点尺两种。

刻线尺是从尺上里端刻的一条横线作为零点，如图4-3(a )所示。

端点尺是从尺的端点为零开始刻划，如图4-3（b ）所示。

使用钢尺时必须注意钢尺的零点位置，以免发生错误。

测钎是用粗铁丝制成，如图4-2(c )所示。

长为30cm 或40cm ，上部弯一小圈，可套入环中，在小圈上系一醒目的红布条，在丈量时用它标定尺终端地面位置。

垂球是由金属制成的似圆锥形，上端系有细线，是对点的工具，如图4-2（d ）。

二、尺长方程式由于钢尺制造误差、温度变化的影响，致使钢尺的名义长度（尺上注明的长度） 不等于该尺的实际长度，用这样的钢尺量距，其结果含有一定误差。

因此在精密量距工作中必须对使用的钢尺进行检定，求出钢尺在标准拉力、温度条件下的实际长度，钢尺鉴定可送到国家计量机构去检定，经检定的钢尺，在鉴定书中给出钢尺的尺长方程式，即钢尺尺长与温度变化的函数关系式。