测量学
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第一节测量学的概念及分类
测量学是研究地球空间信息的科学。
具体地讲是一门研究如何确定地球形状和大小及测定地面、地下和空间各种物体的几何形态和数据等信息的科学。
其任务为:
一是精确地测定地面点的平面位置和高程,并确定地球的形状和大小;
二是对地球面和外层空间的各种自然和人造物体的几何、物理和人文信息数据及其时间变化进行采集、量测、存储、分析、显示、分发和利用;
三是进行经济建设和国防建设所需要的测绘工作,以推动生产及科技的发展。
测量学又是测绘科学技术的总称,它所涉及的技术领域,按照研究范围及测量手段的不同,分为许多分支科学。
1 大地测量学2地形测量学3摄影测量学4工程测量学5矿山测量学
6 制图学7海洋测量学
第二节测量学的基本知识
由于地球表面的海洋面积约占71%,陆地面积占29 %,因此可把海洋面所包围的地球形体看做地球的形状。
也就是设想有一个静止的平均海水面,向陆地延伸而形成一个封闭的曲面。
由于海水有潮汐,时高时低,所以区平均海水面作为地球形状和大小的标准。
相对密度相同的静止的海水面成为水准面,水准面是一个重力场得等位面,于水准面相切的平面称为水平面,水准面有无数多个,其中与平均海水面吻合并向大陆、岛屿内延伸而形成的闭合曲面,称为大地水准面,我国以黄海的水平面为标准来计算。
测量工作的基本任务是确定地面点的空间位置,地面上的物体大多具有空间形状,如丘陵、山地、河谷、洼地等。
地面点到大地水准面的千锤距离,称为该点的绝对高程,简称高程或海拔。
1测量学:是研究地球的形状和大小以及确定地面点位的科学。
2测定:是指使用测量仪器和工具,通过测量和计算,得到一系列测量数据,或把地球表面的地形缩绘成地形图,供经济建设,规划设计,科学研究和国防建设使用。
3测设:是指把图纸上规划设计好的建筑物,构筑物的位置在地面上标定出来,作为施工的依据。
4测量学的任务:在勘测设计的各个阶段,要求有各种比例尺的地形图,供城镇规划,选择厂址,管道及交通线路选线以及总平面图设计和竖向设计之图,在施工阶段,要将设计的建筑物,构筑物的平面位置和高程测设于实地,以便进行施工。
施工结束后,还要进行竣工测量,绘制竣工图,供日后扩建和维修之用。
5重力的方向线称为铅垂线—基准线6大地水准面:由于水面可高可低,因此水准面有无穷多个,其中通过平均海水面的水准面,称为大地水准面,大地水准面是测量工作的基准面。
7地面点的高程:(1)绝对高程:地面点到大地水准面的铅垂距离,称为该点的绝对高程,简称高程,用H表示。
(2)相对高程:地面点到假定水准面的铅垂距离,称为该点的相对高程或假定高程。
(3)高差:地面两点间的高程之差,称为高差,用h表示。
高差有方向和正负。
目前我国采用1985年高程基准。
8高差:地面上两点间高程差称为高差,用h表示。
与高程起算无关。
9什么叫高斯投影?高斯平面直角坐标系是怎样建立的?特点是什么假想将一个横椭圆柱体套在椭球外,使横椭圆柱的轴心通过椭球中心,并与椭球面上某投影带的中央子午线相切,将中央子午线附近(即东西边缘子午线范围)椭球面上的点投影到横椭圆柱面上,然后顺着过南北极母线将椭圆柱面展开为平面,这个平面称为高斯投影平面。
所以该投影是正形投影。
在高斯投影平面上,中央子午线投影后为X轴,赤道投影为Y轴,两轴交点为坐标原点,构成分带的独立的高斯平面直角坐标系统。
特点:中央子午线投影后为直线,长度不变;赤道为直线,长度变长;经纬线投影后仍为正交;其他线离中央子午线越远,长度变形越大。
测量学的分类测量学是研究测量方法和测量数据处理的学科,主要用于获得和确保准确的测量结果。
测量学的分类主要包括几何测量学、物理测量学、工程测量学和统计测量学。
几何测量学是测量学的基础,主要研究物体的形状、大小和位置等几何特征的测量方法。
几何测量学包括线测量、角测量、面测量、体测量等内容。
线测量主要是对线段的长度进行测量,常用的工具有尺子、游标卡尺等。
角测量是对角度的测量,常用的工具有量角器、角度测量仪等。
面测量是对平面的测量,常用的工具有直尺、三角板等。
体测量是对立体物体的测量,常用的工具有卷尺、测量仪等。
物理测量学是测量学的一个重要分支,主要研究物理量的测量方法和测量仪器的设计与校准。
物理测量学包括长度测量、时间测量、质量测量、温度测量等内容。
长度测量是对物体长度的测量,常用的仪器有游标卡尺、卷尺、激光测距仪等。
时间测量是对时间间隔的测量,常用的仪器有秒表、时钟等。
质量测量是对物体质量的测量,常用的仪器有天平、电子秤等。
温度测量是对物体温度的测量,常用的仪器有温度计、红外测温仪等。
工程测量学是应用测量学的基本原理和方法进行工程测量的学科,主要研究土地测量、建筑测量、工程测量等内容。
土地测量是对地表地貌和地形的测量,常用的仪器有全站仪、水准仪等。
建筑测量是对建筑物的测量,常用的仪器有测距仪、剖面仪等。
工程测量是对工程项目的测量,常用的仪器有全站仪、测绘仪等。
统计测量学是测量学的一种应用,主要研究如何对测量数据进行处理和分析。
统计测量学包括测量数据的收集、整理、分析和解释等内容。
测量数据的收集是指通过测量仪器获得原始数据,常用的方法有直接测量和间接测量。
测量数据的整理是将原始数据进行整理和分类,常用的方法有数据录入、数据清洗等。
测量数据的分析是对数据进行统计和分析,常用的方法有均值、方差、回归分析等。
测量数据的解释是对分析结果进行解释和评估,常用的方法有图表、报告等。
测量学的分类包括几何测量学、物理测量学、工程测量学和统计测量学。
测量学的实质就是确定点的位置,并对点的位置信息进行处理,存储,管理。
测量学的认为主要有两方面内容:测定和测设。
假象静止不动的水面延伸穿过陆地,包围整个地球,形成一个闭合的曲面,这个曲面称为水准面。
其中语平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面。
确定地面点的方法:1)地理坐标系;天文地理坐标系和大地地里坐标系2)平面直角坐标系;(1)将地球按经纬划分成带,称为投影带。
将坐标原点选在测区西南角使坐标均为正值,以该测区中心的子午线方向为X轴方向。
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。
高程的大小与高程起算面无关。
我过采用“1985年国家高程基准”,他是根据青岛验潮站1952—1979年的观测资料确定的黄海平均海水面(高程为0)作为高程起算面,并在青岛建立了水准原点,水准原点的高程为72.260M,全国的高程均以他为基准进行推算。
在半径10KM的范围内,即面积约为300KM*2内,以水平面代替水准面所产生的误差可以忽略不计。
以平面水准面,在1KM的距离上高程误差就有8CM。
因此,当进行高程测量时,应顾及水准面曲率的影响。
测量工作应遵循两个原则:一是:“有整体到局部,有控制到碎布”:二是“步步校核”。
水准测量是利用一条水平视线来确定两点之间的高差,然后推算地面点发高程。
三角测量和水准测量一广泛应用于高程测量中。
水准仪只要由望远镜、水准器、和基座三部分组成。
水准仪的使用啊、包括仪器的安置、粗略整平,瞄准水准尺、精平和读数。
当眼睛在目镜上下微微移动时,若发现十字丝与目标影像有相对运动,称为视差。
消除视差的方法是重新仔细进行物镜对光,直到眼睛上下移动,读数不变为止。
误差产生原因:仪器误差、观测误差、环境误差。
角度测量是确定地面点位的基本测量工作之一,角度测量分为水平角测量和竖直角测量。
水平角测量是为了确定地面点的平面位置:竖直角测量是为了求得地面两点间的高差或将地面两点间的斜距改算成水平距离。
DJ分别为“大地测量”和“经纬仪”的汉语拼音第一个字母,07、1、2、6、15分别为该仪器一测回方向中的误差的秒值。
1.测量学的研究对象是什么?测量学是研究地球的形状、大小以及测定地面点或空间点相对位置的一门科学。
2.测图与测设有何区别?测图——利用测量仪器和工具,通过测量地面点的有关数据,按一定的方法将地表形态及其信息绘制成图,这项工作成为地形图测绘,简称测图。
测设——利用测量仪器和工具,把图纸上设计好的建筑物或构筑物的位置在地面上标定出来,作为施工的依据,这项工作称为施工放样,简称测设。
这是改造自然的过程。
测图与测设的工作过程是相反的。
3.何谓大地水准面?它在测量工作中的作用是什么?海洋或湖泊的水面静止不流动时,每一点受到的重力相同,形成一个重力等位面,假想这个静止不动的海水面延伸穿过所有的陆地与岛屿,形成一个封闭的曲面,这个曲面称为水准面。
理想的静止的封闭曲面。
是测量工作的基准面4.我国的高程系统?山东省青岛市观象山其高程为72.289m5.何谓绝对高程、相对高程、高差?两点之间绝对高程之差与相对高程之差是否相等?地面点到大地水准面的铅垂距离成为该店的绝对高程,又称海拔。
地面点到假定水准面的铅垂距离称为相对高程,也称假定高程。
地面上两点间的高程之差称为高差。
6.测量工作的基本原则及其作用是什么?控制测量与碎部测量的概念?原则:1,从整体到局部,先控制后碎步2,前一步工作未作检核不进行下一步工作。
作用:控制与减小测量误差,保证测量结果的精度。
控制测量:测量工作实施时,依据相应的测量技术规范,在测区内按一定的密度,选择若干个具有控制意义的地面点,并精确出这些点的平面坐标和高程,这项工作称为控制网。
碎步测量:碎步测量是以控制点为依据,利用仪器和工具,按照一定方法逐点测定控制点周围的地物,地貌的平面位置和高程,并按规定的比例尺和符号将其缩绘在图纸上。
7.测量的三项基本工作是什么?距离测量,角度测量,高程测量8.地球曲率对水平距离和高程有何影响?对水平距离的影响:水平距离的影响:在半径为10km的范围内,地球曲率对水平距离的影响可以忽略不计,可以用水平面代替水准面;对一般精确度要求的距离测量,半径范围可放宽到20km。
测量学测量学:是研究地球的形状和大小以及测定地面点的位置和高程,将地球表面的地形及其他信息测绘成图的学科。
测量学的分支科学1、普通测量学2、大地测量学3、摄影测量学4、工程测量学5、海洋测量学测量学的任务1.测图2、测设3、监测水准面:处于自由静止状态的水面。
大地水准面:平均海水面向陆地延伸所形成的闭合水准面测量坐标系: ①地理坐标系②平面直角坐标系③地心坐标系高斯投影:是地图投影的一种,是实现地球与平面转换的科学方法。
测量高程系:1956年黄海平均海水面的水准原点高程为72.289M,1985年国家高程基准的水准原点高程为72.260M。
两者相差0.029m。
测量工作中是以大地水准面作为高程基准面。
地球曲率的影响:1.对水平距离的影响忽略不计;2.对水平角的影响忽略不计;3.对高程影响较大。
地物:是地表面的固定性无体。
地貌:是地球表面各种起伏的自然形态。
测量的基本工作:距离、角度、高程测量测量工作的基本原则:在程序上“先控制后碎步”,在布局上“由整体到局部”,在精度上“从高级到低级”、“步步有校核”水准测量原理:利用水准仪提供一条水平视线,配合水准尺测出两点间的高差,根据已知点高程,求出待定点高程.高程测量可分为水准测量、三角高程测量和GPS高程测量等。
水准仪分为微倾水准仪、自动安平水准仪、数字水准仪。
微倾水准仪精度可分为:DS05、DS1、DS3、DS10、DS20五个等级。
DS3型微倾水准仪组成: 1.望远镜2、水准器3、基座水准仪应满足的几何条件(1)圆水准器轴应平行与仪器竖轴(2)十字丝横线应垂直于仪器竖轴(3)水准管轴应平行于视准轴DS3仪器的水准管划分值为20″/2㎜微型水准尺的使用步骤:安置→初平→照准(目镜调焦→初略瞄准→物镜调焦→消除视差→精确调焦)→精平→读数水准点:沿水准路线每隔一定距离布置的高程控制点。
水准点分为永久性水准点和临时性水准点测站:安置水准仪的地方测点;立水准尺的点侧段:两水准点间的路线水准路线:水准测量设站观测经过的路线。
测量学的名词解释测量学是应用数学和物理学原理的科学,用于量化和描述物理量的大小、形状和性质。
它是现代科学和工程领域中不可或缺的一部分,为我们提供了衡量和比较事物的工具。
一、测量学的基本概念和原理测量学的基本概念是指测量的对象、方法和结果。
测量学的核心原理是建立量化关系,通过测量对象与已知参考标准的比较来确定其大小和性质。
为了确保测量的准确性和可靠性,测量学通过统计学方法对测量结果进行分析和评估。
二、测量学的量纲和单位在测量学中,量纲是描述物理量的性质和特征的概念。
常见的量纲包括长度、质量、时间、电流、温度等。
单位是用来表示数量的衡量单位,如米、千克、秒等。
测量学通过标准化单位来确保不同测量结果之间的可比性和一致性。
三、测量误差和不确定度测量误差是指测量结果与真实值之间的差异。
由于测量中存在着各种不可避免的误差源,如仪器的精度、环境条件的影响等,因此测量结果往往无法完全准确。
为了评估测量的可靠性和精度,测量学引入了不确定度的概念。
不确定度是对测量结果的范围估计,反映了测量的不确定程度。
四、测量系统的特性和校准测量系统的特性包括准确性、精确性、灵敏度、分辨率等。
准确性是指测量结果与真实值之间的接近程度,精确性是指测量结果之间的一致性和重复性。
灵敏度是指测量系统对小量变化的响应程度,分辨率是指测量系统能够区分的最小变化量。
为了确保测量系统的准确性和可靠性,测量学中引入了校准的概念。
校准是通过与已知参考标准的比较来确定测量系统的偏差和误差,并进行修正和调整。
五、测量数据的处理和分析在测量学中,测量数据的处理和分析是十分重要的环节。
测量数据的处理包括数据采集、整理、计算和存储等过程。
测量数据的分析包括统计学方法的应用,如平均值、标准差、偏差等指标的计算和解释。
通过对测量数据的处理和分析,可以得出对测量对象性质和规律的认识和理解。
六、测量学的应用领域测量学广泛应用于科学、工程、医学、环境等领域。
在科学研究中,测量学可以帮助我们理解和描述自然界中的各种现象和规律。
测量学作业学院:化工学院班别:环境11-1姓名:学号:110140301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。
答:测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面、水下及空间位点的科学。
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,或根据测得的数据绘制地形图。
测设是指把图纸上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。
大地水准面试指通过平均静止的海水面并向大陆、岛屿延伸而形成的闭合曲面。
地球椭球面是指拟合地球总形体的旋转椭球面。
绝对高程地面点到大地水准面的铅垂距离,也叫海拔。
相对高程是指选定一个任意的水准面作为高程基准面,这时地面点至此水准面的铅垂距离称为该点的相对高程。
6°带是从格林尼治首子午线起每隔经差6°划分为一个投影带。
高斯平面直角坐标是以中央子午投影为X轴,赤道投影为Y 轴,两轴交点为坐标原点。
参心坐标系是以参考椭球面(椭球中心不位于地球质心)为基准面而建立的坐标系。
地心坐标系是一地球椭球面(椭球中心位于地球质心)为基准面而建设的坐标系。
正高是地面点到大地水准面的铅垂距离成为该点的正高。
大地高是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?答:测量学主要内容包括两部分是测定和测设。
区别: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,或根据测得的数据绘制地形图。
而测设是指把图纸上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。
3、简述Geomatics的来历及其含义。
答:Geomatics的来历:1993年Geomatics才第一次出现在美国出版的Wwbster词典(第3版)中,定义为:Geomatics是地球的数学,是所有现代地理科学的技术支撑。
二.测量学主要内容主要内容包括两方面:测定和测设。
测定:用测量仪器,通过测量、计算,从而获得一系列的测量数据和成果,将地球表面的地形按照一定比例尺缩绘成地形图。
测设:指用一定的测量方法,按照要求的精度,把图纸上规划好的建筑物、构筑物在实地标定出来,又称为施工放样。
大地水准面和铅垂线分别是野外测量的基准面和基准线。
1.基准线测量上,把重力的方向线作为基准线,并称之为铅垂线。
2.基准面水准面——自由静止的水面。
它是受地球重力影响而形成的,是一个处处与铅垂线垂直的连续曲面,同时又是一个重力等位面,即同一水准面上的任何一点都具有相同的重力势能。
另外,水面有高有低,因此符合上述特点的水准面有无数多个。
大地水准面——假想静止的平均海水面向大陆和岛屿内延伸而形成的封闭曲面。
它是水准面中的一个。
水平面——与水准面相切的平面。
当测量区域较小时,可用水平面代替水准面或大地水准面。
P4我国大地原点、大地水准面、大地坐标系绝对高程——地面点到大地水准面的铅垂距离(简称为高程),又称为海拔。
相对高程——地面点到任一水准面的铅垂距离,又称为假定高程。
高差——两地面点之间的高程差。
hAB=HB–HA= H'B–H'A由此可见两点间的高差与高程起算面无关。
高差有正负,注意下标AB与BA不同我国的高程是以青岛验潮站推算的黄海平均海水面(水准零点)作为全国的高程起算基准面,为测量方便起见,我国在青岛观象山上设有水准原点,其高程为72.260米。
全国各地的高程都是以它为基准进行测算的。
“1956年黄海高程系”,青岛市观象山水准原点高程为72.289m。
“1985年国家高程基准”,青岛市观象山水准原点高程为72.260m。
1987年后启用此基准。
独立平面坐标系与数学中平面直角坐标系相比,不同点:(1)测量上取南北方向为纵轴(X轴),东西方向为横轴(Y轴);(2)角度方向顺时针度量,象限顺时针编号;(3)直线方向,采用坐标方位角表示;(4)原点一般选在测区的西南角,以便使整个测区内各点的坐标为正值。
第一章绪论§1.1 测量学的发展、学习意义及要求一.测量学的发展概况1.我国古代测量学的成就(1)长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国地图——最早的可见的古地图。
(2)北宋时沈括的《梦溪笔谈》中记载了磁偏角的发现。
(3)清朝康熙年间, 1718年完成了世界上最早的地形图之一《皇兴全图》。
2.目前测量学发展状况及展望(1)测量室内外一体化。
(2) GPS(Global positioning system)的发展。
(3) RS(Remote sense)的发展。
(4) GIS(Geographic information system)的发展。
(5) 3S技术的结合,和数字地球的概念。
二.路桥专业学生学习测量学的意义及要求1.学习本课程的意义。
从公路的设计、施工、竣工到日后扩建维修及变形监测均要进行测量工作。
从高职路桥专业的特点,更要学好测量学。
2.掌握好本课程的要求。
认真听课,做好笔记;独立完成作业;实验课认真对待。
三.测量学科的分类1.测量学的定义——根据它的任务与作用,包括:测定(测绘)——由地面到图形。
测设(放样)——由图形到地面。
2.测量学科的分类一般分为:普通测量学、大地测量学、摄影测量学、工程测量学和制图学。
复习:测量学的分类§1.2 地面点位的确定在测量工作中,我们一般用:某点在基准面上的投影位置(x,y)和该点离基准面的高度(H)来确定。
一.测量基准面1.测量工作基准面——水准面、大地水准面。
水准面——静止海水面所形成的封闭的曲面。
大地水准面——其中通过平均海水面的那个水准面。
水准面的特性——处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面。
铅垂线——测量工作的基准线2.测量计算基准面——旋转椭球由一椭圆(长半轴a,短半轴b)绕其短半轴b旋转而成的椭球体。
二.地面点的坐标坐标分为地理坐标、高斯平面直角坐标和平面直角坐标。
(一)地理坐标(属于球面坐标系统)适用于:在地球椭球面上确定点位。
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。
《测量学》教案第一章绪论一、测量的主要任务1.将现场的地形、地貌通过测量取得空间点的三维数据;2.依据测量数据绘制地形图,进行设计和计算;3.按照工程设计将设计数据进行施工放线、控制测量。
二、测量使用的主要仪器1.工程测量——水准仪;2.角度测量——经纬仪;3.距离测量——钢尺。
三、地面点的构成要素1.实际地面点——三维坐标(高程、距离、角度)2.图上空间点——标注高程后用二维平面表示四、高程1.绝对高程——国家统一标准(黄海水平面)为0点2.相对高程——以所测地域某一点为假设工程的基准点(便于测量、绘图和计算)。
将相对高程的0点与绝对高程的0点挂钩,即可换算出任意测量点的绝对高程。
第二章水准测量一、水准仪的构造和使用二、水准测量原理1.从已知高程点出发,利用水准仪视线水平,测量未知点与已知点高差,计算未知点高程。
2.高差(1)高差=后视-前视1)后视——已知点的水准测量值(先观测的已知高程点)2)前视——未知点的水准测量值(后观测的未知点)3)高差计算值——可+可-(2)未知点高程:H B=H A+h AB=H A+(a-b)三、水准测量外业1.从国家水准点引测高程点(BM)2.水准测量架立水准仪→先读后视→再读前视→移动仪器3.测量检验4.测量检核(1)计算检核——记录的计算值是否正确(表2-1)(2)测站检核——测量读数是否正确(变动仪器高两次观测、双面尺两次读数)(3)成果检核——测量精度是否满足要求1)附合水准路线——从已知高程点测到另一已知高程点2)闭合水准路线——从已知高程点出发,测一闭合回路,仍用起始点高程检测3)支水准路线——往返测量(4)精度要求——闭合差满足测量规范要求(式2-8)四、水准测量内业(闭合差调整)——按测站数平均后反号分配第三章角度测量一、经纬仪的使用1.水平角观测——相对位置2.竖直角观测——相对高差二、水平角观测1.测回法——适用于两点间(表3-1)2.方向观测法(全圆测回法)——适用于多点测量(表3-2)三、误差分配——按盘左和盘右读数平均值分配第四章距离测量与直线定线一、测量工具——钢尺、花杆(或经纬仪)二、测量精度保障1.两点间为直线距离2.每一尺保证为水平距离(非斜距)3.往返测量三、方位角1.概念——某一直线与北的顺时针水平角度2.计算方位角时,两点间的距离为射线3.正反方位角α21=α12+180°4.坐标方位角的推算线路测量时只用罗盘对初始线段定方位,后续测量线段的方位采用推算的方法,以减少定防卫的误差。
α前=α后+180°±β按测量线路的前进方向,每一点的观测角分为左角和右角,计算时为左+右-第五章测量误差的基本原理(略)第六章小地区控制测量一、测量点的分类1.控制点(1)点的分布应控制整个测量区域(2)测量精度要求高(角度——经纬仪;高程——水准仪;距离——钢尺)(3)作用1)地形碎部测量的基点——设立永久桩2)施工放线和施工控制的依据2.碎部点(1)反映地形地貌点——用于勾绘地形图(2)精度要求低——只用经纬仪观测(3)不设桩二、导线测量1.分类(1)闭合导线——适用于开阔地域(图6-3)(2)附合导线——适用于狭长地域(图6-4)(3)支导线——上述两种导线中的加密点(图6-3)2.外业工作(1)选点建立标志(P95)(2)量边距离(3)测角1)闭合导线——测内角2)附合导线——测左角或右角,但应取单一方向(左右以测量的前进方向区分)(4)连测——逐点架设经纬仪,连续用测回法测量3.闭合导线的内业计算(1)编制计算表格(表6-5)(2)填入测量数据和已知数据(点号、观测的角值、初始方位角、距离量测值、初始点XY坐标值)(3)第一次平差——角度平差。
按多边形内角和原理计算并调整观测的角值(4)从已知方位角推算各边的方位角(式6-3、6-4)(5)计算各控制点的坐标增量△X和△Y1)△X12=D12Cosα122)△Y12=D12Sinα12(6)第二次平差——距离平差。
按照闭合导线∑△X=0和∑△Y=0的原则,调整坐标增量1)f x=∑△X测2)f y=∑△Y测3)闭合差按边长占总长度的比例反号分配(7) 计算各控制点的坐标值 4. 附合导线的内业计算(1) 编制计算表格(表6-6)(2) 填入测量数据和已知数据(点号、观测的角值、初始和终端方位角、距离量测值、初始点和终端XY 坐标值)(3) 依据实测值,从起始边的方位角推求终端边的方位角∑±⋅+=测,终β180n αα 始 (按照路线方向的测角,左+右-)(4) 第一次平差——角度平差。
将已知终端方位角与推求方位角的差值,平均分配到各测角 (5) 计算各控制点的坐标增量△X 和△Y1) △X 12=D 12Cos α12 2) △Y 12=D 12Sin α12(6) 第二次平差——距离平差。
1) 以起始点与终端点坐标差值△X 和△Y 2) f x =∑△X 测-(X 终-X 起) 3) f y =∑△Y 测-(Y 终-Y 起)4) 闭合差按边长占总长度的比例反号分配 (7) 计算各控制点的坐标值 三、 小三角测量1. 概述(1) 适用条件——通视距离较短和不易进行长度测量地段 (2) 原理——利用三角形正弦定理,用角度推求边长ba Sin bSin a αα= (3) 三角网的布设——单三角锁、中点多边形、线形三角锁(图6-18、19、20) 2. 外业测量(1) 踏勘选点(2) 建立标志(设桩)(3) 绘制计算简图(图6-21)1) 标注三角形编号 2) 确定角的名称b i ——已知传距边对角a i ——前进传距边对角(待推边) c i ——间隔边对角(4) 量测起始边和检验边的长度(5) 在每个三角形顶点观测水平角夹角 3. 内业计算(1) 编制计算表格(表6-8)(2) 填入测量数据和已知数据(三角形编号、观测的角值、初始和检验边的长度)(3) 第一次平差每个三角形内角的调整1) 计算每个三角形内角和的差值 f i =a i +b i +c i -180°≤f i 容2) 将差值反号平均分配到每一个角 (4) 第二次平差1) 计算边长闭合差ρ⋅⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=∏∏==n i ini in D Sina D Sinb D W 1011 2) 计算角度二次调整值∑=+-=ni i iDi ctgb ctgaW V 1)(3) 再次调整实际测量的角度值i. 为了保证三角形内角和满足180°的要求 V i =V ai =-V biii. 计算各三角形的最终角度值 A i =a i +V ai B i =b i +V bi C i =c i4) 用正弦定理计算各边的边长第七章地形图的基本知识一、 比例尺1. 比例换算 M dD D d 11== 2. 比例尺的选择 (1) 图纸的用途 (2) 图纸的大小 二、 等高线的概念1. 含义——地形图上相同高程点的连线2. 等高距——相邻等高线的高差3. 等高线平距——相邻等高线间的水平距离 等高距和等高线平距反映地面坡度的陡缓三、 等高线的分类——为了在图上便于识别和辨读,用不同线形标志1. 首曲线——按规定等高距勾绘的等高线,即最初勾画的等高线。
用细视线标志2. 计曲线——高程能被5倍基本等高距整除的等高线,即每隔4根首曲线有一条计曲线。
用粗实线标志3. 间曲线——不能显示地貌时,在两条首曲线间加密的等高线。
用长实线标志4. 助曲线——在间曲线之间,采用41倍等高距加密的曲线。
用短虚线标志四、 等高线特性1. 同一等高线上各点高程相等2. 等高线是闭合曲线(可能不在图内闭合)3. 除悬崖或绝壁外,等高线不能相交或重合4. 等高线反映实际地形的坡度5. 等高线与山脊或山谷成正交 五、 识图——图7-1第八章地形图测绘一、 视距测量——碎部点测量(与§6-6一起看)1. 仪器安放在控制点,对控制范围的地形、地貌进行测量2. 只用经纬仪观测(1) 由于测量精度要求较低,不需用水准仪和钢尺测量(2) 水平角读出方向值、中丝读数和竖直角计算高差、上下丝读数差和竖直角计算水平距离二、 计算规则(图8-5)1. 高差v i KlSin h -+=α221h ——高差K ——仪器内设常数,为100 l ——上下丝读数差 i ——仪器高 v ——中丝读数为了便于计算,最好用竖直微动镙旋将中丝卡在仪器高值或仪器高加整米数。
2. 水平距离 α2KlCos D = 三、 测量步骤1. 在控制点架立经纬仪、对中、整平2. 量取仪器高i3. 后视另一控制点、水平度盘调0——定向4. 对准目标尺——用水平止动、水平微动、竖直止动、竖直微动5. 观测——记录中丝读数、上丝读数、下丝读数、水平读盘读数、竖直度盘读数6. 记录数据7. 计算高差、高程和距离 8. 绘图四、 地形图绘制1. 在图纸上按坐标点出所有控制点2. 将半圆仪中心定在控制点,并与碎部测量定向点用直线连接——碎部点绘图定向3. 按照水平角测量记录值将半圆仪的相应刻度与定向线重合4. 沿半圆仪直边方向按图的比例确定距离,将点定位,并标注高程(点位代表小数点)5. 将全部碎部点标注在图上6. 勾绘首曲线——所有相关点间均需内插确定首曲线工程点的位置,徒手自然勾出等高线形状7. 添加必要的间曲线和助曲线 8. 在首曲线基础上加粗计曲线9. 标注或显示特殊地形、地貌——河流、房屋、道路及有关的建筑物和构筑物第九章地形图的应用一、 确定图上直线的长度、坐标方位角、坡度1. 长度(1) 直接量测——用比例尺换算 (2) 坐标计算2222)()(pq pq q p q p pq y x x x x x D ∆+∆=-+-=2. 方位角(1) 图解法——连接两点并标出北的方向线,用半圆仪量测(精度较低)(2) 解析法(图9-3)bcbc b c b c bc x yarctg x x y y arctg∆∆=--=α1) 北东方向(0°~90°)xyarctg bc ∆∆=α2) 北东方向(90°~180°)xyarctgbc ∆-∆+= 180α 3) 北东方向(180°~270°)xyarctgbc ∆-∆-+= 180α 4) 北东方向(270°~360°)xyarctg bc ∆∆-+= 360α (3) 直线坡度Md hD h i ⋅== 二、 面积量算1. 简单方法(1) 树透明方格纸面积内的方格数,按比例尺换算为实际面积(2) 平行线法——将区域划分为若干小块,每一个小块的面积视为梯形,累加计算 2. 较为精确的方法(1) 解析法——只能用于规则图形1) 在图形外建立平面坐标系2) 将图形各角点与X 轴(或Y 轴)连垂线3) 按梯形原理分别计算X 轴(或Y 轴)与区域最外轮廓线组成的面积,以及与区域最内轮廓线组成的面积 4) 二者的面积差即为区域面积(2) 求积仪法——利用专门仪器(图9-9) 三、 绘制纵断面图(精度较低)1. 在地形图上标出建筑物的布置方向(如地下管道)2. 计取轴线与等高线交点的高程和距离3. 在变态比尺(总横坐标不采用同一比例尺)的纵断面图上标出地面点的图形四、 选定最短路线1. 选择要求的坡度2. 用等高距和比例尺计算图上的等高线平距3. 从某一点出发,以平距为半径寻找与上(或下)一等高线的交点4. 依此类推,直到终点5. 每一点都可能与相邻等高线有两个以上的交点,最终还要根据实际情况确定最终的路径 五、 确定汇水面积1. 在地形图上标出分水岭线2. 用求面积方法计算 六、 土地平整1. 平整成水平面(填、外平衡) (1) 绘制区域内的方格网(2) 各方格角点在地形图上的高程标注在方格的左上方 (3) 计算设计高程nH H H HH 44320∑∑∑∑+++=中拐边角式中:H 角——只涉及一个方格计算 H 边——涉及两个方格计算 H 拐——涉及三个方格计算 H 中——涉及四个方格计算(4) 将各方格角点的填(挖)高度Δh 标注在角点的右上方 填(挖)高度=地面高程-设计高程(5) 计算填(挖)方量——每个方格点控制41方格面积角点控制面积的工程量=Δh ·41方格面积边点控制面积的工程量=Δh ·21方格面积拐点控制面积的工程量=Δh ·43方格面积中点控制面积的工程量=Δh ·方格面积2. 平整成等倾斜面——已知三个点的控制高程 (1) 确定等高线平距1) 连接高差较大的两个点 2) 依据两点的实际高程差,在连线上用比例计算法确定平整后的等高线位置(2) 确定等高线方向——将第三点与连线上与其高程相同点连线(此线为未来等高线方向的极限)(3) 在确定等高线平距连线的各等高距点,依据方向线作各平行线即为平整后等高线3. 连接图上实际等高线与设计等高线线交点,标出填挖区域4. 计算填(挖)方量——与平整为水平的原理相同,列表计算第十章测设的基本工作(施工放线保证精度)一、 放线工具1. 距离——钢尺2. 水平角——经纬仪3. 高程——水准仪 二、点的位置 1.直坐标法(1) 设计图上取得点的XY 坐标(2) 现场依据基准点定出南北方向的基线 (3) 在A (或B )方向量X (或Y )的距离(4) 经纬仪在各距离点定出方向后,望远镜旋转90°后量Y (或X )的距离(5) 四个角分别架立经纬仪,检查各角是否为90°2. 极坐标法——适用于距离较短且便于量距的地面点(图10-7) (1) 内业1) 已知条件:设计点坐标A(x a,y a ),B (x b,y b );放线地面控制点参数2(x 2,y 2),4(x 4,y 4),α23,α43 2) 计算放线角:β1=α23-α2Aβ2=α4B -α43其中方位角:222x x y y arctgA A A --=α444x x y y arctgB B B --=α距离:A A A A Cos x x Sin y y D 22221αα-=-=BB B B Cos x x Sin y y D 44442αα-=-=(2) 外业1) 2点架设仪器,瞄准3点水平盘调0 2) 望远镜调到β1角度 3) 沿2A 方向量取D 1 4) 同样方法放出B 点 5) 丈量AB 距离校核3. 角度交汇法(不便于量距点,仅用经纬仪放线)——图10-8 (1) 图上计算出β1、β2、γ1、γ2 (2) A 点架设经纬仪测定β1角 (3) 沿AP 1方向打两个临时桩(4) 同样方法在B 和C 点放出BP 2和CP 3 (5) 用细线连接各桩顶组成误差三角形 (6) 三角形重心点为P 点4. 距离交汇法——短距离直接用钢尺或线绳利用两圆相交找出点位 三、圆曲线主点测设1. 主点——曲线控制点,包括起点ZY 、中点JD 和终点YZ2.主点放线(图10-11)(1) 在已知直线上定出曲线起点位置(2) 沿直线从ZY 点量取距离T →打桩(确定JD 点)(3) 在JD 支仪器→后视ZY →旋转望远镜→水平盘调到180°-α→确定YZ 方向→量取距离T →确定YZ 点(4) 旋转望远镜→令水平角等于)180(21α- →量取距离E →确定QZ位置四、 圆曲线的详细测设1. 偏角法(图10-12) (1) 特点:1) 利用弦切角等于圆心角之半原理2) 仪器架立在ZY 点不动,放出全部曲线 3)(2) 内业1) 预先确定曲线弧上间隔点距离l2) 计算偏角值:⎪⎭⎫⎝⎛=⋅⋅=∆2180211θπ R l3) 计算弦长:1'2∆⋅=Sin R c(3) 外业1) ZY 点架立经纬仪→对准JD 点,水平盘调02) 移动望远镜△1度→确定1点方向→量取弦长c ’→定出1点位置 3) 望远镜移到2△1度→以1点为圆心,c ’为半径画弧→与视线交点为2点4) 依此类推放线到倒数第二点5) 最后一段的弧长可能不等于预先设定的长度,即偏角不是△1的整数倍,则:2α=∆终→以倒数第2点为圆心,相应弦长为半径确定终点6) 以中点和终点的主点校核放线精度 2. 直角坐标法——切线支距法(图10-13)(1) 内业1) 在曲线的起点和终点建立坐标系,以曲线的切线方向为X 轴,径向为Y 轴2) 以弧长l=10m 划分曲线上的细部点3) 计算相应圆心角πφ180⋅=R l4) 列表计算各点坐标 X i =R ·Sin(i φ)Y i =R -R ·Cos(i φ)=R[1-Cos(i φ)] (2) 外业1) ZY 点架立经纬仪→瞄准JD 确定X 方向 2) 分别量取X i 值,定出相应垂足3) 分别在各垂足点架立仪器→确定切线的垂线方向→量取相应Y i为园弧上曲线各点4) 中点后的圆弧点可从终点反方向放线(减小量距误差) 3. 弦线支距法——以所选弦长为基线(图10-14) (1) 内业1) 将曲线划分成若干段(用于弦长较大的原弧或复合曲线)2) 计算每段弦长22φSin R c ⋅=3) 计算弦线中心点长度222⎪⎭⎫⎝⎛-=c R OP4) 将c 再细划分成若干等长段(2~4m ) 5) 建立坐标系坐标圆点在21弦长处X 轴沿弦线向由 Y 轴沿径向向外6) 计算各点的相应参数OP x R y i i --=22i i x cb -=2(-x i 方向) i i x cb +=2(+x i 方向)(2) 外业1) ZY 架立经纬仪→JD 点对02) 顺时针旋转2φ角度→量取弦长得B 点3) 自ZY 点量取b i4) 在各b i 点分别转90°量取y i 5) 连接各点第十一章 施工测量一、 施工测量的控制1. 大型建筑工地——建筑方格网(十字形、口字形或田字形)2. 小型建筑工地——1条或几条基线控制 二、控制网或基线的主点发现1.将主点坐标换算为测量坐标系的测设数据(图11-4)已知施工坐标系0点在地面的坐标,0x 和,0y 及P 点坐标,在施工坐标系内的坐标值可通过坐标换算求得X p =,x +A p Cos α-B p Sin αY p =,0y + A p Sin α+B p Cos α2. 建筑方格网的测设——由地面已知测量控制点放主点线(图11-5,11-6) (1) 第一条基线1) 内业——图上确定参数值β1、β2、β3、D 1、D 2、D 32) 外业粗放——在每个主点的混凝土桩头设置10×10cm 铁板 从1点放出A ,点 从2点放出O ,点 从3点放出B ,点3) 调整误差i. 在O ,点架立经纬仪→量测∠A ,O ,B ,与180°的差值 ii. 计算调整距离ρβδ-⋅+= 180)(2b a abiii. A ,、O ,、B ,各向直线方向移动相同的δ值,即为AOB 直线点的位置(2) 垂直基线1) 在O 点架立经纬仪以A (或B )定向 2) 旋转90°后定出C 、D 方向3) 精确量出OA 、OB 、OC 、OD 点并建立标志 (3) 依据主线放出其他网格三、 建筑物定位——依据施工坐标网或基线 四、 橢圆放线1. 直接拉线法——用于较小的橢圆(图11-17)(1) 内业——计算橢圆方程12222=+by a x 的焦点22b a c -=F 1O=F 2O=c(2) 外业1) 放出橢圆的两条主轴线2) 定出焦点F 1O 和F 2O 的位置 3) 取铁丝长度等于F 1C+F 2C4) 将铁丝两端固定在F 1和F 2点画弧 2. 四圆心法——大型橢圆 (1) 内业(图11-18)1) 橢圆作图i. 画出长、短轴的主轴线ii. 依据橢圆方程确定橢圆与长、短轴的交点A 、B 、C 、D iii. 以O 为圆心,OA 为半径交OD 于E 点 iv. 以C 为圆心,CE 为半径交AC 于F v. 作AF 中垂线交两轴于O 1和O 2 vi. 同样方法确定O 3和O 4位置vii. 以O 1和O 3为圆心,O 1A 为半径画圆 viii. 以O 2为圆心,O 2C 为半径画弧 ix. 以O 4为圆心,O 2C 为半径画弧 2) 图上量取数据(图11-21)i. 4个圆心与坐标0点的距离 D 1=OO 1=OO 2 D 2=OO 1=OO 4 ii. 半径 R 1=O 2G=O 4H R 2=O 1A=O 3Biii. 切点位置——角度表示 ∠O 1O 2O=α1 ∠AO 1G=α2iv. 确定各柱位置 橢圆周长:L=()221122111804180218022R R R R ααππαπα+=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅+⋅⋅各柱间距=nL(n 为柱的个数) (2) 外业1) 实地放出长、短轴基线2) 按内业数据确定O 1、O 2、O 3、O 4点的位置3) 在O 2和O 4点用经纬仪测角和钢尺量距的方法确定4个切点的位置4) 依据内业数据分别在4个圆心点,以相应半径画弧确定橢圆曲线的轮廓5) 确定各柱位置和方向(图11-20,21)i. 按结构设计图纸设定的位置,在长轴的曲线上定出第一个柱的位置(1点)ii. 以1点为圆心,短轴为半径交长轴于1‘点,1-1,连线为柱的方位iii. 以下各点依据柱间距确定位置,按上法确定方位3. 坐标计算法——大型橢圆(图11-19) (1) 内业1) 以长、短轴为纵横坐标轴 2) 划分等距离间隔点3) 列表计算橢圆各点位置的坐标(2) 外业——现场按坐标(X i ,Y i )放线 五、 厂房柱列轴线的测设1. 平面位置定位——类似于坐标放线原理2. 安装测量——用经纬仪从两个方向保证垂直 六、 高层建筑物的施工测量1. 原理:控制和引测轴线2. 方法(图11-33)(1) 足够远处定出两条轴线控制桩(2) 基础到地面时,将轴线投影到建筑物上 (3) 建筑物升高后,在每层定出控制轴线 七、 建筑物倾斜观测(图11-51,52)1. 设点——距烟囱1.5H 处,大致直角方向设立A 、B 观测桩2. 观测(1) A 点架立经纬仪1) 观测底部两切线夹角β2) 在2β处标出A ,点位置3) 测顶部两切线夹角β,4) 在A ,高程处标出2,β的点A ,,5) 根据三角形定比定理计算垂直偏差,A AA A L RL δδ⋅+=(2) B 点架立经纬仪——同样方法计算出该方向的垂直偏差,B BB B L RL δδ⋅+=(3) 倾斜计算1) 倾斜量——两圆心偏差量22,BA OO δδ+= 2) 倾斜度HOO i ,=。