测量学2015.doc

带上计算器题型：选择题:102=20；填空题:102=20；名词解释：44=16；简答题：46=2；计算和问答：20（3题）第一章 概论1、测量学的两个内容两大基本任务：测定和测设。测定：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成果，将地球表面的地形缩绘成地形图，供经济建设、规划设计、国防建设及科学研究使用。（ 地面 图纸 ）测设：指用一定的测量方法，按照一定的精度，把设计图纸上划设计好的建(构)筑物的平面位置和高程标定在实地上，作为施工的依据。（ 图纸 地面 ）2、我国采用的坐标系统北京“54” （最早）西安“80”CGCS2000（2000国家大地坐标系）。WGS84是美国坐标系统，应用于GPS。高程坐标系统：我国最早是56高程系（1956年黄海高程系），后来是85高程系（1985国家高程基准）。3、高斯平面直角坐标系统的定义高斯平面直角坐标系（左手系）X轴作为坐标纵轴，Y轴作为坐标横轴。中央子午线的投影为高斯平面直角坐标系X轴；赤道投影为高斯平面直角坐标系的Y轴。高斯投影首先是将地球按经线分为若干带，称为投影带。它从首子午线(零子午线)开始，自西向东每隔6划为一带，用表示带号，位于各投影带中央的子午线称中央子午线(L0)；也可由东经130开始，自西向东每隔3划为一带，用n表示带号，我国国土所属范围即带号N=l323（n=2446）。6带中央子午线经度L0 =6N-33带中央子午线经度L0 =3n。例如，南京市处于东经11847 ，即N=(11847+3)/6= 20L0 = 620-3 = 117即 n = 11847/3= 40由于我国国土全部位于北半球(赤道以北)，x坐标值均为正值，而y坐标值则有正有负。为了避免y坐标值出现负值，我国规定将每带的坐标原点向西移500km。中央经线向（西）左侧偏移500千米。 4、地球的三大表面地球自然表面（地貌与地形）地球的自然表面高低起伏，是一个复杂的不规则的表面。地球物理表面（大地水准面）假想有一个静止的海水面，向陆地延伸形成一个封闭的曲面，这个曲面称为水准面。水准面上每一个点的铅垂线均与该点的重力方向重合。由于海水面受潮汐影响而有涨有落，所以水准面有无数个，但对于一个国家而言，大地水准面有且只有一个。大地水准面:静止海水面向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。地球数学表面（旋转椭球面，亦即参考椭球面、地球椭球面）旋转椭球面：为了测量计算和制图的方便，人们选择一个非常接近大地水准面且能用数学模型表达的曲面代替大地水准面，这个曲面称作旋转椭球面。5、测绘的内外业工作的基准面和基准线大地水准面和铅垂线是测量外业所依据的基准面和基准线；参考椭球面和法线是测量内业计算所依据的基准面和基准线。 还有就是旋转椭球面，亦即参考椭球面、地球椭球面。 基准线：铅垂线 基准线：法线6、经纬度如何定义？经度：通过地轴和地球表面上任一点P的子午面不过格林尼治天文台的子午面的两面角，即以起始子午面作为计算经度的起算，过P点的子午面与起始子午面之间的夹角入即为P点的经度，向东从0180称东经，向西从0180称西经。纬度：过P点的铅垂线与赤道面之间的夹角即为P点的纬度；赤道以北从090称北纬，赤道以南从090称南纬。P点的经度和纬度已知，则该点在地球表面上的位置即已确定。7、四种GNSSGNSS全称是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System），它是泛指所有的卫星导航系统，采用卫星直接进行空间点的三维定位。美国：GPS （在测量高程上精度较低） 俄国：GLONASS 伽利略欧盟：GALILEO（未真正投入使用） 中国：BDS 北斗 8、4D产品数字高程模型DEM、数字线划地图DLG、数字栅格地图DRG、数字正射影像图DOM。数字高程模型DEM：在某一投影平面（如高斯投影平面）上规则格网点的平面坐标（X，Y）及高程（Z）的数据集。数字线划地图 DLG：现有地形图要素的矢量数据集，保存各要素间的空间关系和相关的属性信息，全面地描述地表目标。（例：百度地图）数字栅格地图DRG：现有纸质地图经计算机处理后得到的栅格数据文件。数字正射影像图 DOM：利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片，经逐像元投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集。（例：卫星图） 9、大地水准面大地水准面是指与平均海水面重合并延伸到大陆内部的水准面。是正高的基准面。在测量工作中，均以大地水准面为依据。因地球表面起伏不平和地球内部质量分布不匀，故大地水准面是一个略有起伏的不规则曲面。该面包围的形体近似于一个旋转椭球，称为“大地体”，常用来表示地球的物理形状。它是重力等位面，即物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的）。大地水准面是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高程系统的起算面。大地水准面的确定是通过确定它与参考椭球面的间距-大地水准面差距（对于似大地水准面而言，则称为高程异常）来实现的。对于一个国家而言有且只有一个。 10、测绘三大基本原则在测量布局上，由整体到局部；在测量精度上，由高级到低级；在测量程序上，先控制后碎部；在测量过程中，随时检查，杜绝错误。第二章 水准测量1、水准高程计算原理水准测量是测出两点间的高差。即在两个点上分别竖立水准尺，利用水准测量的仪器提供的一条水平视线，瞄准并在水准尺上读数，从而求得两点间的高差。 （1）高差法 根据水准仪提供的水平视线在A点水准尺上读数为a（后视读数），B点水准尺上读数为b（前视读数），则 HB=HA+ hAB =HA+(a-b) 在计算高差hAB时，一定要注意hAB的下标： hAB表示A点至B点的高差。 （2）视线高法 B点高程也可以通过水准仪视线高程Hi（也称为仪器高程）来计算，即 Hi=HA+a 则 HB =(HA+a)-b=Hi-b联系与区别 高差法适用于仪器在两点中间一次便测得高差。 视线高法适用于安置一次仪器后，附近有多个相距丌迖的待测点，如建筑工程、道桥建设。 高差法和视线高法的测量原理是相同的，区别在于计算高程时次序上的丌同。在安置一次仪器需求出几个点的高程时，视线高法比高差法方便。 2、视准轴视准轴CC：物镜光心与十字丝交点的连线。 3、i角误差水准测量误差包括：仪器误差、观测误差和外界条件 1.仪器误差 （1）仪器校正后的残余误差，如：i角误差（视准轴与长水准管轴（水平视角线）夹角）处理方法：往返测量，前、后视距离相等。 4、水准测量中要求前后视距相等可以消除的误差地球曲率及大气折光影响:前、后视距离相等处理。 5、闭合或符合水准路线的计算1.高差闭合差的计算与校核【例】如图，BM.A 和BM.B为已知水准点，按普通水准测量的方法测得各测段观测高差和测段路线长度分别标注在路线的上、下方。将计算成果列于表中。第三章 角度测量1、经纬仪的操作流程、读数方法读数设备及方法 读数设备包括：度盘、光路系统及分微尺。 读数方法： 度卡在短刻度上的1度分划（长 分划线） 分短刻度（共60小格） 秒最多可估读至0.1，即秒数为 6的倍数。DJ6型光学经纬仪的基本操作 （1）对中 使仪器的中心（竖轴）不测站点位于同一铅垂线上。 粗略对中：移动三脚架，通过光学对中器在视野中能够找到测站中心； 精确对中：稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动(丌能旋转)，通过光学对中器精确瞄准测站中心，精度在1mm以内。 （2）整平 整平包括粗略整平和精确整平。 粗略整平 通过伸缩三脚架架腿的长短来调整圆水准气泡居中。通常只需要调整其中两条架腿即可。精确整平 用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节长水准管气泡居中(反复)。 一测回观测过程中，丌得再调气泡。（3）瞄准 用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。 操作步骤：粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄准。（4）读数 使用反光镜照明，按前述方法进行读数。 2、水平角计算方法常用方法有测回法和方向观测法。 （1）. 测回法 步骤： (1)安置仪器于测站O点，对中、整平 (2)上半测回：盘左，LA，LB (3)下半测回：盘右，RB，RA *上半测回和下半测回构成一测回。 (4) 若左- 右40，认为观测合格。此时可取 左=LB-LA 右=RB-RA = (左+右)/2（2）.方向观测法（全圆测回法） 操作步骤： 盘左位置：瞄准零方向A ，按顺时针旋转照准部，依次照准B、C、D各目标方向，分别读取水平度盘读数，最后再观测零方向A ，称为上半测回归零,以上称为上半测回。盘右位置：先照准零方向A ，按逆时针方向依次照准D 、C 、B 各目标方向，分别读取水平度 盘读数，最后再照准零方向A ，称为下半测回归零，此为下半测回。计算步骤： 计算两倍照准误差2C=盘左读数-(盘右读数180) 计算各方向的平均读数=盘左读数+(盘右读数180) /2 计算归零后的方向值=各方向的平均读数零方向的读数 计算各测回归零后的方向值的平均值 计算各水平角的值 3、竖盘指标差竖盘指标差x竖盘水准管气泡居中时，读数指标线不铅垂线的夹角。竖盘指标的偏移方向不竖盘注记增加方向一致时，x为正值，反之为负。第4章 距离量测1. 测距方法有哪些？各有什么优缺点？分类：（1）直接量距法卷尺量距（钢尺量距） （2）光学量距法视距测量 （3）物理量距法光电测距 优缺点：2. 测距仪的操作方法 特点 卷尺丈量 劳动强度大，工作效率低，受地形影响大，精度为1/10001/3000 视距测量 观测速度快，操作方便，不受地形限制，精度为1/2001/300，测程小。广泛应用在地形测量中。 光电测距 观测速度快，测程大，不受地形影响，精度极高。 （1） 测距前准备：取下电子经纬仪的手提把；或将连接器安置在光学经纬仪的顶端。安置经纬仪，对中整平。注意高度适当。用随箱配带的内六角扳手，松开测距仪U型支架下端的两个支脚固定螺丝，调整他们的间距，使其适合经纬仪顶端的连接器，然后固定支脚。装好电池，将测距仪安置在经纬仪顶端，旋紧连接螺丝。镜站安装好反射棱镜。经纬仪照准觇牌中心，测量垂直角。同时观测和记录温度和气压计上的读数。俯仰测距仪，用垂直制动螺旋固定，再用垂直微动螺旋和水平调整螺旋精确照准反射镜中心，开始测距。开机置数开机自检。按电源开关PWR开机，主机自检并显示原设定的温度、气压和棱镜常数值，自检通过后将显示“good”.新的温度值、气压值和棱镜常数的设置。若需要修正原设定值，可按TPC键后输入新的温度值、气压值和棱镜常数。主机望远镜对准棱镜中心，调整主机俯仰微动螺旋和水平微动螺旋，使回光信号显示数字最大，然后用手动减光键增或减至显示数为60左右即可测距。连续测距精确瞄准后，按MSR键进行连续测量。3. 钢尺精密量距计算方法（根据尺长方程式）【例】用一根尺长方程式为：lt=30m+0.005m+301.2510-5(t-20)的钢尺，在温度为25时，往测测得某段距离为165.453m，反测得165.492m，两者间高差为2.225m，问该次丈量距离是否达到1/3000的精度要求，实际平距为多少？ 解：每尺段的实际长度为： lt=30m+0.005m+301.2510-5(25-20)=30.0069m 经改正后往测和返测实际距离为： l往=165.453/3030.0069=165.491m 【比例】l返=165.492/3030.0069=165.530m l平= (l往+l返)+165.492/3030.0069=165.5105m【l平=（l往+l返）/2】 k=| l往-l返|/ l平=1/42001/3000，满足精度要求，实际距离为165.5105 平距为. 第五章 大比例尺地形图测绘1.等高线的分类与特征定义：地面上高程相同的相邻各点所连接而成的闭合曲线。分类：（1）首曲线：基本等高线（0.15mm细实线）。【是按基本等高距绘出的等高线】 （2）计曲线：有高程注记的等高线（0.3mm粗线）。【从规定的高程起算面起，每隔五个等高距将首曲线加粗为一条粗实线，以便在地图上判读和计算高程。】 （3）间曲线：按二分之一等高距描绘的等高线（长虚线）。 （4）助曲线：按四分之一等高距描绘的等高线（短虚线）特征：（1）同一条等高线上各点的高程都相同； （2）等高线是闭合曲线，如果不在本幅图内闭合，则必在图外闭合； （3）除在悬崖和绝壁处外，等高线在图上不能相交，也不能重合； （4）等高线平距小表示坡度陡，平距大表示坡度缓，平距相同表示坡度相等； （5）等高线与山脊线、山谷线成正交。 2.全站仪(全站型电子速测仪)数字化测图的操作流程（特别是坐标测量）和经纬仪操作基本一致（1）对中 （2）整平 （3）瞄准 （4）记录 水平角测量：按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标A.设置A方向的水平度盘读数为00000照准第二个目标B,此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。距离测量：设置棱镜常数。测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。 设置大气改正值或气温、气压值。 量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 开始距离测量。照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。坐标测量：设定测站点的三维坐标。 设置后视点坐标，或设定后视方向水平度盘读数为其方位角。当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。 设置棱镜常数。 设置大气改正值或气温、气压值。 量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 开始距离测量。按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标。 3.后视定向的原理全站仪后视定向，是根据已知的两点坐标（测站点与后视点）【2点确定一个平面，即二维平面系统】，仪器自动计算两点所在直线的坐标方位角。“坐标方位角”是直线与平面坐标纵轴平行线指北端方向【正北方向】的夹角，起终点坐标确定后，该方位角是唯一的。如此一来就有了坐标系的纵轴，横轴自然是与纵轴正交的，这样相当于为仪器设定好了一个平面直角坐标系。4.比例尺与比例尺精度（会计算）比例尺：地形图上某线段的长度与实地对应线段的投影长度之比，称为地形图的比例尺。 比例尺精度:某种比例尺地形图上0.1mm所对应的实地投影长度，称为这种比例尺地形图的最大精度，或称该地形图比例尺精度。 两者之间的计算如图：比例尺精度=0.1mm/比例尺比例尺 1:500 1:1000 1:2000 1:5000 1:10000 比例尺精度（/m） 0.05 0.1 0.2 0.5 1.0 地图学一、专题地图概述1、地图按内容分类地图按其表示内容一般可分为普通地图、与题地图两大类。 2、普通地图与专题地图的概念即表达要素 普通地图 是全面反映制图区内自然与社会人文要素一般特征的地图，它不偏重于某个或某些要素，具有较广泛的内容，能帮助读者了解制图区域的地理全貌，是一种全要素地图。 这类地图用途广泛，是编制各种专题地图的基础资料。专题地图 是一种深入揭示制图区内某一种或少数几种自然或社会人文要素专题特征的地图。与普通地图不同，专题地图的内容和形式多种多样，是各种科学研究的辅助工具，并满足于社会经济各部门各种特殊的用途。 专题地图的制图对象可大可小，大则包括多种相关地理要素，如：气候图中的气温、降水等；小则仅含某种具体事物或现象，如单一工业部门地图。 专题地图表示内容，可区分为两种形式： 一是在普通地图中选择一种或几种要素（如地势、道路网等），详细而完备地予以重点反映； 比如地势图就是以地势和水系作为主要表示内容的地图，图上基本不反映社会人文要素； 二是除了泛泛反映普通地图上的少数要素之外，还要表示出普通地图上所没有（如地面上看不到或不能直接量测）的某些专题要素； 比如地质图上的隐伏断层、气候图上的气象要素、人口图上的人口密度等内容。3、专题地图的种类自然地图 人文地图 特种专题图4、与普通地图相比专题地图主要表现出下列特点（1）仅仅反映普通地图上所具有的一种或少数几种地理要素，表达比较深刻。 （2）表示内容可以是普通地图上所没有的，有时根本就是在地面上看不到的或者无法直接量测的地理事物或现象。 （3）具有编图资料丰富、制图工艺复杂、反映事物和现象多样等特点。 （4）具有特定的符号系统和多样性的表示方法。 （5）外观上具有“图型丰富、形式多样、符号简洁、图面清晰”的特点。 二、专题地图设计1、全世界使用国家最多的地图投影方法墨卡托等角横轴圆柱投影2、坐标网的分类地理坐标网（经纬线网） 直角坐标网（方里网）3、地图设计的三大要素比例尺、图例、注记4、色彩的表示方法HSI（HSB）颜色模式 RGB颜色模式 CMYK颜色模式5、色彩的三属性色相 亮度 彩度6、文字的装饰处理q 加轮廓q 反白处理q 加阴影q 立体化q 加背景框 变形7、边界强化的方法描边 加粗 边框8、图例符号与文字的排列顺序注记清晰匀称，大小合适文字排列，横写从左向右，竖写自上而下三、专题内容的表示方法1、范围法、质底法的概念及其区别范围法 范围法是用轮廓线、着色、晕线、注记、符号等整饰方法，在地图上表示某专题要素在制图区域内间断而成片的分布范围，又称区域法、面积法。如煤田、森林、棉花的分布等。根据所表示的专题现象的特征，范围法可以分为精确的和概略的两类。 精确范围法表示有明确界线的现象，其轮廓用真实的线状符号表示。 概略范围法表示没有固定界线或分布界线模糊、不易确定的现象，如动物分布、农作物分布等。 质底法 表示连续分布、布满整个区域的面状现象，其表示手段同范围法几乎没有区别，也是在轮廓线内，用颜色、网纹、符号、注记等表示现象的质和类的差别。 由于常用底色或其它整饰方法来表示各分区间质的差别，所以称质底法、质别底色法。此外，因这种方法重于表示质的差别，一般不直接表示数量的特征，故也称质别法。 质底法常用于地质图、地貌图、土壤图、植被图、土地利用图、政治行政区划图、自然区划图、经济区划图等。 采用此法时，首先按现象的不同性质将整个制图区域进行分类或分区，制成图例；再在图上绘出各类现象的分布界线，然后把同类现象或属于同一区域的现象按图例绘成同一颜色或同一花纹。 区别：范围法能表示要素的质量特征和渐进性，一般不强调表示数量的指标。若要反映数量