工程测量学.doc

山西建筑职业技术学院教案第一章 绪论教学目的：通过学习达到以下目的1、学生重视对本门课程学习，提高学生兴趣；2、对这门课有个全面的认识和了解，可以说是入门的第一步，使后续章节有根有据,激发学生的求知欲。通过课程介绍，使学生认识到学好这门课的必要性课程介绍：建筑工程测量是一门专业基础课，对我们这个专业来说，是一门重要的专业技能课。因为建筑工程的施工全过程离不开测量，换句话说，离开测量则无法按设计要求施工，我们将来主要搞施工，进行测量工作是常规工作之一，所以必须学好。其次，这门课比较容易学，实践性强，会干为主，所以只要认真学，不管基础如何，都能学好。再说动手时间多，相对于理论学习更为实际、有趣，所以说易学；如此说来，大家很有必要重视这门课，两全其美，何乐而不为呢？学习方法与要求：1要重视实践，手脑并用。这门课实践性很强，我们将充分创造条件，给大家动手实操机会，同学们一定要珍惜，充分利用，抓紧抓好每堂课堂实习，这是关键。2认真听讲，结合实践掌握好有关理论和概念，理论和实践相辅相成。3作为考察课，成绩主要来自于平时的考察。要求上课认真听讲，课后认真完成作业，不迟到，不早退，不缺课，尤其是实习课。4爱护仪器，损坏赔偿。测量仪器比较贵重且易受损，要求大家养成爱护仪器的好习惯，不坐仪器箱，轻拿轻放，轻用轻搬，仪器工具“专”用等，特别是实习小组长要对本组实习情况、本组仪器负责。第一节 测量学的任务及其在建筑工程中的作用一、为何要学测量？工程建设、科学研究均离不开测量。就工程建设而言，按其性质可分为测定和测设。测定：就是将地球表面局部区域的地物、地貌按一定的比例尺缩绘成地形图，作为建筑规划、设计的依据；测设：就是将图纸上规划、设计好的建筑物、构筑物的位置，按设计要求标定到地面上，作为施工的依据。另外，在施工过程中，要经常对施工和安装工作进行检验、校核，保证所建工程符合设计要求。在管理运行阶段，对某些大型的、重要的建筑物还要进行变形观测，以确保工程的安全使用。由此可见，建筑工程技术人员必须搞好测量。在科研方面，诸如研究地壳的沉降等，都要用到测绘资料。（注意解释建筑物、构筑物、地物、地貌等）二、测量学及其各分支学科简介：介绍常识作为了解内容测量学：是研究地球的形状、大小以及地表各种几何物体的几何形状及其空间位置的学科。其内容和应用广泛，分支学科如下：普通测量学：是用普通测量仪器和工具，确定地球表面局部区域地面点位的科学。大地测量学：它研究的对象是地球表面大区域或整个地球。考虑地球曲率的影响。摄影测量学： 是利用相片来研究地球表面形状和大小的测绘学科。还可用摄相片编制小比例尺地形图等。其又分为航空摄影与地面摄影等。工程测量学： 是对各项工程建设服务的测量工作。（工程不同，测量工作也具有各自的特点和要求，但从根本原理和方法上看，又有许多共同之处。）建筑工程测量涉及的内容：普通测量学为建筑工程服务中的测量工作。三、建筑工程测量的任务与内容：在工程规划设计阶段，首先要测绘地形图为规划设计提供各种比例尺的地形图和测绘资料；在施工阶段，要将图纸上设计好的建筑物的平面位置和高程，按设计要求标定在地面上，作为施工的依据。在施工过程中，要经常对施工和安装工作进行检验、校核，保证所建工程符合设计要求。在管理阶段，对某些大型的、重要的建筑物还要定期进行变形观测，以确保工程的安全使用。由此可见，在建筑过程的各个阶段都需要测量，而测量的精度和速度直接影响到整个工程的质量和速度。如何完成测定和测设任务，引出测量的实质第二节 地面点位的确定一、测量工作的实质：测量工作总是要把测定或测设的地物和地貌归结为一些特点，将这些点的位置测出和标定，即可绘出地形图，或在地面上标定它们的位置。二、地面点位的确定确定地面点的位置就是要确定它相对于地表面的关系。地球表面有高低起伏，所以地面点是三维空间点，需要三个独立的量来确定，这三个量就是地面点在地球表面的摄影位置和该点到地球表面的距离，而地球表面凸凹不平，本身不规则，所以以上三个量的确定，须首先明确几个概念：（一）基本概念：1、水准面： 地球上自由静止的水面称为水准面。水准面有无数多个，水准面上处处与铅垂方向成正交（水准面上每一点的重力方向与该面垂直）。2、大地水准面：测量学设想静止的平均海平面，延伸穿过陆地和岛屿，围成一个封闭的椭球体曲面称为大地水准面。它是水准面中特殊的一个，且具有唯一性。3、水平面： 与水准面相切的平面，称为水平面。4、铅垂线： （理解）地球表面物体的受力方向线。注：大地水准面、水平面、铅垂线是测量的基准面和基准线。（二）地面点平面位置的确定：在小区域工程测量中，可将这个小区域的大地水准面看成水平面，则把地面点投影到这个平面位置上，可用平面直角坐标表示。（这一水平面就是测量基准面）构成如下图：注意：测量坐标系与数学坐标系不同此坐标系与数学中的不同：1、坐标轴符号互换； x(N) 2、二、三象限的位置对调； O y(E) 3、象限编号的方向相交。但在数学中的全部三角方式和符合规则，可直接应用到测量计算中，不需做任何改变。为避免坐标出现负值以简化计算，坐标原点一般选在测区的西南角。（三）地面点的高程高程：地面点到高程基准面的铅垂距离，称为地面点的高程。（又称为绝对高程）工程测量中称标高。绝对高程：地面点到大地水准面的铅垂距离。又称海拔，用H表示。相对高程：地面点到假定水准面（任意水准面）的铅垂距离。用H表示。介绍资料：教育学生爱护测量标志，这是责任与义务高差：两个地面点的高程差，称为高差。用h表示。在我国，以黄海的平均海平面作为基准面，在国家测绘总局的领导下，青岛验潮站测设水准原点的绝对高程，再根据它，在全国布高程控制网。（水准原点在青岛的一个山洞里，1985年国家高程基准72.260m.）三、确定地面点位的三个基本要素如前所述，地面点的平面位置是地面点在投影平面上的坐标（X，Y）和高程（H）决定的，但是，在实际测量中，X、Y、H的值不能直接测定，如何解决这个问题呢？实际测量工作中，是通过测定点位关系的三个基本要素推算的（间接测定或传递）。Bx1、三个基本要素：地面点间的水平距离、水平角、高差。如图：yCA已知B位置，测设三个基本要素，由B点的三个量推算得C点的三个量，而唯一确定C点（应用三角函数）。2、所以测量中主要是反复的、大量进行下述三项基本工作：（1）高程测量（2）水平角测量（3）水平距离测量略讲，明其结论第三节 用水平面代替水准面的限度1、地球曲率对水平距离和水平角的影响，经推算，在半径为10公里圆面积内，误差很小，完全可以忽略，可用水平面代替水准面。2、地球曲率对高程的影响经推算，影响较大，不可忽略。第四节 测量工作的基本原则测量应遵循的程序和原则：“从整体到局部，先控制后碎步，高精度控制低精度”。此原则优点：1、可以使各碎步点保证应用的精度、保证整体精度；2、可以根据控制网把测区分成若干局部，展开几个工作面，同时施测碎步，加快测量进度。测量工作的基本要求：测量工作有内外之分 ；测量工作首先进行室外作业，然后进行室内作业，测量成果的质量取决于外业，但外业又要通过内业得出成果，因此，不论外业或内业，都必须坚持“边工作边校核”的原则，这样才能保证测量精度和较高的效率。第二章 水准测量本章首先学习测量基本的工作之一“高程测量”。测量地面点高程的测量工作，根据使用仪器和测量方法不同：可分为水准测量、三角高程测量和气压高程测量。其中，水准测量是精确测定地面点位的一种主要方法。第一节 水准测量原理水准测量是利用水准仪提供一条水平视线，借助竖立在地面点上的水准尺，直接测定地面上各点之间的高差，然后根据其中一点的已知高程推算其它各点的高程。如下图所示：此图非常重要“原理”一目了然已知HA，求HB=？则在A、B两点间安置水准仪。图中：A、B分别为后、前视点，a、b分别为后、前视读数，仪器到A、B的距离分别为后、前视距离。显然有下式：hAB=a-b （1）HB=HA+hABHB=（HA+a）-b （2）说明：在施工测量中常用视线高法，优点明显1、hAB有正负，hAB表示B点相对于A的高程差，当hAB为正时，表示B点高于A点。相反，表示A点高于B点。2、高差的计算有两种方法，其一是高差法，见式（1）。其二是视线高法，见式（2）。两种方法各有其优点。上图表示安置一次仪器，称为一个测站，就能测出两点间的高差。如下图，当A、B相距较远或者高差较大时，就经在两点间临时选定若干转点（常用TP表示），并依次连续地测出相临点间的高差h1、h2、h3hn才能测出A、B两点之间的高差：hAB=h=（a1-b1）+（a2-b2）+（an-bn）=a-bHB=HA+h在水准测量过程中临时选定的立尺点，其上既有前视读数，又有后视读数，这些点称为转点，用TP表示。转点在测量过程中起转移仪器、传递高程的重要作用，应该选择在坚定稳固的地面上，以免水准尺下沉。首次涉及测量仪器，要特别强调注意爱护仪器，养成良好习惯与作风第二节 水准测量的仪器和工具水准测量所用的仪器和工具主要有水准仪、水准尺和尺垫三种。一、DS3型微倾式水准仪对照实物进行讲解水准仪是用于测量地面点高程的仪器。类型很多在建筑工测量中，常用DS3型微倾式水准仪“D”和“S”分别为“大地测量”和“水准仪”意思，“3”为用该类仪器进行水准测量每公里往、返测高差中的偶然中误差为3mm（S050.5mm、S1、S3和S10四种型号）。（一）望远镜望远镜是构成水平视线，瞄准目标并对水准尺进行读数的主要部件。目前主要为内对光望远镜。如图所示：主要有物镜、对光透镜、十字丝网和目镜构成。各部作用：物镜 成缩小倒立实像；对光透镜 使像落在十字丝分划板上；十字丝 对准目标，读取水准尺上读数；目镜 是使十字丝网目标清晰，目镜对光螺旋调节十字丝清晰度；十字丝分划板构造：由纵丝、横丝、中丝组成。十字丝交点与物镜光心的连线，称为望远镜的视准轴。此轴即水准仪提供的水平视线轴。（二）水准器水准器是整平仪器的装置，有管水准器（水准管）和圆水准器两种。1水准管此原理可引导学生自己得出原理：气泡永远处于管内最高处。据原理可如此设计：用玻璃管制成密封容器，管内壁研磨成一定半径的圆弧，管内注液体形成气泡，管两端各有刻划间隔2mm的分划线。如图，分划线的对称中心，称为水准管零点，过零点与圆弧相切的切线（LL）称为水准管轴。这样当气泡居中时，LL便处于水平位置，若时水准管轴平行于水准轴，则气泡居中时，水准轴处于水平位置。水准管上2mm间隔的弧长所对的圆心角T，称为水准管分划值。即T=2/R （206265）T反映了水准管灵敏度的大小、圆弧半径越大，T越小，灵敏度越高，用其整平仪器的精度也越高，一般工程用水准仪，T=20。记作20/2mm。为提高水准管的精度和调平速度，目前生产的水准仪都在水准管的上方，设有棱镜组，使气泡两端的半影像符合在一起，即气泡居中，所以这种水准管又叫符合水准器。2圆水准器圆水准器装在仪器的基座上，用来对水准仪进行粗平。其原理同水准管。顶面为球面，中央小圆圈中心为圆水准器零点，零点与球心的连线LL称为圆水准轴。当气泡中心与零点重合时，表示气泡居中，圆水准器轴处于竖直位置。若LLVV则VV处于竖直方向。分划值T越大，常为8/2mm（三）基座起承上启下的作用。主要有脚螺旋、轴座、地板和三角压板构成。用脚螺旋，可粗平仪器。二水准尺常用的有双面水准尺和塔尺两种。为什么红面零点读数为4687和4787？（一）双面水准尺（略讲），可用于三、四等水准测量，分黑红两面，黑面以零起算，倒字注记，红面从4.687或4.787起算（零点差），正字注记，零点差为4.687和4.787的两根水准组成一对，以资检核，可参实物和课本P2-10学习读数。（二）塔尺重点介绍，仅用于等外水准测量中，注记有正字和倒字两种。三尺垫尺垫由生铁铸成，一般为三角形或圆形底板中央有一个突起的半球形圆顶，下有三尖脚，使用时将三尖脚伸入地下、踩实。然后将水准尺立于半球形的顶部，以防水准尺下沉和点位移动。第三节 微倾式水准仪的基本操作程序基本操作步骤为：安置仪器粗平调焦与照准精平与读数。一、安置仪器和粗平调脚架，高度适当，撑稳，架头目估大致水平（尽量使前、后视距离相等）。然后取出水准仪，用连接螺旋将仪器固定在三脚架上，固定，用脚螺旋使圆水准器气泡居中，称为粗平。（注意：气泡运动方向始终与左手大拇指指向一致）二、调焦与照准1、 目镜调焦（使十字丝成像清晰）2、 粗略照准（照门和准星连线对准水准尺）3、 物镜调焦（使水准尺的像最清晰）4、 精确照准（十字丝纵丝照准水准尺边缘或中央）5、消除视差：反复仔细调节物镜、目镜调焦螺旋，直至尺像 与十字丝分划板平面重合。三、精平与读数注意：强调下一节课实习的注意事项轻动微倾螺旋，使气泡两端的像重合（注意：旋转方向与左半侧气泡投影像的移动方向一致），立即根据中丝读取读数。读至毫米，一般读四位数。读完后在检查气泡是否居中，如不居中，应再次精平，重新读数。第四节 水准测量的方法一、水准点和水准路线国家级的水准点和精度较高的水准点一般均作永久性标志（一）水准点水准点是水准测量中测高程的依据，用BM表示（水准测量中已知高程的点，称为水准点）。水准点有两种：永久性水准点（须做点之记，以便寻找使用）临时性水准点（二）水准路线在水准测量中，为了避免观测、记录和计算中发生人为误差，并保证测量成果达到一定的精度要求，必须布设某种形式的水准路线，利用一定的条件来检验所测成果的正确性。一般有以下三种形式：1、 闭合水准路线：检验条件h理=02、 附合水准路线：检验条件h理=HB-HA3、 支水准路线：检验条件h往理=h返理二、水准测量的方法和记录如图，已知HA，求HB=？在每一测站上观测程序为：1、 实际安置、仪器粗平；2、照准后视尺与调焦、精平，读数a，记录员回读后记入手薄；3、调焦与照准前视尺、精平，读数b，记录员回读后记入手薄。（手薄如下：）水准测量手簿测站点号后视读数前视读数高差高程+123计算检核三、水准测量的测站检验方法：目的：防止在测站上出现问题，过程控制等外水准测量的精度要求：h5mm依据：“边工作边校核”方法：1、双面尺法 （h5mm）2、双仪器高法 （h5mm） 设变仪高约10cm3、双仪回法 （h5mm）如两次测的高差之差超过5mm，需重测。四、水准测量成果计算成果计算时，要先检查野外观测手薄，计算各点间高差，经检核无误，计算高差闭合差。若符合精度要求，调整闭合差，最后求出各点的高程。（一）、水准测量精度要求：fh容=40 （mm） 平地fh容=12 （mm） 山地其中：Lkm，水准路线长n测站数nL16站时，用山地公式。如设计单位根据工程性质有具体要求，应按精度要求施测。要反复强调，注意思想教育上次实习课出现的问题：1） 爱护仪器不够，摔尺子等；2） 领借仪器速度慢，操作拖拉；3） 课堂不够严肃认真，个别人迟到，说风凉话；4） 班组长应更负责，领还仪器，组织实习；5） 立尺有问题。要求大家必须养成良好的爱护仪器的习惯。引入：通过前面的外业工作，是否就得出测量结果呢？没有，外业数据还得通过内业调整计算，处理校核，才能得出最后结果，这是本节学习的内容。大家知道，水准测量成果不但包括测量结果精确到了什么程度，否则不能称为成果，测量中允许误差存在，但成果计算中要用最科学、合理的办法进行闭合差的调整，测量内业计算仍要遵循“边工作边校核”的原则。（二）、闭合水准测量成果计算注意：每一步的校核举例说明：已知：HA=44.856m，求：H1、H2、H31、成果计算表内填写观测数据（计算表略）。2、计算高差闭合差，进行精度评定fh=h=0.049(m)fh容=12=12=71（mm）=0.071(m)显然fhfh容精度符合要求，可以平差。3、调整高差闭合差Vi=fh*nin 或 Vi=fh*LiL hi改=hi测+Vi检核：Vi =fh hi改=04、计算待定点高程Hi=Hi-1hi改 检核：HA推=HA已知（三）、符合水准测量成果计算：与闭合水准测量对比学习，找出不同点：1、fh=h-(HB-HA)2、hi改=HB-HA3、HB推=HB已知（四）、支线水准路线成果计算：举例说明：已知HA=86.785m，往返共测16站，求H1。计算过程如下：1、fh=H往-H返=1.375-1.396=0.021（m）fh容=12=12=48（mm）显然fhfh容,精度符合，可以平差2、hA1改=hA1-h1A/2=1.375-1.396/2=1.386（m）3、H1=HAHA1改=85.399（m）注：在实际工作中可列表计算，但在表中应写出精度评定及主要公式，还有检核在表中的应用要学会。如列式中可按步骤计算，可分为几步：每步均不可少。支线水准路线比较简单，故计算也简单，应予以本质上的理解。第五节 水准仪的检验与校正一、水准仪的轴线及其应满足的条件：1、水准仪的四条主轴线：望远镜视准轴CC；水准管轴LL；圆水准器轴LL；仪器竖轴VV。2、应满足的几何条件：1） CCLL2） LLVV3）十字丝横丝VV其中，CCLL为主要条件，因为水准测量关键在于提供一条水平视线，视线是否水平是根据水准管的气泡居中来判断。3、这些条件在仪器出厂是检验均满足，但由于长期使用和运输中的震动等影响，各部分螺丝松动，各轴线发生变化。因此，必须对仪器进行检验与校正。二、水准仪的检验与校正（一）圆水准器的检验与校正目的：LLVV检验：转动脚螺旋，气泡居中，将仪器转动180，气泡是否居中（若不居中则不平行）。校正：转动脚螺旋使气泡回到偏离距离的一半，然后用校正针松开圆水准器的固定螺丝，拨动三个校正螺丝，使气泡居中，如此反复进行，知道满足LLVV，然后将固定螺丝拧紧。（二）十字丝的检验与校正目的：十字丝横丝VV检验：仪器整平后，用十字丝交点对准远处某点，水平移动望远镜，如果点在横丝上相对移动，则表示满足要求。校正：松开目镜上的三个螺丝，转动十字丝分划板固定螺旋，直至满足要求，再拧紧螺丝。思考：此条件不满足，能否继续使用？（三）水准管的检验与校正目的：CCLL检验：1）将仪器置A、 B两点中间（严格），采用两次测量（即双仪器高法）的方法取平均值得出A B两点的正确高差hAB;2)将仪器移至B点附近约3m,读取前视读数b2, b2为正确读数，a2=b2hAB，如读数的a2与a2不符，则表明误差存在，且误差为： i=(a2- a2应)AB对于DS3型水准仪，当i20时，应校正。校正：首先转动微倾螺旋，使读数与计算出的相等，使水准管气泡居中，然后拧紧左（或右）边的螺丝。第六节 水准测量误差来源及其影响误差包括：仪器误差、观测误差和外界条件的影响三个方面。在水准测量中应根据产生误差的原因，采取相应措施，尽量减弱或消除其影响。（一） 仪器误差1、视准轴与水准管轴不平行所带来的误差，要求在作业中前后视距离相等的方法来消除。2、水准尺误差：要检定误差来源，零点差可设偶数站来消除。（二） 观测误差1、水准管气泡居中误差：每次读数前，严格整平。2、读数误差：望远镜放大率与最大视线长规定应遵循，以保证读数精度，仔细调焦，消除误差。3、水准尺倾斜误差：气泡的使用用“摇尺法”来读数。（三）外界条件的影响1、地球曲率与大气折光的影响：要求前后视距离相等，同时选择有利时间，控制视线等。2、温度的影响：要防止阳光直接照气泡。3、仪器和尺垫的影响：注意和采取一些方法，如“后前前后”的观测程序，往返观测方法，转点的选择等。思考：后视转前视时，如气泡不居中，可否用脚螺旋重新整平?第七节 精密水准仪自动安平水准仪简介一、精密水准仪配合精密水准，主要用于国家二级水准测量和精度特别高的工程测量中。我们只作一般了解。二、自动安平水准仪与微倾式水准仪的区别主要是由补偿装置代替水准管与微倾螺旋，初平后，即可读取正确读数。由于自动安平水准仪大大加快了安置使用速度，提高了工效。在施工中尤其应用广泛。第三章 角度测量角度测量是测量的三项基本工作之一，它包括水平角测量和竖直角测量。水平角用以测定地面点的平面位置；竖直角用以间接测定地面点的高程。常用DJ6 、DJ2型于建筑工程测量中。第一节 水平角测量原理可回忆水准测量原理，以开拓思路，引导学生理解水平角是一点到两目标方向线垂直投影在水平面上的角（记为）。如图，要测，须在O点铅垂线上水平放置一个顺时针刻划的圆形度盘（水平度盘），则：=b-a根据上述原理，用于测水平角的仪器，必须具备一个水平度盘（中心在测点的铅垂线上）一个可以上下，左右转动的望远镜，经纬仪就是根据上述原理制成的。按精度分：DJ2、DJ6、DJ15。第二节 经纬仪的构造一、构造（对照实物仪器讲解）（一）照准部：主要包括望远镜，读数设备，竖直度盘，水准管和竖轴等。与水准仪望远镜类似望远镜是用来照准目标，与水平轴固连一体，组装在支架上。设有水平制动螺旋或扳手和微动螺旋，望远镜制动螺旋和微动螺旋，照门、准星、目镜和物镜调焦螺旋等。竖直度盘固定在水平轴一端，与水平轴竖直，且二者中心重合并随望远镜一起旋转，并设有竖盘指标水准管及其微动螺旋。读数设备较复杂，光线由反光镜进入仪器，最终把水平度盘和竖直度盘及测微器的分划，反映在望远镜的读数显微镜内。照准部上装有水准管，借以整平仪器。照准部的螺旋轴，即竖轴，插入轴座。（二）水平度盘0360顺时针刻划，复测扳手可控制照准部与水平度盘的离合（板上分，板下合），水平度盘的位置见课本图P33图3-3。有的仪器装置有度盘变换手轮来取代复测扳手，实现配度盘的目的，均可设有测微轮。（三）基座包括轴座，脚螺旋和连续板，与水准仪相似，在连接螺旋下面有一挂钩可悬挂垂球进行对中。此项工作有的仪器装有光学对点器代替垂球对中。二、读数方法对照课本P34图3-6图3-7，介绍DJ6仪器的最常见、最主要的两种读数方法。图3-9、图3-10可作为了解部分简要介绍。为什么经纬仪使用比水准仪复杂？第三节 经纬仪的使用经纬仪的使用包括对中、整平、调焦和照准、读数四项基本操作。（一）对中对中的目的是使仪器中心与测站点标志中心在同一条铅垂线上。具体做法：置三脚架，目估对中，然后挂垂球对中，对中可前后左右摇动三脚架腿，仪器可在架头上下范围平移（3mm）。有光学对点器的仪器，也可配合垂球对中。（二）整平整平的目的使仪器竖轴竖直和水平度盘处于水平位置，整平方法与水准仪相同，居中误差不大于一格。对中、整平相互影响，应本着粗略对中，整平，再精确对中，整平，反复进行，对中后整平时可伸缩脚架腿，可不破坏对中。（三）调焦与照准先调目镜，再用照门和准星粗瞄目标，物镜调焦，消除视差，精确照准。（四）读数调节反光镜及读数显微镜目镜，使影像清晰，亮度适中，然后读数。第四节 水平角测量方法水平角测量方法，一般根据施测所使用的仪器、测角的精度要求和目标的多少来定，现将常用的两种方法介绍如下：注意：观测步骤一、测回法这种测角方法只适于观测两个方向之间的单个角度，如原理图，欲测量水平角AOB,可按下列步骤进行：1、在角的顶点O上安置仪器，进行对中、整平，在A、B两点竖立标杆或测钎或吊垂球，作为照准标志。2、盘左位置（正镜）1）瞄准左边目标A，读取水平度盘读数a左，记入手薄；2）顺时针旋转照准部照准右边目标B，读取水平度盘读数b左，记入手薄。计算盘左位置的水平角：左=b左-a左以上称为上半测回。3、盘右位置（倒镜）1）倒转望远镜，先照准右边目标B,读数b右，记入手薄；2）逆时针旋转照准部，照准左边目标A，读取水平度盘读数a右，记入手薄，并计算盘右位置的水平角：右=b右-a右以上称为下半测回。4、盘左和盘右两个半测回合称为一个测回，若=左-右40（J6），取其平均值作为一测回角值，即=1/2（左+右）为了提高测角精度，对角度需要观测几个测回，各测回应根据测回数n,按180/n改变起始方向水平度盘位置（配度盘），各测回值互差若不超过40（J6），取各测回平均值的最后结果。配度盘方法：1如有测微器，则先使之为00002若是方向经纬仪（有度盘变换手轮），先瞄准起始目标，在转动度盘变换手轮，使之为00000；若是复测经纬仪（有复测扳手）先将水平度盘配至0000，再瞄准起始目标。二、方向观测法：（三个方向或以上）（一）全圆方向法（三个方向以上）安置仪器于O盘左，顺时针依次读数转一周，再次瞄准起始方向读数，半测回归零差（J618,J28）盘右，逆时针依次照准目标读数，半测回的归零差（同上）如需n个测回可按180/n配度盘，进行n个测回记录。计算见课本P40表3-2，互差J213，J6无要求。（二）方向法（三个方向可用此法）与全圆法相比，不归零，其余观测步骤相同，记录计算见P41表33。第七节 水平角测量的误差及注意事项水平角测量误差主要来源：仪器误差，安置仪器的误差，目标偏心的误差和外界条件的影响等。一、仪器误差主要有仪器制造和加工不完善所引起的误差，如度盘划分不均匀，水平度盘偏心误差等；仪器检校不完善引起的误差，如视准轴不垂直于水平轴，水平轴不垂直于竖轴，照准部水准管轴不垂直于竖轴等。这些误差可以利用适当的现测方法来消除或减弱其影响。盘左、盘右两个位置进行观测取平均值的方法可以消除等误差影响；常用变换度盘位置观测取平均值法可减弱误差的影响；误差用观测方法消除，只有仔细检校、整平，特别是在视线倾斜过大的地区。二、安置仪器误差对中的误差：与偏心距成正比，与测站点目标的距离成反比，所以距离越短，更应注意对中。整平误差：一般要求不超过一格。注意一起的检校，视线倾角越大，影响越小，所以更应注意仪器的整平。目标偏心误差：水平角观测时，常用标杆立于目标点上做为标志，当标杆倾斜或没有在目标点的中心时，将产生目标偏心差。三、观测误差 照准误差：与望远镜放大率V（J6一般为5-30倍）人眼（最小分辨率角60）目标亮度与视差的消除程度。读数估读误差，一般不应超过6（最小划分的十分之一）。要注意反光镜的调节与读数显微镜的调焦及观测者操作熟练程度。四、外界条件的影响如大风影响仪器稳定，辐射热引起物象跳动，光线不足影响调焦，温度影响仪器的正常，土松影响义仪器的稳定等。实际工作中，注意选择有利的观测时间,避开不利的观测条件。第五节 竖直角观测回忆水平角测量原理，引入和理解竖直角测量原理一、竖直角测量原理1、竖直角定义：在同一个竖直面内一点到图表的方向线与水平线之间的夹角称为竖直角（又称倾角）用表示。竖直角有两种：方向线在水平线上方，竖直角称为仰角，用“+”表示；方向线在水平线下方，竖直角称为俯角，用“-”表示（角度范围090）2、测角原理：竖直角是用经纬仪的竖盘来度量的。竖直角测量是利用望远镜照准目标的方向线与水平线分别在竖直度盘上的读数，计算出竖直角的。两读数之差即为竖直角的角值。可用实物经纬仪配合说明二、竖直度盘的构造1、竖直度盘（在仪器的位置）；2、竖盘指标；3、竖盘指标水准管（其中，第二与第三固连一起，气泡居中，指标指向正确位置）；4、竖盘指标水准管微动螺旋。构造特点：视线水平时，指标读数为90的整倍数。配合挂图推导公式三、竖直角计算公式1、原理：设盘左、盘右读数分别为L、R，则：盘左：L=L-90盘右：R=270-R=1（L+R）/2规律：左和右相“对应”。2、仪器上推导（竖直角测量之前）盘左视线大致水平读数（在90的某个整数倍附近）仰起望远镜。两种情况：读数增加：L=瞄准目标时读数-视线水平时读数，如L-90读数减小：L=视线水平时读数-瞄准目标时读数，如90-L根据规律，相应的有R=270-R R=R-270四、竖直角观测（一）步骤：1、安置仪器于测站点O上，确定竖直角计算公式。2、盘左位置，转动望远镜照准目标B（精确）3、转动竖盘指标水准管微动螺旋，使气泡居中，读取盘左读数L，记入手薄。4、倒转望远镜成盘右位置在照准目标同一位置，并使竖盘指标水准管气泡居中，读取盘右读数R，并记入手薄。5、根据计算公式计算L，R及。为什么测水平角时也盘左、盘右的方法观测（二）注意事项1、必须用盘左，盘右的方法观测；2、千万不要忘记：每次读数前都必须转动竖盘指标水准管微动螺旋，使水准管气泡居中，指标处于正确位置才能读数。（三）竖盘指标差竖盘构造要求，视线水平时，读数为90的整数倍。但实际上这个条件往往不能满足，实际读数与90的整数倍之差值称为竖盘指标差，用X表示。即：X=1/2（L+R）-360 （X25，DJ6）说明：盘左盘右法可消除X的影响。小结：竖直角概念测角原理竖盘构造竖直角计算公式推导竖直角观测竖盘指标差（了解）作业：思考：竖盘构造要求，视线水平时，读数应为90的整数倍，为什么？推导公式 P13.7（自测题）第六节 经纬仪的检验与校正一、经纬仪各轴线必须满足的几何条件：水准管轴垂直于竖轴（LLVV）十字丝竖丝应垂直于水平轴视准轴垂直于水平轴（CCHH）水平轴应垂直于竖轴（HHVV）X=O二、检校水准管轴的检校：目的检验校正效果（反复进行）十字丝竖丝的检校：目的检验校正视准轴的检校目的检验（两种方法）校正水平轴的检校目的检验校正效果（反复进行）竖盘指标水准管的检校目的检验校正效果（反复进行）第四章 距离丈量与直线定向测量工作主要是确定地面点的位置，水平距离是地面点位的必要元素。水平距离丈量的方法很多，如用钢尺丈量、视距测量和光电测距等方法。另外，要确定地面点间的相对位置关系，还需要确定直线的方向，称为直线定向。第一节 钢尺量距德育教育：要爱护测量工具一、量距工具本节内容比较简单。采取自学为主的方法，同时在黑板上列提纲，看完后提问。钢尺：材料、尺长、刻划、种类（刻线尺和端点尺）及优缺点皮尺：材料（麻线、金属丝织成）尺长、刻划、优缺点标杆（花杆）：式样（直径3厘米，全长2m、2.5m或3m等几种）杆上红白相间20厘米色段，杆下铁脚，用途（照准标志）测钎（又称测针）式样（钢筋制成，上弯小圆圈，下成尖行，直径36mm,长30cm，6根或11根一组），用于标定尺端端点的位置，也可以做照准标志（用途）垂球常用于斜坡上量水平距离。二、直线定线当地面上两点间的距离超过尺长全长时，量距前必须在通过直线两端点的竖直面内，定出若干中间点，并竖立标杆或测钎标明直线方向，以便分段丈量，这种工作称为直线定线。按要求精度不同，可用目估定线或经纬仪定线的方法。1、目估定线走近线较走远定线更准确，在平坦地区常边定线边丈量。“过山头定线”可做了解。2、经纬仪定线用于准确确定分段点。此二节均可先自学，然后提问：为什么要进行距离丈量，有哪些方法：钢尺、皮尺刻划形式。优、缺点及适用情况；标杆、测钎的作用；垂球的用途；什么叫直线定线？为何要直线定线？直线定线有哪几种方法？如何进行。三、一般量距方法钢尺量距的一般方法，精度要求较低时使用。方法简便，常采用边定线边丈量的方法。简述如下：1、平坦地区的距离丈量至少两人，标定直线方向，边定线边丈量，前尺手持端喊“预备”；尺后手持尺零端，待尺“竖、平、稳”后，喊“好”，前尺手插测钎，尺后手拔测钎，n个测段后，测零尺段。D往=nl+lD返=nl+l（同法返测）精度评定：若KK容，精度合格。D=1/2（D往+D返）作为最后结果。一般方法中，K容一般为1/3000，量距困难地区为1/1000，量距精度取决于工程的要求和地面起伏情况。2、倾斜地面的距离丈量平量法：两次均由高向低丈量，为方便分小段量，用垂球。斜量法：坡度均匀或坡度较大时用或四、钢尺的检定1、尺长方程式：各量所代表的物理意义钢尺由于材料和刻划误差的影响，或由于变形，其实际长度往往不等于名义长度（即刻划长度），这就需要加尺长改正数。刚尺由于拉力和温度的影响，也会使长度改变，所以丈量时需施加标准拉力避免错误。于是：钢尺出厂和检定时，都要注明标准温度、标准拉力和尺长改正或尺的实际长度。二、钢尺的检定方法（与标准比长.了解）和一般方法加以比较五、钢尺量距的精密方法分析误差 采取措施 提高精度一般方法精密方法精度（K）1/3000（1/2000 1/5000）1/10000 以上钢尺本身忽略了钢尺的微小误差（尺长误差、温度影响、拉力影响等）必须考虑钢尺误差、加尺改正、加温度改正、施加标准拉力方法上边定线边丈量、目估定线、钢尺目估水平、一次丈量先定线后丈量、经纬仪定线、加倾斜改正、每次丈量的平均值其他方面要求一般要求严格精密量距的具体施测方法：一、准备工作：1、清理场地2、直线定线3、测桩顶间高差二、丈量方法：至少4人，一般5人，后尺手持弹簧称喊“预备”，前尺手喊“好”。量3次，互差不大于2mm，读数估读至0.5mm，温度读至0.5 。三、成果计算：1、尺长改正：注意：倾斜改正恒为负值2、温度改正：3、倾斜改正：4、尺段改正：5、全长计算：六、钢尺量距的注意事项1. 应用经过检定的钢尺量距；2. 前、后尺动作要配合好，定线要直、平、竖、稳；3. 测钎要竖直插下，前、后测钎部位一致；4. 读数要细心，记录应清楚； 5. 钢尺易折断，防止打环、扭曲、拖拉、并严禁车辗、人踏，以免损坏。易锈、用完需擦净、涂油。第二节 视距测量回忆经纬仪、水准仪内的望远镜中的视距丝装置视距测量是利用望远镜内视距离装置，根据几何光学原理同时测定水平距离和高差的一种方法。此法具体操作简单、迅速，不受地形限制等优点。虽精度较低（1/300左右），但能满足测定一般碎部的精度要求，因此被广泛地应用于碎部测量中。一、视距测量原理经纬仪、水准仪、平板仪等仪器的望远镜内部都设有视距丝装置。（即上丝和下丝）视线水平时D=KLh =i-vHB=HA+i-v学校所用仪器的K=100且L=M-N （K一般取100）视线斜倾时，如图：1、D=k L cos22、h =1/2kLsin2+i-vHB=HA+h二、视距测量的观测与计算观测：安置仪器于A点，量仪器高I，在B点竖视距尺。盘左（右）。转动瞄准部瞄准B点视距尺，分别读取上、下、中丝三次读数M、N、V，则L=M-N。在实际操作中，常直接读数L。转动微动螺旋（竖盘），使竖盘指标水准管气泡居中，读竖盘读数，算出竖角。根据L、i、v计算D、H。计算用计数器或查表。三、视距测量误差及注意事第五节 电磁波测距钢尺量距是一项十分繁重的工作，劳动强度大，工作效率低，尤其在山区或沼泽地区，钢尺量距较为困难。 红外光电测距仪具有精度高，灵活机动，作业迅速及受地形影响小的特点。近年来，光电距测仪、电子经纬仪和计算机结合，组成电子速测仪。它在一个测站上能一并测设水平距离、水平角和竖直角，从而求设待定点的高差和坐标增量，并由电子数据记录，这样自动完成一个测站的全部测量工作，使测量工作大大简化。所以在小面积控制测量、地形测量及工程测量中的到广泛应用。第三节 直线定向确定地面两点间平面位置的相对关系，仅仅量测两点的水平距离是不够的，还需要知道这两点连线的方向，确定一条直线与标准方向的关系，成为直线定向。南北方向为标准方向一、标准方向的种类：1、真子午线方向：指向地球南北极，天文方法测。2、磁子午线方向：磁针静止时的方向。3、坐标纵线方向：过测区内的一点，与坐标纵轴平行的方向线。二、直线方向的表示法：1、方位角：由标准方向的北端起，顺时针方向测量到某直线的夹角，称为该直线的方位角，角值由0360。由等于标准方向不同，有三种：1）真方位角：A表示2）磁方位角：AM表示3）坐标方位角：表示如：直线AB的坐标方位角为AB，反坐标方位角为BA。AB=BA180。2、象限角由坐标纵线的北端或南端起，顺时针或逆时针至直线所夹的锐角。并注出象限名称，称为该直线的象限角。用R表示，角值090。3、方位角与象限角的换算直线方向 R R北东象限 R R南东象限 R=180- =R南西象限 R=-180 =180+R北西象限 R=360- =360-R三、罗盘仪及其使用在小区里建立独立的平面控制网时，可用罗盘仪测定直线的磁方位角，作为该控制网起始边的坐标方位角，将过起始点的磁子午线当作坐标纵轴。以下介绍罗盘仪的构造及使用方法。1、罗盘仪的构造：望远镜 同经纬仪类同，更简易些；刻度盘 有二种注记形式；一种是按逆时针方向从0360注记，称为方位罗盘，一种是南、北两端为0，向东西两方位注记到90，并注有北（N）、东（E）、西（W）、南（S）称为象限罗盘。磁针 罗盘盒内还装有水准器，用来整平罗盘仪。2、罗盘仪的使用安置罗盘仪（对中、整平）放下磁针照准目标读数使用时注意，避免铁器接近仪器；用毕固定磁针，以防顶针磨损和磁针脱落。第四节 坐标正、反算为测定服务一、坐标正算已知A（XA，YA），AB，DAB，则XAB=DABCosABYAB=DABSinABXB=XA+DCosABYB=YA+DSinAB 的正负号可由AB所在的象限判断。为测设服务二、坐标反算已知A（xA，yA），B（xB，yB）则：DAB= 这里要用到公式，可由X、Y的正负号确定AB所在的象限，将RAB换算成AB第六章 测量误差的基本知识第一节 测量误差及其分类注意：测量误差与粗差的区别一、测量误差的概念在一定的外界条件下进行观测，观测值总会含有一定误差。任何一个观测量，在客观上总存在着一个能代表其真正大小的数值，这个数值称为真值，一般用表示。对未知量进行测量的过程，称为观测，测量所获得的数值称为观测值，用表示。进行观测时，观测值与真值之间的差值，称为测量误差或观测误差，用表示。 (6-1)二、测量误差的来源引起测量误差的原因很多，概括起来主要有以下三个方面：(一)测量仪器工具误差(二)观测者的影响(三)外界条件的影响注意：系统误差和偶然误差的区别三、测量误差的分类根据测量误差的来源和对观测结果的影响性质不同，测量误差可分为系统误差和偶然误差两类。第二节 偶然误差的特性偶然误差具有如下特性：(1)有限性：在一定观测条件下，偶然误差的绝对值不超过一定的限度。(2)聚中性：绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多。(3)对称性：绝对值相等的正、负误差出现的机会大致相等。(4)抵消性：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： 式中: 。第三节 衡量精度的指标一、中误差 二、相对误差 三、极限误差 第四节 算术平均值及其观测值的中误差一、算术平均值 二、观测值的中误差第五节 误差传播定律一、观测值线性函数的中误差二、观测值非线性函数的中误差即：第六章 小区域控制测量第一节 控制测量概述回忆测量工作的原则测量工作原则：先控制后碎部（包括测图和施工放样）。控制测