2002级测量01.doc

测量学实验指导书陈同庆编佛山科学技术学院旅游与资源环境系2003年2月测量学授课提纲 E:CTQ2003夹jx测量01.doc课时安排一章绪论1一 作用、任务（为什么要学？）二 学什么？三 怎样学？四 测量学的发展 五 主要参考书？1九章交会法和小三角测量一前方交会二后方交会三其它交会2二章测量学基本知识1一 形状大小二 水准面三 测图原理四地形图认识*五 实验须知1十章三角高程测量2一三角高程测量理二竖盘构造及竖直角测量三三角高程测量应2三章直线丈量与定向2一 地面点的标定和直线定线二 直线丈量 三 直线定向四 成果整理2十一章视距测量2一视距测量原理二视距测量计算工具2四章水准仪及其使用2一 水准仪原理二 水准器、水准尺、望远镜三 水准仪构造和使用 2十二章光电测距4一红外测距仪2五章水准测量一 概述二 路线拟定三 水准测量的施测四 水准仪检验与校正4十三章平板仪及其使用2机动 2一平板使用二前方交会三后方交会2六章误差理论的基本知识0一 观测误差二 偶然误差三 误差处理0十四间碎部测量2一碎部点的测量法二碎部测图方法三地物的测绘2七章经纬仪及水平角测量一 水平角观测概念二 经纬仪原理三 经纬仪校正及使用四 水平角、竖直角施测4十五章地形图分幅编号0八章导线测量一 导线测量的一般知识二 外业工作三 计算和精度2十六章大比例尺地形图测量4一地形控制测量二测站点的测定三图边测图四地形图的检查4实验一水准仪使用实验二水准仪检验校正实验三三等水准测量实验四经纬仪检验校正实验五水平角测量实验六竖直角测量实验七陡坡距垂直距实验八平板仪水准仪配合测量实验九大比例尺地形图测量161612（理论1）绪论和实验须知 1920（实验六）竖直角测量34（实验一）水准仪使用 2122（理论4）三角高程和交会法56（理论）水准仪和水准测量 2324（实验七）陡坡距垂直距78（实验二）水准仪检验校正 2526（理论5）视距和碎步测量910（实验三）三等水准测量 2728（实验八）平板仪水准仪配合测量1112（理论2）经纬仪和水平角 2930（理论6）大比例地形图1314（实验四）经纬仪检验校正 3132（实验九）大比例尺地形图测量1516（实验五）水平角测量 3334 课上闭卷考试1718（理论3）竖直角和导线E：CTQJX2003夹测量01.doc 课时安排d:0411优盘备份2002级测量01.doc，优盘同名存。本课程总学时为54学时，理论课为30学时，实验课为24学时。1-9周，每周2节，10-18周，每周4节章节主要内容各教学环节学时分配备注讲授实验讨论习题课外其它小计一绪论、实验须知20 2二测量学的基本知识地球、水准面、测图原理202三水准测量水准仪和水准测量2水准仪使用2水准仪检验校正2三等水准测量46410四角度测量经纬仪和水平角2经纬仪检验校正2水平角测量2竖直角测量2448五距离测量与直线定向钢尺量距与直线定向2视距测量2陡坡与垂直距测量2红外测距仪262 8六误差理论的基本知识202七小地区控制测量导线测量4小三角测量2三角高程测量2268八光电测绘仪202九大比例尺地形测绘碎步测量2平板仪水准仪配合测量2大比例尺地形图测量84812合 计302454*采用教材武汉测绘科技大学编测量学，测绘出版社，1991年6月第3版，2002年第15次印刷*考核方式 本课程为考试课，采取实习成绩和闭卷考试相结合的形式进行考核。第 一章 绪论 第一节 测量学的研究对象及任务* 为什么要学？ 学什么？怎样学？这是最为关心的问题，希望通过介绍让大家有个初步的印象。主要论题：一 对象 二 任务 三 作用四 分科五 目的六 基本内容七 实习须知 对象 1 位置、形状、大小2 随着生产、生活而发展 （最初用绳子丈量，指南针定向，公元前7世纪见图）3 正朝自动化、数字化、高精度化发展（二乘理论、摄影技术、航空航天、微处理技术发展有关）一、测量学的研究对象如何测定点位置、形状、大小的科学。测量学是研究如何测定地球表面点的位置，将地球表面的地形及其他信息测绘成图，以及确定地球表面形状和大小的科学。K1测量学是随着人们生产和生活需要而发展起来的。最初用绳子丈量土地，用指南针定向，随着望远镜的发明，最小二乘理论的提出，摄影技术的应用，以及近代航空般天、激光、电子、微处理等技术的飞速发展并在测量中的广泛应用，测量科学正朝着自动化、数字化和高精度化发展。K1目的是为人们了解自然和改造自然服务。 任务 1 测定从实况到地图2 测设从图纸到实地二、测量学的任务测定和测设。测量学的任务包括测定和测设两部分。测定是指使用测量仪器，经过测量和计算得到的测量数据，或将地球表面的地形缩绘成地形图，供经济建设、国防建设、科学研究使用。K1测设是指将图纸上规划设计好的建（构）筑物的位置在实地标定出来，作为工程施工的依据。K1任务和作用：实地到图纸、 从图纸到实地 作用 1 提供数据及地图资料 2 提供施工指导 3 预报地震 4 满足日常生活、工作需要三、测量在工程建设中的作用测量的应用范围很广，在社会主义建设中起着十分重要的作用。既为经济建设、资源勘探、环境保护、文化教育、科学研究、国防建设提供精确的测绘数据及地图资料；又为各种工程建设（如市政工程、路桥建设、农田水利、矿山开采等）提供施工指导；同时测量工作还要满足群众日常生活对各种地图的需要；另外，用精密测量方法测定地壳升降与位移，目前仍是预报地震的主要手段之一。通过本课程学习，要求达到掌握普通测量学的基本理论、基本知识和基本技能，能正确使用测量仪器和工具，了解大比例尺地形图的测图程序和测量方法，能正确应用地形图和有关测量资料，能灵活运用测量学有关知识为所学专业的工程建设服务。K2第二节 测量学的发展和分科 一、测量学的发展 科学技术是生产力。现代科学技术是人类世世代代同自然界斗争的经验结晶。 早在夏禹时代，黄河两岸治理水患和埃及尼罗河泛滥后农田边界整理的传说，这些都需要一定的测量知识，或者说已用简单的工具进行了测量。公元前7世纪前后，即春秋时期管仲在所著管子一书中已收集了早期的地图27幅。公元前5世纪至3世纪，即战国时代，我国已有利用磁石制成最早的指南工具“司南”的记载。公元前130年，西汉初期的地形图及驻军图已于1973年从长沙马堆三号汉墓中出土，为目前所发现我国最早的地图。陆2公元前350年左右（战国时代），我国甘德和石申合编了世界第一个星表，即甘石星表；三至四世纪，魏晋时期的刘徽著海岛算经，论述了有关测量和计算海岛距离及高度的方法；四世纪后秦姜岌发现大气折射现象，并给予了正确解说。西普的斐秀（224-271）提出了绘制地图的6条原则，即制图六体，是世界最早的制图理论；他还绘制了禹贡地域图18幅，缩编天下大图为地形方丈图；唐代贾耽（730-805年）根据制图六体的理论曾编海内华夷图，原图已失传，宋代有人参考原图制成的华夷图和禹迹图刻在石碑上，现尚存于西安，是目前见到仅次于马王堆出土的古地图；九世纪李吉甫的元和群县图志为我国古代最完善的全国地图；在720年前后，唐代僧一行（本名张遂），因当时历法误差太大，要进行修改，在他主持下进行了大规模天文测量。其中最著名的是724年由太史监南宫说负责的，自滑县经浚仪、扶沟到上察直接丈量了长达三百公里的子午线弧长，并用日圭测太阳的阴影来定纬度。这是我国第一次应用弧度测量的方法测定地球的形状和大小，也是世界上最早的一次子午线弧长的测量；到了宋代，沈括（1031-1095）曾在1076-1087年间绘制天下州县图，他还在1072-1074年间创用分层筑堰法，使用水平尺、罗盘进行地形测量，并且制作了表示地形的立体模型，称为“木图”，比欧洲最早的地形模型早七百年。元代郭守敬（1231-1316年），在他倡议下进行了大规模的天文测量，似定了全国纬度测量计划，共测定了27个点；18世纪初，即清代初年，进行了大地测量，在这个基础上开展了全国测图工作，于1708-1718年间完成了皇舆全国。在此后，我国在日益腐朽的清封建王朝、北洋军阀和国民党统治下，测绘工作很少发展，1911年后成立了测量局，有的省还办了测绘学校，曾测了部分地图，但成效也不大。陆2中华人民共和国成立后，测绘工作才又得到新的大发展。世界各国测绘科学的发展主要是从17世纪初逐步发展起来的。17世纪初望远镜应用于天象观测，这是测绘科学发展史上一次较大的变革，以后望远镜普遍应用于测量仪器。1617年三角测量方法开始应用，到1668年，已有40倍的望远镜出现，使在可见光谱范围内进行测量工作大为方便，并提高的精度。1683年法国进行了弧度测量，证明地球确是两极略扁的椭球体。此后，世界测绘科学无论在测量理论、测量方法及测绘仪器各方面都有了不少创造发明。如高斯（德国，1777-1855年）于1794年提出了最小二乘法理论，以后又提出了横圆柱投影学说。这些理论经后人改进后至今仍在应用。但这个时期的测绘工作仍然是手工生产方式。到1899年摄影测量理论研究得到发展。1903年飞机的发明，促进了航空摄影测量学的发展，从而使测图工作部分地由野外转移到室内，利用仪器描绘地图，相应减轻了劳动强度，特别有利于高山地区的测绘工作。20世纪50年代前后开始，不少新的科学技术迅速发展。如电子学、信息论、相干光理论、电子计算机、空间科学技术等，它们推动了测绘科学的发展。 1947年研究利用光波进行测距，到60年代中利用氦氖激光器作为光源的电磁波测距仪就问世了，这是量距工作的一大变革。在80年代电磁波测距仪在白天或黑夜的最大测程就能达到60km，而且精度很高5mm/km 左右，短测程的测距仪，测程为1-2km，误差仅为及厘米。陆320世纪40年代自动安平水准仪的问世，标志着水准测量自动化的开端。 1973年试制成功能保证视线水平并使观测者在同一位置进行前后视读数的水准仪。 1990年已研究出数字水准仪，可以作到读数记录全自动化。 1968年生产了电子经纬仪，它采用光栅、光学编码来代替刻度分划线，以电信号方式获得测量数据，并可自动记录在存贮载体上。若接通电子计算机还可立即根据观测数据算出所需成果。 陀螺经纬仪与激光经纬仪亦已应用于工程测量和定向工作。1957年第颗人造地球卫星上天，1966年开始进行人卫大地测量，这种新技术具有全天候观测、速度快、精度高。 20世纪70年代，通过人造卫星应用黑白、单光谱段、多光谱段及彩色红外等拍摄地球的照片，使航天技术有了广泛的发展和应用。80年代开始发射的全球定位系统卫星，在90年代全部完成发射任务。只要在地面欲测点安置接收卫星信号的测量设备，可很快地确定地面点的位置。相距1km的两点间的相对精度可达5-10mm。利用像片进行测量的新方法有两种：其一是近景摄影测量，它是地面摄影测量的发展，可对一百米以内的地物进行测绘，目前主要用于动态物的摄影测量，如变形测量等。由于这种方法还可以用普通摄影机拍摄像片，因而适应性更强。其二是影像地图，就是带有象片影像又有线划的地形图，它既具有丰富的信息内容，又保持了地形图的地形符号、注记和等高线。因此影像地图所包含的信息比普通地形图多，能表达一般地形图不能表达的微小地形，更客观地反映出地面情况。它的另一个特点是成本低、成图快，能满足经济建设部门用图的迫切需要。随着电子计算机技术的发展，用数字方式来表示地表形态的数字地面模型已开始在实践中有所应用，这是测量图自动化的方向。现在，部分测绘工序已可由仪器自动完成，光明的前景已显示出来。陆3*随着工具及数据处理方法的改进，测量学它的研究范围及服务对象已远远超出地球表面这一目标。20世纪60年代发射的航天飞行器，开始了人类对太阳系的行星及其所属卫星（诸如金星、火星、月球等）的形状、大小、表面形态的制图工作的研究。测绘工作的服务范围也从单纯的工程建设进入到山岩崩塌监测、古文物保护、交通事故分析、医疗病灶的定位诊断等等。陆4我国1956年成立国家测绘总局（1982年改称国家测绘局），科学院系统成立了测量及地球物理研究所，各业务部门也纷纷设立测绘机构，培养测绘人员的各级学校也相继成立。现已建成全国绝大部分地区的大地控制网，完成了不同比例尺的地形图。仪器制造从无到有，已能自制航空摄影机、红外摄影机、立体测图仪、多倍投影仪以及大型纠正仪等航测仪器。电磁波测距仪方面也已生产不同类型的激光测距仪、微波测距仪及红外测距仪。经纬仪的生产已基本配套。预计不久的将来，祖国测绘工作的自动化、计算电子化及测量资料数字化等方面将会不断取得新成绩。*我国大地测量仪器规定总代号为“D”经纬仪的代号为”J”水准仪的代号为”S”平板仪的代号为“P”连写起来就是“D J” “D S每种仪器又按精度划分等级，即在编号后再加精度代号，通常使用代号时常省略“D”，而仅用各种仪器代号如j6分科 1 普通测量学是测量学的基础（我们主要学习内容） 2 大地测量学 3 摄影测量学 4 工程测量学 5 海道测量学二、测量学的分科依对象和应用范围不同分为许多分支学科。例如：研究地球表面较小区域内测绘工作基本理论、技术、方法和应用的学科叫普通测量学、它是测量学的基础；研究地球表面较大范围内的点位测定及整个地球的形状、大小和重力场测量的理论、技术和方法的学科叫大地测量学；利用摄影像片或遥感技术来测定地球表面物体的形状、大小和空间位置的学科叫摄影测量学；k1研究工程建设中勘测设计、施工和管理阶段各种测量工作的学科叫工程测量学；研究和测量地球表面水体（海洋、江河、湖泊等）及水下地貌的学科叫海道测量学；我们主要学习普通测量学和工程测量学的部分内容，简称“测量”。随着科学发展和信息高速公路的建设，测量学的各个分支学科开始由细分走向统合，并与制图学、地理学、信息学、管理学、统计学以及城市建设、环境科学等许多学科相互交叉，形成一门新兴的边缘学科“地理信息学”。 目的 1 通过本课程的学习，要求达到掌握普通测量学的基本理论、基本知识和基本技能；（和了解手段和方法） 2 能正确使用测量仪器和工具；3了解大比例尺地形图的测图程序和测量方法；4能正确应用地形图和有关测量资料； 5 能进行水准、角度、距离测量，大比例尺地图的测绘。 6 能灵活运用测量学的有关知识为所学专业的工程建设服务。 基本内容 见2页* 实习须知测量学是一门实践性很强的技术基础课，测量实验是测量学教学中不可缺少的五一节。只有通过实验和对测量仪器的亲自操作，进行安置、观测、记录、计算、写作实验报告等，才能真正掌握测量的基本方法和基本技能。因此，必须对测量实验予以充分重视。测量学实验同济大学出版社P1 1 一般规定 阅读有关课文及说明 携带资料 规定时间进行 记录铅笔、回报、不擦拭 用后清点实验前，必须阅读测量学的有关章节及测量实验指导书的相应项目。实验时，必须携带指导书，便于参照、记录有关数据和计算。实验分小组进行，组长负责组织和协调实验工作，办理仪器和工具的借领和归还手续。实验应在规定的时间内进行，不得无故缺席或迟到、早退，应在指定的场地进行，不得擅自改变地点。应该听从老师指导，严格按实验要求，认真、按时、独立地完成任务。测量记录不可潦草，并在规定表栏中填写，记录应用铅笔。记录者听取观测者报出读数后应向观测者回报读数，以免记错。记录数字若发现错误，不得涂改，也不得用橡皮擦拭，而应细横线划去错误数字，在原上方写出正确数字，并在备注内说明原因。若一测回或整站观测成果不合格(观测误差超限)，则用细斜线划去该栏记录数字，并在备注栏内说明原因。根据观测结果，应当场作必要的计算，并进行必要的成果检验，以决定观测成果是否合格，是否需要重测（返工）。应该当场写的实验报告也应写好。实验结束时，应把观测记录和实验报告交教师审阅。经教师认可后，方可收拾仪器和工具，作必要的清洁工作，归还仪器，结束实验。 2 仪器借用 以组为单位借用 水准6套 、经纬4套借时清点、借条注明编号、缺失运前扣好、小心防碰撞结束清洁、清点 测量仪器历来属于比较贵重的设备，尤其是目前向精密光学、机械化、电子化方向发展，使其功能日益先进的同时，其代价也更为昂贵。对测量仪器的正确使用、精心爱护和科学保养，是从事测量工作的人员必须具备的素质和应该掌握的技能，也是保证测量成果的质量、提高测量工作效率、发挥仪器性能和延长其使用年限的必要条件。为此，制订下列仪器使用规则和注意事项，在测量中应严格参照执行。以实验小组为单位借用测量仪器和工具，按小组向实验室人员办理借用手续；借用时，按本次实验的仪器工具清单当场清点检查，实物与清单是否相符，器件是否完好，然后领出。搬运前，必须检查仪器箱是否锁好，搬运时，必须轻取轻放，避免剧烈震动和碰撞；实验结束，应及时收装仪器、工具，清除接触土地的部件（脚架、尺垫等）上的泥土，送还借用处检查验收，如有遗失或损坏，应写出书面报告说明情况，进行登记，并按有关规定赔偿。 3 仪器安装 取出前看清安放位置 先松螺丝、后安放，一手握、一手拧螺丝先脚架、稳妥、对中、 取后闭箱、禁坐箱先将仪器的三脚架在地面安置稳当，安置经纬仪的脚架必须与地面点大致对中，架头大致水平，若为泥土地面，应将脚尖踩入土中，若为坚实地面，应防止脚尖有滑动的可能性，然后开箱取出仪器，取出之前，应先看清仪器在箱中正确安放位置，以免装箱时发生困难。取出仪器时，应先松开制动螺旋，用双手握住支架或基座，轻轻安放到三脚架头上，一手握住仪器，一手拧连接螺丝，最后拧紧连接螺丝，使仪器与三脚架连接牢固。安装好仪器后，随即关闭仪器箱盖，防止灰尘等进入箱内，严禁坐在仪器箱上。 防晒防雨 4 仪器使用 安后有人守 转动时先松螺后转动 灰尘勿擦拭，应专用扫 先制动后微动，不过紧，用中间一段螺纹。出故障，应报告仪器安装在三脚架上之后，不论是否在观测，必须有人守护，禁止无关人员拨弄，避免过路行人、车辆碰撞。仪器镜头上的灰尘，应该用仪器箱中的软毛刷拂去或用镜头纸轻轻擦去，严禁用手指或手帕等擦拭，以免损坏镜头上的药膜，观测结束应及时套上物镜盖。在阳光下观测，应撑伞防晒，雨天应禁止观测，对电子测量仪器，在任何情况下均应撑伞防护。转动仪器时，应先松开制动螺丝，然后平稳转动，使用微动螺旋时，应先旋紧制动螺旋（但切不可拧得过紧），微动螺旋不要旋到顶端，即应先作用中间的一段螺纹，仪器在作用中发生故障时，应及时向指导教师报告，不得擅自处理。 5 仪器搬迁：近距离时，连脚架一起搬迁连接处应紧，制动螺丝应放松左手托仪器，右手抱脚架，稳步前行。在行走不便的地段搬迁测站或远距离迁站时，必须将仪器装箱后再搬，在近距离或行走方便的地段迁站时，可以将仪器连同三脚架一起搬迁。 先检查连接螺旋是否转紧，松开各制动螺旋。 如为经纬仪，则将望远镜向着度盘中心，均匀收拢各三脚架脚，左手托住仪器的支架或基座，右手抱住脚架，稳步行走。严禁斜扛仪器于肩上进行搬迁。迁站时，应带走仪器所有附件及工具等，防止遗失。 6 装箱：清除灰尘，套上盖 松开制动 一手握支架，一手松螺丝 正确就位，不强压 再拧紧制动螺丝，关箱上锁。实验结束，仪器使用完毕，应清除仪器上的灰尘，套上物镜盖，松开各制动螺旋，将脚架螺旋调至中段并使大致同高。一手握住仪器支架或基座，一手旋松连接螺旋使与脚架脱离，双手从脚架头上取下仪器。仪器放入箱内，使正确就位，试关箱盖，确认放妥（若箱盖合不上。说明仪器位置未放正确，应重放。切不可强压箱盖，以免损伤仪器），再拧紧各制动螺旋，然后关箱、搭扣、上锁。 测量学实验p3*使用水准尺和标杆时，应注意防止受横向压力，防止竖立时倒下，防止尺面分划受磨损。小件工具如垂球、测杆、尺垫等用完即收，防止遗失。第二章 测量学的基本知识一 地球形状和大小的概念 二 地面点位置的表示方法 三 用水平面代替水准面的限度四 测量的基本工作和基本原则第一节 地球形状、大小和测量坐标系的概念 一、 水准面：静止的水面称为水准面。（水准面是很多的，在重力相同时，水分子不流动，形成一个重力等位面。 水准面的特点是处处与铅垂线方向正交， 二、 大地水准面：平均静止的海水面，向大陆、岛屿延伸而形成的闭合曲面，称为大地水准面。 平均静止的海水面实际上大自然是不存在的，为此，我国在青岛设立验潮站，长期观测黄水面的变化，取其平均值，作为我国大地水准面的位置（其高度为零），并在青岛建立了水准原点。 平均海水面是代替海水静止时的水面，是一个特定重力位的水准面，称为大地水准面。K5 三、 大地体：由大地水准面所包围的形体称为大地体。由于海水有潮汐，时高时低，所以取其平均的海水面作为地球形状和大小的标准，它所包围的形体称为大地体。K5由于地球表面起伏不平和内部物质结构分布不均，引起铅垂线方向不规则变动，所以大地水准面实际上是一个略有起伏的不规则曲面，不便于计算和建立坐标系。为此，人们就用一个可以用数学公式表示又很接近大地水准面的参考椭球面来代替它。我国目前采用的参考椭球数据是a=6378140m。a为椭圆长半轴，其形状由长半轴和短半轴决定。 k2由于地球扁率很小，一般在测量计算时可以将地球看成圆球，其半径R约为6371km。 四、大地原点：为确定地面点的位置，我国在陕西省泾阳县永乐镇境内选择并埋设了大地原点，建立全国统一的坐标系，叫“1980年国家大地坐标系”。中华人民共和国成立初期，我国曾建立并使用“1954年北京坐标系”，作为临时过渡性的坐标系。K2 陕西省泾阳县永乐镇境内1980年国家大地坐标系。“1954年北京坐标系” 五、 圆球半径：由于地球扁率很小，一般在测量计算时可以将地球看成圆球，其半径R约不6371km 陈2 陆7其椭圆扁率为1：298.257 k 2长半轴 a=6378140m。短半轴 b=6356755m。扁率=(a-b)/a 陆6六、 地面点位置的表示方法地面点的位置通常由该点投影到参考椭球面的位置（坐标）和点到大地水准面的铅垂距离（高程）来确定。地面点投影到参考椭球面的位置一般用大地坐标（大地经度和大地纬度）表示，但在工程建设中，为实用方便起见，常采用以下二种平面直角坐标系来表示。（*大地坐标系和高程： 1 地面点坐标：独立平面直角坐标系：在较小范围内用，可近似把球面看成平面， 将地面点直接沿铅垂线投影到水平面上，用平面直角坐标系确定地面点的位置十分方便，规定向北为正x,向东为正y，坐标原点选在测区西南角以外。K2 以使测区内各点坐标均为正值。高斯平面直角坐标系：当测区范围较大时，不能把地球看成平面，此时若用大地坐标来表示地面点位，则其测量计算工作又不方便。 为将球面点位投影并绘到平面上，必须采用适当的投影方法即高斯投影来实现，用高斯投影方法可以得到高斯平面直角坐标系。 * 我国国家基本地形图都是采用高斯分带投影的方法。K98 高斯投影性质是横切椭圆柱等角投影。 *我们国家面积大，全国性地形测图不能把地球的球面当作平面。因此必须用地图投影的方法，把球面上的点位化算到平面上，这样就可以把误差控制在需要的范围内。陈98 *地图投影的方法很多，按变形性质可分为等角投影、等距投影、等面积投影和任意投影； 根据正常位置下经纬线的形状可分为圆锥投影、方位投影等； 按投影的外部形式又分为正轴投影、斜轴投影和横轴投影等等。 *高斯分带投影：每隔60划为一带，自西向东分成60个带，位于各带中央的子午线称为中央子午线，如第1带的中央子午线是30，第2带的中央子午线是90.。 *高斯平面投影：设想用一个椭圆柱套在椭球体外面，使椭圆柱面的线通过椭球体的中心，并使其与椭球体的某一中央子午线相切，将该带内的图形投影到椭圆柱面上，再将椭圆柱面沿着通过南北极的母线LL和KK切开，展成平面。 这个平面称为高斯投影平面。陈99*高斯平面直角坐标：在高斯投影平面上，中央子午线和赤道是互相垂直的。 以中央子午线为x轴，指向北，以赤道为y轴，指向东；以两轴交点为坐标原点就构成了高斯平面直角坐标系。陈99 我国位于北半球，所以x坐标都为正值。地面点的x坐标是该点到赤道的距离。y坐标是地面点到中央子午线的距离。陈100 2 地面点高程： 绝对高程：地面点到大地水准面的铅直距离称为该点的绝对高程，简称高程或海拔。 我国的高程起算面是与黄海平均海水面相吻合的大地水准面，该面上的各点高程为零。河K3 静止的水面称为水准面。1956年黄海高程系，青岛水准原点（72.289m)，利用青岛验潮站19501956年的观测资料，求出黄海平均海水面作为大地水准面。我国目前采用“1985年国家高程基准”，它是利用青岛验潮站19531979年观测资料，经过计算而建立的，并测算出原国家水准原点高程为72.260m，从该水准原点出发，以不同的精度用水准测量的方法测定了许多水准点，供高程测量用。平均静止的海水面并向大陆、岛屿方向延伸而形成的闭合曲面，称为大地水准面。平均静止的海水面实际上大自然是不存在的，为此，我国在青岛设立验潮站，长期观测黄海海水面的变化，取其平均值，作为我国大地水准面的位置（其高度为零），并在青岛建立了水准原点。目前，我国采用“ 1985国家高程基准”为基准，青岛水准原点的高程为72.260m,全国各地的高程都以它为基准进行测算。 熊春宝等编2页与水准面相切的平面称为水平面，天文经纬度：是以天文测量的方法直接测定的，而大地经纬度是以根据大地测量的数据推算的。两者不同的是基准面和基准线不同。 相对高程： 假定高程：当测区范围内没有高程已知的水准点时，可以任意假定一个水准面作为高程起算面，地面点到这个假定水准面的铅直距离为该点的假定高程或叫相对高程。K3高差：地面两点的绝对高程或相对高程之差称为高差，k3七、 用水平面代替水准面的限度 用水平面代替水准面，必然会影响高程和距离测量的精确度。河3 1 对距离的影响：原因分析略 通过推论可知，在距离为10km时，误差/真值=1/1217700 小于1/100万的最精密测量的容许误差。 *当距离为D为10km时，其对距离测量的影响为1：1，220，000.而目前在地球表面上作最精密的距离测量，只能精确到1：1000000，因此在半径为10km的范围内，可将水准面看成平面而不影响测量的精度。陈4 2 对高度的影响：推论表明，高度差是随距离平方的增加而增加的，当D取200m时，高度差为0.31m，这是不允许的，因此进行高程测量时，即使距离很近，也要考虑地球是曲面（即地球曲率）对高程的影响。 D为10km时，高程误差为7.8m， D为100m时，高程误差为0.78mm 陆12八、 测量的基本工作和基本原则 1 基本工作是：距离、角度、高程 根据数学知识可知，在平面上已知某点的平面坐标，若能测定已知点与未知点间的水平距离以及两点连线与x轴的所夹角度，就可以确定未知点的平面坐标。 另外，还要测定未知点的高程才能完全确定该点的空间位置。 由此可知，距离测量、角度测量和高程测量是测量的三项基本工作。陈4 2 基本原则是：先整体后局部，先高级后低级，先控制后碎步，边工作边校核 测量工作不可避免地会产生误差，为防止误差的传递与积累，保证测区内地面点位的测量精度，测量必须按一定的程序和方法进行。 以地形图测图为例，先在测区内选若干个具有控制意义的点（即控制点）A、B、C等组成一定的几何图形（即控制网），用较高精度的测量仪器和测量方法（即控制测量）测出各控制点的平面坐标和高程，这些控制点就可以控制误差传递的范围和大小；再在控制网的基础上，用稍低一些精度的测量方法（即碎部测量）测出地面1、2、3等各点（即碎部点）的坐标，最后根据这些碎部点的坐标就可以按一定比例尺将整个测区绘制地形图。由此可知测量工作必须遵循的基本原则是：先整体后局部，先高级后低级，先控制后碎步，边工作边校核复习题：1 测量学的研究对象是什么？2 测量学的任务是什么？测定和测设有何区别？3 什么叫水准面、大地水准面？水准面有何特性？4 什么是绝对高程、相对高程？5 根据1956年黄海高程系，测得A点高为213.464m，B点高程为213.529m， 试计算改用1985年国家高程后，A、B两点的高程。K4213.464A213.464213.43572.289-213.529B-213.529-213.5-72.260-0.065-0.065-0.0650.02972.2891956年72.2601985年第二节 地形图的认识 地形图：凡是图上既表示出道路、河流、居民地等一系列固定物体的平面位置，又表示出地面各种高低起伏形态，并经过综合取舍，按比例缩小后用规定的符号和一定的表示方法描绘在图纸上的正形投影图，都可称为地形图。 所谓正形投影，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。陆13一、 地图的内容 图框，测量上称为图廓， 图框的方向：通常上面表示北方，左边是西方， 如果不是这样。就应在图上绘出指北的方向。 图上应有比例尺， 图上有地物，如城市街道，居民区、铁路等， 有时为了表示起伏，在若干点位上注明高程， 还有用一些规定符号来表示，如深谷、陡坎、 当起伏较大时，应用等高线表示起伏。二、 图的比例尺 地面上各种地物不可能按真实大小描绘在图纸上，通常总是将实地尺寸为若干分之一来描绘的。实习一 水准仪的使用实习目的要求： 要求每个同学学会水准仪的使用，包括安置、粗平、调焦、瞄准、精平、读数。连读3部水准仪数据，并记录3次读数。了解工程水准仪（DS3级）的基本构造和性能，认识其主要构件的名称和作用。实验时数：2学时 实验小组由 6人组成实验设备：每组水准仪1台，水准尺2根一 水准仪作用：可用来测高程和距离。 测量地面点高程的工作叫高程测量。有三种方法：水准测量、三角高程测量、气压高程测量。其中水准测量是最常用和精度较高的高程测量方法。 河5二 水准仪原理：求高差，推未知点高程。根据已知点的高程，利用水准仪提供的水平视线，测量地面高程已知点和未知点间的高差，从而推知未知点高程。高差=后视-前视 河5三 水准仪构造：望远镜主要作用是使人们看清远处目标，并提供读数用的水平视线。 望远镜内安置有调焦透镜：通过转动调焦螺丝，可使远近不同的目标都能清晰地落在十字丝划分板上； 目镜的作用是将十字丝和目标的像同时放大； 十字丝的作用是提供精确瞄准目标的标准。 十字丝由中丝（中间一条水平位置的横丝）、横丝（上、下两条短视距线）、一条竖丝构成； 为控制望远镜的左右转动，水准仪都安装了一套制动和微动装置，用于精确瞄准目标。 制动螺丝拧松后，微动螺丝就不起作用。 河6水准器其主要作用是用来观察仪器和视线是否水平。 圆水准器：气泡居中，说明圆水准器轴就处于铅垂位置， 长水准器：长水准管轴水平，则视准轴也水平。 圆水准器一般只用于粗略整平仪器， 而用长水准管精确整平视线。 河 7基座主要由轴座、脚螺丝和连接螺丝组成。 轴座用来支承仪器上部， 连接螺丝用来连接仪器与三脚架， 通过脚螺丝可使圆水准气泡居中，从而整平仪器。 河7四 水准仪使用：1 安置和粗平：张开三脚架，调整脚架高度，目估大致水平， 取仪器连接，固定， 粗平就是转动脚螺丝使圆水泡居中，方法是先两脚，后第三脚，2 调焦与瞄准：作用是使观测者能通过望远镜看清楚水准尺并对准它，以便读数。 目镜调焦：对准远处明亮背景，调整目镜螺丝使十字丝最清晰 粗略瞄准：松开制动，转动望远镜，使照门、准星、目标成一直线，拧紧制动 物镜调焦：转动物镜调焦螺丝，使水准尺的像清晰落在十字分划板上。 精确瞄准：转动微动螺丝，使竖丝大致平分水准尺的像。 消除视差：方法是仔细进行物镜调焦，使十字丝最清晰。如果十字丝没有调到“最清晰”，则应先调好十字丝再进行物镜调焦，直到视差消除为止。 所谓视差，就是由于调焦不准，水准尺的像并不落在十字丝划分板上，此时，眼睛在目镜旁上下移动，就会发现十字丝和尺像有相对移动，这种现象称为视差，视差的存在会影响测量的准确性。3 精平和读数：精平是在读数前转动微倾螺丝，使符合水准气泡符合。 旋动时，大姆指的运动方向与符合气泡中左侧半个气泡像的移动方向一致。 当望远镜转到另一方向时，符合气泡不一定符合，应重新精平，待气泡符合后才能读数。 气泡符合后，应立即读取十字丝横丝所揸数值。 读数前应清楚水准尺的注记方式。 由于是像是倒立的，因此，读数时应自上而下，从小到大读， 一般先估读出mm数，然后再报出全部四位。河 9 水准测量中，精平和读数是两项不同的操作步骤，但具体作业时却把这两项操作视为一体，即精平后再读数，读数后要立即检查气泡是否仍然符合，只有这样才能获得准确的观测成果。 河9记录表如下：实验一 记录表 第 组 观测时间：仪器号： 次序点号水准尺读数（m）差值（m）=黑-红黑面红面第一次1观测者2观测者3观测者第二次第三章 水准测量第一节 水准测量原理第二节 水准测量仪器和工具第三节 水准测量的方法与要求第四节 单一水准路线的高程计算第五节 水准测量注意事项第一节 水准测量原理水准测量原理是：根据已知点高程，利用水准仪提供的水平视线，测量地面高程已知点和未知点间的高度。K5 图示：略 前进方向 后视尺 水平视线 b 前视尺 B a A 大地水准面 （1） 测量A、B两点间的高差：hAB=a-b 即后视读数-前视读数（2） 计算高程：hB= hA + hAB 视线高法只需安置一次仪器就可测出多个前视点的高程。 此法常用于施工测量中。 河5*三角高程测量因我们没有仪器，不讲；*气压测量高程误差太大，相差3-5m很正常。邓讲第二节 水准测量仪器和工具水准测量必须使用水准仪、水准尺和尺垫。我国制造的水准仪按仪器精度不同，可分为 DS0.5 、DS1、DS3 、DS10 、DS20 、五个等级。我们学习工程建设中常用的 DS3型微倾水准仪和其它常用测量工具。S表示水准 S3表示三级 云南 ND1 NS3 北京 BS3 重庆 NS3-1南京 NS3 武汉 NS31、 水准仪：前面实验一已介绍过。2、 水准尺：水准尺是带有刻划的供测量照准读数使用的标尺，它由伸缩性小、不易变形的优质木材或玻璃钢制成。常用的水准尺有塔尺和双面尺两种。塔尺一般用于较低精度的水准测量；双面尺一般用于精度较高的水准测量。要求 （K+黑）- 红0.002 （允许值）K值有两种：K=4.687 K=4.787 相应有 7.687 7.787 的上限 邓笔记这样注记的目的是为了校核观测时的读数错误。 河83、 尺垫：用生铁铸成，一般呈三角形状，中间突出1个小半球。*“D”和“S”“大地”和“水准仪”的汉语拼音的第一个字母，其下标 0.5、 1、 3、 10、 20表示该类仪器的精度，即每千米往、返测得高差中数的中误差，以毫米计。谭荣一 11工程测中常使用的DS3型水准仪，使用该仪器进行水准测量，每千米可达到3mm的精度。谭12 第三节 水准测量的方法与要求一、 水准点和水准路线1 水准点：国家测绘部门测出并布设的标志点。水准测