测量学基础知识ppt课件

测量基础知识，(1)基础知识，(2)水准测量，(3)水平角测量，(4)距离测量和直线定向，(5)误差基础理论，(6)导线测量，(7)交会法，(8)三角高程测量，(1，1，简介，1.1)定义测量是一门古老的地球科学，它来源于希腊的“陆地划分”。然而，现代测量学在许多方面已经发展成为一门综合性的科学，通常被称为测绘科学。测绘科学的对象主要是地球的形状和大小以及地球表面各种物体的几何形状和空间位置，目的是为人们理解和改造自然服务。地形学：地球表面的一小块区域可以被视为一个平面，而不用考虑它的曲率。地形测量研究的内容可以用文字和数字来记录，也可以用图形来表示。大地测量学：当研究对象是地球表面的大面积区域，甚至是整个地球时，必须考虑地球的曲率。它的基本任务是建立一个国家大地控制网，确定地球的形状和大小，并研究地球的重力场。摄影测量：摄影测量是一门使用摄影图像来研究地球表面形状和大小的测绘科学。工程测量：建筑工程及其他方面的测绘工作。有三个主要任务，即：地面到绘图、绘图到地面和变形观测。地图学：测绘科学是地图学的一个范畴，它研究如何通过投影制作地图，以及地图制作的理论、技术和应用。1.2测绘科学分类3。世界测绘科学的发展和成熟始于17世纪。三角测量始于1617年。放大40倍的望远镜出现在1668年，并广泛用于各种测量仪器。从1669年到1792-1798年，法国的皮卡尔和其他人测量了子午线弧长，米申和德朗伯完成了历史性的工作，把巴黎子午线圆长度的四十分之一作为lm。德国数学家高斯在1794年提出了最小二乘法理论，为测量平差奠定了基础。高斯从1816年到1820年推导了横向圆柱体法向投影的计算公式，克鲁格在1912年为了实际测量对其进行了研究和改进。1.3测量发展概况，世界测量科学的发展(1)，4。大约从20世纪50年代开始，许多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。这反过来又促进了测绘科学的发展。1947年，人们对光波用于距离测量进行了研究。20世纪60年代中期，以氦氖激光为光源的电磁波测距仪问世，这是距离测量的一个重大变革。在20世纪80年代，电磁波测距仪的最大射程可达60公里(白天或夜晚)，精度可达(5毫米1ppm)。测距范围短的测距仪为1 2公里，误差仅为1厘米。世界测绘科学的发展(2)和20世纪40年代自动安平水准仪的出现标志着水准测量自动化的开始。1990年，一种数字水准仪被开发出来，它可以使读数记录完全自动化。1968年，电子经纬仪问世。它使用光栅和光学代码代替标尺分割线来获得电信号形式的测量数据，这些数据可以自动记录在存储载体上。陀螺经纬仪和激光经纬仪也已应用于工程测量的定向工作。第一颗人造地球卫星于1957年发射，人造卫星大地测量于1966年开始。它可以用于全天候观测，速度快，精度高。它可以用于大陆、岛屿和岛屿之间以及岛屿和大陆之间的联合测量。20世纪70年代，通过人造卫星拍摄地球照片，空间技术得到了广泛发展和应用。20世纪80年代发射的全球定位系统卫星都是在90年代完成任务的。世界测绘科学的发展(3)、6、数字化自动测图系统，包括航测数字化测图和全站仪数字化测图，与传统方法相比，它具有测图周期短、劳动强度低、绘图精度高等无可比拟的优势。“3s”技术的兴起，包括地理信息系统、世界测绘科学的发展(4)、7，早在春秋战国时期，一种已经使用了几千年的指南针仪器“司南”就已经制造出来了。大约在公元前2200年，于霞在控制水的时候使用了“左标准，右规则”的测量工具和方法。长沙马王堆三号墓出土了西汉时期的地形图和驻军图。东汉张衡、风后地动仪、魏晋刘辉的海岛算经、西晋裴秀的制图六体、唐代李继福的元和群县图志等一系列成果，都为我国测绘史增添了光辉的篇章。我国测绘科学的发展(1)。8.唐代僧人张遂主持了一次大规模的天文测量，包括公元724年从河南华县到上蔡的300公里经线弧长测量和世界上最早的经线弧长测量日本鬼子的纬度测量。宋代沈括在其著名著作梦溪笔谈中提出了磁偏角现象，比哥伦布发现磁偏角早400年。郭守敬(元代著名天文学家、水利学家)编纂了中国古代最先进、运行时间最长的历法授时历。他是第一个提出用平均海面作为高程基准的人，比西方早几百年。清初，中国开展了全国范围的测绘工作，从1708年到1718年完成了皇舆全图。(法国从1730年到1780年进行了全国范围的地形测量。俄罗斯在1745年绘制了13幅欧洲部分地图和6幅亚洲部分地图)，中国测绘科学的发展(2)，中国测绘事业自1949年新中国成立以来进入了快速发展时期。1956年，国家测绘局成立，建立了全国统一的坐标系统和高程系统，建立了全国大地控制网，绘制了全国基础地图和大量不同比例尺的地形图。我国测绘科学的发展(3)，10，2，测量基础知识，2.1地球形状和大小的概念和测量坐标系大地水准面：平均海面是海水静止时的水面，它是具有特定重力水平的水平面，称为大地水准面。通过测量功获得重力方向的一般方法是用一根绳子悬挂一个垂直的球，这是悬挂点O的重力方向，通常称为垂直线或铅垂线方向。因为地球引力的大小与地球内部的质量有关，而地球内部的质量分布是不均匀的，这导致地面上各点的垂线方向发生不规则的变化，因此大地水准面实际上是一个有微小波动的不规则表面。大地坐标系和高程：地面上的大多数物体都有空间形状，如山丘、山脉、山谷、洼地等。为了研究空间物体的位置，用投影法对其进行数学处理。一个点在空间中的位置需要三个量来确定。在测量工作中，这三个量通常由该点在基准面(参考椭球)上的投影位置和该点从投影方向到基准面的距离(通常为实际大地水准面)来表示。12、大地水准面与参考椭球体之间的相对关系，可以在适当的位置选择一个点P，想象椭球体与地球相切，切点P位于P点的垂线方向，这时，椭球体上的P法线与指向大地水准面的垂线重合，并使椭球体的短轴平行于地球的旋转轴。确定椭球体和大地测量体之间的关系并固定它的工作称为参考椭球体的定位，点P称为大地原点。13，高斯-克鲁格平面直角坐标系，测量是在椭球面上进行的。在椭球面上，点的位置用经度和纬度表示，但是计算地面点的经度和纬度是非常复杂的。为了简化计算，如果将球体视为一定范围内的平面，则测量数据在该平面上处理，接地点的位置可用平面直角坐标表示研究这个问题的课题叫做地图投影高斯投影(我国常用)。14、2.2用水平面代替水平面的限度在实际测量工作中，在一定的测量精度要求和较小的测量面积下，通常用水平面直接代替水平面，即把地球表面的一小部分投影到水平面上来确定其位置。首先，水准面曲率对水平距离的影响：在半径为10公里的圆形区域测量长度时，不必考虑地球的曲率；也就是说，水准面可视为水平面，即沿圆弧实际测量的距离视为水平距离，其误差可忽略不计。第二，水准面曲率对水平角的影响：计算表明，对于面积小于100km2的多边形，在最精确的测量中只需要考虑地球曲率对水平角的影响，一般不需要考虑。第三，地球曲率对高差的影响：即使在很短的距离内，也必须考虑地球曲率对高差的影响。15，2.3地形图的理解任何正投影图，不仅显示一系列固定物体的平面位置，如道路、河流、居民区等。而且还有各种起伏的地面，经过综合选择和缩小后，在图上用指定的符号和一定的表示方法描绘出来，可以称之为地形图。在绘制地形图时，一些控制点首先通过某种数学规则(地图投影)进行处理，以获得它们的平面坐标和高程。然后，根据上述绘制地形图的原理，绘制根据这些点测量的地形和地面特征。地形图的内容：地形图通常被图框包围(在测量中称为地图轮廓)。边界的方向通常是北、南、西、东。否则，应该在地图上画出北向。地图还应包括比例尺、坐标系、高程系统和测量日期。任何正投影图，只要既能显示道路、河流、居民区等一系列固定物体的平面位置，又能显示地面的各种起伏，经过综合选择和缩小后，用指定的符号和一定的表示方法在图上描绘出来，就可以称为地形图。三种基本观测测量：高程、水平角、水平距离和18、3.1水准测量原理水准测量是测量地面点高程的方法之一。点A的高程称为HA，点B的高程有待确定。首先，测量点a和点b之间的高度差。然后点b的高程为HB=HA hAB，3。液位计及其使用，19。水准测量：测量两点AB之间的高度差，两点AB上可分别竖立两个标尺，两点之间安装一个能提供水平视线的仪器，使视线与a点标尺读数水平对齐，设为a，然后与b点标尺读数对齐，设为b。 那么两点ab之间的高度差是hab=a-b。因为点a的高度是已知的，所以它通常被称为后视读数，而点b被称为前视读数。 即，hAB=后视读数-前视读数。高度差hAB本身可以是正的或负的，20，转折点和测量站：如果两点之间的距离很远，或者高度差相对较大，则不能通过安装一次仪器来测量高度差。在这种情况下，需要添加几个临时垂直标尺点作为转移高度的过渡点，这称为转折点。如果你想要从a点到b点的高度差hAB，选择一条测量路线，并测量接入点的高度差hAP，PQ的高度差hPQ等。连续测量一个水平，直到最终测量出高度差hWB。每次安装一个仪器，它就被称为一个测量站，并且像p，q，r.w是转折点。Hab=haphpq.hbw、21、2.2DS3水准仪及其操作水准仪是水准测量的主要仪器，根据其精度可分为DS05、DS1、DS3和DS10。“D”和“S”是汉语拼音的第一个字母，表示“大”和“水”S3式水准仪S3式倾斜水准仪的结构由望远镜、水准仪和底座组成。仪器上部装有望远镜、水准管、水准管的气泡观察窗、圆形水平仪、目镜和物镜瞄准螺钉、制动螺钉、微动螺钉、微倾斜螺钉等。23、仪器的垂直轴与仪器底座相连；望远镜和水准管连接成一体，转动微倾斜螺钉可以调节水准管和望远镜相对于支架做微小的上下转动，使水准管的气泡居中，从而使望远镜的视线准确水平。由于使用轻微倾斜螺钉可以使望远镜上下倾斜到一定程度，因此可以先调整地脚螺钉，使圆形水平仪的气泡居中，并使仪器大致水平。整个仪器的上部可以围绕仪器的垂直轴在水平方向上旋转。水平制动螺钉和微动螺钉用于控制望远镜在水平方向旋转。松开制动螺钉后，望远镜可以在水平方向随意转动。只有拧紧制动螺钉，微动螺钉才能使望远镜在水平方向轻微转动，从而精确瞄准目标。通过使用一种叫做水平仪的部件来获得视觉水平。液位计是利用液体的气泡在重力作用下处于最高位置的特性，使液位计的特定直线位于水平或垂直位置的装置。液位仪表有两种类型：管液位仪表，通常称为液位管。圆形水平。水平管在纵向截面方向上的内表面是具有一定半径的圆弧。内表面抛光后，封闭一端，在开口的一端填充一种轻而易流动的液体，如酒精或氯化剂，然后加热液体以膨胀并排出部分液体，然后封闭开口端或用玻璃塞住开口端。液体冷却后，在管内形成一个充满液体蒸汽的空间，称为水平气泡。当气泡的中点位于管的零点时，气泡被称为居中，即当管的零点最高时，准直轴是水平的。圆形水平仪：圆形水平仪的目的是粗略地调平仪器。在结构上，要求圆形水平仪的水平轴应平行于仪器的旋转轴。因此，按照一定的操作方法，将底座的三个地脚螺丝调整到圆形水准仪的气泡中心后，仪器的旋转轴将处于基本垂直的状态。27、水准仪一般采用插入式竖井式三尺底座。与望远镜成一体的水平仪的垂直轴直接插入底座的轴套中，并用连接螺钉固定。其结构如图所示，体积小。水准尺及其附件由干燥木材制成，一般长约3 4m。它们可以分为折叠尺、塔式尺、直尺等。根据它们的不同结构(尺子有更高的精度)。为了防止直尺弯曲，它的横截面做成丁字形、槽形、工字形等。尺子表面每隔一厘米涂上一层黑白或红白相间的细胞，每分钟都有一个数字音符。为了便于倒置望远镜观察，音符通常是倒置的。铁板钉在尺子的底部，以防磨损。用作转折点的标尺垫(或标尺台)由生铁铸造而成，通常为三角形，中间有一个突出的圆顶，用于放置水准尺，下方有三个尖脚，用于插入土壤中。为了稳定，直尺垫应该又重又结实。使用液位计时，仪器安装在三脚架上，并放置在选定的测量站上。三脚架头部大致水平，仪器的各种螺旋调节到合适的位置，这样螺旋可以双向旋转。随着脚螺旋，圆形水平装置的气泡居中，这被称为粗糙和平坦。松开制动螺钉，水平旋转望远镜，用瞄准器和闸门大致对准水平杆。固定制动螺钉，用微动螺钉将望远镜精确对准水准尺。使用稍微倾斜的螺旋来普通水准测量的精度低于国家水准测量的精度。根据具体工程和地形测绘的要求，水准线的布设和水准点的密度可以更加灵活。2.3、普通水准测量31、1、附着水准线从一个已知标高的水准点开始，沿一条路线进行水准测量，以确定