第三章水准测量.ppt

测量学,直线丈量和直线定向测量学的基本知识水准测量角度观测及视距测量平板仪测量小地区控制测量地形测图,第一章测量学的基本知识,1测量学的任务、分类及其作用2图的类型（平面图、地形图、地图、断面图）3比例尺4图例符号5测量常用的计量单位6地面点位的测定7测量误差概述,第一节测量学的任务、分类及其作用一测量学的任务：1概念是一门度量和研究地球表面的应用科学。2基本任务：测定研究地球表面局部地区的形状、高低和大小。测定整个地球的形状和大小，为利用提供依据。将各种工程建筑物的设计测设于现场（放样）。二测量学的分类：1普通测量学-主要是测量和研究地球表面的局部地区（如：地块边界、形状、面积、大小、高低等）2大地测量学-测区面积较大，半径10km以上。3摄影测量学-主要是应用航空摄影的相片来进行测绘地形图。4工程测量学-主要是工程建设方面的测量。5制图学-主要是研究地图的编制和复制。,三测量学的作用：1工程建设方面-兴建工业、修筑铁路和公路、城市建设、水利工程等以测量成果为设计和施工的依据。2国防方面-修建军事工程、部署战役、指挥战斗等。3农业生产方面-耕地和可开垦荒地的面积大小、地形起伏、土壤类别、肥源和水源的分布等；农田基本建设、合理设计排灌系统、荒山的综合规划治理等以测量为基础和实施。4园艺、园林、林学基地建设-了解施工地的地物、地貌、植被、面积、土壤、水源等基本情况，通过测量获得相关资料。,第二节图的类型,地球表面一般分为两类：1地物是指地面上天然的或人工的固体物质。2地貌是指地面上天然（自然）形成的高低起伏形状和倾斜缓急的程度。根据图中测量的内容一般分为四类：1平面图是采用地表面沿铅垂线方向投影到平面上再按一定比例缩小绘成与实物相似的图。2地形图图中不仅表示出测区内地物的平面位置和方向，而且还用等高线表示出测区的地貌特征。,3地图是采用特殊的投影方法，描绘大面积地区形状和大小的图。4断面图是表示地面上某一方向起伏和大小的图。一般分为两种：断面沿水平方向延伸所得的断面图称为纵断面图。断面沿垂直方向延伸所得的断面图称为横断面图。,第三节比例尺一什么是比例尺（简称缩小的倍数）1概念图上的直线长度与地面上相应的直线水平距离之比称为图的比例尺。公式表示：l=l=/m(/l=m)注：l图上直线长度；地面上相应的直线水平距离；m图的缩小倍数。二比例尺的种类1数字比例尺：以分子为1的数字分式表示的比例尺。表示方式：a1：500；b1/500.比例尺的大小（根据分数值的大小）：a大比例尺1/5000以上；b中比例尺1/50001/100000；c小比例尺1/100000以下。l与的换算：(/l=m),2直线比例尺：概念以一定长度的线段和数字注记表示的比例尺。作用：a减少运算错误；b减少图纸的伸缩误差。方法：在直线上，以1cm或2cm为基本单位，将直线等分为若干大格，并将左起1至2个大格再分为mm小格，在小格与大格的分界处注以0，在分划线上按比例尺计算出实地水平长度。三比例尺的精度,1比例尺的精度0.1M（mm）是1/M比例尺所能精确表达的最短限值称为比例尺的精度。或：图上0.1mm相应的实地水平距离为比例尺的精度。（一般用D，即：D=0.1M（mm）.）2不同比例尺的精度测图比例尺：1/500；1/1000；1/5000；1/100000。比例尺精度：0.05m；0.10m；0.50m；10.00m。,第四节图例符号,一地物符号以地物的轮廓在图上表示。1比例符号：按比例缩小绘制的地物。特点：能反映地物的平面位置；能反映地物的形状和大小。2非比例符号：实际尺寸按比例缩小无法在图上绘制。特点：只能用符号来表示地物的中心或中线的平面位置。不能反映地物的实际形状和大小。3半比例符号：地物的长按比例绘制，宽不能按比例绘制。（特点与非比例符号相同）（注：地物符号表示见书上P115.表8-2）二地貌符号：所有的地貌符号一般都用等高线。,第五节测量常用的计量单位测量上应用的计量单位为国际公制，主要单位：1长度单位（计量长度）主要单位：km，m，dm，cm，mm.2面积单位（计量面积）主要单位：平方公里，公顷，公亩，平方米。（1公顷=15亩；1亩=666.7平方米）3角度单位（计量角度）主要单位：度，分，秒。（表示：）1圆周角等于360（60进位）,第六节地面点位的测定,测量地物和地貌主要是测其特征点，确定地面点位的三要素：1水平距离；2水平角度；3高程（高差）。,地形图的测量,由上可知，整个测量工作应遵循的基本原则是：程序上先控制后碎部；布局上由整体到局部；精度上从高级到低级。,第七节测量误差的概述,测量误差按其性质分为：一系统误差1概念在相同的观测条件下，进行一系列测量，其误差常保持同一数值和同一正负号，并随观测条件不同按一定的规律变化称为系统误差。2特点：a具有累积性；b有明显的规律性。二偶然误差1概念在相同的观测条件下，进行一系列测量，其误差的数值和正负符号都不一致，无规律性变化的误差称为偶然误差。2原因：仪器、人为因素、环境条件。,3特点：有限性：在一定的观测范围内，偶然误差的绝对值不会超过一定的数值（累积值较小）。大小性：绝对值小的比绝对值大的出现的次数多。对称性：绝对值相等的正负数是相等的（即：与是相等）。抵偿性：在等进度的测量中，偶然误差的算术平均值之和随着测量次数的增加而接近于零。无规律性：偶然误差无明显的规律性变化。三多余观测1概念对于同一个量进行多于必需次数的观测。2作用：检测测量结果，减少错误和误差，提高精度。,本章作业：1书上P17，第7题。2什么是比例尺和比例尺的精度？数字比例尺和直线比例尺各有何特点？3实地180m的水平线段在图上为7.2cm，试求该图的比例尺精度？4比例符号与非比例符号有何区别？,第二章直线丈量和直线定向,1直线丈量的概念2直线定线和直线丈量3直线丈量的误差来源及其丈量时应注意事项4直线定向的概念5罗盘仪及其应用,第一节直线丈量的概念,一地面点的标志1短期标志（几天-几个月）2长期标志（6个月以上）二丈量工具1现代工具（手持测距仪）2普通工具（钢尺、皮尺、测绳等）3辅助工具（测钎：11根一组）作用标志尺段位置；计算丈量过的整尺段数。,第二节直线定线和直线丈量,一直线定线1概念在丈量A、B两点间距离时，如距离较长，为了使尺段沿直线方向进行丈量，需要在A、B两点间的直线再标定一些花杆，这一工作称为直线定线。2方法：目测定线；仪器定线（经纬仪）。二目测定线的方法：1两点间定线2延长直线的定线,三直线丈量1平坦地面的直线丈量丈量方法直线全长的计算公式：D=nl+q丈量精度的评定（K相对误差）公式表示：K=1平均长度较差评定要求（K）平地1/3000；山地1/2000,2倾斜地面的直线丈量分小段丈量，最后计算全长。公式计算法（倾斜地面坡度较均匀的地段）aD=Lcos(cos=DL)b,第三节直线丈量的误差来源及丈量时注意事项,一误差来源1尺长误差概念改正方法公式Ll=L1L注：Ll尺长改正数，“”加上此数、“”减去此数；L1鉴定时实际长度（理论长度）；L钢尺的名义长度（标定长度）。2定线误差概念消除方法3丈量本身的误差（包括：尺的零点没有对准起点或测钎中心、尺的拉力不均匀、余长读数不准确。）,二注意事项：丈量前检验丈量工具，认清尺的零点位置。先定线后丈量（按定线要求进行）。每尺拉力要均匀，尺应放在测钎或标杆的同一侧。读余长数值时注意尺的方向。不足一整尺长应计为余长。记录的数据要清晰不要涂改，记好后要读出数据进行核对（即：回读），防止错误。爱护丈量的仪器和工具，保持钢尺的尺面刻度清晰。,第四节直线定向的概念,一直线定向定义：确定一根直线与标准方向之间的水平角称为直线定向。二标准方向的种类1真子午线方向2磁子午线方向3坐标纵轴线方向,三直线方向的表示方法1方位角（用表示）：范围0-3602象限角（用R表示）：范围0-90,三种方向的换算：A真=A磁+A真=A坐+A磁=A坐+-A坐=A磁+-,第五节罗盘仪及应用,一罗盘仪的构造1罗盘（磁针和刻度盘）2望远镜3水准器二磁方位角的测定1对中2整平3观测（瞄准和读数）,方位角的计算：=12正+（反+180）（注：正-反最小读数，一般是0.5）,本章作业：1书上P63，第4、6、7题。2设用一根钢尺往返丈量AB和CD两根直线，分别量得AB距离为154.235m和154.240m，CD距离为200.185m和200.170m，问哪条直线丈量的精度高？3已知AB边的坐标方位角为5008，ABC为8014，求BC边的坐标方位角？,第三章水准测量,1概述2水准测量原理3水准测量的仪器及工具4普通水准测量的方法及注意事项5水准测量的精度要求及校核方法,第一节概述,水准测量中的主要概念：1高程测量是用水准仪测定地面各点间的高度差称为高程测量。2水准面静止的海洋面所表示的曲面叫做水准面。3水平面与水准面相切的面叫做水准面。,4绝对高程和相对高程：绝对高程从大地水准面起算的高程。相对高程从任一假定水准面起算的高程。5高差两点间高程差。一般用“h”表示。6水准点地面标高点。（地面设立的固定标志）,第二节水准测量原理,一基本原理：是利用水准仪提供的水平视线来测定两点间的高程差（高差）。二基本方法：,计算公式：1高差=后视读数-前视读数：hAB=ab2未知点高程=已知点高程+高差：HB=HA+hAB或HB=HA+（ab）3视线高程=已知点高程+后视读数：Hi=HA+a4未知点高程=视线高程-前视读数：HB=Hib视线高程（(Hi)水平视线与大地水准面之间的垂直距离。高差计算值可以是正值或负值，决不都是正值。在计算时，决不可用前视读数减去后视读数。（即：h=b-a）,第三节水准测量的仪器及工具,一水准仪的种类：1光学（微倾）水准仪：DS05、1、3、10等。2自动安平水准仪：AL28、30、32等。3电子激光水准仪（数字水准仪）。,二水准仪的构造1望远镜由物镜、目镜、对光透镜、十字丝环、调焦螺旋组成。2水准器由圆水准器、管状水准器两种组成。3基座由轴座、脚螺旋、托板（连接板）组成。三工具1水准尺普通水准尺（整尺、折尺、塔尺）条码尺（电子激光水准仪）2尺垫（铸铁制成的三角形或圆形，中央突起的底座。）,第四节普通水准测量的方法及注意事项,一水准测量的方法1水准仪的安置（支三脚架、架水准仪、整平）2瞄准目标（目镜对光、瞄准目标、物镜对光、精确照准）3读水准尺（即：读至0.001米）二求测两点间高差,由上图可求得各分段的高差：A1的高差h1=a1-b112的高差h2=a2-b2nB的高差hn=an-bn即：hAB=h=h1+h2+hn=(a1-b1)+(a2-b2)+(an-bn)=a-b高差=后视总和-前视总和=各站高差总和=终点高程-始点高程公式表示：hAB=a-b=h=HB-HA,三水准测量误差和减少或消除其影响的方法：1仪器校正不完善产生的误差2地球曲率和折光影响3仪器下沉和水准尺下沉产生的影响4水准尺不竖直产生的误差5仪器距尺太远产生的读数误差,四水准测量的注意事项：1观测读数时气泡必须居中。2测量中不要碰撞仪器及三脚架。3仪器脚尖要踩人土中，安稳仪器。4仪器距前、后视的距离进行步测（或视距测量），要求大致相等。5观测、记录、立尺人员认真配合与协作。6每观测一站应及时校核（采用双面尺或改变仪器高度等方法）。,第五节水准测量的精度要求及校核方法,一测站校核（目的是及时发现，及时改进）1采用双面水准尺（尺的两面零点数值不同，尺面一般标为红与黑）2改变仪器高：升高或降低仪器10cm以上。二路线校核1往返观测（AB、BA）2附合路线（A1234B.hAB=hab）改正数的计算：3闭合路线（A1234A.h=0）,闭合水准路线测量结果统计表,注：允许误差：,现有闭合差为+31mm+57mm（+45mm），在允许误差范围内可以进行调整。即：fhfh,本章作业：1书上P34，第10、11、12题。,第四章角度观测及视距测量,1角度观测的概念2经纬仪的构造3经纬仪的安置4水平角的观测5竖直角的观测6经纬仪的检验与校正7角度观测中的误差简析与注意事项8视距测量,第一节角度测量的概念,测量中的角度一般包括：1水平角地面上两直线间的夹角在水平面上的投影称为水平角。（用“”表示）2竖直角在一个竖直面内，倾斜视线与水平视线之间的夹角称为竖直角。（用“”表示）,第二节经纬仪的构造,一经纬仪的种类1游标经纬仪2光学经纬仪3电子经纬仪4全站仪5影像型三维扫描全站仪二光学经纬仪的组成1照准部2水平度盘3基座,第三节经纬仪的安置,安置一般分为两步1对中（垂球与对中器）2整平（水准器粗整平、精整平）,第四节水平角的观测,水平角的一般观测方法：一测回法（一个测站点上观测一个水平角）步骤安置仪器盘左盘右记录计算,附表测回法测角记录表日期天气观测者记录者单位：,二全圆测回法（方向观测法）要求一个测站点上观测两个以上的水平角。步骤安置仪器盘左盘右记录计算,第五节竖直角的观测,一竖直度盘的装置注记形式：对称式；非对称式。二竖直角的计算方法分为：盘左左=L-90；左=L-0；左=90-L盘右右=270-R；右=180-R；右=R-270,三竖直角的观测方法步骤：安置仪器望远镜水平盘左盘右记录计算附表竖直角测量记录表日期天气观测者记录者单位：,第六节经纬仪的检验与校正,一满足两个基本条件：1水平面水平度盘应处于水平位置。2竖直平面视准轴绕横轴的旋转面应为竖直平面。二要求三个垂直：1水准轴垂直与竖轴（LLVV）2视准轴垂直与横轴（CCHH）3横轴垂直与竖轴（HHVV）,第七节角度观测中的误差简析与注意事项,一角度观测中误差简析：误差来源仪器误差、观测误差。1经纬仪的仪器误差主要包括：水平度盘的偏心差；水准轴不垂直于竖轴的误差；视准误差；横轴误差；竖盘指标差。2观测中各个环节可能出现的误差包括：对中误差；整平误差；瞄准误差；读数误差；目标偏斜误差。,二角度观测的注意事项：1经纬仪使用前要检验仪器。2安置仪器要平稳、准确（要求：对中误差一般在2mm以内，整平误差应在一格以内）。3必须严格遵守各项操作规程。4瞄准目标要仔细、认真。5读数要准确，要使读数误差降至最小程度。6观测结果要及时记录和计算，各项限值必须符合规定的要求，当误差超过限值，必须检查原因，重新观测。,第八节视距测量,一视距测量的原理1视准轴水平时：水平距离测定原理,（由于）,如（令）,，,注：,视距乘常数，,视距加常数。则上式改为：,高差测定原理由上图可知：h=i-v(b)即：高差=仪器高-中视读数2视准轴倾斜时：水平距离测定原理（应用三角函数关系）（外对光）（内对光）高差测量原理h=1/2Klsin2+Csin+iv（外对光）h=1/2Klsin2+iv（内对光）,二视距测量的观测步骤：安置仪器盘左瞄准与读数（上b、中v、下a）读取竖盘读数（竖直角）盘右瞄准与读数（重复、的观测步骤）记录计算三视距测量的计算工具1视距计算表2视距计算盘3视距计算尺4计算器（或计算机）,本章作业：1书上P49-50，第1、2、10题。2根据下表测量结果，计算水平角。附表：水平角观测手簿（测回法）,第五章平板仪测量,1平板仪测量的原理2平板仪的构造3平板仪的安置4平板仪测定点位的基本方法5用平板仪测绘平面图,第一节平板仪测量的原理,基本原理：用图解的方法将测站到测点的方向和距离直接测绘在图板上。,第二节平板仪的构造,一平板1大平板组成：测图板、基座、三脚架。2小平板组成：测图板、三脚架。二照准仪1作用瞄准目标、画方向线、测定距离和高差。2照准仪的类型望远镜照准仪：望远镜、竖盘、支柱和直尺。测斜照准仪：直尺、觇孔板、分划板。,三平板仪的附件1移点器主要作用是对中。2水准器主要作用是整平图板。3长盒罗盘主要作用是用来标定图板的方向。,第三节平板仪的安置,安置的主要步骤：1对中概念、操作方法、精度（即0.1M/2mm）2整平概念、操作方法3定向概念、方法（磁针定向和已知直线定向）实际操作分为两步：第一步（目估）定向整平对中第二步（仪器）对中整平定向,第四节平板仪测定点位的基本方法,平板仪测定点位的基本方法：1极坐标法是用一个方向（或角度）和一段距离来确定一个点的平面位置。2交会法分为：前方交会法；侧方交会法。,第五节用平板仪测绘平面图,一控制点的选择及测定1实地选点（选点要求和点位的标注）2测定控制点的平面位置3闭合差的调整即：K(D/f=m,K=1/m),调整原则：将闭合差f按各点与起点的距离成正比例分配，改正数的方向和1-1的方向相同。调整方法：先划一条直线，用较小的比例尺按各点的边长依次绘出各点的距离，根据闭合差截取相应各点的改正数线段，连接相应的点位，即为改正后的控制点图形。二地物测量1地物点的选择和取舍（测图目的、比例尺大小）2地物测量的方法极坐标法：用于地势开阔便于量距的地区测量地物。交会法：用于地物点较远和量距不便的地区。直角交会法：用一个垂距和一个支距来决定点的平面位置。,距离交会法：是在已知线段的两端向所求点丈量两段距离，以确定所求点的平面位置。3测图工作中的主意事项：安置平板仪以已知直线进行定向，再用另一已知点进行校核（要求：图上小于0.3mm）在一测站点测定20-30个地物点应检查一次起始方向。选择一部分公测点（即：相邻控制点都能测到的地物点），其误差在图上最大不得超过1.5mm。测绘地物时要边测边绘，同时用相应地物符号表示。为了保证测量工作顺利进行，各类人员要互相配合、认真负责。,第六章小区控制测量,1控制测量的概念2经纬仪导线测量3控制点高程测量,第一节控制测量的概念,基本概念1控制测量在测区内选择若干控制点，用精确的方法测定其平面位置及高程。2碎部测量以控制点为基础分别测定其附近的地物、地形特征点。3测量控制（包括：平面控制、高程控制）,第二节经纬仪导线测量,一经纬仪导线利用经纬仪测定转折角和钢尺丈量边长，用连续的折线把各控制点连接起来的导线。二经纬仪导线的类型1闭合导线2附合导线3支导线三经纬仪导线测量的工作内容1导线测量的外业（外测）,选点和埋桩（选点的原则4点）测角和量边测角的要求：闭合导线测内角；附合导线侧左角。2导线测量的内业（内计）角度闭合差的计算与调整即：测-理角度闭合差的容许值为：或改正数的计算：即：=0,坐标方位角的计算方位角推算（原则）前一边的坐标方角1等于后一边的坐标方位角0加、减180（即后一边的反方位角），然后再加左角或减去右角。公式：1=0180（注：+左角；-右角。）,推算导线各边的坐标方位角过程：,坐标增量的计算坐标增量（概念）为直线两端点坐标的差数。一般用x、y表示。计算公式：x12=x2-x1=D12cos（cos=x12/D12）y12=y2-y1=D12sin（sin=y12/D12）附表坐标增量的正负与直线方向的关系,坐标增量闭合差的计算和调整根据直角三角形勾股定理：即：（）K：平地一般要求小于1/4000。调整公式：；（调整后满足：）,坐标计算推算各点坐标的公式：x2=x1x1-2；y2=y1y1-2.注：x3、y3以此类推。附表闭合导线坐标计算表（单位：m）,第三节控制点高程的测量,一四等水准测量（用于平地高程测量）1仪器一般采用DS3或AL-28X水准仪等。2水准测量的主意点：水准测量的标尺一般采用双面水准尺。仪器距水准尺的距离控制在100m以内。每一测站前后视距差应不超过5m。支线水准路线需往返测量。3方法与水准测量相同（略）,二三角高程测量（用于山区高程测量）1原理是根据两点间的水平距离或倾斜距离和竖直角，按三角函数关系计算出两点间高差。2测量方法（图介）hab+v=Dtan+i(tan=v/D)hab=Dtan+i-v或：hab=LSin+iv当两点距离较远时，加上地球曲率差和大气折光差的改正数f.即：hab=Dtan+iv+f（f=c+r=0.43D2/R，c球差；r气差。）,第七章地形测图,1地形与等高线2测图前的准备工作3平板仪加密控制点4碎部测量5地形图的拼接与整饰6地形图的缩放与一般应用,第一节地形与等高线,一地貌类别1平地地面高差很小，地面倾斜角小于22丘陵地面高差不大，地面倾斜角在2-63山地地面有一定高差，地面倾斜角在6-254高山地地面高差很大，地面倾斜角在25以上,二等高线1概念是地图上地面高程相同（相等）的相邻的点所连成的闭合曲线称为等高线。2等高距是指地图上相邻两等高线之间的高差。一般用“h”表示。3等高线平距地图上相邻两条等高线之间的水平距离（简称平距）。一般用“d”表示。4等高线的类型首曲线基本等高线计曲线加粗等高线间曲线半距等高线助曲线辅助等高线,三等高线的特性1等高性同一等高线上各点的高程均相等。2闭合性等高线是不间断的闭合曲线。3非交性除垂直斜坡和倒悬小坡外，其它斜坡在图上的等高线是不相交也不重合。4正交性等高线与山背线、山谷线和山脊线是垂直相交。5疏缓密陡性等高线越密、斜坡越陡；等高线越稀、斜坡越缓；等高线间隔相等是均匀的斜坡。,第二节测图前的准备工作,一裱糊图板聚酯簿膜代替图纸的优点：具有耐湿、耐温不变形；透明性能好。二绘制坐标格网1坐标格网的形状等边正方形（边长10或20cm）。2绘制方法3检查方法及精度要求：方格法：误差0.2mm对角法：误差0.3mm直尺法：误差0.2mm三展绘控制点（展点和检查）,第三节平板仪加密控制点,加密控制点的方法较多，如经纬仪、罗盘仪、平板仪、水准仪等，常用而又简便的方法是图解法。即平板仪导线（图解导线）。图解导线的种类：1闭合导线；2附合导线；3支导线（支出13个点）。其方法