第一章和第二章地面上点位的确定

1、第一章 绪论第一节：水利工程测量的任务主要任务： 测点地球表面的点位和几何形状并绘制成图。 以及测定和研究地球的形状和大小 大地测量学 卫星大地测量学地形测量学 摄影测量 非地形摄影测量 航空摄影测量 地面摄影测量 航空摄影测量 水下摄影测量 工程测量地图制图学水利工程测量：规划阶段一一地形资料 施工阶段施工放样 管理阶段变形观测第二节：地面上点位的确定 地物：道路、河流、房屋 地貌：起伏的形状地形：地物地貌地形反映到图上 工放样一：地球的形状和大小 水准面：有很多个大地水准面：只有一个大地体：旋转椭圆体：NWSE NS 赤道半径： a 旋转轴半径： b 扁率：（ a-b） /a1975 年大

2、地测量与地球物理学会推荐的数值： a=6378140m, a=1:298.257 大地基准点大地原点1954 大地原点在北京：北京坐标系1980 年将坐标原点设在陕西省泾阳 1980 年国家大地坐标系。 地球 圆球体 6371km。测区范围小的时候，球面视为平面。二：地球上点的表示方法 确定地面上一点的空间位置：确定它在球面上的位置（坐标表示）其到大地水准面的垂直距离（高程）（一）坐标1. 地理坐标：以经度和纬度表示地面点的位置的，称为地理坐标。N, S地球的北极和南极NS为地球的自转轴子午面：M点和地球自转轴所组成的平面子午线：子午面与地球表面的交线。经线格林威治天文台的子午面称为起始子午线

3、，以它作为计算经度的起点。 东经：西经：北纬：南纬：M点的经度M点的纬度M点的经度和纬度确定以后，M点在地球表面的位置就已经确定。2. 高斯平面直角坐标3. 平面直角坐标系当测量的范围小的时候，半径不大于10km的区域内，把该部分的球面视为水平面。X轴：与南北方向一致，以向北为正Y轴：与东西方向一致，向东为正。角度：顺时针方向为正。（二）高程1. 绝对高程，（海拔高程）以1985年国家高程基准。2. 相对高程：地面点沿着垂线方向至任意假定的水准面的距离，或者假定高程。 三：地面点的相互位置关系及测量的基本工作点与点之间的平面位置和高度位置的关系。确定三点的位置需要知道：水平距离、水平角、高程

4、第三节 用水平面代替水准面的的限度一：地球曲率对水平距离的影响d 二 t - d 二 R tg - RR地球半径a弧线d所对的圆心角& = Ra+ - R 3 -Ra=3=1 R 33因为：d3a =3R2所以：-312给出不同的,：d数值，可以算出d二：地球曲率对高程的影响第四节：测量工作的基本原则测量原则：由整体到局部；工作上是先控制后碎部。即先进行控制测量后进行碎部测量。 控制测量：平面控制测量高程控制测量先设置点A、B、C、D、E、F等控制点连成网络，用较精密的点测点这些点的平面位置和 高程，以控制整个测区。施工放样：由整体到局部，先控制后碎部的原则。先在施工地区布设控制网，然后在设计

5、图纸上算出建筑物的细部点，至U控制点的水平距离、水平角以及细部点的高程。第五节测绘科学的发展概况大地控制网一一不同比例的地形图工程测量工作经纬仪器和水准仪器。第二章水准仪及水准测量高程测量是确定地面点位置的一个要素。高程测量的方法有水准测量和三角测量高程测量, 水准测量是精密测量高程的主要方法。第一节水准测量原理水准测量 水平视线 地面点间的高差 高程 测量点是由已知点向未知点方向前进的。已知点：A后点未知点：B前点A点为后视点，B点为前视点。计算高程方法一：Hb = H A hAB计算高程的方法二:Hb 二Ha a-b第二节水准仪器及其使用水准仪器：为水平测量提供水平视线的仪器。DS05I

6、DSiDS3DS3! DS10其中：DSo5和DSi属于精密水准测量DSo5和DSio属于普通型的水准仪器水准仪系列主要技术参数ds3型水准仪的组成望远镜冰准器参数名称DS05DS1DS3DS10 j每千米水准测量往返高差均值偶然中误差 不超过（mr） 0.5 1.0 3.0 10.0望远镜放大率不小于（倍）42382820望远镜物镜有效孔径不小于（mr）i55 1473828 :水准管分划值（/2mm）10 二102020 二圆水准器分划值（”/2mm）88810自动安平水准仪补偿器补偿范围（）8 :88 10 J自动安平水准仪补偿器安平精度（”） o.d 0.2 0.52 1测微器测量范围

7、（mm5 :5测微器最小格值（mm0.05 :0.05机座（一）望远镜物镜：对光透镜：十字丝分划板：目镜：内对光望远镜。（二）水准器管水准器：水准管和圆水准器水准管和望远镜是水准仪器的的主要部件。水准管轴与视准轴互相平行是水准仪器构造的主要条件。符合水准仪器。二、水准尺和尺垫三、水准仪的使用（一）安置与粗略整平（二）瞄准（三）精度整平和读数（四）消除视差第三节水准测量的一般方法和要求、水准测量的实施水准测量是按照一定的测量路线进行的，由一个已知高程点（水准点）测点另外的一个点（待测高程点）的高程为例，说明进行水准测量的一般方法。二、水准测量的校核方法和精度要求（一） 测站校核第一章绪论第一节

8、测量学的任务一、=1测量学的定义测量学：是研究地球的形状和大小以及确定地面（包含空中、地下和海底）点的科学。它的内容包括测定 和测设两个部分。1. 早期的定义：研究地球的形状和大小，确定地面点的坐标的学科。2. 当前的定义：研究三维空间中各种物体的形状、大小、位置、方向和其分布的学科。测量学的内容包括测定和测设两个部分。测定是指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，或把地球表面的地形缩绘成地形图。测设是指把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置在地面上标定岀来，作为施工的依据。二、测量学科的组成=1天文测量学：研究测定恒星的坐标，以及利用恒星确定观测点的坐标（经度、纬度等）的

9、学科。=1大地测量学：研究测定地球的形状和大小及地球的重力场的测量方法、分布情况及其应用的学科。=I地图制图学：研究地图制图的理论和方法。习摄影测量学：研究利用航天、 航空、地面的摄影和遥感信息， 进行测量的方法和理论的学科。习工程测量学：研究测量和制图的理论和技术在工程建设中的应用。日测量仪器学：研究测量仪器的制造、改进和创新的学科。=1地形测量学：研究将地球表面局部地区的地貌、地物测绘成地形图和编制地籍图的基本理论和方法。=1海洋测绘学：研究以海洋和陆地水域为对象所进行的测量和海图编制工作。近年来，因人造地球卫星的发射和科学技术的发展，大地测量学又分为常规大地测量学和卫星大地测量学第二节

10、测量学的发展与作用一、测量学的发展这是人类长期探索的问题。早在公元前 6 世纪古希腊的毕达哥拉斯( Pythagoras )就提 出了地球形状的概念。两世纪后，亚里士多德( Aristotle ) 作了进一步论证，支持这一学说。 又一世纪后， 埃拉托斯特尼 ( Eratosthenes )用在南北两地同 时观测日影的办法首次推算出地 球 子午圈的周长。其想法很简单，先测量地面上一段 ( 子午线 ) 的弧长 l ，再测量该弧长所对的 中心角e。则地球的半径 R就可求得：r=i/e地球子午线的周长可等于L=2 n R这里关键在于如何求 e 。为此要同时在南北两点测量竖杆 影子的长度。凭影长和杆高就

11、可以求得两个杆 子与阳光的夹角 $ 1和$ 2。设在同一时刻两地的阳光相互平行则e = $ 2- $ i在人类认识地测球形状和大小的过程中，测量学获得了飞速的发展。例如：三角测量和天文 测量的理论和技术、高精度经纬仪制作的技术、距离丈量的技术及有关理论、测量数据处理的 理论以及误差理论等。在测量学发展的过程中很多数学家、物理学家作出了巨大的贡献，如托 勒密、墨卡托等。二、我国测量技术发展概况 我国是世界文明古国，由于生活和生产的需要，测量工作开始得很早。春秋战国时编制了 四分历，一年为 365.25 日，与罗马人采用的儒略历相同，但比其早四、五百年。南北朝时祖冲 之所测的朔望月为 29 530

12、588 日，与现今采用的数值只差03 秒。宋代杨忠辅编制的统天历，一年为 3652425 日，与现代值相比，只有 26 秒误差。之所以能取得这样准确数据，在 于公元前四世纪就已创制了浑天仪， 用它来测定天体的坐标入宿度和去极度 ( 相当于现代赤道坐 标系统的赤经差和 90。 赤纬 ) 。汉代张衡改进了浑天仪，并著有浑天仪图注。元代郭 守敬改进浑天仪为简仪。用于天文观测的仪器还有圭、表和复矩。用以计时的仪器有漏壶和日 晷等。在地图测绘方面，由于行军作战的需要，历代帝皇都很重视。目前见于记载最早的古地 图是西周初年的洛邑城址附近的地形图。周代地图使用很普遍，管理地图的官员分工很细。现 在能见到的最

13、早的古地图是长沙马王堆三号墓出土的公元前168 年陪葬的占长沙国地图和驻军团，图上有山脉、河流、居民地、道路和军事要素。西晋时裴秀编制了禹贡地域图和方丈图，并创立了地图编制理论制图六体。此后历代都编制过多种地图，其中比较著名的有：南北朝时谢庄创制的木方丈图；唐代贾耽编制的关中陇右及山南九州等固及 海内华夷图；北宋时的淳化天下固；南宋时石刻的华夷图和禹迹图 （ 现保存在 西安碑林 ） ；元代朱思本绘制的舆地图；明代罗洪先绘制的广舆图 （ 相当于现代分幅绘 制的地图集 ） ；明代郑和下西洋绘制的郑和航海图；清代康熙年间绘制的皇舆全览图； 1934 年，上海申报馆出版的中华民国新地图等。我国历代能绘

14、制出较高水平的地图，是与 测量技术的发展有关连的。我国古代测量长度的工具有丈杆、测绳 （ 常见的有地笆、云笆、和均 高） 、步车和记里鼓车； 测量高程的仪器工具有矩和水平 （水准仪 ） ；测量方向的仪器有望筒和指 南针（ 战国时期利用天然磁石制成指南工具司南，宋代出现人工磁铁制成的指南针）。测量技术的发展与数理知识紧密关连。公元前问世的周髀算经和九章算术都有利用相似三 角形进行测量的记载。三国时魏人刘微所著的海岛算经，介绍利用丈杆进行两次、三次甚 至四次测量 （ 称重差术 ） ，求解山高、河宽的实例，大大促进了测量技术的发展。我国古代的测 绘成就，除编制历法和测绘地图外，还有：唐代在僧一行的主

15、持下，实量了从河南白马，经过 浚仪、扶沟到上蔡的距离和北极高度，得岀于午线一度的弧长为132. 31km，为人类正确认识地球作出了贡献。北宋时沈括在梦溪笔谈中记载了磁偏角的发现。元代郭守敬在测绘黄河 流域地形图时， “以海面较京师至汀梁地形高下之差”， 是历史上最早使用“海拔”观念的人。 清代为统一尺度，规定二百里合地球上经线1 。的弧长，即每尺合经线上百分之一秒，一尺等于 0 317m。中华人民共和国成立后，我国测绘事业有了很大的发展。建立和统一了全国坐标系统和高 程系统；建立了遍及全国的大地控制网、国家水准网、基本重力网和卫星多普勒网；完成了国 家大地网和水准网的整体平差；完成了国家基本图

16、的测绘工作；完成了珠穆朗玛峰和南极长城 站的地理位置和高程的测量；配合国民经济建设进行了大量的测绘工作，例如进行了南京长江 大桥、葛州坝水电站，宝山钢铁厂、北京正负电子对撞机等工程的精确放样和设备安装测量。 岀版发行了地图 1600 多种，发行量超过 11 亿册。在测绘仪器制造方面，从无到有，现在不仅 能生产系列的光学测量仪器，还研制成功各种测程的光电测距仪、卫星激光测距仪和解析测图 仪等先进仪器。测绘人才培养方面，已培养岀各类测绘技术人员数万名，大大提高了我国测绘 科技水平。特别是近年来，我国测绘科技发展更快，例如GPS全球定位系统已得到广泛应用，全国GPS大地网即将完成； 地理信息系统方面

17、， 我国第一套实用电于地图系统（全称为国务院国情地理信息系统 ） 已在国务院常务会议室建成并投入使用； 这说明我国目前的测绘科技水平， 虽与国际先进水平相比，还有一定的差距，但只要发愤图强，励精图治，是能迅速赶上和超过国际测绘科技水平的三、测量学在军事的作用“天时，地利，人和”是打胜仗的三大要素。要有地利就要了解和利用地利。 地图上详细表示着山脉、河流、道路、居民点等地形和地物，具有确定位置、辨识方向的作用。 地图一直在军事活动中起着重要的作用，这对于行军、布防以及了解敌情等军事活动都是十分 重要的。因此，早就成为军事上不可缺少的工具，获得广泛的应用。人造卫星定位技术早期用 于军事部门，后逐步

18、解密才在测绘及其它众多部门中获得应用、海洋测量技术首先是由航海的 需要而产生，但其高速发展的动力主要来自军事部门的需要等等。至今军事测绘部门仍在 测绘领域科技前沿对重大课题进行探索和研究，传统上各国测绘部门隶属于军事部门。至今相 当多国家的测绘部门仍然隶属于军事部门。随着测绘技术在各方面的应用愈来愈广泛，测绘科 技国际间的交流日益频繁，不少国家终于建立了民用的测绘机构。四、测量学在国土管理中的作用测量学的起源和土地界线的划定紧密联系着。非洲尼罗湖每年泛滥会把土地的界线冲刷掉， 为了每年恢复土地的界线很早就采用了测量技术。早期亦称“土地测量”、“土地清丈”等。 用以测定地块的边界和坐落，求算地块

19、的面积，在农业为主的社会里，国家为了征税而开展地 籍测量， 同时记录业主姓名和土地用途等。 在我国 , 地籍测量是国家管理土地的基础。 地籍测量 的成果不仅用于征税，还用于管理土地的权属以保障用地的秩序，为了提高土地利用的效益、 合理和节约利用十分珍贵和有限的土地。测量学还服务于国家领土的管理。战国策燕策中关于荆轲刺秦王，“图穷而匕首见”的记述，表明在战国时期地图在政治上象征着国家的领土和主权。当代，在一些国家间的 领土争执中，也常以对方出版的地图上对国境线的表示作为有利于己方的证据或者用测量技术 为手段标定国界五、测量学在工程建设中的作用在修建宫殿、陵墓时须要平整地基，开凿渠道修建运河须要了

20、解地形的起伏，建造城市时中心线常要定向，开挖地道更需仔细的定向定位定高度 等等。我国的考古工作者研究证实，早在 2000 多年前已经在修建宫殿时有平整地基的措施。 现代的测量学作为一门能采集和表 示各种地物和地貌的形状、大小、位置等几何信息，以及能把设计的建筑物、设备等按设计的形状、大小和位置准确地在实地标定岀来的技术,在各种工程建设中的应用愈来愈广泛。例如,粒子加速器的磁块必须以0.1mm的精度安放在设计的位置上。某些飞行器的助飞轨道要求其准直度的偏差小于长度的10-6。建筑物建成后(甚至在施工期间)会因地基承载力弱或因自重和外力的作用而产生变形。如大坝可能位移、高层建筑物可能倾斜等。为了保

21、障建筑物的安全运行，往往需要测量工作者以技术上可行的最高精度监测建筑物的变形量和变形速度的发展情况。有时还要求在一段时间内进行连续监测，为此要使用自动化的监测和记录的仪器。认识地球是人类探索的目标之一，也是测量学的任务之。五、3S技术发展概况1. 三 |GPS全球定位系统(Global Position System )全球定位系统是美国国防部为满足其军事部门海、陆、空高精度导航、定位和定时的要求而建立的一种卫星定位和导航系统。它由24颗工作卫星组成和， 其中包括3颗可随时启动的备用卫星。工作卫星均匀分布在六个相对于赤道面倾角为55度的近似圆形轨道面内，每个轨道面上有4颗卫星，轨道之间的夹角为

22、60度，轨道平均高度为 20200km，卫星运行周期为 11小时58分。同时在地平线以上的卫星数目随时间和地点而异，最少为4颗，最多时达11颗。保证在地球任一点任一时刻均可收到4颗以上卫星的信息，实现实时定位。我国GPS技术研究和应用可分为两个阶段，第一阶段是八十年代，以测绘领域的应用为主，引进GPS技术和接收机，开发 GPS测量数据处理软件，以静态定位为主，现在全国施测几千个 各种精度的GPS点，其中包括：国家 A、B级网点。第二阶段是进入九十年代，随着差分GPS技术的发展，GPS定位从静态扩展到动态，从事后处理扩展到实时或准实时定位和导航。2. 习RS遥感技术( Remote Sensin

23、g )遥感是指从远距离高空以信外层空间的各种平台上利用可见光、红外、微波等电磁波探测仪器，通过摄影和扫描、信息感应、传输和处理，从而研究地面物体的形状、大小、位置及其环境相互关系与变化的现代科学技术。现代遥感技术具有以下特点：1) 传感器的不断更新。目前除了框幅式可见光黑白摄影、多谱摄影、彩色摄影、新红外摄影、紫外摄影仪器外，还有全景摄影机、红外扫瞄仪、红外辐射计、多谱段扫描仪、成像光谱仪、合成孔径雷达和激光测高仪等。这些传感器用不同的方式，对电磁波不同的谱段所获得的对地观测数据，以硬拷贝的返回方式和软拷贝的传输方式提供原始的遥感数据。2) 影像分辨率形成多级序列，可提供从粗到精的对地观测数据

24、，全面体现在空间分辨率。美国空间成像地球观测卫星公司其卫星影像分辨率可达到1米。多级分辨率的实现，人们可以在粗分辨率的影像上快速发现可能发生变化的地区，进而在精分辩率的影像上详细分析研究这些变化情 况。3) 多时相特征，可以反复获得同一地区的影像数据。这种多时相性为人们提供了长期、系统、全面 和动态研究地球表面变化规律的可能性、客观性和科学性。我国遥感技术发展已从单纯的应用国外卫星资料到发射自主设计的遥感卫星，如气象研究的风云系列卫星。遥感图象处理技术也取得很大发展，如机载224波段成像光谱仪、全数字摄影测量系统等。3. =|GIS 地理信息系统(Geographic In formation

25、 System)地理信息系统是以采集、存储、描述、检索、分析和应用与空间位置有关的相应属性信息的计算机系统，它是集计算机、地理、测绘、环境科学、空间技术、信息科学、管理科学、 网络技术、现代通讯技术、多媒体技术为一体的多学科综合而成的新兴学科。GIS有两个显著特征：一是它不仅可以象传统的数据库管理系统那样管理数字和属性信息，而且可以管理空间图形信息；二是它可以利用各种空间分析的方法，对多种不 同的信息进行综合分析、寻求空间实体间的相互关系，分析处理在一定区域内分布的现象和过 程。目前，GIS正向多功能、高精度、现势性强的方向发展。如：TGIS (TemporalGIS )，研究区域随时间的演变

26、，来推测和预报“未来”，并作岀科学的分析。3DGIS (山维GIS)，研究图像可视性，利用空间位置来探索空间影响。多媒体技术导入 GIS中，使GIS的功能更强大，具有声音、动画等效果，可以模拟人类、动物的特征，更具有智能化。网络GIS (WebGIS也是当前研究领域中另一个热门话题，使GIS的媒介对象更丰富，从而与社会、人类生活密不可分。我国的GIS的发展和应用较为迅速和广泛。在软件，已经成功开发岀 MapGIS Geostar、Citystar 等。综合和专题 GIS开发数不胜数。第三节 地面点位的确定一、地球的形状和大小测量工作是在地球表面进行的，而地球自然表面很不规则，有高山、丘陵、平原

27、和海洋。其中最高的珠穆朗玛峰高岀海水面达8848.13m,最低的马里亚纳海沟低于海水面达11022m。但是这样的高低起伏，相对于地球半径 6371km来说还是很小的。再顾及到海洋约占整个地球表面的71%，因此，人们把海水面所包围的地球形体看作地球的形状。由于地球的自转运动，地球上任一点都要受到离心力和地球引力的双重作用，这两个力的合力称为重力，重力的方向线 称胸铅垂线。地球自然农面图1町地球廩力线铅垂线是测量工作的基准线。静止的水面称为日水准面,水准面是受地球重力影响而形成的，是一个处处与重力方向垂直的连续曲面，并且是一个重力场的等位面。与水准面相切的平 面称为三I水平面。水面可高可低，因此符

28、合上述特点的水准面有无数多个，其中与平均海水面 吻合并向大陆、岛屿内延伸而形成的闭合曲面，称为=1大地水准面。大地水准面是测量工作的基准面。由大地水准面所包围的地球形体，称为=1大地体。用大地体表示地球体形是恰当的，但由于地球内部质量分布不均匀，引起铅垂线的方向产生不规则的变化，致使大地水准面成为一个复杂的曲面，无法在这曲面上进行测量数据处理。为了使用方便，通常用一个非常接近于大地水准面，并可用数学式表示的几何形体（即地球椭球）来代替地球的形状作为测量计算工作的基准面称丄I参考椭球面。M旋转椭球。大减水准面it球自擒农面由球椭球是一个椭圆绕其短轴旋转而成的形体，故地球椭球又称图1”2大地水唯面

29、与地球旋转楠球体面示意图旋转椭球体由长半径 a（或短半径b）和扁率a所决定。我国目前采用的元素值为长半径a=6378140m,并选择陕西泾阳县永乐镇某点为大地原点，进行了大地定位。由此而建立起来全国统一坐示系，这就是现在使用的1980年国家大地坐标系。由于地球椭球的扁率很小，因此当测区范围不大时，可近似地把地球椭球作为圆球，其半径为6371km。二、确定地面点位的方法1、球面坐标系统（1）、天文地理坐标系：测量（天文经纬度）的外业以铅垂线为准大地水准面和铅垂线是天文地理坐标系的主要面和线地面点的坐标是它沿铅垂线在大地水准面上投影点的经度和纬度（2）、图1*3 大地坐标系理坐标系:大地地理坐标系

30、是建立在地球椭球面上的坐标系，地球椭球面和法线是大地地理坐标系的主要面和线，地面点的大地坐标是它沿法线在地球椭球面上投影点的经度L和纬度B2、地图投影平面坐标系为了简化计算，要将（椭）球面上的元素归算（投影）到平面上。所谓投影就是建立起（椭）球面上的点与平面上的点一一对应的数学关系。地图投影学就是研究这个问题的学科，是数学也是地理学的一个分支学科。基本类型有：圆锥投影，圆柱投影，平面投影，任意投影等。日高斯投影是等角横切椭圆柱投影中央子午线赤道图1-5高妒投影等角投影就是正形投影。所谓，正形投影，就是在极小的区域内椭球面上的图形投影后保持形 状相似。即投影后角度不变形。按投影带不同通常分为站6

31、度带和3度带。田疋带投总点在高斯平面直角坐标系中的3坐标值,V图卜8笛卡尔坐标和髙斯直角坐标理论上中央子午线的投影是X轴，赤道的投影是 丫轴，其交点是坐标原点。点的X坐标是点至赤道的距离；点的 丫坐标是点至中央子午线的距离，设为y； y有正有负。为了避免丫坐标岀现负值，把原点向西平移500公里。为了区分不同投影带中的点，在点的丫坐标值上加带号N,所以点的横坐标通用值为y=N*1000000+500000+y(2)地平坐标系：地平坐标系是平面直角坐标系，地平坐标系以当地的水平面为主要面(不需要投影)，通常以当地的北方向为坐标轴的正方向，地平坐标系只用于小的局部地区3、空间三维坐标系(1) 、地心

32、坐标系：地心平坐标系是以地球质心为坐标原点，以地轴为Z轴，正向指向北极；XY平面与赤道面重合，X轴指向起始子午面。(2) 、参心坐标系：参心平坐标系是以参考椭球体的中心为坐标原点，以椭球修整轴(短轴)为Z轴，正向指向北极；XY平面与赤道面重合，X轴指向起始子午面 。4、地面点的高程高程（绝对高程、海拔）地面点到大地水准面的铅垂距离。图1-9海拔高和大地高假定（相对）高程-地面点到假定水准面的铅垂距离。高差两点间的高程之差。第四节用水平面代替水准面和限度B图】J3水平面代替水准面、对距离的影响二、对高程的影响= dAr第五节 测量工作概述一、测量工作基本原则1. 从整体到局部，先控制后碎部。2

33、.前一步测量工作未作校核不进行下一步测量工作二、测量工作基本内容1. 水平角测量2. 水平距离测量3. 高程测量地球表面复杂多样的形态，可分为地物和地貌两大类。地面上固定性物体称为地物， 如河流、湖泊、道路和房屋等。 地面上高低起伏形态称为地貌，如山岭、谷地和陡崖等。不论地物或地貌，它们的形状和大小都是由一些特征点的位置 所决定。这些特征点也称碎部点。 测量时，主要就是测定这 些碎部点的平面位置和高程。 测定碎部点的位置，其程序通 常分为两步：第一步为控制测量,(a)以较精确的仪器和方法测定各控制点之间的距离、各控制边之间的水平夹角， 某一条边的方位角，设某点的坐标已 知，则可计算出其它控制点

34、的坐标，以确定其平面位置。 同时还要测出各控制点之间的高差，没某点的高程为已知， 求出其它控制点的高程。第二步为碎部测量，即根据控制点测定碎部点的位置。UO地形图测絵方法这种“从整体到局部”、“先控制后碎部”的方法是组 织测量工作应遵循的原则， 它可以减少误差累积， 保证测图 精度，而且可以分幅测绘，加快测固进度。另外，从上述可 知，当测定控制点的相对位置有错误时，以其为基础所测定的碎部点位也就有错误， 碎部测量中有错误时， 以此资料绘 制的地形图也就有错误。 因此，测量工作必须严格进行校核 工作，故“前一步测量工作末作校核不进行下一步测量工 作”是组织测量工作应遵循的又一个原则，它可以防止错

35、漏发生，保证测量成果的正确性。1、长度单位 英制单位：海里、码、 英尺、英寸 市制单位：里、丈、尺、寸、 公制单位：公里、米、分米、 厘米、毫米2、长度单位“米”的定义：十八世纪法国科学院派测量队 进行“弧度测量”。 随后以测得的子午线弧长的四千万分子 一作为长度的基本单位， 称为“米”。 为了使用方便， 用铂 金属制造了几根长一米的尺子， 称为米的原尺。 当时， 世界 各国的长度标准都是由这几根米尺派生复制出来。 我国在六 十年代之前也一直使用这样的复制尺 3、时间单位“秒”的定义：经典的时间标准是用天文测量 方法测定的。 设将测量仪器的望远镜指向天顶， 则某一天体 连续两次通过望远镜纵丝的

36、时间间隔就等于 24 时。 1 时的 3600 分之一就等于 1 秒。当然精确的“秒”要用一年甚至 几年的时间间隔细分后求得。 自二十世纪七十年代起才改用 原子钟取得时间的标准。4、60进制单位：度（d）、分（m）、秒（s）5、10进制单位：新度（g）、新分（gm）、新秒（gs）6、弧度单位：一园周 =2二、57.3 =3434 =206265B(前)A点称为后视点，B称为前视点；a称为后视读数，b称为前视读数；hab为未知点B对已知点A的高差，它总是等于后视读 数减去前视读数。高差为正时，表明B点高于A点，反之则B点低于A点 计算高程的方法有两种：一种是由高差计算高程，即高差法：二 _ 丄二

37、是由仪器的视线高程计算高程。由图可知，A点的高程加后视读数就是仪器的视线高程， 用H1表示，即：H = HA + a由此得B点的高程为HB = H b = Ha + a b视线高法：J-第二节水准测量的仪器和工具水准测量所使用的仪器为水准仪，工具为水准尺和尺垫。-补偿器采用交叉吊丝结构、空气阻尼器-自带检查按钮、避免补偿器出错望远镜密封防水，防水等级达IP55 IEC529（国际标准）-采用短视距望远镜，可用于室内装潢采用环保色流行设计产品功能描述仪器型号NAL132每公里往返测量标准偏差 1.0mm *1成像正像望远镜放大倍率32 X有效孔径40mm最短视距1m乘常数100加常数0补偿器补偿

38、范围 15安平精度 0.4 圆水泡角值8 /2mm度盘刻划360分度间隔1工作温度-30 +50仪器重量2kg1:应采用高质量铟钢尺，并与观测技术有关水准仪按其精度可分为 DS05 DSI、DS3和DSIO等四个等级。建筑工程测量广泛使用DS3级水准仪。因此，本章着重介绍这类仪器。一、 水准仪的结构微动螺錠pg闘水准器校正據旋符合水准水椎帯-脚水准(a)二他形底医乂处嵐旋t动蠟虞图沁DS3微倾式水准仪根据水准测量的原理，水准仪的主要作用是提供一条水平视线，并能照准水准尺进行读数。因此，水准仪构成 主要有望远镜、水准器及基座三部分仪器通过基座与三角架连接，基座上有三个螺旋。管水准器：转动望远镜微

39、倾螺旋，可以使望远镜做微小 的上下俯仰，管水准器也随之上下俯仰，当管水准器中的 水泡具中，此时望远镜视线水平。仪器在水平方向转动是由水平制动螺旋和微动螺旋控 制的F面对望远镜和水准器做更为详细的介绍。1 .望远镜DS3水准仪望远镜主要由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板所组成图Z3望远镜构造物镜和目镜多采用复合透镜组，十字丝分划板上刻有两 条互相垂直的长线，竖直的一条称竖丝，横的一条称为中 丝，是为了瞄准目标和谈取读数用的。在中丝的上下还对 称地刻有两条与中丝平行的短横线，是用来测定距离的， 称为视距丝。十字丝分划板是由平板玻璃圆片制成的，平 板玻璃片装在分划板座上，分划板座固定在望远镜筒上。

40、 望远镜成像原理。十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴或视线Has十7程僚立小买像进大曲*俾一丿水准测量是在视准轴水平时，用十字丝的中丝截取水准尺 上的读数。对光凹透镜可使不同距离的目标均能成像在十字丝乎面上。再通过目镜，便可看清同时放大了的十字丝和目 标影像。从望远镜内所看到的目标影像的视角与肉眼直接 观察该目标的视角之比，称为望远镜的放大率。DS3级水准仅望远镜的放大率一般为 28倍。2. 水准器：分为管水准器和圆水准器。水准器是用来指示视准轴是否水平或仪器竖轴是否竖直的装置。有管水准器和圆水准器两种。管水准器用来指示视准轴是否水平；圆水准器用来指示竖轴是否竖直。管水准器又称水准管，是一

41、纵向内壁磨成圆弧形的玻璃管， 管内装酒精和乙醚的混合液，加热融封冷却后留有一个气 泡。由于气泡较轻，故恒处于管内最高位置。水准管上一般刻有间隔为 2mm勺分划线，分划线的中点0,称为水准管零点。通过零点作水准管圆弧的切线，称为水准管轴。当水准管的气泡中点与水准管零点重合时， 称为气泡居中；这时水准管轴工人处于水平位置。水准管圆弧2mm所对的圆心角称为水准管分划值。安装在DS3级水准仪上的水准管，其分划值不大于20”/ 2mm图2T水准管分划值微倾式水准仪在水准管的上方安装一组符合棱镜，通过 符合棱镜的反射作用，使气泡两端的像反映在望远镜旁的 符合气泡观察窗中。若气泡两端的半像吻合时，就表示气

42、泡居中。若气泡的半像错开，则表示气泡不居中，这时， 应转动微倾螺旋，使气泡的半像吻合。(a)蛋2-7符合水准器(2)圆水准器圆水准器顶面的内壁是球面，其中有圆分划圈，圆圈的 中心为水准器的零点。通过零点的球面法线为圆水准器轴线，当圆水准器气泡居中 时，该轴线处于竖直位置。当气泡不居中时，气泡中心偏 移零点2mm轴线所倾斜的角值，称为圆水准器的分划值, 由于它的精度较低，故只用于仪器的概略整平。圆水准器轴气泡图2-8水准器(3)基座基座的作用是文承仪器的上部并与三脚架连接。它主要由轴座、脚螺旋、底板和三角压板构成。、水准尺和尺垫水准尺是水准测量时使用的标尺。红歯31 =6G u帥=hEad三，a

43、=t=09 =(b)图2-9 水准尺其质量好坏直接影响水准测量的精度。因此，水准尺需用不易变形且干燥的优质木材制成；要求尺长稳定，分划准确。常用的水准尺有塔尺和双面尺两种。塔尺多用于等外水准测量， 其长度有2m和5m两种，用两节或三节套接在一起。尺的底部为零点，尺上黑白格相间，每 格宽度为1cm,有的为0.5cm，每一米和分米处均有注记。双面水准尺多用于三、四等水准测 量。其长度有2m和3m两种，且两根尺为一对。尺的两面均有刻划，一面为红白相间称红面 尺；另一面为黑白相间，称黑面尺(也称主尺)，两面的刻划均为 1cm，并在分米处注字。两根尺的黑面均由零开始；而红面，一根尺由4.687m开始至6

44、.687m或7.687m，另一根由4.787m开始至 6.787m 或 7.787m。尺垫是在转点处放置水准尺用的,它用生铁铸成，一般为三角形，中央有一突起的半球体，下方有三个支脚。用时将支脚牢固地插入土中，以防下沉，上方突起的半球形顶点作为 竖立水准尺和标志转点之用。第三节 水准仪的使用水准仪的使用包括仪器的安置、粗略整平、瞄准水准尺、精平和读数等操作步骤。一、安置水准仪打开三脚架并使高度适中，目估使架头大致水平，检查脚架腿是否安置稳固，脚架伸 缩螺旋是否拧紧，然后打开仪器箱取岀水准仪，置于三脚架头上用连接螺旋将仪器牢固地固 连在三脚架头上。二、粗略整平图2“1邀水准气他整平粗平是借助圆水准

45、器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂， 从而视准轴粗略水平。 在整平的过程中，气泡的移动方向与左手大拇指运动的方向一致。三、瞄准水准尺首先进行目镜对光，即把望远镜对着明亮的背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。再松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜筒上的照门和准星瞄准水准尺，拧紧制动螺旋。然 后从望远镜中观察；转动物镜对光螺旋进行对光，使目标清晰，再转动微动螺旋，使竖丝对 准水准尺。当眼睛在目镜端上下微微移动时，若发现十字丝与目标影像有相对运动，这种现象称为视差。图272 视差现象产生视差的原因是目标成像的平面和十字丝平面不重合由于视差的存在会影响到读数的正确性，必须加以消除。消除的方法是重新仔细地

46、进行物镜对光，直到眼睛上下移动，读数不变为止。此时，从目镜端见到十字丝与目标的像都十分清晰四、精平与读数眼睛通过位于目镜左方的符合气泡观察窗看水准管气泡，右手转动微倾螺旋， 使气泡两端的像吻合，即表示水准仪的视准轴已精确水平。这时，即可用十字丝的中丝在尺上读数。0.9952.290(*)创(4(1)K 2-13 水准尺读数现在的水准仪多采用倒像望远镜，因此读数时应从小往大，即从上往下读。先估读毫米数， 然后报岀全部读数。精平和读数虽是两项不同的操作步骤，但在水准测量的实施过程中，却把两项操作视为一个整体；即精平后再读数，读数后还要检查管水准气泡是否完全符合。只有这样，才能取 得准确的读数。第四

47、节水准测量外业工作一、水准点(Bench Mark )及水准测量路线形式为了统一全国的高程系统和满足各种测量的需要，测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点，这些点称为水准点(Bench Mark)，简记为BM水准测量通常是从水准点引测其它点的高程。水准点有永久性和临时性两种。国家等级水准点一般用石料或钢筋混凝土制成， 深埋到地面冻结线以下。在标石的顶面设有用不锈钢或其它不易锈蚀材料制成的半球状标志。有些水准点也可设置在稳定的墙脚上，称为墙上水准点。吕183图2-4 二、三母水准点标石埋设图（单位:mm）建筑工地上的永久性水准点一般用混凝土或钢筋混凝土制成，临时性的水准点可用地 面上突岀的坚硬

48、岩石或用大木桩打入地下，校顶钉以半球形铁钉。埋设水准点后，应绘岀水准点与附近固定建筑物或其它地物的关系图，在图上还要写 明水准点的编号和高程，称为点之记，以便于日后寻找水准点位置之用。水准点编号前通常 加BM字样，作为水准点的代号。水准测量路线形式主要有：闭合水准路线、附合水准路线和支水准路线。、水准测量的实施当欲测的高程点距水准点较远或高差很大时，就需要连续多次安置仪器以测岀两点的高差。为测A、B点高差，在AB线路上增加1、2、3、4、等中间点，将 AB高差分成若干个水准测站。其中间点仅起传递高程的作用，称为转点（Turning Point ），简写为 TP。转点无固定标志，无需算岀高程。水准测量手簿。各段高差为：h i =&1 -b ih 2 =a 2 -b 2A、B两点的高差之和为：h ab = X h=X a- X b木准测手* Z-law：天ift牧器;说厨者t记录者:日期： 天气:组:櫥站朮准尺馔JKA平均髙植备注后wd前bA1. 364i-flu 38554- 20GTF、I0- 9792TP. 11. 2SS+O.547TP, 20.7123TP . 2i . 278+0712TP. 3a see4TP -30-7 21154-