测量学基础知识ppt（共34页图文并茂）

1、一、 绪 论1.1 定义测量学是一古老的地球科学，它自于希腊文的“土地划分”。而近代的测量学已经发展为一门多方面的综合科学，通常叫做测绘科学。测绘科学研究的对象主要是地球的形状、大小和地表面上各种物体的几何形状及其空间位置，目的是为人们了解自然和改造自然服务。1地形测量学：可以把地球表面上一个小区域当作平面看待而不考虑其曲率。地形测量学研究的内容可以用文字和数字记录下来，也可用图表示。大地测量学：研究的对象是地表上一个较大的区域甚至整个地球时，就必须考虑地球的曲率，其基本任务是建立国家大地控制网，测定地球形状、大小和研究地球重力场。摄影测量学：摄影测量学是利用摄影象片来研究地表形状和大小的测绘

2、科学。工程测量学：建设工程等方面的测绘工作。主要任务有三方面，即：地面到图纸，图纸到地面，以及变形观测。制图学：利用测量所得的资料，研究如何投影编绘成地图，以及地图制作的理论、工艺技术和应用等方面的测绘科学是制图学的范畴。1.2 测绘科学分类2二、 测量学的基本知识 2.1 地球形状大小和测量坐标系的概念 大地水准面：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。测量工作取得重力方向的一般方法是，用细绳悬挂一个垂球G，细绳即为悬挂点O的重力方向，通常称它为垂线或铅垂线方向。由于地球吸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又不均匀，这引起地面上各点的铅

3、垂线方向产生不规则的变化，因而大地水准面实际上是一个有微小起伏的不规则曲面。 3大地坐标系和高程：地面上的物体大多具有空间形状，例如丘陵、山地、河谷、洼地等。为了研究空间物体的位置，数学上采用投影的方法加以处理。一个点在空间的位置，需要三个量来确定。在测量工作中，这三个量通常用该点在基准面（参考椭球面）上的投影位置和该点沿投影方向到基准面（一般实用上是大地水准面）的距离来表示。4大地水准面与参考椭球面的相对关系，可在适当地点选择一点P，设想把椭球体和大地体相切，切点 P位于 P点的铅垂线方向上，这时，椭球面上 P的法线与该点对大地水准面的铅垂线相重合，并使椭球的短轴与地球自转轴平行。这项确定椭

4、球体与大地体之间相互关系并固定下来的工作，称为参考椭球体的定位，P点则称为大地原点。 5三项基本观测量：高程水平角水平距离63.1 水准测量原理水准测量是测出地面点高程的方法之一。已知A点高程为HA，欲测定B点的高程。首先测出A、B两点之间的高差。则B点的高程为：HB= HA + hAB 三、水准仪及其使用7水准测量：测出AB两点之间的高差，可在AB两点上分别竖立两根标尺，在两点之间安置一架能提供水平视线的仪器，使视线水平照准A点标尺读数，设为，再照准B点标尺读数，设为，则AB两点间的高差为 ：hAB =-因为A点高程已知，通常称a为后视读数，而称b为前视读数。即hAB=后视读数一前视读数。

5、高差hAB本身可正可负8转点、测站：如果两点之间的距离较远，或高差较大时，仅安置一次仪器便不能测得它们的高差，这时需要加设若干个临时的立尺点，作为传递高程的过渡点，称为转点。欲求A点至B点的高差hAB，选择一条施测路线，用水准仪依次测出AP的高差hAP、PQ的高差hPQ等，直到最后测出的高差hWB。每安置一次仪器，称为一个测站，而P、Q、RW等点即为转点。hAB=hAp+hpQ+ + hBW92.2 DS3水准仪及其操作水准仪是水准测量的主要仪器，按其所能达到的精度分为DS05、DS1、DS3及DS10等几种等级。“D”和“S”表示中文“大地”和“水准仪”中“大”字和“水”字的汉语拼音的第一个

6、字母，通常在书写时可省略字母“D”，下标“05”、“l”、“3”及“10”等数字表示该类仪器的精度。S3型和S10型水准仪称为普通水准仪，用于国家三、四等水准及普通水准测量，S05型和S1型水准仪称为精密水准仪，用于国家一、二等精密水准测量。10S3型水准仪的构造S3型微倾式水准仪组成，它主要由望远镜、水准器和基座三部分。仪器的上部有望远镜、水准管、水准管气泡观察窗、圆水准器、目镜及物镜对光螺旋、制动螺旋、微动及微倾螺旋等。 11仪器竖轴与仪器基座相连；望远镜和水准管连成一个整体，转动微倾螺旋可以调节水准管连同望远镜一起相对于支架作上下微小转动，使水准管气泡居中，从而使望远镜视线精确水平，由于

7、用微倾螺旋使望远镜上、下倾斜有一定限度，可先调整脚螺旋使圆水准器气泡居中，粗略定平仪器。整个仪器的上部可以绕仪器竖轴在水平方向旋转，水平制动螺旋和微动螺旋用于控制望远镜在水平方向转动，松开制动螺旋，望远镜可在水平方向任意转动，只有当拧紧制动螺旋后，微动螺旋才能使望远镜在水平方向上作微小转动，以精确瞄准目标。12水准器：水准仪的水平视线是应用一个称为水准器的部件获得的。水准器是利用液体受重力作用后气泡居最高处的特性，使水准器的一条特定的直线位于水平或竖直位置的一种装置。水准器分两种： 管水准器，通常称为水准管。 圆水准器。13水准管水准管的管子用玻璃制成，其纵剖面方向的内表面为具有一定半径的圆弧

8、。内表面琢磨后，将一端封闭，由开口的一端装入质轻而易流动的液体如酒精或氯化理，装满后再加热使液体膨胀而排去一部分，然后将开口端封闭或用玻璃塞塞住，待液体冷却后，管内即形成了一个被液体蒸气充塞的空间，这个空间称为水准气泡。 当气泡中点位于管子的零点位置时，称气泡居中，也就是管子的零点最高时，视准轴成水平位置。14圆水准器：圆水准器的用途是用它粗略地整平仪器。构造上要求圆水准器的水准轴应与仪器的旋转轴平行，因此按一定的操作方法，调节基座的三个脚螺旋将圆水准器气泡导致中央后，仪器的旋转轴即处于基本竖直状态。15水准仪一般均采用插轴式三脚基座。与望远镜一体的水准仪竖轴直接插入基座轴套内，并由连接螺丝固

9、定。其结构如图所示，体积较小。16水准尺及附件水准尺使用干燥木料制成，一般长约34m，按其构造不同可分为折尺、塔尺、直尺等数种（直尺精度较高）。为使尺子不弯曲，其横剖面作成丁字型、槽型、工字型等。尺面每隔一厘米涂有黑白或红白相间的分格，每分米有数字注记。为倒象望远镜观测方便起见，注字常倒写。尺子底面钉以铁片，以防磨损。作为转点用的尺垫（或称尺台）系用生铁铸成，一般为三角形，中央有一突起的圆顶，以便放置水准尺，下有三尖脚可以插入土中。尺垫应重而坚固，方能稳定。17水准仪的使用使用水准仪时，将仪器装于三脚架上，安置在选好的测站上，三脚架头大致水平，仪器的各种螺旋都调整到适中位置，以便螺旋向两个方向

10、均能转动。用脚螺旋导致圆水准器的气泡居中，称为粗平；放松制动螺旋，水平方向转动望远镜，用准星和照门大致瞄准水准标尺；固定制动螺旋，用微动螺旋使望远镜精确瞄准水准尺；用微倾螺旋使水准管气泡居中，称为精平；最后通过望远镜用十字丝中间的横丝在水准尺上读数。 184.1 角度测量 角度测量原理 （水平角测量）概念：地面上某点到两目标的方向线铅垂投影在水平面上所成的角度，称为水平角，取值范围：0-360。四、 经纬仪及水平角观测194.2 光学经纬仪 经纬仪是测量角度的仪器。根据测角精度的不同，我国的经纬仪系列分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30等几个等级。DJ分别为“大地测量”和“经纬仪”的

11、汉字拼音第一个字母，其下标数字为该仪器一测回方向观测中误差的秒数。201照准部 望远镜 竖直度盘 管水准器 光路系统2水平度盘部分 水平度盘 度盘变换手轮 外轴3基座 园水准器 脚螺旋214.3 经纬仪的基本操作对中：仪器中心与测站标志中心在同一铅垂线上；整平：使仪器竖轴垂直，水平度盘居于水平位置；瞄准：读数：224.4 水平角观测测回法观测水平角方向观测法简介与拨盘手轮的作用234.4 水平角观测（1）测回法观测水平角适用情况及公路工程中的运用盘左盘右观测施测过程和记录安置仪器a左 b左 b右 a右计算与精度指标半测回角值的计算: 左= b左-a左, 右= b右-a右 =（左+右）/2精度指

12、标最后结果OAB244.4 水平角观测 （2）方向观测法观测3个以上方向的时候；盘左(半测回；顺时针ABCDA)，归零；盘右(半测回；逆时针ACDBA)取平均值OABDC254.5 角度测量的误差及注意事项制造方面的仪器误差： 1)仪器的几何轴线检校不完善(残余误差)而引起的误差； 2)加工不完善的误差，如照准部偏心差，度盘刻划不均匀误差。观测方面的仪器误差：1) 对中误差； 1)目标偏心误差。观测本身带来的误差： 1) 望远镜的放大率；2) 目标和照准标志的形状及大小；3) 目标影像的亮度和清晰度；4) 人眼的判断力。外界条件的影响：1) 温度变化分影响仪器的正常状态;2) 大风会影响仪器和

13、目标的稳定;3)大气折光分导致视线改变方向;4)大气透明度会影响照准精度;5)地面的坚实与否车辆的震动等会影响仪器的稳定。265.1 距离丈量 距离丈量指工具在地面上量测两点之间的距离。丈量工作可包括点的标志、直线定线和丈量等内容。有普通测量学中，地面上两点的距离一般指两点之间的水平距离。当点位在地面上标定以后，用一定的丈量工具，沿着两点间的直线方向进行丈量。丈量方法按精度要求的不同异。 五、直线丈量与定向27地面点的标志有临时性标志和永久性标志两种临时性标志：要用木桩标定。永久性标志：混凝土村庄或石桩。 28丈量工具：距离丈量所使用的丈量工具，由量距所要求的精度确定。常用的丈量工具有钢尺、皮

14、尺、绳尺等。钢尺。钢尺是钢制的带尺，用于较高精度的量距工作。皮尺。皮尺是麻线与细金属丝织成的带状尺。绳尺。又称测绳，是内含金属丝的绳子，外用棉线包裹。标杆。又称花杆。用以标定点位或直线的方向，由坚实不易弯曲的木杆制成，也有用铝合金制成的金属标杆。测杆。在测量距离过程中，用以标志所量尺段的起止点，计算整尺段数。垂球。垂球用金属制成，上大下尖呈圆锥形。 291、测量工作的两项基本原则是什么，应如何理解其意义和作用？（1）“先控制后碎部，从整体到局部”。意义在于：保证全国统一坐标系统和高程系统；使地形图可以分幅测绘，减少误差积累，保证测量成果精度。（2）“步步有检核”。意义在于：保证测量成果符合测量规范，避免前方环节误差对后面工作的影响。302、进制导线的布设形式有哪些？其外业工作主要包括哪些？导线的布设形式主要有闭合导线、附合导线和支导线。导线测量的外业工作主要包括：（1）踏勘选点；（2）测角；（3）量边；（4）起始边方位角确定；（5）记录与外业成果整理。 313、什么是测量学？它的主要内容是测定和测设，分别是指什么工作？测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位置的科学。测定是使用测量仪器和工具，将测区内的地物和地貌缩绘成地形图，供规划设计、工程建设和国防建设使用。测设是把图上设计好的建筑物和构筑物的位置标定到实地上去以便于施工。324、什么叫比例尺精度？它在实际