導(dǎo)線測量基礎(chǔ)

1、導(dǎo)線測量基礎(chǔ)53目錄1.測量基本知識11.1控制測量概述11.1.1平面控制測量11.2導(dǎo)線測量中需了解的測量基本概念21.3導(dǎo)線觀測、記錄需了解的測量基本公式91.3.1水平角觀測計算公式91.3.2垂直角觀測計算公式91.3.3三角高程測量高差計算公式102.導(dǎo)線分類103.導(dǎo)線施測前的準備工作143.1業(yè)務(wù)準備143.2儀器設(shè)備檢查及生產(chǎn)資料準備143.3導(dǎo)線的布設(shè)144.導(dǎo)線施測步驟及注意事項154.1觀測人員施測步驟及注意事項154.2記簿人員作業(yè)步驟及注意事項164.3前尺、后尺164.4外業(yè)記錄手簿的檢查165.導(dǎo)線測量概算175.1距離改正計算175.1.1電磁波測距成果的測距

2、儀加、乘常數(shù)改正175.1.2電磁波測距成果的大氣改正175.1.3傾斜改正175.1.4歸算改正（歸算至海平面）185.1.5投影改正185.1.6地球橢球基本元素185.1.7空間直角坐標系與大地坐標系的關(guān)系195.3導(dǎo)線測量中坐標的傳遞及距離精度評定215.4高斯投影坐標坐標正、反算公式215.4.1高斯投影坐標坐標正算公式215.4.2高斯投影坐標坐標反算公式：235.5坐標計算的基本公式245.5.1坐標正算245.5.2坐標反算256.測量誤差基本概念、精度評定、及誤差傳播256.1測量誤差基本概念256.1.1測量誤差產(chǎn)生的原因256.1.1測量誤差的分類與處理原則266.2&#

3、160; 評定精度的標準276.3 誤差傳播定律286.3 .1觀測值的函數(shù)286.4 控制網(wǎng)平差的方法316.4.1條件平差原理326.4.2 間接平差357.導(dǎo)線計算及平差417.1起始方位角計算417.2閉合導(dǎo)線的坐標計算427.3附合導(dǎo)線坐標計算467.4支導(dǎo)線、引點的坐標計算478.附合導(dǎo)線初差分析及誤差不滿足設(shè)計要求的情況處理488.1水平角初差分析及位置判斷488.2距離初差分析及位置判斷498.3測量誤差不滿足設(shè)計要求的情況分析及處理499.導(dǎo)線測量成果的整理49導(dǎo)線測量導(dǎo)線是指由若干直線連成的折線，每條直線邊叫做導(dǎo)線邊。導(dǎo)線測量是指野外

4、在已知點、未知點順序設(shè)站，實地測定轉(zhuǎn)折角、垂直角、距離，根據(jù)已知點成果求取未知點坐標、高程的測量方法。導(dǎo)線測量是建立國家基本平面控制的方法之一，也應(yīng)用于工程建設(shè)、城市建設(shè)、地形圖測圖的平面控制。三角高程測量，作業(yè)單位常又稱高程導(dǎo)線，關(guān)于三角高程測量成果的計算及平差，另行講解。1.測量基本知識1.1控制測量概述測量工作必須遵循“從整體到局部，“先控制后碎部”的原則。這里的“整體”是指控制測量，其含義為控制測量應(yīng)按由高等級到低等級逐級加密進行，直至最低等級的圖根控制測量，再在圖根控制點上安置儀器進行碎部測量或測設(shè)工作。控制測量包括平面控制測量和高程控制測量，稱測定點位的(x,y)坐標為平面控制測量

5、，測定點位的H坐標為高程控制測量。在全國范圍內(nèi)建立的控制網(wǎng)，稱為國家控制網(wǎng)。它是全國各種比例尺測圖的基本控制，也為研究地球的形狀和大小，了解地殼水平形變和垂直形變的大小及趨勢，為地震預(yù)測提供形變信息等服務(wù)。1.1.1平面控制測量我國的國家平面控制網(wǎng)是采用逐級控制、分級布設(shè)的原則，分一、二、三、四等方法建立起來的。主要由三角測量法布設(shè)，在西部困難地區(qū)采用導(dǎo)線測量法。一等三角鎖沿經(jīng)線和緯線布設(shè)成縱橫交叉的三角鎖系，鎖長200250公里，構(gòu)成許多鎖環(huán)。一等三角鎖內(nèi)由近于等邊的三角形組成，邊長為2030公里。二等三角測量有兩種布網(wǎng)形式，一種是由縱橫交叉的兩條二等基本鎖將一等鎖環(huán)劃分成4個大致相等的部分

6、，這4個空白部分用二等補充網(wǎng)填充，稱縱橫鎖系布網(wǎng)方案；另一種是在一等鎖環(huán)內(nèi)布設(shè)全面二等三角網(wǎng)，稱全面布網(wǎng)方案。二等基本鎖的邊長為2025公里，二等網(wǎng)的平均邊長為 13公里。一等鎖的兩端和二等網(wǎng)的中間，都要測定起算邊長、天文經(jīng)緯度和方位角。國家一、二等網(wǎng)合稱為天文大地網(wǎng)。我國天文大地網(wǎng)于1951年開始布設(shè)，1961年基本完成，1975年修補測工作全部結(jié)束，全網(wǎng)約有5萬個大地點。三、四等三角網(wǎng)為在二等三角網(wǎng)內(nèi)的進一步加密。1.1.2高程控制測量高程控制測量的方法主要有：水準測量和三角高程測量。在全國領(lǐng)土范圍內(nèi)，由一系列按國家統(tǒng)一規(guī)范測定高程的水準點構(gòu)成的網(wǎng)稱為國家水準網(wǎng)。水準點上設(shè)有固定標志，以便

7、長期保存，為國家各項建設(shè)和科學(xué)研究提供高程資料。國家水準網(wǎng)按逐級控制、分級布設(shè)的原則分為一、二、三、四等，其中一、二等水準測量稱為精密水準測量。一等水準是國家高程控制的骨干，沿地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定和坡度平緩的交通線布滿全國，構(gòu)成網(wǎng)狀。一等水準路線全長為93000多公里，包括100個閉合環(huán)，環(huán)的周長為800 1500公里。二等水準是國家高程控制網(wǎng)的全面基礎(chǔ)，一般沿鐵路、公路和河流布設(shè)。二等水準環(huán)線布設(shè)在一等水準環(huán)內(nèi)，每個環(huán)的周長為300 700公里，全長為137000多公里，包括822個閉合環(huán)。沿一、二等水準路線還要進行重力測量，提供重力改正數(shù)據(jù)。一、二等水準環(huán)線要定期復(fù)測，檢查水準點的高程變化供研究地

8、殼垂直運動用。三、四等水準直接為測制地形圖和各項工程建設(shè)用。三等環(huán)不超過 300公里；四等水準一般布設(shè)為附合在高等級水準點上的附合路線，其長度不超過 80公里。1.2導(dǎo)線測量中需了解的測量基本概念1. 平面控制點：已測得平面坐標值的控制點。2. 高程控制點：已測得高程值的控制點。3. 大地體：平均海水面向大陸延伸，形成的封閉曲面所包圍的形體。4. 大地水準面：特定、恒定重力位的平均海水面。5. 參考橢球體：一個國家或地區(qū)為處理測量成果而采用的一種與地球形狀大小最接近并具有一定參數(shù)的地球橢球。6. 大地坐標系：以大地經(jīng)度、大地緯度和大地高來表示點的位置的坐標系。大地經(jīng)度、大地緯度是以法線為依據(jù)的

9、，以參考橢球面為基準面。7. 空間直角坐標系：以橢球體中心為原點，起始子午面與赤道面交線為x軸，在赤道面上x軸正交方向為y軸，橢球體的旋轉(zhuǎn)軸為z 軸，構(gòu)成右手坐標系O:XYZ。8. 子午面直角坐標系：以地面一點的子午面為平面，以子午圈橢圓中心為原點，建立x、y平面直角坐標系。在該坐標系中，點的位置用L、x、y表示。9. 參心坐標系：以參考橢球的幾何中心為原點的大地坐標系。通常分為參心空間直角坐標系（以x、y、z 為其坐標元素）和參心大地坐標系（以B、L、H為其坐標元素）。10. 站心坐標系：以測站為原點，測站上的法線（垂線）為Z軸（指向天定為正），子午線方向為X軸（向北為正）,Y軸與X、Z軸構(gòu)

10、成左手系。11. 子午面：通過橢球旋轉(zhuǎn)軸的平面。其中通過格林尼治天文臺的子午面，叫起始子午面。12. 子午圈：過橢球面上一點的子午面與橢球面相截形成的閉合圈。13. 卯酉圈：過橢球面上一點的法線，且與該點子午面相垂直的平面與橢球面相截形成的閉合圈。14. 大地經(jīng)度：通過地面上一點的子午面與起始子午面的夾角。用L表示，在起始子午面以西的子午面叫西經(jīng)，在起始子午面以東的子午面叫東經(jīng)，大地經(jīng)度的取值范圍：0 º180 º之間。15. 大地緯度：地面上一點的法線與赤道平面的夾角。用B表示，地面點在赤道面以北的大地緯度叫北緯，地面點在赤道面以南的大地緯度叫南緯，大地緯度的取值范圍：0

11、 º90 º之間。16. 水平角：一點到兩目標的方向線垂直投影在水平面上的夾角。17. 垂直角：地面上任意方向的線與水平線在豎直面的夾角。18. 象限角：測站點與目標點的連線與坐標南、北方向線之間形成的銳角。象限角的取值范圍：-90 º+90 º之間。依據(jù)定向已知點坐標的增量x、y，可以求得定向點相對于測站點的象限角，從而求得起始方位角。依據(jù)坐標增量x、y的正負，確定象限角所在的象限。當x0，y0時，象限角0，為第象限角；當x0，y0時，象限角0，為第象限角；當x0，y0時，象限角0，為第象限角；當x0，y0時，象限角0，為第象限角。設(shè)方位角為A, 象限

12、角為，未知點或定向點方位角A與有以下關(guān)系：第象限：A=第、象限：A=180 º +第象限：A=360 º +19. 坐標方位角：以坐標北方向為起點方向，順時針到直線的水平角，其夾角值在0 º360 º之間。20. 導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角：相鄰導(dǎo)線邊之間的夾角。分為左折角和右折角，位于導(dǎo)線前進方向左邊的角為左折角，右邊的為右折角。左折角既是視線以后視方向為基準，沿順時針方向旋轉(zhuǎn)至前視方向的角度值。導(dǎo)線觀測中的轉(zhuǎn)折角是指左折角。導(dǎo)線觀測中得到的水平角即為左折角、轉(zhuǎn)折角。21. 坐標正算：根據(jù)已知控制點坐標，利用已知點與未知點構(gòu)成邊長的方位角與水平距離，計算坐標增量，從而

13、獲得未知點坐標的計算方法，叫坐標正算。22. 坐標反算：利用兩已知控制點坐標，根據(jù)一條邊長的坐標增量，計算方位角和水平角的方法。23. 高斯克呂格投影：既橫軸橢圓柱等角投影。假定有一個橢圓柱橫套在地球橢球體外，并與某一條子午線相切，橢球柱的中心軸通過橢球體中心，然后用一定的投影方法，將中央子午線兩側(cè)各一定范圍內(nèi)的地區(qū)投影到橢圓柱表面上，再將此圓柱面展開形成的平面坐標系。24. 隨機誤差（偶然誤差）：同樣測量條件下的測量值序列中，測量值的大小、方向不定，表面沒有規(guī)律性，實際服從一定統(tǒng)計規(guī)律的測量誤差。25. 系統(tǒng)誤差：同樣測量條件下的測量值序列中，各測量值的測量誤差數(shù)值，符合保持不變或按某種確定

14、規(guī)律變化的測量誤差。26. 誤差傳播定律：反應(yīng)觀測值中誤差與觀測值函數(shù)誤差之間關(guān)系的定律。27. 利用改正數(shù)求觀測值中誤差：m=28. 利用改正數(shù)求最或然值中誤差：m=29. 測距儀（全站儀）的標準精度一般為2+bppm，其中2為固定誤差， b為比例誤差系數(shù)。30. 盤左：觀測者對著望遠鏡的目鏡時，豎盤在望遠鏡的左邊，又稱正鏡。31. 盤右：觀測者對著望遠鏡的目鏡時，豎盤在望遠鏡的右邊，又稱倒鏡。32. 視準軸誤差：儀器的視準軸不與水平軸正交正交所產(chǎn)生的誤差。規(guī)定視準軸偏向垂直度盤一側(cè)時，視準軸誤差為正值，反之為負值。通常以C來表示。當觀測目標的垂直角較小時有L=L-C, R=R+C,C=(L

15、-R-180 º)2C的絕對值對于J型儀器應(yīng)小于20，對于J型儀器應(yīng)小于30，否則需進行校正。33. 高度角(垂直角)：目標方向與水平方向的夾角，一般用符號表示。水平線上方為正，水平線下方為負。34. 天頂距:目標方向與天頂方向（鉛垂線的反方向）所構(gòu)成的夾角，一般用符號Z表示。35. 指標差：豎盤90 º倍數(shù)刻畫線與視準軸不重合引起的誤差。當指標偏移方向與豎盤注記方向一致時，指標差為正值；當指標偏移方向與豎盤注記方向相反時，指標差為負值。36. 方向觀測法：在測站上對三個以上方向，盤坐、盤右分別按照順時針方向依次觀測，最后回到起始方向繼續(xù)觀測并記錄的方法。37. 測回法：在

16、測站上對兩個方向之間的單角，進行盤坐、盤右觀測，不需要歸零的觀測方法。當水平角需要觀測n個測回時，為了減低度盤分劃誤差的影響，毎個測回零方向度盤配置依據(jù)（ k-1）進行配置，n為測回數(shù)，k為測回順序號。38. 1954年北京坐標系：為參心大地坐標系，采用前蘇聯(lián)的克拉索夫斯基橢球參數(shù)，并與前蘇聯(lián)1942年坐標系進行聯(lián)測。1954年北京坐標系可以認為是前蘇聯(lián)1942年坐標系的延伸。它的原點不在北京而是在前蘇聯(lián)的普爾科沃。1954北京坐標系參考橢球基本幾何參數(shù) 長半軸：a6378245.00000m 短半軸：b6356863.01887m 扁   率：=1/298.3 第一偏心率

17、：e= e 0.006693421622966      第二偏心率：e = e 0.006738525414683 39. 1980年西安坐標系：采用1975年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會第十六屆大會推薦的數(shù)據(jù)地球橢球基本參數(shù)的參心大地坐標系，大地原點（西安大地原點）設(shè)在我國中部的陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)?；鶞拭娌捎们鄭u大港驗潮站19521979年確定的黃海平均海水面（即1985國家高程基準）。1980年西安坐標系參考橢球基本幾何參數(shù)長半軸：a6378140.0000m 短半軸：b6356755.2882m 扁   率

18、：=1/298.257 第一偏心率：e= e0.00669438499959      第二偏心率：e = e0.00673950181947 40. WGS-84大地坐標系WGS84（World Geodetic System，1984年）：是美國國防部研制確定的大地坐標系，其常數(shù)采用 IUGG第 17屆大會大地測量常數(shù)的推薦值。其坐標系的幾何定義是：原點在地球質(zhì)心,z軸指向 BIH 19840定義的協(xié)議地球極(CTP）方向，X軸指向 BIH 1984.0 的零子午面和 CTP赤道的交點。Y軸與 Z、X軸構(gòu)成右手坐標系。WGS-84大地坐標系

19、WGs-84橢球基本幾何參數(shù)：長半軸：a 6378137.0000m 短半軸：b 6356752.3142m 扁  率：1/298.257223563 第一偏心率：e= e0.00669437999013第二偏心率：e = e0.0067394967422341. 2000國家大地坐標系:國家大地坐標系的定義包括坐標系的原點、三個坐標軸的指向、尺度以及地球橢球的4個基本參數(shù)的定義。2000國家大地坐標系的原點為包括海洋和大氣的整個地球的質(zhì)量中心；2000國家大地坐標系的Z軸由原點指向歷元2000.0的地球參考極的方向，該歷元的指向由國際時間局給定的歷元為1984.0的初始指向推算，定

20、向的時間演化保證相對于地殼不產(chǎn)生殘余的全球旋轉(zhuǎn)，X軸由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面（歷元2000.0）的交點，Y軸與Z軸、X軸構(gòu)成右手正交坐標系。采用廣義相對論意義下的尺度。2000國家大地坐標系采用的地球橢球參數(shù)如下：長半軸：a 6378137.0000m短半軸：b 6356752.31414m 扁  率：1/298.257222101 第一偏心率：e= e0.00669438002290第二偏心率：e = e0.00673949677548地心引力常數(shù)：GM3.986004418×1014m3s-2 自轉(zhuǎn)角速度： 7.292l15×10-5rad s

21、-1 橢球平均半徑R1(m) :6371008.77138短半徑b(m) :6356752.31414第一偏心率e:0.0818191910428第一偏心率平方e2:0.00669438002290第二偏心率:0.0820944381519第二偏心率平方: 20.006739496775481/4子午圈的長度Q(m) :10001965.7293相同表面積的球半徑R2(m) :6371007.18092相同體積的球半徑R3(m):6371000.78997橢球的正常位U0(m2s-2) :62636851.7149動力形狀因子:J20.001082629832258球諧系數(shù)J4:-0.0000

22、0237091126球諧系數(shù)J6:0.00000000608347球諧系數(shù)J8:-0.00000000001427赤道正常重力值e（伽）:9.7803253361兩極正常重力值p（伽）:9.8321849379正常重力平均值（伽）:9.7976432224緯度45度的正常重力值45°（伽）:9.806197769542. 1985國家高程基準：青島大港驗潮站19521979年確定的黃海平均海水面。43. 高斯投影分帶：我國所采用的高斯投影分帶有6°帶和3°帶。高斯投影6°帶：自0°子午線起每隔經(jīng)差6°進行分帶，帶號用n表示，中央子午線

23、的經(jīng)度用L表示。它們有如下關(guān)系：L=6°×n-3高斯投影3°帶：是在6°帶的基礎(chǔ)上分成的，他的中央子午線一部分同6°帶的中央子午線重合，一部分同6°帶的分界子午線重合，帶號用n表示，中央子午線的經(jīng)度用L表示。它們有如下關(guān)系：L=3°×n1.3導(dǎo)線觀測、記錄需了解的測量基本公式1.3.1水平角觀測計算公式L為盤左水平度盤讀數(shù)，R為盤右水平度盤讀數(shù)，C為視準軸誤差，±180 º是顧及同一方向的盤左讀數(shù)與盤右讀數(shù)的差值。 B=L-L B=L-L B= （B+ B） 2C=L-(R±180 &

24、#186;) =1.3.2垂直角觀測計算公式L為盤左垂直度盤讀數(shù)，R為盤右垂直度盤讀數(shù)，i為指標差。 =（90 º+i）-L=-(L-90 º- i) =R-（270 º+i）= R-270 º-i =( R-L)-180 º i=( R+L)-360 º在實際測量工作當中，當垂直角為俯角時，用第一式計算方便，當垂直角為仰角時，用第二式計算方便。1.3.3三角高程測量高差計算公式h=Ssin+（1-K）+i-v式中h表示觀測高差，單位為米（m），S表示改正后斜距，單位為米（m），K為大地垂直折光系數(shù)，為觀測垂直角，單位為度（º

25、;），R為地球平均曲率半徑，數(shù)值取6369000m，i為儀器高（豎盤中心到地面點的高度），單位為米（m），v為覘板棱鏡中心到地面點高度，單位為米（m）。（1-K）為兩差（地球曲率及大氣垂直折光）改正數(shù)，K=,），R為地球平均曲率半徑，R為光程曲線在照準點的曲率半徑，所以K值永遠是一個小于1的數(shù)，在實際觀測中，在儀器高、覘標高不變的情況下，往返觀測中，俯角的絕對值比仰角要大。一般在10左右。2.導(dǎo)線分類按照不同的情況和要求，平面導(dǎo)線可以布設(shè)成以下幾種形式：1.附合導(dǎo)線：導(dǎo)線起始于一個已知控制點，而終止于另一個已知控制點。附和導(dǎo)線又可分為雙定向、單定向、無定向?qū)Ь€2.閉合導(dǎo)線：由一個已知控制點出發(fā)

26、，最后仍舊回到這一點。整個閉合導(dǎo)線中有時也可以假定一點作為已知點。3.支導(dǎo)線：從一個已知控制點設(shè)站，另一個已知控制點定向，既不附合到另一個已知點，也不回到原來的起始點。支導(dǎo)線無檢核條件，最大支站邊數(shù)不超過4條，一般很少采用。實際操作中用兩個已知點定向，以消除定向初差。4.一個結(jié)點的導(dǎo)線網(wǎng)：從3個或更多已知控制點出發(fā)，幾條導(dǎo)線匯于一個結(jié)點。5.兩個或兩個以結(jié)點或兩個以上閉合環(huán)的導(dǎo)線網(wǎng)。按照豎直面和平面來分：1.平面導(dǎo)線：測量未知點平面位置XY的導(dǎo)線。2.高程導(dǎo)線：測量未知點高程（海拔）的導(dǎo)線。在多數(shù)教科書中，叫做三角高程測量，生產(chǎn)實踐單位常稱為高程導(dǎo)線。單純的平面導(dǎo)線仍需觀測垂直角，用于斜距改平

27、，單純的三角高程測量僅不測水平角。3.導(dǎo)線施測前的準備工作3.1業(yè)務(wù)準備技術(shù)設(shè)計書學(xué)習。了解工程的性質(zhì)、來源、目的、技術(shù)要求、質(zhì)量要求、工期要求等。所涉及工程類別的相關(guān)規(guī)范的學(xué)習。了解基本技術(shù)要求。各工種操作、配合基本要求學(xué)習。在已有地形圖資料上依據(jù)設(shè)計書要求，大概設(shè)計出導(dǎo)線點位。 檢查已知點平面成果的投影帶號是否正確，各批已知點成果坐標系統(tǒng)是否統(tǒng)一，水準點等已知點高程系統(tǒng)與設(shè)計要求是否一致。3.2儀器設(shè)備檢查及生產(chǎn)資料準備1.了解全站儀型號，測距、測角精度，檢查儀器加常數(shù)、乘常數(shù)等參數(shù)設(shè)置是否正確。2.在平坦的地面上鋼尺量距45米，用全站儀測量平距，檢查棱鏡常數(shù)是否設(shè)置正確，若不正確應(yīng)及時向

28、生產(chǎn)負責人匯報，以從設(shè)備科獲取正確棱鏡常數(shù)，重新設(shè)置。3.實測前在駐地附近架設(shè)儀器，進行觀測，檢驗儀器在經(jīng)過長途搬運后，各項指標是否正常。4.檢查棱鏡、腳架、基座、覘板是否正常，數(shù)量是否滿足生產(chǎn)要求。5.檢查手簿是否帶足，若為電子手簿，應(yīng)熟悉記簿軟件，檢查軟件運行情況，與臺式機數(shù)據(jù)傳輸情況等。6.檢查輔助測量的生產(chǎn)資料是否齊備。如鋼卷尺、鉛筆、記錄板、做標記的紅布、木樁、油漆、毛筆等。7.全站儀及對講機等需充電設(shè)備及時充電。3.3導(dǎo)線的布設(shè)導(dǎo)線測量是建立小地區(qū)平面控制網(wǎng)常用的一種方法，在地物分布比較復(fù)雜的建筑區(qū)，視線障礙較多的隱蔽區(qū)和帶狀地區(qū)，多采用導(dǎo)線測量方法。1.踏勘選點及建立標志地勢應(yīng)較

29、平坦，沒有丈量的障礙物。2.點位應(yīng)選在土質(zhì)堅實并便于保存之處。3.在點位上，視野應(yīng)開闊，便于測繪周圍的地物和地貌。4.導(dǎo)線邊長最長不超過平均邊長的2倍，相鄰邊長盡量長度比不超過3:1。5.視線中間無隆起，視線距離地面最少不低于2米。 控制測量導(dǎo)線點位選定后，在泥土地面上，要在點位上打一木樁，樁頂釘上一小釘，作為臨時性標志；在碎石或瀝青路面上，可以用頂上鑿有十字紋的大鐵釘代替木樁；在混凝土場地或路面上，可以用鋼鑿鑿一十字紋，再涂上紅油漆使標志明顯。導(dǎo)線點埋設(shè)后，為便于觀測時尋找?？梢栽邳c位附近房角或電線桿等明顯地物上用紅油漆標明指示導(dǎo)線點的位置。應(yīng)為每一個導(dǎo)線點繪制一張點之記。4.導(dǎo)線施測步驟及

30、注意事項導(dǎo)線施測就是對實地已標記或埋石的控制點進行野外觀測。野外導(dǎo)線施測工種有儀器觀測、記簿、前尺、后尺、倒尺、司機。4.1觀測人員施測步驟及注意事項1.調(diào)整基座角螺旋位置，基本處在調(diào)整范圍中間。目視，將腳架放置在點位上方，踩實腳架。2.架設(shè)儀器后，調(diào)整基座旋鈕，進行初步對中，調(diào)整腳架升降螺旋，進行初步整平，基座圓水準氣泡居中。觀察光學(xué)對點目鏡，檢查是否仍對中，若否，重新調(diào)整，繼續(xù)對中整平。3.轉(zhuǎn)動儀器，使管水準軸平行與兩基座角螺旋，調(diào)整管水準氣泡，使其在此方向居中。4.將儀器旋轉(zhuǎn)90 º，使管水準氣泡居中。任意旋轉(zhuǎn)儀器，檢查管水準器是否居中，若否，依步驟3、4重復(fù)進行。5.再次檢查

31、對中情況，若否，松動基座中心螺旋，對中，擰緊基座中心螺旋。6.量取儀器高，為防止初差，應(yīng)在不同方向兩次讀數(shù)后，再進行記錄。7.調(diào)整目鏡螺旋，使目鏡十字絲清晰，以消除視差。8.照準目標，準讀數(shù)前時刻檢查儀器的管氣泡居中情況，若發(fā)現(xiàn)問題，停止觀測，按3、4、5步驟重新進行對中、整平。9.水平角觀測：以十字絲縱絲切準目標，讀取水平角。10.垂直角觀測：以十字絲橫絲切準目標，讀取垂直角。11.若測量平高導(dǎo)線，一般觀測順序為“水平角垂直角距離”觀測順序，不提倡水平角、垂直角、斜距混合在一起進行觀測，容易出現(xiàn)錯誤。12.禁止觀測人員湊數(shù)、默記觀測數(shù)據(jù)。13.觀測人員應(yīng)在測前調(diào)整好目鏡十字絲，禁止在觀測進行

32、中調(diào)整目鏡。4.2記簿人員作業(yè)步驟及注意事項1.當觀測人員讀取讀數(shù)時，記簿人員應(yīng)回復(fù)，無誤后記入手簿相關(guān)位置。2.水平角觀測記錄結(jié)束后，應(yīng)計算2C,，運用方向觀測法觀測結(jié)束后，應(yīng)立即計算出2C互差，檢驗觀測員水平角觀測質(zhì)量。3.垂直角觀測、記錄結(jié)束后，應(yīng)立即計算本站指標差較差，檢驗觀測人員垂直角觀測質(zhì)量。4.若進行高差觀測時，應(yīng)計算出往測不同測回的高差，且計算出高差之差，是否滿足規(guī)范、設(shè)計書要求。5.記簿人員應(yīng)對各項限差應(yīng)了然于心。6.記簿人員嚴禁使用橡皮。7.嚴禁連環(huán)涂改。8.測量超限時，嚴禁記簿人員提示觀測員超限值的大、小，避免觀測員湊數(shù)。9.本站各項觀測結(jié)束后，檢查觀測數(shù)據(jù)各項限差符合要

33、求后，方可遷站。10.每天觀測的始末站記錄作業(yè)日期，一條導(dǎo)線開始、結(jié)束站記錄作業(yè)日期。中間不記錄日期。11.手簿的封面、背面應(yīng)按要求填寫手簿編號、施測時間、分院領(lǐng)導(dǎo)簽名，使用頁數(shù)等情況；第二頁應(yīng)按要求填寫項目名稱，經(jīng)緯儀、測距儀類型、編號，觀測者、記錄者姓名、生產(chǎn)單位名稱等；第三頁第一檢查者、第二檢查者、分院檢查者欄應(yīng)填寫齊全。12.作廢測站正規(guī)用直線杠去，說明重測原因，及與補測手簿銜接情況。4.3前尺、后尺1.覘標高兩次量取，無誤后及時告知測站。2. 覘板中心應(yīng)對準測站。導(dǎo)線測量是集體性勞動，各工種均應(yīng)認真對待，密切配合，方可提高工作效率。4.4外業(yè)記錄手簿的檢查1.執(zhí)行作業(yè)組在記簿員自查基

34、礎(chǔ)上的小組二查、分院過程檢查制度。2.在按規(guī)定進行完逐級檢查后，方可進入導(dǎo)線計算工序。3.作業(yè)組長分配給組員的手簿檢查工作，應(yīng)認真對待，簽名須實事求是。5.導(dǎo)線測量概算目前，導(dǎo)線測量計算一般用專業(yè)編程軟件進行，常用的編程軟件有科傻軟件、清華三維等。作為專業(yè)測量人員，還應(yīng)了解計算過程的基本公式。按所測內(nèi)容的不同，導(dǎo)線測量計算可分為距離測量計算、平面測量計算、三角高程計算、導(dǎo)線、導(dǎo)線網(wǎng)平差計算。5.1距離改正計算由于現(xiàn)在普遍使用的全站儀可設(shè)置氣象條件，儀器加、乘常數(shù)、棱鏡常數(shù)。在下面的講述中，全站儀內(nèi)氣象條件設(shè)置為標準狀態(tài)，測距儀加常數(shù)、乘常數(shù)系數(shù)均設(shè)置為零。棱鏡常數(shù)測前要檢校，配套儀器的棱鏡常數(shù)

35、一般為零。棱鏡常數(shù)可在儀器中設(shè)定。加、乘常數(shù)值從儀器鑒定證書中獲取。5.1.1電磁波測距成果的測距儀加、乘常數(shù)改正1. 經(jīng)加、乘常數(shù)改正后距離公式：S=S+k/1000+b/1000·S （5-1）式中S為經(jīng)加、乘常數(shù)改正后的斜距，S以米（m）為單位，加常數(shù)K以毫米(mm)單位，觀測距離S以公里（km）為單位。5.1.2電磁波測距成果的大氣改正1.大氣改正數(shù)計算公式：D=（278.699-）S （5-2）式中溫度t以ºC為單位，氣壓P以hpa（百帕）為單位，經(jīng)加、乘常數(shù)改正后的斜距S以公里（km）為單位，改正數(shù)D以毫米（mm）為單位。以上改正是相對于調(diào)制光在標準大氣狀態(tài)（溫

36、度t=0ºC，氣壓P=1013hpa(或760mmHg，溫度e=0，二氧化碳含量為0.03)下進行的。大氣改正后距離公式：S= S+D= S+（278.699-）S （5-3）5.1.3傾斜改正平距計算公式：D= Scos（+f/3600）= Scos+（1-K）/3600 （5-4）式中D為平距（m），S為大氣改正后距離（m），為垂直角（以º為單位），f為地球曲率與大氣折光對垂直角引起的修正量，其值恒為正，計算公式為：f=（1-K）式中K為大氣折光系數(shù)，D為平距，R為地球平均曲率半徑。=206265當較小，所測邊長較短時，f值可忽略。5.1.4歸算改正（歸算至海平面）歸算

37、改正數(shù)公式：D=- D （5-5）歸算至大地水準面上的長度：D= D- D= D+D （5-6）式中D為歸算改正數(shù)，H為反射鏡處高程，D為反射鏡處高程面上的平距，R為地球半徑，D為歸算至大地水準面上的長度。5.1.5投影改正投影改正，即距離改化，是將橢球面上的長度S化算為高斯平面上的長度s。s=S（1+ ） （5-7）y為兩點之間橫坐標的平均值，R為兩點的平均緯度相應(yīng)的平均曲率半徑。5.1.6地球橢球基本元素以2000國家大地坐標系采用的地球橢球參數(shù)為例：長半軸：a 6378137.0000m短半軸：b 6356752.31414m 扁  率：1/298.257222101 第一偏心

38、率：e= e0.00669438002290第二偏心率：e = e0.00673949677548地心引力常數(shù)：GM3.986004418×1014m3s-2 極曲率半徑：c=自轉(zhuǎn)角速度： 7.292l15×10-5rad s-1 W= W=（1- e）WV= V=（1+ e）WW是第一基本緯度函數(shù)，V是第二基本緯度函數(shù)，B為地面點緯度。子午圈曲率半徑：M= （5-8）卯酉圈曲率半徑：N= （5-9）任意法截弧的曲率半徑：R=R-ecosBcos2A （5-10）A為過該點法截弧的方位角。平均曲率半徑：R= （5-11）5.1.7空間直角坐標系與大地坐標系的關(guān)系1.已知大地

39、坐標，可以通過下式求空間坐標。X=(N+H)cosBcosL （5-12）Y=(N+H)cosBsinL （5-13）Z=N（1- e）+HsinB （5-14）X=cosL （5-15）Y=sinL （5-16）Z= （5-17） 2.已知空間坐標，可以通過下式求大地坐標。B由上式按迭代法計算，其初值為：大地高H與常用的正高或正常高的關(guān)系是：表示大地水準面差距，它是相應(yīng)點沿鉛垂線自大地水準面至橢球面的距離，表示高程異常，它是自大地水準面至橢球面的距離。 5.2導(dǎo)線測量中角度的傳遞及測角精度的評定為方位角，為轉(zhuǎn)折角，A為起點，B為起始定向點，導(dǎo)線方位角閉合差為為W測站數(shù)為n，則導(dǎo)線邊數(shù)為n-1

40、，未知點個數(shù)為n-2.令、為已知方位角。1.=360°+arctan （5-18）2.=+-360° （5-19）3. =+180° （5-20）4. =+ （5-21）可以導(dǎo)出：W=+-（n-1）180° （5-22）當布設(shè)成閉合導(dǎo)線時：W= -（n-2）180°（5-23）n為折角數(shù)。5.方位角閉合差允許值：f=2 m （5-24） m為測角中誤差。5.3導(dǎo)線測量中坐標的傳遞及距離精度評定設(shè)A （x、 y）為已知點，B（x、 y）為未知點，X、y分別為縱橫坐標增量，為B到A的方位角，S為改正后的距離，有以下公式：1. x= x+X2. y=

41、 y+y （5-25）3. X= Scos4. y= Ssin （5-26）5. x= x +Scos6. y= y+Ssin （5-27） 7. f= x +- x 8. f= y+- y （5-28）9. f = （5-29）10.導(dǎo)線總長S= （5-30）11.導(dǎo)線全長相對閉合差： （5-31）5.4高斯投影坐標坐標正、反算公式在嚴密導(dǎo)線距離改化、方向改化過程中，常常需要知道兩點之間平均緯度相應(yīng)的地球平均曲率半徑。在概算得出高斯平面坐標后，需求出點的大地坐標。5.4.1高斯投影坐標坐標正算公式1.地球橢球基本元素及相互關(guān)系基本公式：第一偏心率：e= （5-32） 第二偏心率：e = （5

42、-33）W= （5-34） W=（1- e）W （5-35）V= （5-36） V=（1+ e）W （5-37）W是第一基本緯度函數(shù)，V是第二基本緯度函數(shù)，B為地面點緯度。子午圈曲率半徑：M= （5-38） 卯酉圈曲率半徑：N= （5-39）任意法截弧的曲率半徑：R=R-ecosBcos2A （5-40）A為過該點法截弧的方位角。平均曲率半徑：R= （5-41） 2.赤道至子午線某點的子午線弧長公式：令 =1 + e + e + e + e + e = e + e + e + e + e= e + e + e + e = e + e + e = e + e = e設(shè)中央子午線為L,P點子午線為

43、L = L- L ecosB t=tanB （5-44） 3.高斯投影坐標正算公式：x= X+sinBcosBL+ sinBcosB(5-t+9+4 ) L+ （5-45）y= cosBL+cosB(1-t+) L+cosB(5-18t+t-14-58 t) L （5-46） 5.4.2高斯投影坐標坐標反算公式：1.垂足緯度（在高斯平面上，平面點垂直投影在在中央子午線上的點的緯度）公式： （5-48） Z= （5-49）高斯投影反算公式為:式中B表示底點緯度,即以x作為自赤道起算的子午線弧長所對應(yīng)的緯度值。其中：式中的、可按下式迭代計算，迭代3次后其誤差小于10，即得。高斯平面坐標系中兩點間的

44、坐標方位角T與相應(yīng)的大地方位角A的關(guān)系是：A= T+-其中為平面子午線收斂角，為方向歸化，有：式中：；R為平均曲率半徑。對于1980西安坐標系有：B=+50221746+293622+(2350+22cos) cos cossincos （5-47）N=6399698.902-21562.267-(108.973-0.612 cos B) cos B cos B（5-50）b=(0.5+0.003369 cos B) sin B cos Bb=0.333333-(0.166667-0.001123cos B) cos Bb=0.25+（0.16161+0.00562 cos B）cos Bb=

45、0.2-（0.1667-0.0088 cos B）cos BB= B-1-( b-0.12 Z) Z Z b （5-51）L= L+1-（b- b Z）Z Z= L+ L （5-52）L =1-（b- b Z）Z Z （5-53）5.5坐標計算的基本公式5.5.1坐標正算xyxAxByAyByABxABABABO圖5-1 坐標增量計算根據(jù)直線起點的坐標、直線長度及其坐標方位角計算直線終點的坐標，稱為坐標正算。如圖6-10所示，已知直線AB起點A的坐標為（xA，yA），AB邊的邊長及坐標方位角分別為DAB和AB，需計算直線終點B的坐標。直線兩端點A、B的坐標值之差，稱為坐標增量，用xAB、yAB

46、表示。由圖6-10可看出坐標增量的計算公式為： （5-54）根據(jù)式（5-54）計算坐標增量時，sin和cos函數(shù)值隨著角所在象限而有正負之分，因此算得的坐標增量同樣具有正、負號。坐標增量正、負號的規(guī)律如表6-5所示。表5-1 坐標增量正、負號的規(guī)律象限坐標方位角xy09090180180270270360則B點坐標的計算公式為： （5-55）例6-1 已知AB邊的邊長及坐標方位角為，若A點的坐標為，試計算終點B的坐標。解 根據(jù)式（5-55）得5.5.2坐標反算根據(jù)直線起點和終點的坐標，計算直線的邊長和坐標方位角，稱為坐標反算。如圖6-10所示，已知直線AB兩端點的坐標分別為（xA，yA）和（x

47、B，yB），則直線邊長DAB和坐標方位角AB的計算公式為： （5-56） （5-57）應(yīng)該注意的是坐標方位角的角值范圍在0360間，而arctan函數(shù)的角值范圍在9090間，兩者是不一致的。按式（5-57）計算坐標方位角時，計算出的是象限角，因此，應(yīng)根據(jù)坐標增量x、y的正、負號，按表5-1決定其所在象限，再把象限角換算成相應(yīng)的坐標方位角。6.測量誤差基本概念、精度評定、及誤差傳播6.1測量誤差基本概念 6.1.1測量誤差產(chǎn)生的原因測量工作的實踐表明，觀測值中存在測量誤差，或者說，測量誤差是不可避免的。產(chǎn)生測量誤差的原因，概括起來有以下三個方面：(1)人的原因。由于觀測者的感覺器官的鑒別能力存在

48、局限性，所以，對于儀器的對中、整平、瞄準、讀數(shù)等操作都會產(chǎn)生誤差。另外，觀測者技術(shù)熟練程度也會給觀測成果帶來不同程度的影響。(2)儀器的原因。每一種測量儀器只具有一定的精確度，因此，使測量結(jié)果受到一定的影響。(3)外界環(huán)境的影響。測量工作進行時所處的外界環(huán)境中的空氣溫度、風力、日光照射、大氣折光、煙霧等客觀情況時刻在變化，使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。 人、儀器和環(huán)境是測量工作得以進行的必要條件，但是，這些觀測條件都有其本身的局限性6.1.1測量誤差的分類與處理原則測量誤差按其產(chǎn)生的原因和對觀測結(jié)果影響性質(zhì)的不同，可以分為粗差、系統(tǒng)誤差和偶然誤差三類。1粗差由于觀測者的粗心或各種干擾造成的特別大的誤差稱

49、為粗差。如瞄錯目標、讀錯大數(shù)等，粗差有時也稱錯誤。2系統(tǒng)誤差在相同的觀測條件下，對某一量進行一系列的觀測，如果出現(xiàn)的誤差在符號和數(shù)值上都相同，或按一定的規(guī)律變化，這種誤差稱為“系統(tǒng)誤差”，系統(tǒng)誤差具有積累性。系統(tǒng)誤差對觀測值的影響具有一定的數(shù)學(xué)或物理上的規(guī)律性。如果這種規(guī)律性能夠被找到，則系統(tǒng)誤差對觀測的影響可加以改正，或者用一定的測量方法加以抵消或削弱。3偶然誤差在相同的觀測條件下，對某一量進行一系列的觀測，如果誤差出現(xiàn)的符號和數(shù)值大小都不相同，從表面上看沒有任何規(guī)律性，這種誤差稱為“偶然誤差”。偶然誤差是由人力所不能控制的因素或無法估計的因素共同引起的測量誤差，其數(shù)值的正負、大小純屬偶然。

50、4誤差處理原則粗差是一種特別大的誤差，是由于觀測者的粗心大意或受到干擾所造成的錯誤。錯誤應(yīng)該可以避免，包含有錯誤的觀測值應(yīng)該舍棄，并重新進行觀測。為了防止錯誤的發(fā)生和提高觀測成果的精度，在測量工作中，一般需要進行多于必要的觀測，稱為“多余觀測”。有了多余觀測，就可以發(fā)現(xiàn)觀測值中的錯誤，以便將其剔除和重測。由于觀測值中的偶然誤差不可避免，有了多余觀測，觀測值之間必然產(chǎn)生矛盾(往返差、不符值、閉合差)，根據(jù)差值的大小，可以評定測量的精度，差值如果大到一定程度，就認為觀測值中有錯誤(不屬于偶然誤差)，稱為誤差超限，應(yīng)予重測，差值如果不超限，則按偶然誤差的規(guī)律加以處理，稱為閉合差的調(diào)整，以求得最可靠的

51、數(shù)值。至于觀測值中的系統(tǒng)誤差，應(yīng)該盡可能按其產(chǎn)生的原因和規(guī)律加以改正、抵消或削弱。例如，用鋼卷尺量距時，按其檢定結(jié)果，對量得長度進行尺長改正。5偶然誤差的特性通過統(tǒng)計分析，可以得出偶然誤差具有如下特性：(1)在一定觀測條件下的有限次觀測中，偶然誤差的絕對值不會超過一定的限值；(2)絕對值較小的誤差出現(xiàn)的頻率大，絕對值較大的誤差出現(xiàn)的頻率??；(3)絕對值相等的正、負誤差具有大致相等的頻率；(4)當觀測次數(shù)無限增大時，偶然誤差的理論平均值趨近于零，即偶然誤差具有抵償性。6.2  評定精度的標準一中誤差   為了統(tǒng)一衡量在一定觀測條件下觀測結(jié)果的精度，取標準差

52、 作為依據(jù)是比較合適的。但在測量工作中，不可能對某一量作無窮多次觀測，因此定義按有限次觀測的偶然誤差求得的標準差為“中誤差” ，即                        （6-1） 二相對中誤差    在某些測量工作中，對觀測值的精度僅用中誤差來衡量還不能正確反映出觀測的質(zhì)量。如，用鋼卷尺丈量 500m 和 80m 的兩段距離，量距的中誤差

53、都是 ，但不能認為兩者的精度是相同的，因為量距的誤差與其長度有關(guān)。因此，用觀測值的中誤差與觀測值之比的形式（稱為“相對中誤差”）描述觀測的質(zhì)量，一般表達為分子為1的形式。即                              （6-2） 故，上述兩段距離的相對中誤差為：