普通測量學(xué)課件

普通測量學(xué)12/20/20221課程簡介普通測量學(xué)是土地管理等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課；它的工作任務(wù)是通過一定的儀器和方法繪制地形圖或者地籍圖，為土地管理部門服務(wù)。大家將要學(xué)到如下這些內(nèi)容：測量的基本理論、水準(zhǔn)/角度/距離測量的儀器和方法、控制測量、碎部測量、地形圖的應(yīng)用等測量的應(yīng)用范圍非常廣泛：建筑、道路、管線、電力……本課程的特點理論性強。特別是測量平差部分用到的數(shù)學(xué)知識較多實踐性強。應(yīng)用性強課程進度表序號內(nèi)容學(xué)時講課實驗習(xí)題1緒論662水準(zhǔn)測量126423角度測量10644距離測量與直線定向6425誤差的基本知識6426小地區(qū)控制測量148427地形圖的基本知識4228大比例尺地形圖測繪6429地形圖的應(yīng)用43110測繪新技術(shù)62411課程實習(xí)404012機動6合計120第一章緒論1.1測量學(xué)的定義、任務(wù)、分類1.2地面點位的確定1.3以水平面代替水準(zhǔn)面的限度1.4測量工作概述1.1測量學(xué)的定義、任務(wù)、分類1.1.1測量學(xué)的定義早期的定義：研究地球的形狀和大小，確定地面點的坐標(biāo)的學(xué)科。當(dāng)前的定義：研究三維空間中各種物體的形狀、大小、位置、方向和其分布的學(xué)科。1.1.2測量學(xué)的任務(wù)測定把地面上的地物地貌測繪到地形圖上測設(shè)把圖紙上的設(shè)計放樣到地面1.1.3測量學(xué)的分類1.1.3測量學(xué)的分類天文測量學(xué)：研究測定恒星的坐標(biāo)，以及利用恒星確定觀測點的坐標(biāo)（經(jīng)度、緯度等）的學(xué)科。

大地測量學(xué)：研究測定地球的形狀和大小及地球的重力場的測量方法、分布情況及其應(yīng)用的學(xué)科。

地圖制圖學(xué)：研究地圖制圖的理論和方法。

攝影測量學(xué)：研究利用航天、航空、地面的攝影和遙感信息，進行測量的方法和理論的學(xué)科。

工程測量學(xué)：研究測量和制圖的理論和技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用。

測量儀器學(xué)：研究測量儀器的制造、改進和創(chuàng)新的學(xué)科。

地形測量學(xué)：研究將地球表面局部地區(qū)的地貌、地物測繪成地形圖和編制地籍圖的基本理論和方法。

海洋測繪學(xué)：研究以海洋和陸地水域為對象所進行的測量和海圖編制工作。

近年來，因人造地球衛(wèi)星的發(fā)射和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大地測量學(xué)又分為常規(guī)大地測量學(xué)和衛(wèi)星大地測量學(xué)1.2地面點位的確定1.2.1基本概念1.2.2確定地面點位的方法也就是測量坐標(biāo)系的建立與選取1.2.1基本概念地球的形狀和大小一級近似：球體R=6371km二級近似：橢球體 a=6378140m b=6356755m 水平面、水準(zhǔn)面、大地水準(zhǔn)面水平面水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面：通過平均海水面并延伸通過大陸島嶼而形成的閉合的水準(zhǔn)面。是測量工作的參考平面，所有的測量工作都是在其上進行的。1.2.1基本概念（續(xù)）1.2.2地面點位的確定高程系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)1.2.2.1高程系統(tǒng)高程的定義：地面點到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離；表示H分類：絕對高程相對高程H’高差：地面兩點之間的高程差h

hAB=HB-HA=HB’-HA’

hBA=HA-HB=HA’-HB’1.2.2.1高程系統(tǒng)（續(xù)）1954國家高程系統(tǒng)1980國家高程系統(tǒng)1.2.2.2坐標(biāo)系統(tǒng)1.2.2.2.1地理坐標(biāo)系1.2.2.2.2高斯坐標(biāo)系1.2.2.2.3平面坐標(biāo)系1.2.2.2.1地理坐標(biāo)系天文地理坐標(biāo)系：測量（天文經(jīng)緯度）的外業(yè)以鉛垂線為準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面和鉛垂線是天文地理坐標(biāo)系的主要面和線地面點的坐標(biāo)是它沿鉛垂線在大地水準(zhǔn)面上投影點的經(jīng)度和緯度大地地理坐標(biāo)系：大地地理坐標(biāo)系是建立在地球橢球面上的坐標(biāo)系，地球橢球面和法線是大地地理坐標(biāo)系的主要面和線，地面點的大地坐標(biāo)是它沿法線在地球橢球面上投影點的經(jīng)度L和緯度B1.2.2.2.2高斯坐標(biāo)系高斯投影高斯坐標(biāo)系（續(xù)）高斯坐標(biāo)系將地球每隔3?或者6?分成若干帶進行高斯投影，以赤道為y軸，自西向東為正；以中央子午線為x軸，自南向北為正；并將x軸向左（西）平移500km，在y坐標(biāo)之前加上帶號而得到的坐標(biāo)系。

即：y=N*1000000+500000+y’1.2.2.2.3平面坐標(biāo)系又稱為“獨立坐標(biāo)系”。與數(shù)學(xué)坐標(biāo)系之間的區(qū)別：坐標(biāo)軸/象限角度1.3以水平面代替水準(zhǔn)面的限度對距離的影響：⊿D=D3/3R2對高程的影響：⊿H=D2/2R對角度的影響在小區(qū)域中，對距離和角度的影響可以忽略；對高程的影響采用“中間法”消除。1.4測量工作概述基本原則從整體到局部，先控制后碎部。前一步測量工作未作檢核不進行下一步測量工作?；緝?nèi)容平角測量平距離測量高程測量基本程序控制測量碎部測量1.4測量工作概述（續(xù)）總結(jié)回顧所學(xué)的內(nèi)容指出應(yīng)用所學(xué)內(nèi)容的方法要求對培訓(xùn)進行反饋主要參考資料書籍《測量學(xué)》，合肥工業(yè)大學(xué)等合編，1993《建筑工程測量》，李生平，2003《工程測繪技術(shù)》，梁勇等，2000山東大學(xué)，測量學(xué)課件福州大學(xué)，測量學(xué)教學(xué)網(wǎng)站集美大學(xué)，測量學(xué)與地圖學(xué)課件Internet資源國土資源部:///國家測繪局:///中國測繪科學(xué)研究院:///武漢大學(xué)測繪學(xué)院/南方測繪:///測量規(guī)范普通測量學(xué)12/20/202224第二章水準(zhǔn)測量2.1水準(zhǔn)測量原理水準(zhǔn)測量是利用一條水平視線，并借助水準(zhǔn)尺，來測定地面兩點間的高差，這樣就可由已知點高程推算出未知點高程。實質(zhì)：定地面兩點間的高差,然后通過已知點的高程,求出未知點的高程方法高差法hAB=a-bHB=HA+hAB儀器高法(視線高法)

Hi=HA+aHB=Hi-b2.2水準(zhǔn)測量儀器和用具DS3水準(zhǔn)儀望遠鏡:其作用是瞄準(zhǔn)目標(biāo)并提供一條讀數(shù)的視線。水準(zhǔn)器—用來指示儀器豎軸是否垂直和視準(zhǔn)軸是否水平的裝置?；?其作用是支撐儀器上部并連接腳架。

水準(zhǔn)尺尺墊2.2.1DS水準(zhǔn)儀-望遠鏡望遠鏡:其作用是瞄準(zhǔn)目標(biāo)并提供一條讀數(shù)的視線。望遠鏡主要由物鏡、目鏡、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板等部件構(gòu)成。視準(zhǔn)軸:十字絲中央交點與物鏡光心的連線。望遠鏡的放大率:從望遠鏡內(nèi)所看到的目標(biāo)影像的視角與人眼直接觀察該目標(biāo)的視角之比。DS3型水準(zhǔn)儀望遠鏡的放大率一般為28倍。2.2.1DS水準(zhǔn)儀-水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器—用來指示儀器豎軸是否垂直和視準(zhǔn)軸是否水平的裝置。水準(zhǔn)器分劃值——水準(zhǔn)器上每2mm弧長所對的圓心角值τ。水準(zhǔn)器有管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器。DS3型水準(zhǔn)儀其水準(zhǔn)器分劃值分別為20“/2mm和8‘/2mm。水準(zhǔn)管軸LL:過水準(zhǔn)管零點所作水準(zhǔn)管圓弧的切線。圓水準(zhǔn)器軸L0L0:過圓水準(zhǔn)器零點的球面法線。2.2.1DS水準(zhǔn)儀-水準(zhǔn)器2.2.1DS水準(zhǔn)儀-水準(zhǔn)器2.2.1DS水準(zhǔn)儀-基座基座:其作用是支撐儀器上部并連接腳架。它主要由軸座、腳螺旋、底板和三角壓板構(gòu)成。2.2.2水準(zhǔn)尺1是水準(zhǔn)測量時使用的有刻度的標(biāo)尺。雙面尺、塔尺一般由優(yōu)質(zhì)木材制成，也有用玻璃鋼或鋁合金制作的。雙面尺多用于三、四等水準(zhǔn)測量，長度有2m和3m兩種。雙面尺的兩面均有刻劃，最小分劃值一般為cm。一面為黑白相間，起點均為0；另一面為紅白相間，起點不為0，而是一常數(shù)K，一對水準(zhǔn)尺的Km：例如一根尺為4.687，則另一根尺常數(shù)為4.787。塔尺用于等外水準(zhǔn)測量，一般套接，展開后有3m和5m兩種。2.2.2水準(zhǔn)尺22.2.3尺墊在轉(zhuǎn)點處放置水準(zhǔn)尺，以標(biāo)定臨時點的位置。它用生鐵鑄成，一般為三角形，中央有一突起的半球體，下方有三個支腳。用時將支腳牢固地插入土中，以防下沉，上方突起的半球形頂點作為豎立水準(zhǔn)尺和標(biāo)志轉(zhuǎn)點之用。2.3水準(zhǔn)儀的使用一、安置水準(zhǔn)儀二、粗略整平三、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺四、精平與讀數(shù)2.3.1安置水準(zhǔn)儀打開三腳架并使高度適中，目估使架頭大致水平，檢查腳架腿是否安置穩(wěn)固，腳架伸縮螺旋是否擰緊，然后打開儀器箱取出水準(zhǔn)儀，置于三腳架頭上用連接螺旋將儀器牢固地固連在三腳架頭上。粗略整平粗平是借助圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，使儀器豎軸大致鉛垂，從而視準(zhǔn)軸粗略水平。在整平的過程中，氣泡的移動方向與左手大拇指運動的方向—致。2.3.3瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺首先進行目鏡對光，即把望遠鏡對著明亮的背景，轉(zhuǎn)動目鏡對光螺旋，使十字絲清晰。再松開制動螺旋，轉(zhuǎn)動望遠鏡，用望遠鏡筒上的照門和準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，擰緊制動螺旋。然后從望遠鏡中觀察；轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋進行對光，使目標(biāo)清晰，再轉(zhuǎn)動微動螺旋，使豎絲對準(zhǔn)水準(zhǔn)尺。當(dāng)眼睛在目鏡端上下微微移動時，若發(fā)現(xiàn)十字絲與目標(biāo)影像有相對運動，這種現(xiàn)象稱為視差。產(chǎn)生視差的原因是目標(biāo)成像的平面和十字絲平面不重合。由于視差的存在會影響到讀數(shù)的正確性，必須加以消除。消除的方法是重新仔細地進行物鏡對光，直到眼睛上下移動，讀數(shù)不變?yōu)橹?。此時，從目鏡端見到十字絲與目標(biāo)的像都十分清晰2.3.4精平與讀數(shù)1眼睛通過位于目鏡左方的符合氣泡觀察窗看水準(zhǔn)管氣泡，右手轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使氣泡兩端的像吻合，即表示水準(zhǔn)儀的視準(zhǔn)軸已精確水平。這時，即可用十字絲的中絲在尺上讀數(shù)?，F(xiàn)在的水準(zhǔn)儀多采用倒像望遠鏡，因此讀數(shù)時應(yīng)從小往大，即從上往下讀。先估讀毫米數(shù)，然后報出全部讀數(shù)。精平和讀數(shù)雖是兩項不同的操作步驟，但在水準(zhǔn)測量的實施過程中，卻把兩項操作視為一個整體；即精平后再讀數(shù)，讀數(shù)后還要檢查管水準(zhǔn)氣泡是否完全符合。只有這樣，才能取得準(zhǔn)確的讀數(shù)2.3.4精平與讀數(shù)2水準(zhǔn)點（BenchMark）及水準(zhǔn)測量路線形式水準(zhǔn)測量的實施水準(zhǔn)測量的檢核2.4.1水準(zhǔn)點用水準(zhǔn)測量方法測定的高程控制點稱為水準(zhǔn)點。水準(zhǔn)點按其精度分為一、二、三、四等，按國家規(guī)范要求埋設(shè)永久性標(biāo)石標(biāo)志。地形測量時需設(shè)置圖根水準(zhǔn)點，施工測量時需設(shè)置施工水準(zhǔn)點，它們可采用臨時性標(biāo)志，如用木樁或道釘標(biāo)示，或涂油漆標(biāo)示。簡記BM,圖上符號閉合水準(zhǔn)路線：從一高級水準(zhǔn)點出發(fā)，經(jīng)過測定沿線其它待定點高程，最后又回到原起始點的環(huán)形路線。附合水準(zhǔn)路線：從一高級水準(zhǔn)點出發(fā)，經(jīng)過測定沿線其它待定點高程，最后又附合到另一高級水準(zhǔn)點的路線。支水準(zhǔn)路線：從一已知水準(zhǔn)點出發(fā)，測定沿線其它待定點高程，不閉合也不附合，但為了校核必須往返測。水準(zhǔn)網(wǎng)：由多條單一水準(zhǔn)路線相互連接構(gòu)成的網(wǎng)狀路線。2.4.3水準(zhǔn)測量的實施方法：當(dāng)欲測的高程點距水準(zhǔn)點較遠或高差很大時，就需要連續(xù)多次安置儀器以測出兩點的高差。為測A、B點高差，在AB線路上增加1、2、3、4等中間點，將AB高差分成若干個水準(zhǔn)測站。其中間點僅起傳遞高程的作用，稱為轉(zhuǎn)點，簡寫為TP。轉(zhuǎn)點無固定標(biāo)志，無需算出高程。分類：等外水準(zhǔn)測量三、四等水準(zhǔn)測量2.4.3.1等外水準(zhǔn)測量1精度適用于圖根或一般工程測量。在離已知水準(zhǔn)點A適當(dāng)距離處(一般不超過100m)選擇轉(zhuǎn)點1(編號ZD1或TP1)，安放尺墊，在A、1兩點上分別豎立水準(zhǔn)尺，在兩點大致等距處安置水準(zhǔn)儀，整平后瞄準(zhǔn)后視點A，精平后讀出后視讀數(shù)為a1；再瞄準(zhǔn)前視點1，精平后讀出前視讀數(shù)為b1，其高差計算如下，此為一個測站的觀測，其它測站也如此觀測，并記錄觀測數(shù)據(jù)填入水準(zhǔn)測量手簿。 h1=a1-b1，h2=a2-b2，……，hn=an-bn ∑h=∑a-∑b為提高精度，一般采用“變更儀器高”法或者“雙面尺”法觀測2.4.3.1等外水準(zhǔn)測量2測站點號水準(zhǔn)尺讀數(shù)高差高程備注后視前視+-1BM.A1.4670.34327.354m已知TP.11.1242TP.11.8850.211TP.21.6743TP.21.8690.926TP.30.9434TP.31.3670.365B1.73228.469m計算檢核∑∑a6.588-5.4731.115∑b5.4731.480-0.3651.1150.36528.469-27.3541.1152.4.4水準(zhǔn)測量檢核測站檢核變更儀器高/雙面尺兩次高差之差<=6mm水準(zhǔn)路線檢核（高差閉合差）閉合水準(zhǔn)路線

fh=∑h測附合水準(zhǔn)路線

fh=∑h測-(H終-H始)支水準(zhǔn)路線

fh=∑h往測+∑h返2.5四等水準(zhǔn)測量精度適用于區(qū)域高程控制或施工控制測量。主要技術(shù)指標(biāo)一個測站上的觀測記錄程序測站檢核與計算2.5.1主要技術(shù)指標(biāo)1等級每公里高差中誤差mm路線長度km水準(zhǔn)儀的型號水準(zhǔn)尺觀測次數(shù)往返較差附合或環(huán)線高差閉合差與已知點聯(lián)測附合或環(huán)線平地mm山地mm二2—DS1DiNi12因瓦條碼往返各一次往返各一次—三6≤50DS1因瓦往返各一次往一次DS3雙面往返各一次四10≤16DS3雙面往返各一次往一次五15—DS3單面往返各一次往一次圖根——DS3單面往返各一次往一次2.5.1主要技術(shù)指標(biāo)2等級水準(zhǔn)儀型號前后視距不等差mK+黑-紅mm紅黑面所測高差之差mm視線最長距離m中絲最小讀數(shù)值mdm累積差∑dm二DS1≤1≤3≤0.5≤0.7≤50≥0.5三DS1≤3≤6≤1≤1.5≤100≥0.3DS3≤2≤3≤75四DS3≤5≤10≤3≤5≤80≥0.2五DS3大致相等——≤100—注：①二等水準(zhǔn)視線長度小于20m時，其視線高度不應(yīng)低于0.3m；②三、四等水準(zhǔn)采用變儀高法觀測單面水準(zhǔn)尺時，所測兩次高差較差，應(yīng)與黑面、紅面所測高差之差的要求相同。雙面尺法一個測站上的觀測順序為（簡稱為后、前、前、后）：①照準(zhǔn)后視尺黑面，讀取上、下、中絲讀數(shù)；②照準(zhǔn)前視尺黑面，讀取上、下、中絲讀數(shù)；③照準(zhǔn)前視尺紅面，讀取中絲讀數(shù)；④照準(zhǔn)后視尺紅面，讀取中絲讀數(shù)（每次讀數(shù)前，注意精平）?？偣灿^測記錄8個數(shù)據(jù)。至此，觀測程序完成，應(yīng)立即進行測站計算，共計10個數(shù)據(jù)。檢核無誤后方可進行下一測站的工作。-1+1+1-1+1-1+0.6-0.16.6111.825前K21.6700.580-1.190-1.091后-前30.930.8+0.7+1.36.0281.340前K11.2251.333+0.215+0.116后-前23.224.5-0.6-0.65.9971.209前K21.0931.646+0.450+0.551后-前23.522.9∑dd下絲下絲上絲上絲紅面黑面前視距m后視距m-1.090505.4210.734后K11.9790.888ZD2∣ZD33+0.115506.2431.456后K21.4571.578ZD1∣ZD22K1=4.687K2=4.787+0.550506.4471.760后K11.3281.875A∣ZD11備注高差中數(shù)(m)黑紅面讀數(shù)差K+黑-紅(mm)水準(zhǔn)尺讀數(shù)方向及尺號前尺后尺點號測站編號<=3mm<=80m<=5m<=10m<=5mm每測站計算與校核如下：后、前視距離為：100×（上絲-下絲），四等應(yīng)小于80米；后、前視距差為：d=后視距離-前視距離后、前視距差累積差為：∑d=前站d+本站d2.同一水準(zhǔn)尺紅、黑面中絲讀數(shù)差的校核同一水準(zhǔn)尺紅、黑面中絲讀數(shù)之差，應(yīng)等于該尺紅、黑面的常數(shù)差或4.787)，即紅面中絲讀數(shù)=黑面中絲讀數(shù)+K。3.黑、紅面所測高差的計算與校核黑面高差=后視尺黑面中絲-前視尺黑面中絲紅面高差=后視尺紅面中絲-前視尺紅面中絲m，黑、紅面所測高差之差四等應(yīng)小于5mm。高差中數(shù)m后的紅面高差再除以2。2.6水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計算3.計算改正后高差hi=hi′+Vi4.計算各點高程H未=H已

+hi高差閉合差的計算水準(zhǔn)路線的高差閉合差為：

fh=∑h測－∑h理，

其應(yīng)小于規(guī)定的容許數(shù)值，對于圖根水準(zhǔn)來說，fh容=±40*sqrt(L)（平地）對于閉合水準(zhǔn)路線：

∑h理=0，則fh=∑h測

對于附合水準(zhǔn)路線：

∑h理=(H終－H始)，則

fh=∑h測－(H終－H始)對于支水準(zhǔn)路線：則

fh=∣∑h往∣－∣∑h返∣2.6.2高差閉合差的改正高差閉合差的改正是按與距離或與測站數(shù)成正比反符號分配到各測段高差中。第i測段高差改正數(shù)按下式計算：Vi=－fh/L×Li或Vi=－fh/n×ni

2.6.3實例測點測段長度L(km)實測高差(m)高差改正數(shù)(m)改正后高差(m)高程(m)備注A0.8+2.785-0.010+2.77556.345已知159.1201.3-4.369-0.016-4.385254.7351.1+1.980-0.013+1.967356.7020.7+2.345-0.008+2.337B59.039已知∑3.9+2.741-0.047+2.694輔助計算fh=∑h－(HB－HA)=2.741－(59.039－56.345)=+0.047fh容==±79mmL=3.9km-fh

/L=-1.2mm一、水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的軸線條件①圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸；②十字絲橫絲垂直于儀器豎軸；③水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸。二、水準(zhǔn)儀的檢驗與校正檢驗：安置儀器后，用腳螺旋調(diào)節(jié)圓水準(zhǔn)氣泡居中。旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部180°后，如氣泡仍居中，則滿足；否則需校正。校正：用腳螺旋校正偏離長度的一半，再用圓水準(zhǔn)器下面的三個校正螺絲校正另一半。反復(fù)檢驗與校正。檢驗：用十字絲橫絲對準(zhǔn)一個點狀目標(biāo)，水平制動螺旋制動后，用微動螺旋使十字絲橫絲左右移動，若點偏離，則需校正。校正：打開目鏡端護蓋，松固定螺絲后，旋轉(zhuǎn)十字絲分劃板到正確位置。反復(fù)檢驗與校正。3.水準(zhǔn)管的檢驗與校正檢驗：在高差不大的相距約80米左右的地方固定A、B兩點，用變儀高法或雙面尺法精確測出兩點高差；然后將儀器搬至距其中一點最近的地方，再測兩點高差，若兩次高差值大于5mm，則需校正。校正：根據(jù)近尺讀數(shù)和正確高差計算遠尺正確讀數(shù)，用微傾螺旋使遠尺為正確讀數(shù)后，此時水準(zhǔn)管氣泡偏離中心位置，調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管校正螺絲使氣泡居中。一、儀器誤差1.水準(zhǔn)儀的誤差——有視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行的誤差，望遠鏡調(diào)焦時運行誤差，可使前后視距相等加以消除。2.水準(zhǔn)尺誤差——包括水準(zhǔn)尺尺長誤差、刻劃誤差及零點差等。一般可成對使用并使測站數(shù)為偶數(shù)站來減弱或消除其影響。二、觀測誤差1.水準(zhǔn)管氣泡居中誤差——其誤差為2.讀數(shù)誤差——與人眼分辨能力、望遠鏡放大率及視線長度有關(guān)。3.水準(zhǔn)尺傾斜誤差——使讀數(shù)增大，觀測時須豎直尺，避免誤差。三、外界條件影響產(chǎn)生的誤差1.儀器升沉——采用“后、前、前、后”的觀測次序或往返測取高差平均值可基本消除其影響。2.尺墊升沉——往返測取高差平均值可基本消除其影響。3.地球曲率與大氣折光誤差——使前后視距相等加以消除。4.溫度變化的影響——選擇有利的觀測時間；不使陽光直射水準(zhǔn)器。主要參考資料書籍《測量學(xué)》，合肥工業(yè)大學(xué)等合編，1993《建筑工程測量》，李生平，2003《工程測繪技術(shù)》，梁勇等，2000山東大學(xué)，測量學(xué)課件福州大學(xué)，測量學(xué)教學(xué)網(wǎng)站集美大學(xué)，測量學(xué)與地圖學(xué)課件Internet資源國土資源部:///國家測繪局:///中國測繪科學(xué)研究院:///武漢大學(xué)測繪學(xué)院/南方測繪:///測量規(guī)范普通測量學(xué)12/20/202263第三章角度測量3.1水平角和豎直角測量原理3.2DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀3.3經(jīng)緯儀的使用3.4水平角測量3.5豎直角測量3.6經(jīng)緯儀的檢驗和校正3.7角度測量誤差與注意事項3.1水平角和豎直角測量原理1水平角是指相交的兩條直線在同一水平面上的投影所夾的角度,或者說分別過兩條直線所作的豎直面所夾的二面角。一般用β表示。

其值范圍：0～360°。

水平角值為兩個方向值之差。

β

=a-b豎直角是指在同一豎直面內(nèi)，傾斜視線與水平方向線之間的夾角。一般用α表示。

其值范圍：0～±90°。仰角時為正，俯角為負。 豎直角值也為兩個方向值之差，但其中水平方向是固定的，為常數(shù)。

α=目標(biāo)讀數(shù)-水平讀書3.1水平角和豎直角測量原理23.2DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀23.2DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀1基座——用于支撐儀器上部，連接三角架。照準(zhǔn)部——包括望遠鏡、水準(zhǔn)器、照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸、橫軸、支架、光學(xué)讀數(shù)裝置及水平和豎直制動和微動螺旋等。1.望遠鏡、水準(zhǔn)器——同水準(zhǔn)儀。2.光學(xué)讀數(shù)顯微鏡——從中可以看到水平和豎直度盤成像，讀出讀數(shù)。3.照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸、橫軸——望遠鏡可以隨照準(zhǔn)部在水平方向360°旋轉(zhuǎn)、繞橫軸在豎直方向360°旋轉(zhuǎn)。水平、豎直制動和微動螺旋可以控制其旋轉(zhuǎn)。度盤——有水平度盤和豎直度盤，皆由光學(xué)玻璃制成。水平度盤水平放置，照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)時固定不動，可用度盤變換手輪配置其起始讀數(shù)。豎直度盤豎直固定在橫軸上，隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動?！?“。3.2DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀33.2DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀4讀數(shù)方法13.2DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀4讀數(shù)方法21．分微尺測微器及其讀數(shù)方法分微尺測微器的結(jié)構(gòu)簡單，讀數(shù)方便，具有一定的讀數(shù)精度，廣泛應(yīng)用于J6級光學(xué)經(jīng)緯儀。國產(chǎn)J6級光學(xué)經(jīng)緯儀，除北京紅旗外，均采用這種裝置。這類儀器的度盤分劃度為1°，按順時針方向注記。其讀數(shù)設(shè)備是由一系列光學(xué)零件組成的光學(xué)系統(tǒng)。讀數(shù)的主要設(shè)備為讀數(shù)窗上的分微尺，水平度盤與豎盤上1°的分劃間隔，成象后與分微尺的全長相等。上面的窗格里是水平度盤及其分微尺的影象，下面的窗格里是豎盤和其分微尺的影象。分微尺分成60等分，格值1′，可估讀到0.1′。讀數(shù)時，以分微尺上的零線為指標(biāo)。度數(shù)由落在分微尺上的度盤分劃的注記讀出，小于1′的數(shù)值，即分微尺零線至該度盤刻度線間的角值，由分微尺上讀出。3.2DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀4讀數(shù)方法32．單平板玻璃測微器及其讀數(shù)方法采用單平板玻璃測微器讀數(shù)的光學(xué)經(jīng)緯儀有北京紅旗Ⅱ型、瑞士WildT1型等。單平板玻玻測微器主要由平板玻璃、測微尺、連接機構(gòu)和測微輪組成。轉(zhuǎn)動測微輪，通過齒輪帶動平板玻璃和與之固連在一起的測微尺一起轉(zhuǎn)動；測微尺和平板玻璃同步轉(zhuǎn)動，單平板玻璃測微器讀數(shù)窗的影象:下面的窗格為水平度盤影象；中間的窗格為豎直度盤影象；上面較小的窗格為測微尺影象。度盤分劃值為30′，測微尺的量程也為30′，將其分為90格，即測微尺最小分劃值為20″，當(dāng)度盤分劃影象移動一個分劃值(30′)時，測微尺也正好轉(zhuǎn)動30′3.3經(jīng)緯儀的使用1方法對中：使儀器豎軸與地面標(biāo)志點在同一鉛垂線上。利用光學(xué)對點器對中。方法是按觀測者身高調(diào)好三角架的高度，張開，使架頭中心對準(zhǔn)測站點并大致水平。將經(jīng)緯儀安置在架頭上，從光學(xué)對點器中觀察測站點以及對點器標(biāo)志圈是否清晰，不清晰調(diào)節(jié)清晰。移動角架，使地面標(biāo)志點進入對點器標(biāo)志圈中心。整平：使經(jīng)緯儀的豎軸鉛垂，水平度盤水平。1.先用伸縮腳架的方法調(diào)節(jié)圓水準(zhǔn)氣泡居中。2.再調(diào)節(jié)腳螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中。操作步驟如下：先使水準(zhǔn)管平行于任意兩個腳螺旋，同時相對調(diào)節(jié)這兩個腳螺旋使氣泡居中；然后將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90°，調(diào)節(jié)第三個腳螺旋使氣泡居中。反復(fù)調(diào)節(jié)。照準(zhǔn)目標(biāo)：調(diào)節(jié)十字絲清晰，然后再照準(zhǔn)目標(biāo)固定照準(zhǔn)部，調(diào)節(jié)目標(biāo)清晰并注意消除視差。觀測水平角時用十字絲交點部分豎絲瞄準(zhǔn)目標(biāo)；觀測豎直角時用十字絲橫絲切準(zhǔn)目標(biāo)頂部。讀數(shù)：打開反光鏡，由讀數(shù)顯微鏡中看到水平和豎直度盤及分微尺的成像，若不清晰，可調(diào)節(jié)清晰后，讀出水平度盤或豎直度盤以及測微尺上的讀數(shù)。3.3經(jīng)緯儀的使用2整平3.3經(jīng)緯儀的使用3瞄準(zhǔn)3.4水平角測量用于測量兩個目標(biāo)所構(gòu)成的水平角用于測量三個及其以上目標(biāo)所構(gòu)成的水平角3.4.1測回法1方法在角頂O上安置經(jīng)緯儀，對中整平盤左測回先用盤左位置照準(zhǔn)起始目標(biāo)A，配度盤：

轉(zhuǎn)動度盤變換手輪配置讀數(shù)為0°04′左右，然后讀出讀數(shù)aL；順時針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)目標(biāo)B，讀數(shù)bL；盤右測回倒鏡逆時針盤右照準(zhǔn)目標(biāo)B，讀數(shù)bR；逆時針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)目標(biāo)A讀數(shù)aL；以上讀數(shù)記入手簿中。數(shù)據(jù)計算：

βL=bL－aL

βR=bR－aR

若βL-βR<=40,則β

=(βL﹢βR)/2以上為一個測回觀測，為提高精度，可按上述方法觀測n個測回，但每測回盤左起始方向應(yīng)按180°/n配置度盤起始讀數(shù)。3.4.1測回法2記錄13420506B1620524B7156362700830右A2520830B720848B7156301801200右A715639715642900842左A2O

71563671563371563601212左A1O備注各測回平均角值°′″一測回角值°′″半測回角值°′″水平度盤讀數(shù)°′″豎盤位置目標(biāo)測站βL-βR<=403.4.1測回法2記錄23.4.2方向法-方法若觀測目標(biāo)ABCD，先用盤左順時針轉(zhuǎn)動依次照準(zhǔn)A→B→C→D→A；再盤右逆時針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部依次瞄準(zhǔn)目標(biāo)A→D→C→B→A。 以上讀數(shù)也依次記入手簿中。以上也為一個測回觀測，每測回盤左起始方向也應(yīng)按180°/n配置度盤起始讀數(shù)。3.4.2方向法-記錄計算900115-102700120900110A9119251812045-10120501812040C13840452284205-104842102284200D5231401423300032233001423300B00206-12180021200200A911922911919912125-102712130912120C138404013840341384240-2031842501384230D52313752313452334002323340523340B27001301800210盤右°′″盤左°′″00000(900120)900125-10900120A2O0000000000(00206)00205-1000200A1O備注各測回平均方向值°′″歸零方向值°′″平均方向值°′″2C″水平度盤讀數(shù)目標(biāo)測站3.5豎直角測量1一、豎盤結(jié)構(gòu)因為組成豎直角的水平視線方向固定，所以當(dāng)視線水平時，豎盤讀數(shù)是常數(shù)。豎盤安置在橫軸上望遠鏡一側(cè)，當(dāng)望遠鏡轉(zhuǎn)動時，豎盤轉(zhuǎn)動但指示讀數(shù)的指標(biāo)固定。指標(biāo)與豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管連在一起，當(dāng)視線水平、氣泡居中時，豎盤讀數(shù)為90°或270°。二、豎直角觀測與計算①在角頂O上安置經(jīng)緯儀，對中整平后，盤左位置照準(zhǔn)目標(biāo)頂端，調(diào)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀數(shù)L；②盤右照準(zhǔn)目標(biāo)，調(diào)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀數(shù)R；以上讀數(shù)記入手簿中。 以上為一個測回觀測，為提高精度，可按上述方法觀測n個測回。③計算豎直角：αL=90°－L

αR=R－

270°

α

=(αL﹢αR)/2三、豎直度盤指標(biāo)差——當(dāng)視線水平、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時，豎盤指標(biāo)不指向正確位置，而是有一差值x，其為指標(biāo)差。其計算公式為：3.5豎直角測量23.5豎直角觀測記錄手簿

測站測點豎盤位置豎盤讀數(shù)°′″豎直角°′″豎直角平均值°′″指標(biāo)差″備注OM左722330+173630+173615-15豎盤為順時針注記M右2873600+173600N左952148-52148-52206-15N右2643742-522183.6經(jīng)緯儀的檢驗和校正一、經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的軸線條件二、經(jīng)緯儀的檢驗與校正經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的軸線條件1.水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸；2.十字絲豎絲垂直于橫軸；3.橫軸垂直于豎軸；4.視準(zhǔn)軸垂直于橫軸照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管的檢驗與校正1.檢驗：將儀器整平后，將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180o，氣泡仍居中，說明條件滿足。若氣泡偏離量超過一格，應(yīng)進行校正。2.校正：先用腳螺旋校正偏離量的一半，再用校正針撥動水準(zhǔn)管校正螺絲使氣泡居中。反復(fù)檢驗校正。十字絲豎絲垂直于橫軸的檢驗與校正1.檢驗：用十字絲中點精確瞄準(zhǔn)一點狀目標(biāo)，固定豎直制動螺旋后，用微動螺旋使望遠鏡上、下移動。若點沿豎絲移動，則滿足條件，否則需校正。2.校正：打開目鏡護蓋，松開十字絲分劃板固定螺絲，旋轉(zhuǎn)十字絲分劃板到正確位置后，再旋緊固定螺絲，蓋上護蓋。反復(fù)檢驗校正。視準(zhǔn)軸垂直于橫軸的檢驗與校正1.檢驗：選擇高差不大相距約60米的A、B兩點，在其中點安置儀器，A點設(shè)標(biāo)志，B點橫放一根直尺，并使A點、B尺和儀器的高度大致相同。盤左瞄準(zhǔn)A點，固定照準(zhǔn)部，縱轉(zhuǎn)望遠鏡，在B尺讀數(shù)為B1。盤右操作讀數(shù)為B2。若B1與B2重合，則滿足條件，否則計算視準(zhǔn)誤差c=ρ·B1B2/4D，若c＞60″時應(yīng)進行校正。2.校正：盤右位置保持B尺不動，在B尺上定出B3點，使B2B3=B1B2/4，用校正針撥十字絲校正螺絲，一松一緊，平移十字絲分劃板，直到十字絲交點與B3點重合，最后旋緊螺絲。反復(fù)檢驗校正。橫軸垂直于豎軸的檢驗與校正1.檢驗：在距墻30米處安置儀器，盤左瞄準(zhǔn)墻上一個明顯高點P，仰角應(yīng)大于30°。固定照準(zhǔn)部，將望遠鏡大致放平。在墻上標(biāo)出十字絲中點所對位置P1；盤右同法標(biāo)出P2。若P1與P2重合則滿足條件，否則當(dāng)橫軸誤差為i＞20″時需校正。2.校正：找出P1與P2的中點PZ，打開支架護蓋，旋轉(zhuǎn)支架內(nèi)的校正螺絲，使橫軸一端抬高或降低，使十字絲交點與PZ重合。此項校正應(yīng)由專門機構(gòu)進行。豎軸指標(biāo)差的檢驗和校正

光學(xué)對中器的檢驗校正3.7角度測量誤差與注意事項一、角度測量誤差分析1.儀器誤差：水平角測量時有照準(zhǔn)部偏心誤差、視準(zhǔn)誤差、橫軸誤差，它們可盤左盤右觀測取平均值消除；還有度盤刻劃不均勻誤差，可采用配置度盤讀數(shù)的方法減弱其影響；豎軸傾斜誤差無法采用觀測方法減弱或消除，應(yīng)嚴(yán)格檢校水準(zhǔn)管和仔細整平。豎直角測量時有豎盤指標(biāo)差，盤左盤右觀測取平均值可消除。2.觀測誤差：有對中誤差，其可采取強制歸心或加改正數(shù)的方法消除；目標(biāo)偏心誤差，盡量瞄準(zhǔn)目標(biāo)底部，計算改正數(shù)；照準(zhǔn)誤差，是偶然誤差；讀數(shù)誤差，取決于儀器讀數(shù)設(shè)備。應(yīng)選擇微風(fēng)多云、空氣清晰度好、大氣湍流不嚴(yán)重的條件下觀測。二、角度觀測注意事項安置儀器高度適中，轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部及使用各種螺旋時，用力要輕；若觀測目標(biāo)高度相差較大，特別要注意整平儀器；消除視差，瞄準(zhǔn)目標(biāo)底部；按觀測順序記錄讀數(shù)，注意檢查限差，超限應(yīng)重測；一測回內(nèi)不能重新整平，如需重新整平，可在測回之間進行。主要參考資料書籍《測量學(xué)》，合肥工業(yè)大學(xué)等合編，1993《建筑工程測量》，李生平，2003《工程測繪技術(shù)》，梁勇等，2000山東大學(xué)，測量學(xué)課件福州大學(xué)，測量學(xué)教學(xué)網(wǎng)站集美大學(xué)，測量學(xué)與地圖學(xué)課件Internet資源國土資源部國家測繪局中國測繪科學(xué)研究院武漢大學(xué)測繪學(xué)院南方測繪測量規(guī)范普通測量學(xué)12/20/202294第四章距離測量1測量距離是測量的基本工作之一，所謂距離是指兩點間的水平長度。如果測得的是傾斜距離，還必須改算為水平距離。按照所用儀器、工具的不同，測量距離的方法有鋼尺直接量距光電測距儀測距光學(xué)視距法測距等

測量直線的距離和方向，是測量的基本工作之一。距離和方向是確定地面點平面未知的基本量之一。測量距離的方法有鋼尺和光電測距。要求學(xué)生掌握以上兩種測距方法，并可以測定直線的方向。第四章距離測量24.1鋼尺量距4.2普通視距測量4.3光電測距4.4鋼尺量距誤差及其注意事項4.5直線定向4.1鋼尺量距4.1.1鋼尺量距的工具4.1.2鋼尺量距的直線定線4.1.3一般鋼尺量距的實施4.1.4精密鋼尺量距的實施4.1.1鋼尺量距的工具1鋼尺鋼尺是鋼制的帶尺，常用鋼尺寬10mm，mm；長度有20m、30m及50m幾種，卷放在圓形盒內(nèi)或金屬架上。鋼尺的基本分劃為厘米，在每米及每分米處有數(shù)字注記。一般鋼尺在起點處一分米內(nèi)刻有毫米分劃；有的鋼尺，整個尺長內(nèi)都刻有毫米分劃。由于尺的零點位置的不同，有端點尺和刻線尺的區(qū)別。端點尺是以尺的最外端作為尺的零點，當(dāng)從建筑物墻邊開始丈量時使用很方便?？叹€尺是以尺前端的一刻線作為尺的零點。其他工具測釬：測釬用粗鐵絲制成，用來標(biāo)志所量尺段的起、迄點和計算已量過的整尺段數(shù)?；U：標(biāo)桿長2-3m，直徑3-4cm，桿上涂以20cm間隔的紅、白漆，以便遠處清晰可見，用于標(biāo)定直線。垂球：垂球用來投點。彈簧秤：控制拉力溫度計：測定溫度4.1.1鋼尺量距的工具24.1.2鋼尺量距的直線定線當(dāng)所測距離較長或地勢起伏較大時，為使量距方便，可分段丈量。為使所量線段在同一直線上，須進行直線定線，即在直線上標(biāo)定若干點，使這些點在同一直線上。鋼尺量距的直線定線直線定線的方法有目估定線和經(jīng)緯儀定線。經(jīng)緯儀定線適用于精密量距時。4.1.3一般鋼尺量距的實施4.1.3.1平坦地區(qū)的距離丈量4.1.3.2.1平量法當(dāng)?shù)孛嫫鸱淮髸r4.1.3.2.2斜量法當(dāng)傾斜地面坡度均勻時4.1.3.1平坦地區(qū)的距離丈量采用整尺法量距。當(dāng)直線距離大于一個整尺段時，先用目估法標(biāo)定出略小于一個整尺段的線段。然后一個尺段一個尺段的丈量，最后量出小于一個整尺段的長度，假若一個尺段長為l，則所量水平距離為：D=nl+Δl。為了提高精度，應(yīng)往、返丈量取平均值。返測時應(yīng)重新定線。量距精度以相對誤差表示，通?；癁榉肿訛?的分式形式,其值應(yīng)小于1/3000。4.1.4精密鋼尺量距的實施1方法當(dāng)量距精度要求在1/10000以上時，要用精密量距法。步驟精密量距前應(yīng)先清理場地用鋼尺概量、經(jīng)緯儀定線定出略小于一整尺段的長度，并做好標(biāo)記。然后用檢定過的鋼尺用彈簧秤加標(biāo)準(zhǔn)拉力，丈量每一線段長度。丈量同時應(yīng)測出鋼尺溫度或現(xiàn)場溫度并用水準(zhǔn)儀往返測測量每一線段兩端點的高差。4.1.4精密鋼尺量距的實施2-數(shù)據(jù)處理精密量距成果應(yīng)加尺長改正、溫度改正和高差（傾斜）改正。1.尺長改正----鋼尺名義長度l0一般不等于實際長度，每測段應(yīng)加入尺長改正。在標(biāo)準(zhǔn)拉力、標(biāo)準(zhǔn)溫度下鋼尺實際長度為l‘，其差值Δl為整尺段的尺長改正，即Δl=l’－l0，任一長度l尺長改正公式為：Δld=Δl/l0

·l2.溫度改正—-受溫度變化影響，鋼尺長度會伸縮。當(dāng)量距時溫度t與檢定時溫度t0不一致時，要進行溫度改正，其計算公式為：Δlt=α(t－t0)l式中：α為鋼尺膨脹系數(shù)，為0.0000125/℃。3.傾斜改正—-設(shè)沿地面量斜距為l，測得高差為h，將l改算成水平距離，要加傾斜改正數(shù)，其計算公式為：Δlh=d－l=－h(huán)2/2l綜上所述，每一測段改正后的水平距離為：d=l+Δld+Δlt+Δlh4.2普通視距測量原理：利用望遠鏡內(nèi)的視距裝置配合視距尺，根據(jù)幾何光學(xué)和三角測量原理，同時測定距離和高差的方法。其精度較低，為1/200~1/300，只適用于碎部測量。計算公式如下：

水平距離為：D=Klcos2α

高差為：h=Dtgα+i–s，

i：儀器高；

α：為豎直角值。如視線水平時

D=Kl，h=i–s視距測量方法：在測站A點安置儀器，在測點B放置水準(zhǔn)尺，盤左瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中后，依次讀出豎盤讀數(shù)、上下中絲讀數(shù)，依據(jù)上述公式計算水平距離和高差。4.3光電測距原理：利用儀器發(fā)射電磁波測量其在被測距離上往返所用的時間，從而測量出距離，