《矿山测量学》PPT课件

1、目 录n第一章 绪论n第二章 水准测量 n第三章 距离测量与直线定线n第四章 角度测量n第五章 测量误差的基本知识n第六章 小区控制测量n第七章 视距及三角高程测量n第八章 地形图基本知识第一章第一章 绪论绪论 11 测量学的发展及内容测量学的发展及内容12 地面点位的确定地面点位的确定13 测量工作概述测量工作概述11 测量学的发展及内容测量学的发展及内容 测量学是一古老的地球科学，它自于希腊测量学是一古老的地球科学，它自于希腊文的文的“土地划分土地划分”。而近代的测量学已经发展为。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。一门多方面的综合科学，通常叫做测绘科学。 测量

2、学的发展概况测量学的发展概况 本课程的意义及要求本课程的意义及要求 测量学科的分类测量学科的分类一、测量学的发展概况1我国古代测量学的成就我国古代测量学的成就 大约是公元前大约是公元前2200年，夏禹治水时，使用年，夏禹治水时，使用 “左准绳，右规矩左准绳，右规矩”的测量工具和方法。的测量工具和方法。长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国地图地图世界上现发现的最早的军用地图世界上现发现的最早的军用地图北宋时沈括的北宋时沈括的梦溪笔谈梦溪笔谈中记载了中记载了磁偏角的发现。磁偏角的发现。清朝康熙年间，清朝康熙年间， 1718年完成了世界年完成了世界上最早的地形图之

3、一上最早的地形图之一皇兴全图皇兴全图。 注：世界上现存最古老的地图是在古巴注：世界上现存最古老的地图是在古巴比伦北部的加苏古巴城（今伊拉克境内比伦北部的加苏古巴城（今伊拉克境内）发掘的刻在陶片上的地图。）发掘的刻在陶片上的地图。 2近代测量学的发展近代测量学的发展 望远镜普遍用于测量仪器望远镜普遍用于测量仪器 最小二乘法理论奠定了测量平差的基础最小二乘法理论奠定了测量平差的基础 电磁波测距仪的问世电磁波测距仪的问世 20世纪自动安平水准仪及数字水准仪研世纪自动安平水准仪及数字水准仪研制成功制成功 电子经纬仪产生，陀螺经纬仪与激光经电子经纬仪产生，陀螺经纬仪与激光经纬仪应用于定向工作。纬仪应用于

4、定向工作。 1966年开始进行人卫大地测量。年开始进行人卫大地测量。 3测量学发展状况及展望测量学发展状况及展望 测量室内外一体化。测量室内外一体化。 GPS（Global positioning system） RS（Remote sense） GIS (Geographic information system) 3S技术的结合技术的结合 数字地球数字地球(Digital Earth)的概念。的概念。 二本课程的意义及要求二本课程的意义及要求1学习本课程的意义学习本课程的意义 城市建设、大型厂矿建筑、水利枢纽、城市建设、大型厂矿建筑、水利枢纽、农田水利及道路等的修建农田水利及道路等的修建

5、勘测设计、施工放样、竣工验收和工勘测设计、施工放样、竣工验收和工程监测程监测2学习好本课程的要求学习好本课程的要求 认真听课，做好笔记；认真听课，做好笔记； 独立完成作业，注意总结；独立完成作业，注意总结； 重实践，认真对待课堂实验；重实践，认真对待课堂实验； 认真完成集中实习，积累经验。认真完成集中实习，积累经验。测设测设: :图纸图纸 地面地面测定测定: :地面地面 图纸图纸三测量学定义及学科分类三测量学定义及学科分类1测量学测量学(surveying)的定义的定义 根据它的任务与作用，包括两个方面：根据它的任务与作用，包括两个方面：测定（测绘）测定（测绘）(location)测设（放样）

6、测设（放样）(seting-out)2测量学科的分类测量学科的分类普通测量学普通测量学大地测量学大地测量学摄影测量学摄影测量学工程测量学工程测量学制图学制图学12 地面点位的确定 确定地面点的空间位置需用三个量确定地面点的空间位置需用三个量: :u某点在水平面上投影位置（某点在水平面上投影位置（x,yx,y）u该点离某水平面高度（该点离某水平面高度（H H）1.1.测量基准面测量基准面2.2.地面点的平面位置地面点的平面位置3.3.地面点的高程地面点的高程一测量基准面一测量基准面1测量工作基准面测量工作基准面大地水准面。大地水准面。水准面水准面静止海水面所形成的封闭曲面。静止海水面所形成的封闭

7、曲面。大地水准面大地水准面其中通过平均海水面的那个其中通过平均海水面的那个水准面。水准面。2.大地水准面的特点大地水准面的特点水准面的特点水准面的特点 不规则曲面有无数个不规则曲面有无数个 处处与铅垂线正交、封闭的重力等势面处处与铅垂线正交、封闭的重力等势面大地水准面的特点大地水准面的特点 唯一的不规则曲面唯一的不规则曲面 处处与铅垂线正交、封闭的重力等势面处处与铅垂线正交、封闭的重力等势面测量工作的基准面测量工作的基准面大地水准面大地水准面 测量工作的基准线测量工作的基准线铅垂线铅垂线旋转椭球旋转椭球 由椭圆（长半轴由椭圆（长半轴a a，短半轴，短半轴b b）绕）绕b b轴旋轴旋转而成的椭球

8、体。可用数学式表示的转而成的椭球体。可用数学式表示的光滑曲面。光滑曲面。(一一)地理坐标（属于球面坐标系统）地理坐标（属于球面坐标系统）适用于：在地球椭球面上确定点位。分为：适用于：在地球椭球面上确定点位。分为：1. .天文地理坐标天文地理坐标( (天文天文经度经度 ，天文，天文纬度纬度 ) )2. .大地地理坐标大地地理坐标( (大地大地经度经度B B，大地，大地纬度纬度L L ) )(二二)平面直角坐标平面直角坐标 适用于：研究范围较小。适用于：研究范围较小。数学平面直角坐标系数学平面直角坐标系测量平面直角坐标系测量平面直角坐标系 坐标系的异同：坐标系的异同：u不同点：不同点： 1 1测量

9、上北方向为测量上北方向为X X轴正向，轴正向， 东方向为东方向为Y Y轴正向。轴正向。 2 2角度方向顺时针度量；角度方向顺时针度量； 象限顺时针编号。象限顺时针编号。u相同点相同点: 数学中的三角公式在测量中可直接应用。数学中的三角公式在测量中可直接应用。（三）高斯平面直角坐标（三）高斯平面直角坐标适用于：研究范围较大。适用于：研究范围较大。高斯投影方法：高斯投影方法：目的是将椭球面投影到目的是将椭球面投影到平面上。使投影带的中央子午线与椭平面上。使投影带的中央子午线与椭圆柱体相切，展开后为圆柱体相切，展开后为X X轴，向北为正；轴，向北为正； 展开后为展开后为Y Y轴，向东为正。轴，向东为

10、正。投影投影剪开剪开展展平平16带的划分带的划分u为限制高斯投影离中央子午线愈远，为限制高斯投影离中央子午线愈远，长度变形愈大的缺点，从经度长度变形愈大的缺点，从经度0开始，开始，将整个地球分成将整个地球分成60个带，个带，6为一带。为一带。u计算公式：计算公式： =6N-3中央子午线经度中央子午线经度, N投影带号。投影带号。方法：方法：（1）先将自然值的横坐）先将自然值的横坐标标Y加上加上500000米；米；（2）再在新的横坐标）再在新的横坐标Y之前标以之前标以2位数的带号位数的带号。2.我国高斯平面直角坐标的表示方法我国高斯平面直角坐标的表示方法三.地面点的高程1. 1.绝对高程绝对高程

11、H H到大地水准面的铅垂距离。到大地水准面的铅垂距离。2.2.相对高程相对高程H H到假定水准面的铅垂距离。到假定水准面的铅垂距离。3.3.高高 差差h hABAB=H=HB B-H-HA A=H=HB B-H-HA A4. . 我国的高程系统我国的高程系统主要有：主要有：（1）1985国家高程系统国家高程系统（2）1956黄海高程系统黄海高程系统（3）地方高程系统。如：珠江高程系统。）地方高程系统。如：珠江高程系统。注：水准原点：青岛市观象山注：水准原点：青岛市观象山H H0 0= 72.260m= 72.260m（8585黄海系）黄海系） = 72.289m= 72.289m（5656黄海

12、系）黄海系）1.3 测量工作概述一测量的基本工作一测量的基本工作 测角、量边、测高差测角、量边、测高差二测量工作中用水平面代替水准面的限度二测量工作中用水平面代替水准面的限度1 1对水平角、距离的影响对水平角、距离的影响在面积约在面积约320km320km2 2内，可忽略不计。内，可忽略不计。2 2对高程的影响对高程的影响即使距离很短也要顾即使距离很短也要顾及地球曲率的影响。及地球曲率的影响。三测量工作的基本原则三测量工作的基本原则布局上：由整体到局部布局上：由整体到局部 精度上：由高级到低级精度上：由高级到低级次序上：先控制后细部次序上：先控制后细部第二章第二章 水准测量水准测量21 高程测

13、量概述高程测量概述22 水准测量原理水准测量原理23 水准仪和水准尺水准仪和水准尺24 水准测量的方法及成果整理水准测量的方法及成果整理25 水准仪的检验和校正水准仪的检验和校正u高程测量高程测量 （Height Measurement） 根据已知点高程，测定该点与未知点的高根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点的高程的方法。差，然后计算出未知点的高程的方法。21 高程测量概述高程测量概述1、水准测量、水准测量(leveling) 一、二、三、四等及等外水准测量一、二、三、四等及等外水准测量2、三角高程测量、三角高程测量(trigonometric leveling)3、气压

14、高程测量、气压高程测量(air pressure leveling)4、GPS测量。测量。(GPS leveling) 22 水准测量原理水准测量原理一一. .基本原理基本原理 利用水准仪提利用水准仪提供的供的“水平视水平视线线”，测量两点，测量两点间高差，从而由间高差，从而由已知点高程推算已知点高程推算出未知点高程。出未知点高程。大地水准面大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab前进方向前进方向A后视点后视点 a后视读数后视读数B前视点前视点 b前视读数前视读数大地水准面大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺

15、尺水水准准尺尺ab前进方向前进方向bHaHHBAiABABhHH1 1、A A、B B两点间高差两点间高差2. B2. B点的高程点的高程3.3.视线高程视线高程bahAB 若若A A、B B 两点间布设一些过渡点两点间布设一些过渡点（转点）（转点）1 1、2 2、3 3，将其分为，将其分为n n段，段，则用水准仪分别测得各段高差为则用水准仪分别测得各段高差为h h1 1， h h2 2 h hn n，则有：，则有：hAB=h1+ h2+ hn =(a a1 1-b-b1 1)+(a)+(a2 2-b-b2 2)+)+(a+(an n-b-bn n) = a-a- b bhAB=（ Sa+Sb

16、）（）（ Sa+Sb）/2R23 水准仪与水准尺水准仪与水准尺2、水准器、水准器(bubble)u圆水准器圆水准器(circular bubble) ：用于整：用于整平。平。u水准管水准管(bubble tube) ： 用于精平。用于精平。特性：气泡始终向高处移动。特性：气泡始终向高处移动。3、基座、基座(tribrach) 二、水准尺二、水准尺(leveling staff)主要有单面尺、双面尺和塔尺。主要有单面尺、双面尺和塔尺。 （三）尺垫（三）尺垫(staff plate) 放在转点上，以防水准尺下沉。放在转点上，以防水准尺下沉。三、水准仪的使用三、水准仪的使用操作程序：操作程序：粗平粗

17、平瞄准瞄准精平精平读数读数（一）粗平（一）粗平 调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。 1方法：方法：对向转动脚螺旋对向转动脚螺旋1 1、2 2使气泡移至使气泡移至1 1、2 2方向中间方向中间转动脚螺旋转动脚螺旋3 3，使气泡居中。，使气泡居中。 a a123b b312c c3122 2规律：规律： 气泡总是处在最高处。气泡总是处在最高处。1 1方法：方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。2 2视差：视差： 概念：概念：眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。像有相对运动。 产生原因：产

18、生原因：目标像平面与十字丝平面不重合。目标像平面与十字丝平面不重合。 消除方法：消除方法：反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。（三）精平（三）精平（四）读数（四）读数 精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。1 1方法：方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。尺面上的格数，毫米估读。2 2规律：规律：读数在尺面上由小到大的方向读。读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像的，从上往下读；若成正像，故仪器若成倒像的，从上往下读；若成正像，即从下往上读。即从下往上读。 4. 4. 水

19、准仪读数实例水准仪读数实例 bc a07250725625262521477147724 水准测量的方法及成果整理水准测量的方法及成果整理一、水准点(Bench Mark) 通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为水准点，一般用水准点，一般用BM表示。有永久性和临时性两种。表示。有永久性和临时性两种。二、水准路线(leveling line) 1 1闭合水准路线闭合水准路线(closed leveling line)(closed leveling line) 由已知点由已知点BM1BM1已知点已知点BM1BM12 2附合水准路线附合水准路线(a

20、nnexed leveling line)(annexed leveling line) 由已知点由已知点BM1BM1已知点已知点BM2BM23 3支水准路线支水准路线(spur leveling line)(spur leveling line) 由已知点由已知点BM1BM1某一待定水准点某一待定水准点A A。 3.3.支水准路线支水准路线BMBM 1 1 2 2 1 1BMBM 2 2 3 3 4 41.1.闭合水准路线闭合水准路线2.2.附合水准路线附合水准路线BM1BM1BM2BM2 1 1 2 2 3 3三、水准测量的实施（外业）三、水准测量的实施（外业） 1 1、观测要求、观测要求

21、 两次仪器高法：高差之差两次仪器高法：高差之差h -h 5mm BMABMB1134113416771677TP1h h1 1=-0.543=-0.5431444144413241324TP2h h2 2=+0.120=+0.1201822182208760876TP3h h3 3=+0.946=+0.9461820182014351435TP4h h4 4=+0.385=+0.3851422142213041304h h5 5=+0.118=+0.118前进方向1 1、两次仪高法、两次仪高法 BMABMBTP3前进方向1134113417801780TP1h h1 1=-0.543=-0.5

22、4312361236167616761424142413041304h h5 5=+0.118=+0.11817191719183518351444144413241324TP2h h2 2=+0.120=+0.12014561456133613361822182208700870h h3 3=+0.946=+0.94610961096203620361820182014371437TP4h h4 4=+0.385=+0.3850819081912061206 BMABMBTP3前进方向1134113417801780TP1h h1 1=-0.543=-0.543123612361676167

23、61424142413041304h h5 5=+0.118=+0.11817191719183518351444144413241324TP2h h2 2=+0.120=+0.12014561456133613361822182208700870h h3 3=+0.946=+0.94610961096203620361820182014371437TP4h h4 4=+0.385=+0.3850819081912061206TP3前进方向1134113465676567TP1h h1 1=-0.543=-0.54359235923167616761424142413041304h h5 5=

24、+0.118=+0.11865066506652265221444144413241324TP2h h2 2=+0.120=+0.12062436243602360231822182208700870h h3 3=+0.946=+0.94658835883672367231820182014371437TP4h h4 4=+0.385=+0.3855506550659935993 BMABMBTP31424142413041304前进方向1134113465676567TP1h h1 1=-0.543=-0.5435923592316761676h h5 5=+0.118=+0.1186506

25、6506652265221444144413241324TP2h h2 2=+0.120=+0.12062436243602360231822182208700870h h3 3=+0.946=+0.94658835883672367231820182014371437TP4h h4 4=+0.385=+0.3855506550659935993 BMABMB四.水准测量成果整理步骤（一）计算高差闭合差（一）计算高差闭合差(closing error)理测hhfh公式：公式：故对于闭合水准路线，有：故对于闭合水准路线，有：对于附合水准路线，有：对于附合水准路线，有： 测理测hhhfh)(始终测

26、理测HHhhhfh（二）分配高差闭合差 适用于山区适用于山区适用于平原区适用于平原区允允允允nfLfhh1240 。2 2、分配原则、分配原则（三）计算各待定点高程（三）计算各待定点高程五五. .水准测量成果整理实例水准测量成果整理实例7.449.57948.15950.41147.609fh= h测测 h理理=+37mmfh允允=40L=109mm辅辅助助计计算算45.286+2.323A距离距离（km）+4.293+4.330B+1.4203-2.2522-2.8021高程高程（m）改正后高改正后高差（差（m）改正数改正数（mm）观测高观测高差（差（m）点点号号25 水准仪的检验与校正水准

27、仪的检验与校正 u 水准管轴LL视准轴CCu 圆水准轴LL 竖轴VVu 横丝要水平（即：VV） CCLLVVLL二二.水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正（一）圆水准器的检验与校正（一）圆水准器的检验与校正1、检验：、检验：气泡居中后，再将仪器绕竖轴旋转气泡居中后，再将仪器绕竖轴旋转180180，看气泡是否居中。，看气泡是否居中。2、校正：、校正：用三个脚螺旋使气泡向中央移动一半用三个脚螺旋使气泡向中央移动一半, , 再用三个再用三个“校正螺旋校正螺旋”，使气泡居中。，使气泡居中。 1、检验：、检验：整平后，用横丝的一端对准一固定点整平后，用横丝的一端对准一固定点P，转动微动螺旋，看，转动微动

28、螺旋，看P点是否沿着横丝移动。点是否沿着横丝移动。 2、校正：、校正：旋下目镜处十字丝环外罩，转动左右旋下目镜处十字丝环外罩，转动左右2个个“校正螺丝校正螺丝”。 （三）水准管轴（三）水准管轴视准轴（视准轴（i角）的检校角）的检校1、检验：、检验：（1）平坦地上选）平坦地上选A、B两点，约两点，约50m。（2）在中点）在中点C架仪，读取架仪，读取a1、b1（3 3）在距）在距B B点约点约2 23m3m处架仪，读取处架仪，读取a a2 2、b b2 2，得得h h2 2=a=a2 2-b-b2 2 。若若h h2 2hh1 1 , ,则水准管轴不平行则水准管轴不平行视准轴。视准轴。 ABDhh

29、i12原因？原因？ h h1 1无误差无误差 b b2 2的误差可忽略不计。的误差可忽略不计。说明：对说明：对S S3 3水准仪，若水准仪，若i20i20，需校正。，需校正。 2、校正、校正 （1）校正水准管）校正水准管旋转微倾螺旋，使十字丝横丝对准旋转微倾螺旋，使十字丝横丝对准(a(a2 2=h=h1 1+b+b2 2) )，拨，拨动水准管动水准管“校正螺丝校正螺丝”，使水准管气泡居中。，使水准管气泡居中。（2）校正十字丝）校正十字丝可用于自动安平水准仪可用于自动安平水准仪保持水准管气泡居中，拨动十字丝上下两个保持水准管气泡居中，拨动十字丝上下两个“校正校正螺丝螺丝”，使横丝对准，使横丝对准

30、(a(a2 2=h=h1 1+b+b2 2) )。第三章第三章 距离测量距离测量(distance measure)(distance measure)与直线定向与直线定向(line orientation)(line orientation)31 钢尺量距钢尺量距一般在精度一般在精度上：上： 电磁波测距电磁波测距EDM(electro-magnetic distance measuring) 钢尺量距钢尺量距(steel tape measuring) 视距法测距视距法测距(stadia measurement)。31 钢尺量距钢尺量距 (steel tape measuring)一、量距工

31、具一、量距工具有：钢尺有：钢尺(steel tape)(steel tape)、标杆、标杆(measuring bar)(measuring bar)、垂球垂球(plumb bob)(plumb bob)、测钎、测钎(measuring rod)(measuring rod)、温度计温度计(thermometer)(thermometer)、弹簧秤、弹簧秤( (spring spring balancebalance) )。最基本的要求最基本的要求平、准、直。平、准、直。按精度分：一般量距和精密量距按精度分：一般量距和精密量距（一）一般量距步骤（一）一般量距步骤1 1定线定线(line ali

32、gnment)(line alignment)按精度分：目估法和经纬仪法。按精度分：目估法和经纬仪法。 （1 1）喊）喊“预备预备”、“好好”前后尺手同时读数，相前后尺手同时读数，相减。减。（2 2）在山区，可用平量法、斜量法。）在山区，可用平量法、斜量法。 AB测钎测钎SAB=n + 为整尺段长为整尺段长 为余长为余长平量法平量法斜量法斜量法 MDDDDK121 返返往往返返往往 （1）尺长改正）尺长改正 DK=S l/l0（2）温度改正）温度改正 Dt=S (tt0)（3）倾斜改正）倾斜改正 Dh= -h2/2S )(000ttllllt某钢尺的尺长方程式：某钢尺的尺长方程式：最终水平距离

33、为： D=S+ D=S+ D DK K+ + D Dt t+ + D Dh h32 电磁波电磁波 (DEM)测距简介测距简介B测距仪测距仪(EDM instrument)反光棱镜反光棱镜(reflector)CtS21 1按测程分：短程、中程、远程。按测程分：短程、中程、远程。2按传播时间按传播时间t的测定方法分：脉冲法测距、的测定方法分：脉冲法测距、相位法测距。相位法测距。3 3按测距仪所使用的光源分：普通光源、红外按测距仪所使用的光源分：普通光源、红外光源、激光光源。光源、激光光源。4 4按测距精度分：按测距精度分：级、级、级、级、级。级。)(:)(222DBAmDBAmDD 简写为简写为

34、 标准方向标准方向 方位角名称方位角名称 测定方法测定方法真北方向真北方向( (真子午线方向真子午线方向) ) 真方位角真方位角A A 天文或陀螺仪测定天文或陀螺仪测定磁北方向磁北方向( (磁子午线方向磁子午线方向) ) 磁方位角磁方位角AmAm 罗盘仪测定罗盘仪测定坐标纵轴坐标纵轴( (轴子午线方向轴子午线方向) ) 坐标方位角坐标方位角 坐标反算而得坐标反算而得标准方向O OP PP PO O真真北北A A磁磁北北Am坐坐标标纵纵轴轴2分类及关系：分类及关系：（1 1）真方位角磁方位角）真方位角磁方位角mm磁偏角磁偏角坐标坐标方位角方位角子午线收敛角子午线收敛角（2 2）同一直线正反坐）同

35、一直线正反坐标方位角相差标方位角相差180180，即：即：0180 反反正正 XYABABBAAB 2323= = 1212180180左角（右角）左角（右角）图中沿着测量或计算的方向，在直线段左侧的夹图中沿着测量或计算的方向，在直线段左侧的夹角称为左角，而在直线段右侧的夹角称为右角。角称为左角，而在直线段右侧的夹角称为右角。则则1 1、4 4为左角，而为左角，而2 2、3 3为右角为右角4AB123测量方向测量方向1234第四章第四章 角度测量角度测量41 水平角和垂直角观测原理水平角和垂直角观测原理42 经纬仪的构造经纬仪的构造43 水平角观测水平角观测44 垂直角观测垂直角观测45 经纬

36、仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 从空间一点出发的两从空间一点出发的两条空间直线在水平投条空间直线在水平投影面上的夹角。影面上的夹角。 范围：范围：顺时针顺时针0360 水平面abcABC0ca水平度盘水平度盘(horizontal circle)在同一竖直面内，瞄准目标的视线与水平视线的夹角。在同一竖直面内，瞄准目标的视线与水平视线的夹角。其范围：其范围： =-90=-90 + +9090 ，仰角为正，俯角为负。，仰角为正，俯角为负。天顶铅垂线水平线ACAZCZACB090 18027042 经纬仪经纬仪(Theodolite)的的构造构造经纬仪是测角的仪器，按精度，经纬仪是测角的仪器，按精

37、度，有：有： DJ6、DJ2。一、一、DJ6经纬仪的构造经纬仪的构造1 1、照准部、照准部(alidade)(alidade)2 2、水平度盘、水平度盘(horizontal circle)(horizontal circle)3 3、基座、基座(tribrach)(tribrach)照准部照准部( (水平水平) )制动、微动制动、微动望远镜望远镜( (竖直竖直) )制动、微动制动、微动圆水准器圆水准器水准管水准管望远镜望远镜 目镜调焦，物镜调焦，目镜调焦，物镜调焦， 粗瞄准器，十字丝粗瞄准器，十字丝 读数显微镜读数显微镜 竖直度盘竖直度盘 光学对点器光学对点器 复测扳手或度盘变换器复测扳手或

38、度盘变换器 望远镜十字丝望远镜十字丝水平度盘由光学玻璃制成水平度盘由光学玻璃制成 顺时针顺时针0 0 360360刻度；刻度； 水平度盘与照准部可相互脱离；水平度盘与照准部可相互脱离； 改变度盘位置，要使用度盘变换手轮或复测改变度盘位置，要使用度盘变换手轮或复测 扳手。扳手。脚螺旋用于整平仪器脚螺旋用于整平仪器018027090二、J6经纬仪读数方法（1 1）分微尺的分划值为）分微尺的分划值为11，估读到，估读到 0.1(6)0.1(6)。（2 2）“H H”水平度盘水平度盘读数，读数， “V V”竖直竖直度盘读数。度盘读数。 水平度盘读数：水平度盘读数： 737304042424017373

39、一、经纬仪的安置 内容及要求： 对中 (centering) 3mm 整平 (leveling) 1格BCAB1、垂球垂球(plumb bob)法法（1 1）脚架头上移动仪器进行对中。）脚架头上移动仪器进行对中。（2 2）旋转脚螺旋进行整平。）旋转脚螺旋进行整平。（3 3）反复（）反复（1 1）、（）、（2 2）两步。）两步。43水平角水平角(horizontal angle)观测观测（1）大致对中）大致对中眼睛看着对中器，眼睛看着对中器，拖动拖动三脚架两个脚三脚架两个脚, ,使使仪器大致对中仪器大致对中, ,并保持并保持“架头架头”大致水平。大致水平。（2）精确对中）精确对中脚螺旋精确对中脚

40、螺旋精确对中（3）伸缩脚架粗平）伸缩脚架粗平 根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水准气泡居中。圆水准气泡居中。2、光学对中器法、光学对中器法 123气泡居中，气泡居中，1、2等高等高气泡居中，气泡居中，3与与1、2等高等高1231 1）转动仪器，使水准管与脚螺旋）转动仪器，使水准管与脚螺旋1 1、2 2连线连线平行平行。2 2）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1 1、2 2 。3 3）转动仪器）转动仪器9090，运用法则，旋转脚螺旋，运用法则，旋转脚螺旋3 3 。气泡居中，气泡居中，1、2等高等高123气泡居中，气泡

41、居中，3与与1、2等高等高123二、经纬仪的瞄准步骤步骤：粗瞄粗瞄制动制动调焦调焦微动精瞄。微动精瞄。注意：注意：瞄准时，尽量瞄准目标下部。瞄准时，尽量瞄准目标下部。 = =右右( (终终) )边边c-c-左左( (始始) )边边a a当当caca时时 = c = c a a 当当c ca a时时 = c+360= c+360 a a 水平面acABC0a水平度盘水平度盘1、计算公式、计算公式三、测回法三、测回法1、适用：、适用：2、步骤、步骤：（1 1）盘左瞄准左边）盘左瞄准左边A A，配度盘，配度盘至至0 00X0X，读取，读取a a1 1。（2 2）顺时针旋转瞄准右边）顺时针旋转瞄准右边

42、B B，读取读取b b1 1。 则上半测回角值则上半测回角值: :1 1= b= b1 1-a-a1 1 1测站测站ABOa1b1（3）倒镜成盘右，瞄准右边B，读取b2。（4）逆时针旋转瞄准左边）逆时针旋转瞄准左边A，读取，读取a2。 则下半测回角值则下半测回角值:2 2= = b2- -a2（5）计算角值）计算角值 若：若：1 1- -2 24040（图根级）（图根级）则有：则有： = = （1 1+ +2 2）/2/2 2a2b2测站测站ABO3、测回法记录格式254 24 06180 05 0074 19 06右右ABO左左AB00 04 1874 23 42 74 19 2474 19

43、 15ABO 测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标水平度水平度盘读数盘读数 半测回半测回角值角值 一测回一测回角值角值 示示 意意 图图u度盘配置方法度盘配置方法: : 若观测若观测N N个测回，各测回间按个测回，各测回间按180180/N/N的差值来配的差值来配置度盘。置度盘。u测回法小结测回法小结: 盘左：左目标A右目标B() 盘右：右目标B左目标A()四、方向观测法四、方向观测法1适用：适用：在一个测站上需要观测两个以上方向。在一个测站上需要观测两个以上方向。2步骤：步骤：（有四个观测方向）（有四个观测方向）ABOC盘盘左左零方向零方向D倒镜成盘右，逆时针依次观测倒镜成盘右，逆时针依次观测A

44、 A，D D，C C，B B，A A。同理各测回间按同理各测回间按1801800 0/N/N的差值，来配置水平度盘。的差值，来配置水平度盘。 （2）下半测回）下半测回ABOCD盘盘右右零方向零方向（1）半测回归零差）半测回归零差（2）2C值（两倍照准误差）值（两倍照准误差）（3）各方向盘左、盘右读数）各方向盘左、盘右读数 的平均值的平均值（4）归零方向值）归零方向值（5）各测回归零方向值的平均值）各测回归零方向值的平均值44 垂直角垂直角(vertical angle)观测观测一、竖直度盘(vertical circle)的构造 180180270270 0 09090盘左盘左指标线指标线27

45、027090900 0180180盘右盘右指标线指标线0 0270270 180 1809090盘左盘左指标线指标线27027090901801800 0盘右盘右指标线指标线1、顺时针注记、顺时针注记左左=90-L 右右=R-270 故一测回竖直角故一测回竖直角 =（左左+右右）/2 有有:左左= L -90 右右=270- R一测回竖直角一测回竖直角: =（左左+右右）/2 1、定义、定义由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于9090或或270270上，而是与上，而是与9090或或270270相差一个相差一个x x角，称角，称为竖

46、盘指标差。当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，为竖盘指标差。当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，x x为正，反之为负。为正，反之为负。 180180270270 0 09090 x盘左盘左）或或左左右右 (21)360(21xRLx（1）指标差）指标差:对于顺时针注记的：对于顺时针注记的：正确的竖直角正确的竖直角=(90=(90+x) -L=+x) -L=左左+x +x =R-(270 =R-(270+x)=+x)=右右-x-x（2 2）结论：取盘左盘右平均值，可消除指标差的影响）结论：取盘左盘右平均值，可消除指标差的影响。一般规范规定，指标差变动范围，一般规范规定，指标差变动范围，J J6

47、63030、J J2 220 20 。 经纬仪的主要轴线经纬仪的主要轴线:1 1、竖轴、竖轴VV(vertical axis)VV(vertical axis)2 2、水准管轴、水准管轴LL(bubble LL(bubble tube axis)tube axis)3 3、横轴、横轴HH(horizontal HH(horizontal axis)axis)4 4、视准轴、视准轴CC(collimation CC(collimation axis)axis)5 5 、圆水准器轴、圆水准器轴L LL L(circle (circle bubble axis)bubble axis)LLHHCCV

48、VLL一、经纬仪轴线应满足的条件一、经纬仪轴线应满足的条件1 1、VVLL VVLL 照准部水准管轴的检校。照准部水准管轴的检校。2 2、HHHH十字丝竖丝十字丝竖丝十字丝竖丝的检校十字丝竖丝的检校3 3、HHCC HHCC 视准轴的检校视准轴的检校4HHVV横轴的检校5竖盘指标差应为零 指标差的检校6光学垂线与VV重合 光学对中器的检校7. LLVV圆水准器的检验与校正1 1照准部水准管轴的检校照准部水准管轴的检校（1 1）检验：）检验：用任意两脚螺旋使水准管气泡居用任意两脚螺旋使水准管气泡居中，然后将照准部旋转中，然后将照准部旋转180180，若气泡偏离，若气泡偏离1 1格，则需校正。格，

49、则需校正。（2 2）校正：）校正：用脚螺旋使气泡向中央移动一半用脚螺旋使气泡向中央移动一半后，再拨动水准管校正螺丝，使气泡居中。后，再拨动水准管校正螺丝，使气泡居中。此时若圆水准器气泡不居中，则拨动圆水此时若圆水准器气泡不居中，则拨动圆水准器校正螺丝。准器校正螺丝。 （1 1）检验：）检验：用十字丝交点对准一目标点，再用十字丝交点对准一目标点，再转动望远镜微动螺旋，看目标点是否始终转动望远镜微动螺旋，看目标点是否始终在竖丝上移动。在竖丝上移动。（2 2）校正：）校正：微松十字丝的四个压环螺丝，转微松十字丝的四个压环螺丝，转动十字丝环，使目标点始终在竖丝上移动。动十字丝环，使目标点始终在竖丝上移

50、动。 OBBBc421有： 方法：拨动十字丝左右两个校正螺丝，使十字方法：拨动十字丝左右两个校正螺丝，使十字丝交点由丝交点由B B2 2点移至点移至B B1 1B B2 2中点中点B B3 3。4横轴的检验与校正 tgDPPi221有：(1)(1)检验：检验：用盘左、盘右先后瞄准同一目标，计算指标差x=(L+R-360)/2。 J J6 6： x1x1；J J2 2： x30 x30时，要进行校正。时，要进行校正。(2)(2)校正：校正：用指标水准管微动螺旋，使中丝对准（R- x）位置，再有拨针使指标气泡居中。 5 51 1 测量误差的概念测量误差的概念5 52 2 衡量精度的指标衡量精度的指

51、标 5 53 3 误差传播定律及应用误差传播定律及应用 第五章第五章 测量误差的基本知识测量误差的基本知识测量误差按其对测量结果影响的性质，可分为：测量误差按其对测量结果影响的性质，可分为：系统误差和偶然误差。系统误差和偶然误差。一系统误差一系统误差(system error)1定义：定义：在相同观测条件下，对某量进行一系在相同观测条件下，对某量进行一系列观测，如误差出现符号和大小均相同或按一列观测，如误差出现符号和大小均相同或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。定的规律变化，这种误差称为系统误差。2特点：特点：具有积累性，对测量结果的影响大，但具有积累性，对测量结果的影响大，但可通过一般

52、的改正或用一定的观测方法可通过一般的改正或用一定的观测方法加以消除。加以消除。 例如：钢尺尺长误差、例如：钢尺尺长误差、 钢尺温度误差、水准钢尺温度误差、水准仪视准轴误差、仪视准轴误差、 经纬仪视准轴误差。经纬仪视准轴误差。1、定义：、定义：在相同观测条件下，对某量进行一系列观在相同观测条件下，对某量进行一系列观测，如误差出现符号和大小均不一定，这测，如误差出现符号和大小均不一定，这种误差称为偶然误差。但具有一定的统计种误差称为偶然误差。但具有一定的统计规律。规律。2、特点：、特点： （见图（见图 ）（1 1）具有一定的范围。）具有一定的范围。（2 2）绝对值小的误差出现概率大。）绝对值小的误

53、差出现概率大。（3 3）绝对值相等的正、负误差出现的概率相同，）绝对值相等的正、负误差出现的概率相同，数学期限望等于零。即：数学期限望等于零。即： 此外，在测量工作中还要注意避免此外，在测量工作中还要注意避免粗差粗差(gross error)(gross error)（即：错误）的出现。（即：错误）的出现。 0lim nn四个特性：四个特性：有界性，趋向性，对称性，有界性，趋向性，对称性，抵偿性抵偿性。 0limlim21nnnnn -21 -15 -9 -3 +3 +9 +15 +21 -24 -18 -12 -6 0 +6 +12 +18 +24x= y误差分布频率直方图误差分布频率直方图

54、正态分布曲线正态分布曲线一、中误差一、中误差(mean square error) 1. 1.用真误差（用真误差（true errortrue error）计算中误差的公式）计算中误差的公式。，XlXliii为观测值的真值为观测值的真值为观测值为观测值 真误差：真误差：标准差公式：标准差公式：为为观观测测值值的的个个数数nnnlim nnmn22221 中误差公式为：中误差公式为：2.2.用改正数计算中误差的公式用改正数计算中误差的公式iiilxlnlv当观测值的真值未知时：当观测值的真值未知时：设某未知量的观测值为：设某未知量的观测值为：nlll,21nlnlllxn21则该量的算术平均值为

55、：则该量的算术平均值为： 则该量的改正数：则该量的改正数：1nVVm计算得：观测值的中误差计算得：观测值的中误差MDm1 MDDDD12/ )( 返返往往返返往往 对于能直接观测的量对于能直接观测的量( (如角度、距离、高差等如角度、距离、高差等) )，经过，经过多次观测后，便可通过真误差或改正数计算出观测值的中多次观测后，便可通过真误差或改正数计算出观测值的中误差，作为评定观测值精度的标准。但在实际工作中，某误差，作为评定观测值精度的标准。但在实际工作中，某些未知量不可能或不便于直接进行观测，而需要由另一些些未知量不可能或不便于直接进行观测，而需要由另一些直接观测量根据一定的函数关系计算出来

56、，这些未知量即直接观测量根据一定的函数关系计算出来，这些未知量即为观测值的函数。例如，在水准测量中，两点间的高差为观测值的函数。例如，在水准测量中，两点间的高差h=a-bh=a-b，则，则h h是直接观测值是直接观测值a a和和b b的函数；在三角高程测量的的函数；在三角高程测量的计算公式中，如果觇标高计算公式中，如果觇标高v v等于仪器高等于仪器高i i，则，则h=ltanh=ltan，这，这时，高差时，高差h h就是观测值就是观测值l l和和的函数，等等。的函数，等等。 本节所要讨论的就是在观测值中误差为已知的情况下，本节所要讨论的就是在观测值中误差为已知的情况下，如何求观测值函数中误差的

57、问题。阐述观测值中误差与函如何求观测值函数中误差的问题。阐述观测值中误差与函数中误差之间数学关系的定律，称为误差传播定律。数中误差之间数学关系的定律，称为误差传播定律。 设有函数Z=xy 式中，x、y为两个相互独立的观测值，均作了n次观测，其中误差分别为mx和my。用同样的方法可推导出: mz2=mx2+my2),(21nxxxFZ 设函数设函数x1 为独立观测值，为独立观测值，则有全微分则有全微分nndxxFdxxFdxxFdZ2211转换成中误差关系式即转换成中误差关系式即误差传播定律误差传播定律：2222222121nnZmxFmxFmxFm一、控制测量一、控制测量(control su

58、rvey)1、目的与作用、目的与作用为测图或工程建设的测区建立统一的为测图或工程建设的测区建立统一的平面控制平面控制网网(horizontal control network)(horizontal control network)和高程控制和高程控制网网(vertical control network)(vertical control network)。控制误差的积累。控制误差的积累。作为进行各种细部测量的基准作为进行各种细部测量的基准小地区（小区域）小地区（小区域）(block, region)(block, region) ：不必考不必考虑地球曲率对水平角和水平距离影响的范围。虑地球

59、曲率对水平角和水平距离影响的范围。控制点控制点(control point) (control point) ：具有精确可靠平面具有精确可靠平面坐标或高程的测量基准点。坐标或高程的测量基准点。控制网控制网(control network)(control network)：由控制点分布和测由控制点分布和测量方法决定所组成的图形。量方法决定所组成的图形。控制测量控制测量(control survey)(control survey)：为建立控制网所进为建立控制网所进行的测量工作。行的测量工作。按内容分：按内容分： 平面控制测量：测定各平面控制点的坐标平面控制测量：测定各平面控制点的坐标X X、Y

60、 Y。 高程控制测量：测定各高程控制点的高程高程控制测量：测定各高程控制点的高程H H。按精度分：按精度分：一等、二等、三等、四等；一级、二一等、二等、三等、四等；一级、二级、三级级、三级按方法分：按方法分：天文测量、常规测量天文测量、常规测量( (三角测量、导三角测量、导线测量、水准测量线测量、水准测量) )、卫星定位测量、卫星定位测量按区域分：按区域分：国家控制测量、城市控制测量、小区国家控制测量、城市控制测量、小区域工程控制测量域工程控制测量平面：平面：国家平面控制网由一、二、三、四等三角网(triangulation network)组成。高程：高程：国家高程控制网是由一、二、三、四等