《测量学》完整版课件

1、测量学第1页，共195页。第一章 绪论测绘学的任务及作用测天地之经纬绘世界之方圆数字测图的发展概况 白纸测图(图解法测图)数字化测图（自动化、数字化）学习数字测图原理与方法的目的和要求目的、要求第2页，共195页。1.1测绘学的任务及作用1.1.1 测绘学的内容和任务 测绘学是研究测定和推算地面的几何位置、地球形状及地球重力场，据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地球分布，编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图的理论和技术的学科，是地球科学的重要组成部分。测量学是测绘工程专业及相关管也的一门专业技术基础课。一般测量范围相对比较小，地球表面作为平面考

2、虑。主要包括：角度测量、距离测量、控制测量、地形图测绘及地形图的应用。第3页，共195页。测绘学大地测量学摄影测量学地图学工程测量学海洋测绘学研究和确定地球地球的形状、大小、重力场、整体与局部运动和地表面点的几何位置以及他们的变化的理论和技术的学科。研究摄影影像与被摄物体之间的内在的几何和物理关系，进行分析处理和解译，以确定物体形状、大小、空间位置和其性质。是研究模拟和数字地图的基础理论、设计、编绘、复制的技术方法以及应用的学科。主要研究工程建设和自然资源开发中，在规划、勘测设计、施工和运营管理各个阶段进行的控制测量、大比例尺地形图测绘、施工放样、设备安装、变形监控及分析与预报等的理论和技术的

3、学科。以海洋水体和海底为对象，研究海洋定位、测定海洋大地水准面和平均海面、海底和海面地形、海洋重力、海洋磁力、海洋环境等自然和社会信息的地理分布及贬值各种海图的理论和技术的学科。1.1测绘学的任务及作用1.1.1 测绘学的内容和任务第4页，共195页。1.1测绘学的任务及作用1.1.2 测绘科学技术的地位和作用 应用广泛、对于国民经济建设、国防建设以及科学研究等领域，都占有重要的地位，对国家的可持续发展发挥着越来越重要的作用。 “先头兵”的角色 国民经济建设：国土资源开发利用、工程设计施工、城市建设、交通、工农业规划管理、土地利用、旅游开发、环境保护等多个方面； 国防建设：军用地形图、远程导弹

4、、人造卫星、航天航空等 科学研究：航天技术、地壳变形、地震预报、气象预报、滑坡监测、灾害预测和防治、环保等。新技术的发展和引入，使得测绘科学技术，发生了巨大的变化。第5页，共195页。1.2 数字测图的发展概况 数字测图与传统的白纸测图相比较，拥有及其明显的优势：速度、费用、成果、数据质量、信息容量、可重用性等。数字测图实质是一种全解析机助测图方法，这再地形测量发展过程中是一次根本性的变革。最主要意义在于，其成果数字地形信息作为地理空间数据的基本信息之一，成为地理信息系统（GIS）的重要组成部分。广义数字测图包括：分为两个阶段：起步阶段：全站仪采集数据，电子手簿记录，人工标注草图，室内传输数据

5、，人工编制编辑图形文件，并键入计算机，直至生成数字地图。现阶段：野外记录，成图软件有了本质性的发展，有具备了智能化的外业数据采集软件；计算机成图软件能直接对接收的地形信息数据进行自动处理。大大减少了人工交互编图的工作量。第6页，共195页。1.3 学习数字测图原理与方法的目的和要求主要内容：地面数字测图、地图数字化主要目的：掌握基本测绘知识和理论，具备常规测量仪器的操作技能；掌握数字测图以及大比例尺数字测图的全过程；能够处理测量数据的基本理论和方法；在工程建设过程中能正确使用地形图和测绘资料；能进行一般的施工放样工作。主要要求：认真参加实验课程、完整理解和体会测量的地形测绘的概念以及过程。第7

6、页，共195页。第二章 测量的基本知识地球的形状和大小测量常用坐标系和参考椭球定位地图投影和高斯平面直角坐标系高程用水平面代替水准面的限度方位角地形图的基本知识地形图的分幅与编号第8页，共195页。2.1 地球的形状和大小地球表面任何一点受到两个力：自转产生的离心力；地球质量产生的引力；两个力的合力称为重力。铅垂线：基准线水准面：大地水准面：基准面参考椭球体：地球质量不均第9页，共195页。2.1 地球的形状和大小地球表面水准面大地水准面铅垂线地球椭球体第10页，共195页。2.2 测量常用坐标系和参考椭球定位 测量常用坐标系： 3. WGS-84坐标系： 4. 平面直角坐标系： 1. 大地坐

7、标系： 2. 空间直角坐标系：Xp=x0+ApCos(a)-BpSin(a)Yp=y0+ApSin(a)-BpCos(a)第11页，共195页。2.2 测量常用坐标系和参考椭球定位 参考椭球定位：参考椭球定位：确定参考椭球面与大地水准面的相关位置。使参考椭球面在一个国家或地区范围内与大地水准面最佳拟和。我国坐标系： a. 54坐标系(克拉索夫斯基) b. 84坐标系第12页，共195页。2.3 地图投影和高斯平面直角坐标系地图投影： x = F1(L,B) y = F2(L,B) 变形：角度变形、长度变形、面积变形地图投影的分类：按照内在的变形特征划分：等角（正形）投影等（面）积投影任意投影第

8、13页，共195页。2.3 地图投影和高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系：高斯投影（1825-1830，高斯【德】）是一种等角投影；我国现行的大于1：50万的地图均采用此投影。第14页，共195页。2.3 地图投影和高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系：投影带：60带和30带 L0=6N-3 L0=3n 带号N/n和其对应的中央子午线的关系第15页，共195页。2.3 地图投影和高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系：国家统一坐标：X轴西移500KM Y值均加上500KM，还要在横坐标值前冠以投影带带号。实际坐标： Xp=3275611.188m Yp=-376543.211m统一坐标（19带

9、）： xp3275611.188m yp19 123456.789m。第16页，共195页。距离改化：球面距离到投影平面距离的过程。高斯投影平面的长度 R地球半径 S球面距离S（y2/2R2）S y球面上距离轴子午线的距离（可以取两点横轴坐标的平均值） S/S= y2 /2R22.3 地图投影和高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系：方向改化（角度）：第17页，共195页。2.3 地图投影和高斯平面直角坐标系通用横轴墨卡托投影（UTM）：Y实=y+500 000 (轴之东用) X实=10 000 000 x(南半球用)Y实=500 000y (轴之西用) X实=x(北半球用)第18页，共195页

10、。2.4 高程概念：地面点到高度起算面的垂直距离。相对高程：任意水准面大地水准面HAHA铅垂线AHBHBhABB第19页，共195页。水准原点1985国家高程基准，72.2604米黄海海面1952-1979年平均海水面为0米2.4 高程第20页，共195页。2.5 用水平面代替水准面的限度半径S在10KM范围内，距离测量可以；面积在100平方公理的范围内，曲率对水平角的影响一般测量可以忽略；地球曲率对高程的影响非常显著，在很小的范围内也需要考虑；综述：在面积为100 KM2的范围内，水平距离和水平角测量，都可以不考虑地球曲率的影响，但是对高差的影响是不可以忽略的。第21页，共195页。2.6

11、方位角子午收敛角和磁偏角基本方向：真北方向、坐标北方向、磁北方向方位角：真方位角A、坐标方位角、磁方位角Am第22页，共195页。2.6 方位角正反方位角换算（后面章节详细讲述）P1P2坐标纵线坐标纵线12122112 21 180 第23页，共195页。2.7 地形图的基本知识地形：地物地貌的总称地图的比例尺及比例尺精度 1. 比例尺：地图上长度和实际长度之比； 数字比例尺和 图示比例尺 2. 比例尺精度:图上0.1mm代表得实际距离地形图符号：地物符号、地貌符号、注记图廓及图廓外注记第24页，共195页。abcdJ-51-5-(24)12202615“ 1220301:5000地形图分幅及

12、编号3905500“ 3905230“ 2.8 地形图的分幅与编号分幅方法：梯形分幅、矩形分幅（1/5000）梯形分幅： 20世纪 70-80年代第25页，共195页。2.8 地形图的分幅与编号梯形分幅（1993.7.1实施）：X XX X XXX XXX1:1000000 地形图图幅行号（字符码）1:1000000 地形图图幅列号（数字码）比例尺代码图幅列号（数字码）图幅行号（字符码）1:50万1:5000地形图图号的构成J50001001001002002001002002J50B001002第26页，共195页。2.8 地形图的分幅与编号编号的应用：a=/40+1 b=/60+31表示取

13、整；a为1：100万所对应字符码；b为1：100万地形图图幅所在对应经度带的数字码；某点经度或者图幅西南图廓点的经度； 某点纬度或者图幅西南图廓点的纬度；c=40/-(/40)/ d=(/60)/+1表示取整；( )表示商取余；c为1：100万图号后行号；d为1：100万地形图图号后列号；某点经度或者图幅西南图廓点的经度； 某点纬度或者图幅西南图廓点的纬度；表示所求比例尺地形图分幅的经差；表示所求比例尺地形图分幅的纬差；第27页，共195页。2.8 地形图的分幅与编号矩形分幅与编号：常见图幅：4040cm 4050cm 5050cm常见编号方式：按图廓西南角坐标编号 x=83 500m y=1

14、5 500m 号:83.5-15.5按流水号编号(图a)按行列号编号（图b）以1：5000比例尺图为基础编号（图c、d）第28页，共195页。第三章 测量误差基本知识观测误差的分类衡量精度的标准算术平均值及观测值的中误差误差传播定律加权平均值及精度评定间接平差原理（选讲）第29页，共195页。3.1 观测误差的分类误差和错误的比较：误差产生的原因：人为、仪器、外界环境。测量误差的分类与处理原则： (1) 系统误差（积累性） (2) 偶然误差（多余观测） (3) 粗差（可避免）第30页，共195页。3.1 观测误差的分类偶然误差的特性： 特性：1. 在一定观测条件下的有限次观测中，偶然误差的绝对

15、值不会超过一定 的限值2. 绝对值较小的误差出现的频率大，绝对值较大的误差出现的频率较小3. 绝对值相等的正、负误差具有大致相等的出现频率4. 观测次数无限增大时，偶然误差的理论平均值趋近于零（即抵消性）思考方差 标准差 中误差的不同与关系？第31页，共195页。3.2 衡量精度的标准中误差相对误差 （ 相对中误差）极限误差（限差）在相同观测条件下，即等精度观测值的精度衡量。第32页，共195页。3.3 算术平均值及观测值的中误差算术平均值（最或是值）观测值的改正值 算术平均值与观测值之差为改正值。按观测值的改正值计算中误差n和n-1分别代表真值已知和未知两种情况第33页，共195页。3.3

16、算术平均值及观测值的中误差（X 观测值的真值 ）第34页，共195页。3.4 误差传播定律观测值的函数：1、和差函数 2、倍函数3、线性函数4、一般函数和差函数均为线性函数的一种一般函数包括 线性函数和非线性函数第35页，共195页。3.4 误差传播定律一般函数的中误差：第36页，共195页。3.5 加权平均值及精度评定不等精度观测及观测值的权观测值或者观测值函数的精度越高（即中误差m越小），其权应越大。一般取一次观测、单位长度等的测量误差作为单位权中误差m0。第37页，共195页。3.5 加权平均值及精度评定加权平均值加权平均值作为某量最或是值(x)。改正值满足的条件第38页，共195页。3

17、.5 加权平均值及精度评定加权平均值的中误差第39页，共195页。3.5 加权平均值及精度评定单位权中误差的计算例 3-5第40页，共195页。3.6 间接平差原理(选讲)参考文献误差理论与测量平差基础 武汉大学出版社. 2003.实用测量数据处理方法 测绘出版社. 2000.测量平差基础（第三版）测绘出版社,1996测量平差原理 於宗俦、于正林. 武汉测绘科技大学出版社,1990测量数据统计分析陶本藻 测绘出版社,1992概率统计原理和在测量中的应用（第二版）.李庆海，陶本藻. 测绘出版社,1992回归分析及其试验设计 上海教育出版社,1978误差处理和可靠性理论 李德仁. 测绘出版社,19

18、88第41页，共195页。作业：习题集P70 第4题P71 第5、9、10、12、14题P72 第16、20题第42页，共195页。水准测量的原理与方法水准仪和水准尺水准测量外业施测水准测量的误差分析水准仪的检验与校正第四章 水准测量和水准仪第43页，共195页。 目 的测量地面上各点高程的工作。利用水准仪提供的水平视线测定两点间的高差，进而求得测点高程的方法。它是高程测量中最基本、精度最高的一种方法，在国家高程控制测量、工程勘察和施工放样中得到广泛应用。水准测量第44页，共195页。 三角高程测量利用经纬仪测量倾角,按三角函数解算出测点高程的方法。该方法精度不高，适于在山区进行低精度的高程测

19、量。气压高程测量根据大气压力随地面高程变化而改变的原理，用气压计测定测点高程的方法，其精度最低。第45页，共195页。4.1 水准测量的原理与方法水准测量原理 水准测量是使用水准仪和水准尺，根据水平视线测定两点之间的高差，从而由已知点的高程求得未知点的高程。后视尺前视尺前进方向水平视线abHiHAHB大地水准面hABBAHB=HA+hAB hAB=a-b hAB=-hBA第46页，共195页。大地水准面 前进方向HA+abhABHAaHBAB后视读数前视读数高差hAB等于后视读数减前视读数hAB = a - bB点高程第47页，共195页。bba大地水准面aHAHBhABAB前进方向 第48页

20、，共195页。 注意：A：高差的符号有正有负。当高差为正值时，表示前视点B高于后视点A；当高差为负时，表示前视点B低于后视点A。B：计算高差时，一定要用后视读数减去前视读数，次序不能颠倒。第49页，共195页。 第一步hAB=HBHAHBHAhABhAB ab HBHA(a-b) = HA hAB公式推导：高差法第二步例：图中已知A点高程HA=452.623m，后视读数a=1.571m，前视读数 b=0.685m，求B点高程。 以点推点，必有依据 第50页，共195页。后视黑面读数a1前视黑面读数b1图上读数：a1=0200(mm)b1=0122 (mm)A点与B点的高差hAB = a1- b

21、1= 0200- 0122=0078（mm)大地水准面HAhABa1前进方向后视水准尺前视水准尺b1HBAB第51页，共195页。算例分析 （闭合路线、附合路线、支路线）（1）闭合路线已知A点高程：227.043m1l 2=0.4kmh2=+3.265ml 1=0.5kmh1=+5.693ml 3=0.3kmh3=-2.306ml 4=0.6kmh1=-6.632m23A解：按照下列步骤计算：（1）计算闭合差fh=h=5.693+3.265-2.306-6.632=0.020m=20mmfh允=40(L)1/2= 40(1.8)1/2 = 54mmfh fh允,其精度符合要求。（2）计算改正数

22、和改正后高差改正数vi=-(fh /L)li=-11.1 li改正后高差=实测高差+改正数如：v1=-11.10.5=-5.6mm-0.006m第一段改正后高差：5.693-0.006=5.687m同理，计算其它各段。（3）计算各点高程H1=HA+h1+v1=227.043+5.693-0.006 =232.730(m)H1=232.730mH2235.991mH3=233.682mHA=227.043m第52页，共195页。思考：（附上图片）一测站能测到的最大高差为多少?（3米尺为准） 标尺的全展状态，务必注意安全。 第53页，共195页。点号后视前视高差高程检查计算：TP.1TP.2BM.

23、A19.1531.6321.271+0.3612.4620.952+1.51019.51421.024TP.31.8461.252+0.59421.618TP.40.9312.078-1.14720.471BM.B1.0362.025-0.98919.4827.9077.578+0.329a=7.907b=7.578a-b=0.329h=0.329H2-H1=0.329a-b=h=H2-H1 计算无误第54页，共195页。4.1 水准测量的原理与方法水准测量方法第55页，共195页。4.1 水准测量的原理与方法地球曲率和大气折光的影响P1、P2表示ME、NF f1、f2表示MM、NN地球曲率对

24、一根水准尺度数的影响大气折光对一根水准尺度数的影响K为大气折光系数K=0.11联合影响：当前视距离S1和后视距离S2相等时，r1和r2互相抵消；一般可以根据水准测量的精度将S1 、S2之差限制在一定范围内，使得 r1r2 可忽略不计。第56页，共195页。4.2 水准仪器和水准尺水准仪系列的分级以及主要用途型号DS05DS1DS3DS10每千米往返测高差中数偶然中误差0.5mm1mm3mm10mm主要用途国家一等水准测量及地震监测国家二等水准测量及其他精密水准测量国家三四等水准测量及一般工程水准测量一般工程水准测量第57页，共195页。4.2 水准仪器和水准尺水准器及其灵敏度 越小水准管的灵敏

25、度越高，定平水准仪的精度也越高，反之定平精度就低。水准管圆水准器 精度较低，一般用于粗略整平仪器。第58页，共195页。4.2 水准仪器和水准尺水准尺及尺垫常见水准尺有直尺、折尺、塔尺三种。三四等水准测量采用的水准尺长度约为3m。分为黑红双面，黑面起始数字为0，红面不是，一般为4687mm或4787mm。一二等水准测量使用的是铟瓦水准尺，标准分格有10mm和5mm两种。尺垫为三角形，作为转点用的尺垫。第59页，共195页。4.2 水准仪器和水准尺水准仪的使用步骤分为五步：安置水准仪粗平瞄准精平读数视线水平时，视距D=KL。其中，K为视距系数，制造仪器时使K=100；L为上、下丝读数之差粗整平。

26、先用双手按相对(或相反)方向旋转一对脚螺旋，观察圆水准器气泡移动方向与左手拇指运动方向之间运行规律，再用左手旋转第三个脚螺旋，经过反复调整使圆水准器气泡居中。瞄准。先将望远镜对准明亮背景，旋转目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；再用望远镜瞄准器照准竖立于测点的水准尺，旋转对光螺旋进行对光；最后旋转微动螺旋，使十字丝的竖丝位于水准尺中线位置上或尺边线上，完成对光，并消除视差。精平（自动安平水准仪无此步骤）。旋转微倾螺旋，从符合式气泡观测窗观察气泡的移动，使两端气泡吻合。 读数。用十字丝中丝读取米、分米、厘米、估读出毫米位数字，并用铅笔记录第60页，共195页。4.3 水准测量外业施测普通水准测量国家三、

27、四等以下的水准测量为普通水准测量。常用方法：双面尺法、两次仪器高法表4-2 （手簿格式）国家三、四等水准测量等级仪器类型标准视线长度/m后前视距差/m后前视距累计/m黑红面读数差/m黑红面所测高差/m检测间歇点高差之差/mm三等四等S3S465803.05.06.010.02.03.03.05.03.05.0三、四水准测量观测手簿 格式 表4-4三、四等以下的水准测量作业限差第61页，共195页。4.4 水准测量的误差分析仪器误差 水准测量误差包括仪器误差、观测误差、外界条件的影响三个方面。视准轴与水准管轴不平行的误差（i角误差）水准尺误差观测误差精平误差调焦误差估读误差水准尺倾斜误差第62页

28、，共195页。4.4 水准测量的误差分析外界环境的影响水准仪水准尺下沉误差大气折光的影响日照及风力引起的误差第63页，共195页。4.5 水准仪的检验与校正水准仪应满足的条件水准仪应满足的主要条件水准仪应满足的次要条件A、水准管的水准轴应与望远镜的视准轴平衡B、望远镜的视准轴不因调焦而变动位置A、圆水准器的水准器的水准轴应与水准仪的旋转轴平行B、十字丝的横丝应当垂直于仪器的旋转轴第64页，共195页。4.5 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正圆水准器的水准轴应与仪器的旋转轴平行的检验和校正十字丝横丝应与仪器旋转轴垂直的检验和校正望远镜视准轴应与水准管的水准轴平行的检验和校正微倾式水准仪交叉误

29、差的检验与校正 检验、校正的顺序的原则：前面的检验项目不收后面检验项目的影响。第65页，共195页。4.5 水准仪的检验与校正水准尺的检验一般检视圆水准器的检验和校正水准尺分化的检验： 水准尺每米平均真长的测定；水准尺每分米分划误差的测定；水准尺黑面与红面零点差数的测定；一对水准尺黑面零点差的测定。第66页，共195页。角度测量原理经纬仪角度观测方法水平角观测的误差和精度经纬仪的检验和校正距离测量光电测距仪误差分析光电测距仪的检验全站仪和自动全站仪三角高程测量第五章 角度、距离测量全站仪第67页，共195页。 角度测量是确定地面点位的工作之一，包括:水平角测量和竖直角测量。第68页，共195页

30、。 角度测量包括 水平角测量和竖直角测量。 水平角测量用于确定点的平面位置。 竖直角测量用于测定高差或将倾斜距离改化 成水平距离。 常用仪器 经纬仪第69页，共195页。5.1 角度测量原理水平角测量原理=b-a第70页，共195页。一、水平角定义一点到两目标的目标方向线同时投影到同一个水平面上的夹角，用表示，角值范围：0360BOAHO B A O”0A”B”ab=ba=右目标读数左目标读数 角度观测原理二、水平角观测原理第71页，共195页。 竖直角测量原理 竖直角的定义 竖直角在同一个竖直面内目标方向线与水平视线的夹角用表示，有、号第72页，共195页。5.1 角度测量原理竖直角测量原理

31、第73页，共195页。5.2 经纬仪经纬仪构造及分类光学经纬仪电子经纬仪第74页，共195页。z1z212BAC目标方向线在水平视线上方，为仰角0 90正值目标方向线在水平视线下方，为俯角0 90负值第75页，共195页。5.3 角度观测方法经纬仪的安置（垂球、光学对中）水平角观测 测回法：适合单角 方向观测法：多观测方向，不同型号的经纬仪观测方法不同 竖直角观测 中丝法： 三丝法： CBA测回法测水平角CBADO方向观测法x=1/2*(L+R)-3600第76页，共195页。竖直角测量原理1、定义 ：在同一竖直面内，仪器中心至目标的倾斜视线与水平视线所加的锐角。 角值范围：-90 +90 视

32、线向上倾斜,称仰角，为正值； 视线向下倾斜,称俯角，为负值。2、原理： =目标视线读数水平视线读数 12第77页，共195页。5.4 水平角观测的误差和精度水平角观测的误差仪器误差（水平度盘偏心差、视准轴误差、横轴倾斜误差、竖轴倾斜误差）仪器对中误差目标偏心误差照准误差和读数误差水平角观测的精度通常以某级经纬仪的标称精度作为基础。第78页，共195页。5.5 经纬仪的检验与校正（自学内容）第79页，共195页。5.6 距离测量钢尺量距视距量距光电测距第80页，共195页。基座、照准部、度盘、基座照准部 光学经纬仪第81页，共195页。 按精度分为 DJ1、DJ2、DJ6、DJ10等。 D大地测

33、量仪器 J经纬仪 数字测角精度（一测回方向观测中误差， 单位为秒） 按读数系统分为 ：光学经纬仪、电子经纬仪。 目前建筑测量中使用较多的是光学经纬仪， 一般用DJ6，精度要求较高时用DJ2。第82页，共195页。 DJ6光学经纬仪的构造 DJ6光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部分。垂直制动水平微动读数目镜水平度盘转换轮垂直微动光学对点器补偿器转换钮望远镜圆水准器第83页，共195页。1、基座 由轴座、脚螺旋、底板等组成。 作用：用于连接和整平。2、度盘 包括水平度盘和竖直度盘，由光学玻璃制成。 注记：0 360注：水平度盘顺时针注记，与竖轴不固定，不随 望远镜转动； 竖直度盘顺时针注记或逆

34、时针注记，与望远 镜固定，随望远镜一起转动。 第84页，共195页。3、照准部 主要由望远镜、竖直制动微动螺旋、 水平制动微动螺旋、读数设备、 水准器和光学对点器等组成。 望远镜 用于瞄准目标 圆水准器 用于粗略整平仪器 管水准器 用于精确整平仪器 光学对点器 用于使度盘中心 和测点在同一铅垂线上 读数装置用于读数第85页，共195页。ABlllllqDAB第86页，共195页。 经纬仪的使用包括对中、整平、瞄准和读数四项基本操作。一、对中、整平 目的： 使测点中心与仪器竖轴中心在同一铅垂线上； 使水平度盘处于水平位置。 方法：有垂球对中和光学对点器对中两种，由于垂球对中精度较低，且使用不便，

35、工程测量中一般采用光学对点器对中。 经纬仪的操作使用第87页，共195页。 光学对点器对中及整平的步骤： 安置仪器：高度适中，使测点在视场内； 强制对中：调节脚螺旋，使光学对点器中心 与测点重合； 粗略整平：调节三脚架，使圆水准气泡居中； 精确整平：调节脚螺旋，使管水准气泡居中； 精确对中：移动基座，精确对中（只能前后、 左右移动，不能旋转）； 重复 、两步，直到完全对中、整平。第88页，共195页。整平123气泡居中，3与1、2等高 整平使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水 平， 竖盘位于铅垂面内。用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准 管气泡居中(反复)。一测回观测过程中，不得再调气泡。气泡居

36、中，1、2等高 1 23第89页，共195页。 二、照准目标 目的：视准轴对准观测目标的中心。 方法： 调节目镜调焦螺旋，使十字丝清晰； 利用粗瞄器，粗略瞄准目标，固定制动螺旋； 调节物镜调焦螺旋使目标成像清晰，注意消 除视差； 调节制动、微动螺旋，精确瞄准。第90页，共195页。三、读数 方法： 打开反光镜，使读数 窗光线均匀； 调焦使读数窗分划清晰 （注意消除视差）； 按不同的测微器直接 读取水平、竖直度盘 读数（度、分、秒，秒为估读且为6的倍数）。 水平角：21506 48 竖直角： 7852 00 第91页，共195页。 测回法（只有两个方向）OMN1、操作步骤安置仪器于O点，对中整平

37、；盘左（正镜）瞄准M点，读数。顺时针转动仪器，瞄准N点读数；盘右（倒镜）瞄准N点读数；逆时针转动仪器，瞄准M点读数。第92页，共195页。测站 竖盘目标水平度盘读数半测回角值一测回角值各测回角值备注 第一测回 O第二测回 O左左右右MNMNMNMN0 00 3668 42 48 68 42 1268 42 09180 00 24 248 42 3068 42 0668 42 1590 10 12158 52 30270 10 18338 52 4268 42 1868 42 2468 42 21测回法观测手簿第93页，共195页。2、记录与计算（见表3.1) 盘左（正镜）观测 瞄M，记录 m左

38、= 00036 瞄N，记录 n左= 684248 上半测回的角值： 左= n左- m左= 684212 盘右（倒镜）观测 瞄N， 记录 n右= 2484230 瞄M， 记录 m右= 1800024 下半测回角值： 右= n右- m右= 684206第94页，共195页。方向观测法（目标多于两个） 1、 操作步骤 安置仪器于测站点O， 对中、整平； 正镜（盘左），选择零方向 C，顺时针依次照准目标 D、A、B、C（归零）， 读数； 倒镜（盘右），瞄准 零方向C，逆时针依 次照准目标B、A、D、 C（归零），读数； DCABO第95页，共195页。5.8 光电测距仪的检验5.7 光电测距仪误差分析

39、（自学内容）第96页，共195页。5.9 全站仪和自动全站仪数据记录程序功能全站仪器自动全站仪器第97页，共195页。三角高程测量 用水准测量方法测定图根点的高程，其精度较高，但在地形起伏变化较大的山区、丘陵地区，使用该法就十分困难。在这种情况下，通常要采用三角高程测量的方法 第98页，共195页。第99页，共195页。5.10 三角高程测量三角高程测量的基本原理MiAlaBNS*tan ahABvSABD第100页，共195页。控制测量概述导线测量交会测量三角网测量高程控制测量GPS在控制测量中的应用第六章 控制测量第101页，共195页。 目的与作用为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高

40、程控制网控制误差的积累作为进行各种细部测量的基准2.控制测量分类按内容分：平面控制测量、高程控制测量按精度分：一等、二等、三等、四等；一级、二级 、三级按方法分：天文测量、常规测量(三角测量、导线测量 、水准测量)、卫星定位测量 控制测量的概念 概 述第102页，共195页。小地区：不必考虑地球曲率对水平角和水平距离影响 的范围。控制点：具有精确可靠平面坐标参数或高程参数的测 量基准点。控制网：由控制点分布和测量方法决定所组成的图形 或路线。3.有关名词控制测量：为建立控制网所进行的测量工作。第103页，共195页。 平面控制测量建立平面控制网，测定各平面控制 点的坐标X、Y。等级关系：布置形

41、式：分一等、二等、三等、四等，前一等作为以后各等的控制基准，逐级控制(由整体到局部，由高级到低级)。小地区内布置一级、二级、三级和图根控制。三角锁、三角网(三边网、边角网)、导线网、交会定点，等。第104页，共195页。一等三角锁为国家平面控制网的基础 各级平面控制网布置形式二等连续网充填一等三角锁成为国家平面控制网的骨干。第105页，共195页。三、四等三角网和导线网三、四等三角网和导线网 根据测区的需要，在二等三角网的基础上进行加密，基本 图形如下：图6-3 三角网或三边网图6-4 导线网 第106页，共195页。第107页，共195页。第108页，共195页。第109页，共195页。四、

42、小区域（25km2以内）控制测量小区域平面控制：国家城市控制点首级控制图根控制。小区域高程控制：国家或城市水准点三、四等水准图根点高程。 第110页，共195页。6.1 控制测量概述平面控制测量三角网测量导线测量交会测量天文测量GPS测量第111页，共195页。6.1 控制测量概述高程控制测量第112页，共195页。6.1 控制测量概述控制测量的一般作业步骤技术设计实地选点标石埋设（建造觇标）观测平差计算原则：从整体到局部，先控制后碎部第113页，共195页。6.1 控制测量概述平面控制点的坐标计算基础BCACAB方位角的推算第114页，共195页。6.1 控制测量概述平面控制点的坐标计算基础

43、平面坐标正反算OYXA(xA，yA)B(xB，yB)SAB象限方位角+I=R+-II=1800-R-III =1800+R-+IV=3600-R第115页，共195页。6.2 导线测量导线的布设形式符合导线闭合导线支导线符合导线网自由导线网符合导线支导线闭合导线符合导线网自由支导线网第116页，共195页。6.2 导 线 (traverse) 测量 一、定义及分类1导线的定义：将测区内相邻控制点（导线点）(traverse point)连成直线而构成的折线图形。2适用范围：主要用于带状地区 (如：公路、铁路和水利) 、视线障碍较多的隐蔽区、城建区、地下工程等控制点的测量。 第117页，共195

44、页。二、导线布设形式 1闭合导线(closed traverse) 多用于面积较宽阔的独立地区。2附合导线(connecting traverse) 多用于带状地区及公路、铁路、水利等工程的勘测 与施工。3支导线(open traverse) 支导线的点数不宜超过2个，仅作补点使用。 还有导线网，其多用于测区情况较复杂地区。 第118页，共195页。图形：导线的布设形式 附合导线闭合导线支导线单结点导线（导线网）第119页，共195页。三、导线的外业 1踏勘选点及建立标志2、量水平边长 3测水平角转折角(左角、右角)、连接角第120页，共195页。1、踏勘选点及建立标志选点前，应调查搜集测区已

45、有地形图和高一级的控制点的成果资料，把控制点展绘在地形图上，然后在地形图上拟定导线的布设方案，最后到野外去踏勘，实地核对、修改、落实点位和建立标志。如果测区没有地形图资料，则需详细踏勘现场，根据已知控制点的分布、测区地形条件及测图和施工需要等具体情况，合理地选定导线点的位置。第121页，共195页。实地选点时，应注意下列几点：相邻点间通视良好，地势较平坦，便于测角和 量距。点位应选在土质坚实处，便于保存标志和安置 仪器。视野开阔，便于施测碎部。导线各边的长度应大致相等，除特殊情形外， 应不大于350m，也不宜于小于50m边长。导线点应有足够的密度，分布较均匀，便于控 制整个测区。第122页，共

46、195页。6.2 导线测量导线的观测转折角的观测导线边长观测导线点的高程测量三联脚架法导线观测测回法方向观测法电磁波测距仪全站仪器对边观测、斜距改化水准测量或三角高程测量电磁波测距三角高程测量对向观测法。去要量取仪器高、观测角、目标高减弱仪器和目标对中误差对测角和测距的影响，从而提高精度，减少坐标传递误差。第123页，共195页。6.2 导线测量导线的测量的近似平差计算导线测量的目的：获得各导线点的平面直角坐标。计算起始数据：已知点坐标、已知边方位角观测数据：观测角度值、观测边边长一般要求导线平差需要严密平差，二级及其以下等级的图根导线允许对以单一导线、单结点导线网采用近似平差方法进行计算。第

47、124页，共195页。6.2 导线测量导线的测量的近似平差计算支导线仅有一个连接角符合导线有两个连接角符合导线闭合导线的计算支导线仅有一个连接角符合导线有两个连接角符合导线闭合导线第125页，共195页。6.2 导线测量导线的测量的近似平差计算无连接角符合导线的计算单结点导线网的近似平差（自学）无连接角符合导线第126页，共195页。6.2 导线测量导线的测量错误的检查方法（自学）导线测量的精度直伸等边支导线终点的中误差当导线长度增加时，横向中误差比纵向中误差增加得快，素以要提高导线的精度就应该减少导线转折点的数量，或适当的提高测角精度。直伸等边符合导线闭合差的中误差直伸等边符合导线的横向中误

48、差约为同样情形得支导线的横向中误差的一半，或者说，当导线转折角经坐标方位角闭合差配赋后，由此计算导线点的坐标，其横向中误差比转折角未经改正少一半。直伸等边符合导线最弱点的中误差距离起始已知点和末端已知点的中间未知点为最弱点。第127页，共195页。 导线外业:已知数据：AB,XB,YB；CD,XC,YC。点1、2、 3、4为新建导线点。DB1D12D23D34D4CAB1234CD观测数据：连接角(联结角)B 、C ； 导线转折角1, 2, 3 ,4 ； 导线各边长DB1，D12，D4C。ABCD(XB,YB)(XC,YC)BC1234附合导线图第128页，共195页。6.3 交会测量前方交会

49、交会测量是加密控制点常用的方法。常用有前方交会、后方交会、测边交会和自由设站法。ABP逆顺ACM比例尺分母m测角中误差 交会夹角第129页，共195页。xyA(xA,yA)B(xB,yB)P(xP,yP)一、角度前方交会ODABxx A、B为坐标已知的控制点，P为待定点。在A、B点上安置经纬仪，观测水平角、，根据A、B两点的已知坐标和、角，通过计算可得出P点的坐标，这就是角度前方交会。 *DAPDBP*第130页，共195页。第131页，共195页。第132页，共195页。1角度前方交会的计算方法 （1）计算已知边AB的边长和方位角 根据A、B两点坐标（xA，yA）、（xB，yB），按坐标反算

50、公式计算两点间边长DAB和坐标方位角AB。 （2）计算待定边AP、BP的边长 按三角形正弦定律，得*第133页，共195页。2角度前方交会的观测检核 从三个已知点A、B、C分别向P点观测水平角1、1、2、2，作两组前方交会。 计算出P点的两组坐标。 当两组坐标较差符合规定要求时，取其平均值作为P点的最后坐标。BPAC第134页，共195页。前方交会法坐标计算表略图已知数据点号x/my/mA116.942683.295B522.909794.647C781.305435.018观测数据计算结果 注：测图比例尺分母M=1 000。xyABCP*第135页，共195页。 一般规范规定，两组坐标较差e

51、不大于两倍比例尺精度，用公式表示为：式中 M 测图比例尺分母。第136页，共195页。6.3 交会测量后方交会ABCab适用情况：危险圆：第137页，共195页。6.3 交会测量测边交会BPACabcSABSCB自由设站（自学）第138页，共195页。6.4 三角网测量自学了解内容定义、方法第139页，共195页。6.5 高程控制测量水准测量路线的布设符合水准线路闭合水准线路支水准线路独立水准网符合水准网主要方法：水准测量和三角高程测量第140页，共195页。6.5 高程控制测量水准测量的观测一、二等水准测量采用精密水准仪和铟瓦水准尺，用光学测微法进行往返观测。三、四等水准测量采用中丝读数法往

52、返观测或单程双转点法观测四等水准测量采用中丝读数法，如果为符合路线或闭合路线，可只进行单程观测第141页，共195页。6.5 高程控制测量跨河水准测量b1I1b2I2b1I1b1I1b2I2b2I2第142页，共195页。6.5 高程控制测量水准测量数据的处理单一符合水准路线平差单一闭合水准路线平差往返测水准路线的平差第143页，共195页。6.6 GPS在控制测量中的应用第144页，共195页。碎部测图方法测定碎部点的基本方法地物测绘地貌测绘第七章 碎部测量第145页，共195页。测量工作的原则 在实际测量工作中是遵循“从整体到局部”，“先控制后碎部”的原则，其目的是为了避免误差的积累。 在

53、测区内，先选择一些有控制意义的点，首先把它们的平面位置和高程精确地测定出来。这些有控制意义 的点组成了测区的测量骨干，称这类点为控制点。然后根据它们施测附近的碎部点。第九章 碎部测量第146页，共195页。测量工作的原则整个测量工作分为建立控制网和以控制网为基础的碎部测量两部分。当国家基本平面控制点和高程点的密度不能满足测图要求时，可根据需要采用导线测量、测角交会、测边交会在高级控制点间加密，直至满足测图工作的要求为止。这种为测图而加密的控制点称为图根控制点。第九章 碎部测量第147页，共195页。一、 碎部测量2、碎部测图 的方法平板仪测图经纬仪测图等传统测图法航空摄影测量法 数字测图法等第

54、九章 碎部测量第148页，共195页。定义用途及其它传统测图法实质即图解测图，通过测量将碎部点展绘在图纸上，以手工方式描绘地物和地貌测图周期长、精度低等缺点，主要适用于小区域、大比例尺的地形测图航空摄影测量法利用航空摄影像片，以野外实测的控制点为基础，借助航测内业仪器制作地形图航空摄影测量法是大面积地形测图的主要方法数字测图利用各种手段采集到的地面数据进行计算机处理，而自动生成以数字形式储存在计算机存储介质上的地形图的方法根据采集数据的手段不同，可分为地面数字测图，数字摄影测图和地形图数字化三种方法第149页，共195页。一、 碎部测量3、传统测图的程序 传统测图应按照一定的程序进行工作，即：

55、在收集资料和现场初步踏勘的基础上，拟定技术计划；进行测区的基本控制测量和图根控制测量；进行测图前的一系列准备工作，以保证测图工作的顺利进行；在测站点密度不够时要对测站点进行加密；逐点完成碎部测图工作；进行图边测图和野外接图；完成检查、验收，野外原图整饰等碎部测图的结束工作。第九章 碎部测量第150页，共195页。一、 碎部测量 碎部测量的实质就是以控制点为基础，测绘地物和地貌碎部点的平面位置和高程。碎部测量工作包括两个过程：一是测定碎部点的平面位置和高程；二是利用地图符号在图上绘制各种地物和地貌。1、基本概念 地球表面上复杂多样的物体和千姿百态的地表形状，在测量工作中可概括为地物和地貌。地物是

56、指地球表面上固定性的物体，如河流、湖泊、道路、房屋和植被等；地貌是指高低起伏、倾斜缓急的地表形态，如山地、谷地、凹地、陡壁和悬崖等。地形就是地物和地貌的总称。第九章 碎部测量第151页，共195页。7.1 碎部测图方法大平板仪器测图经纬仪测图（平板测图）地面数字测图航空摄影测量法地物、地貌：碎部测量：以控制点为基础，测定地物、地貌的平面位置和高程， 并将其绘制成地形图的测量工作。传统测图方法特点：精度低、周期长适用：小区域、大比例地形步骤：17当前大面积地形测图的主要方法地面数字测图数字摄影测图地形图数字化第152页，共195页。7.1 碎部测图方法地面数字测图 利用全站仪、GPS接收机等仪器

57、采集的数据及其编码，通过计算机图形处理而自动绘制地形图的方法。 硬件：全站仪或GPS接收机、计算机和绘图仪等 软件的基本功能：野外数据的输入和处理、图形文件生成、等高线自动生成、图形编辑与注记和地形图自动绘制等。 与传统作图法比较：精度高、自动化程度高、速度快、减少分幅接边问题、碎部点采集数目增加，而且碎部点的位置选择更加重要。第153页，共195页。二、经纬仪测图1、经纬仪测图 是采用经纬仪与分度规（即量角器）配合进行测图。 将经纬仪安置在测站上，绘图板安置于测站旁，用经纬仪测定碎部点的方向与已知方向之间的夹角、测站点至碎部点的距离和碎部点的高程。然后根据用量角器和比例尺把碎部点的位置展会于

58、图纸上，并在右侧注明高程。再对照实物描绘地形。第九章 碎部测量第154页，共195页。7.1 碎部测图方法第155页，共195页。 测图准备工作资料准备仪器与工具准备图板准备等 资料准备包括收集测图规范、地形图图式、控制点成果以及任务书和技术计划书等。 测图用的仪器与工具种类繁多，特别是小物件较多，测图前应认真准备，以免遗漏，测图前应对测图仪器按规定进行检查、检验与校正，使其能满足测图要求。 图板准备一般包括图纸的准备、绘制坐标格网和展绘控制点。第九章 碎部测量第156页，共195页。图 纸-绘制坐标格网 测图所用的图纸目前普遍采用一面打毛的聚酯薄膜，其厚度为0.070.1mm，并经过热定型处

59、理。它具有伸缩性小、无色透明、不怕潮湿等优点，便于使用和保管。 测图前，要将控制点展绘在图纸上。为能准确展绘控制点，首先要在图纸上精确地绘制直角坐标格网，大比例尺地形图采用1010cm的方格网。坐标格网绘制可采用绘图仪、专用格网尺等工具进行。 坐标格网绘制好后，必须进行检查，检查的内容包括：方格网的长对角线长度与其理论值之差应小于0.3mm；各小方格的顶点应在同一条对角线上，小方格的边长与其理论值之差应小于0.1mm；图廓的边长与其理论值之差应小于0.2mm。检查后，若发现超限，必须重新进行绘制。第九章 碎部测量第157页，共195页。展绘控制点 在展绘控制点时，首先确定待展点所在的方格。例:

60、2点坐标（5 674.16m，8 662.72m） 各点展绘好后，必须进行检查，除检查各点坐标外，还须采用比例尺在图上量取各控制点之间的距离与已知的边长（可由控制点坐标反算）相比较，其最大误差不得超过图上0.3mm，否则应重新展绘。所有控制点检查无误后，注明其点名、点号和高程。第九章 碎部测量第158页，共195页。7.2 测定碎部点的基本方法碎部点的坐标计算极坐标法方向交会法量距法方向距离交会法直角坐标法（支距法） 前方交汇 一个测站观测方向与一 个已知方向的交会 距离交汇法 偏距法 插点法第159页，共195页。 极坐标法 所谓极坐标法即在已知坐标的测站点(P)上安置全站仪或测距经纬仪，在