测量学基础知识t共34图文并茂

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ａ，再照准B点标尺读数，设为ｂ，则AB两点间的高差为

：hAB=ａ-ｂ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。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、R……W等点即为转点。hAB=hAp+hpQ+…+hBW92.2DS3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型水准准仪的的构造造S3型微倾倾式水水准仪仪组成成，它它主要要由望望远镜镜、水水准器器和基基座三三部分分。仪器的的上部部有望望远镜镜、水水准管管、水水准管管气泡泡观察察窗、、圆水水准器器、目目镜及及物镜镜对光光螺旋旋、制制动螺螺旋、、微动动及微微倾螺螺旋等等。

11仪器竖轴与与仪器基座座相连；望远镜和水水准管连成成一个整体体，转动微倾螺旋可以调节水水准管连同同望远镜一一起相对于于支架作上上下微小转转动，使水准管气气泡居中，从而使望望远镜视线线精确水平平，由于用用微倾螺旋旋使望远镜镜上、下倾倾斜有一定定限度，可可先调整脚螺旋旋使圆水准准器气泡居居中，粗略定平平仪器。整个仪器的的上部可以以绕仪器竖竖轴在水平平方向旋转转，水平制动螺螺旋和微动动螺旋用于于控制望远远镜在水平平方向转动动，松开制动动螺旋，望望远镜可在在水平方向向任意转动动，只有当当拧紧制动动螺旋后，，微动螺旋旋才能使望望远镜在水水平方向上上作微小转转动，以精精确瞄准目目标。12水准器：水水准仪的水水平视线是是应用一个个称为水准准器的部件件获得的。。水准器是利利用液体受受重力作用用后气泡居居最高处的的特性，使使水准器的的一条特定定的直线位位于水平或或竖直位置置的一种装装置。水准器分两两种：管水准器，，通常称为为水准管。。圆圆水准器器。13水准管水准管的管管子用玻璃璃制成，其其纵剖面方方向的内表表面为具有有一定半径径的圆弧。。内表面琢琢磨后，将将一端封闭闭，由开口口的一端装装入质轻而而易流动的的液体如酒酒精或氯化化理，装满满后再加热热使液体膨膨胀而排去去一部分，，然后将开开口端封闭闭或用玻璃璃塞塞住，，待液体冷冷却后，管管内即形成成了一个被被液体蒸气气充塞的空空间，这个个空间称为为水准气泡泡。当气泡中点点位于管子子的零点位位置时，称称气泡居中中，也就是是管子的零零点最高时时，视准轴轴成水平位位置。14圆水准器：：圆水准器的的用途是用用它粗略地地整平仪器器。构造上上要求圆水水准器的水水准轴应与与仪器的旋旋转轴平行行，因此按按一定的操操作方法，，调节基座座的三个脚脚螺旋将圆圆水准器气气泡导致中中央后，仪仪器的旋转转轴即处于于基本竖直直状态。15水准仪一般般均采用插插轴式三脚脚基座。与与望远镜一一体的水准准仪竖轴直直接插入基基座轴套内内，并由连连接螺丝固固定。其结结构如图所所示，体积积较小。16水准尺及附附件水准尺使用用干燥木料料制成，一一般长约3～4m，按其构造不不同可分为为折尺、塔塔尺、直尺尺等数种（（直尺精度度较高）。。为使尺子子不弯曲，，其横剖面面作成丁字字型、槽型型、工字型型等。尺面面每隔一厘厘米涂有黑黑白或红白白相间的分分格，每分分米有数字字注记。为为倒象望远远镜观测方方便起见，，注字常倒倒写。尺子子底面钉以以铁片，以以防磨损。。作为转点用用的尺垫（（或称尺台台）系用生生铁铸成，，一般为三三角形，中中央有一突突起的圆顶顶，以便放放置水准尺尺，下有三三尖脚可以以插入土中中。尺垫应应重而坚固固，方能稳稳定。17水准仪的使使用使用水准仪仪时，将仪仪器装于三三脚架上，，安置在选选好的测站站上，三脚脚架头大致致水平，仪仪器的各种种螺旋都调调整到适中中位置，以以便螺旋向向两个方向向均能转动动。用脚螺旋导导致圆水准准器的气泡泡居中，称称为粗平；放松制动动螺旋，水水平方向转转动望远镜镜，用准星和照照门大致瞄准水准标尺；固定制动动螺旋，用用微动螺旋旋使望远镜镜精确瞄准准水准尺；；用微倾螺旋旋使水准管管气泡居中中，称为精平；最后通过过望远镜用十十字丝中间间的横丝在在水准尺上上读数。184.1角度测量角度测量原原理（水平角测测量）概念：地面上某某点到两目目标的方向向线铅垂投投影在水平平面上所成成的角度，，称为水平平角，取值值范围：0-360。四、经纬纬仪及水平平角观测194.2光学经纬仪仪经纬仪是测测量角度的的仪器。根根据测角精精度的不同同，我国的的经纬仪系系列分为DJ07、、DJ1、、DJ2、、DJ6、、DJ30等几个等级级。DJ分别为“大大地测量””和“经纬纬仪”的汉汉字拼音第第一个字母母，其下标标数字为该该仪器一测测回方向观观测中误差差的秒数。。201．照准部部

①望望远镜②②竖直度度盘

③管管水准器器

④光光路系统2．水平度度盘部分①①水平平度盘②②度盘变变换手轮③③外轴轴3．基座①①园水水准器②②脚螺旋旋214.3经纬仪的基基本操作⑴对中：仪仪器中心与与测站标志志中心在同同一铅垂线线上；⑵整平：使使仪器竖轴轴垂直，水水平度盘居居于水平位位置；⑶瞄准：⑷读数：224.4水平角观测测测回法观测测水平角方向观测法法简介与拨拨盘手轮的的作用234.4水平角观测测（1）测回法观观测水平角角适用情况及及公路工程程中的运用用盘左盘右观观测施测过程和和记录安置仪器a左→b左→b右→a右计算与精度度指标半测回角值值的计算:β左=b左-a左,β右=b右-a右β=（β左+β右）/2精度指标最后结果OABβ244.4水平角观测测（2）方向观测测法观测3个以上方向向的时候；；盘左(半测回；顺顺时针ABCDA)，归零；盘盘右(半测回；逆逆时针ACDBA)取平均值OABDC254.5角度测量的的误差及注注意事项制造方面的的仪器误差差：1)仪器的几何何轴线检校校不完善(残余误差差)而引起起的误差；；2)加工不完善善的误差，，如照准部部偏心差，，度盘刻划划不均匀误误差。观测方面的的仪器误差差：1)对中误差；；1)目标偏心误误差。观测本身带带来的误差差：1)望远镜镜的放大率率；2)目目标和照照准标志的的形状及大大小；3)目标影影像的亮度度和清晰度度；4)人人眼的判判断力。外界条件的的影响：1)温度变化分分影响仪器器的正常状状态;2)大风会影响响仪器和目目标的稳定定;3)大气折光分分导致视线线改变方向向;4)大气透明度度会影响照照准精度;5)地面的坚实实与否\车车辆的震动动等会影响响仪器的稳稳定。265.1距离丈量距离丈量指指工具在地地面上量测测两点之间间的距离。。丈量工作可可包括点的的标志、直直线定线和和丈量等内内容。有普通测测量学中，，地面上两两点的距离离一般指两两点之间的的水平距离离。当点位位在地面上上标定以后后，用一定定的丈量工工具，沿着着两点间的的直线方向向进行丈量量。丈量方方法按精度度要求的不不同异。五、直线丈丈量与定向向27地面点的标标志有临时性标标志和永久久性标志两两种临时性标志志：要用木木桩标定。。永久性标志志：混凝土土村庄或石石桩。28丈量工具：距离丈量量所使用的的丈量工具具，由量距距所要求的的精度确定定。常用的的丈量工具具有钢尺、、皮尺、绳绳尺等。钢尺。钢尺尺是钢制的的带尺，用用于较高精精度的量距距工作。皮尺。皮尺尺是麻线与与细金属丝丝织成的带带状尺。绳尺。又称称测绳，是是内含金属属丝的绳子子，外用棉棉线包裹。。标杆。又称称花杆。用用以标定点点位或直线线的方向，，由坚实不不易弯曲的的木杆制成成，也有用用铝合金制制成的金属属标杆。测杆。在测测量距离过过程中，用用以标志所所量尺段的的起止点，，计算整尺尺段数。垂球。垂球球用金属制制成，上大大下尖呈圆圆锥形。291、测量工作作的两项基基本原则是是什么，应应如何理解解其意义和和作用？（1）“先控制制后碎部，，从整体到到局部”。。意义在于于：保证全全国统一坐坐标系统和和高程系统统；使地形形图可以分分幅测绘，，减少误差差积累，保保证测量成成果精度。。（2）“步步有有检核”。。意义在于于：保证测测量成果符符合测量规规范，避免免前方环节节误差对后后面工作的的影响。302、进制导线线的布设形形式有哪些些？其外业业工作主要要包括哪些些？导线的布设设形式主要要有闭合导导线、附合合导线和支支导线。导线测量的的外业工作作主要包括括：（1）踏勘选点点；（