测绘工程测量与制图作业指导书

测绘工程测量与制图作业指导书TOC\o"1-2"\h\u20389第1章测绘工程概述 3316751.1测绘工程的意义与任务 329711.1.1意义 327591.1.2任务 3325881.2测绘工程的发展与现状 341771.2.1发展历程 38851.2.2现状 48603第2章测量基础知识 4250622.1测量基准与坐标系统 432022.1.1测量基准 4223062.1.2坐标系统 4125642.2测量误差与精度分析 5271922.2.1测量误差 5196022.2.2精度分析 551572.3测量数据整理与处理 5270662.3.1数据整理 5152292.3.2数据处理 521422.3.3数据存储与管理 528209第3章水准测量 5241933.1水准测量的原理与仪器 5211623.1.1水准测量原理 5265173.1.2水准仪器 6211363.2水准路线的布设与观测 6231943.2.1水准路线布设 6217503.2.2水准观测 697643.3水准测量数据处理与分析 6191423.3.1数据处理 6188313.3.2数据分析 610138第4章角度测量 7237944.1角度测量的原理与仪器 7292974.1.1角度测量原理 7259994.1.2角度测量仪器 7135254.2水平角观测与垂直角观测 7171024.2.1水平角观测 711394.2.2垂直角观测 781994.3角度测量误差分析及处理 75644.3.1角度测量误差来源 7311424.3.2误差处理方法 717235第5章距离测量 8308345.1距离测量原理与设备 8317605.1.1距离测量原理 8153535.1.2距离测量设备 8166095.2钢尺量距与视距测量 8136815.2.1钢尺量距 867445.2.2视距测量 8323985.3电子测距技术 9187135.3.1光电测距 9133425.3.2激光测距 9170415.3.3超声波测距 9231435.3.4雷达测距 929770第6章控制测量 9167976.1控制测量的概念与要求 928426.1.1概念 9212336.1.2要求 993366.2平面控制网布设与观测 9130456.2.1布设原则 10173336.2.2观测方法 10195816.3高程控制网布设与观测 10291826.3.1布设原则 10120626.3.2观测方法 1026435第7章地形图测绘 10181637.1地形图的基本知识 10193197.1.1地形图的概念 10244127.1.2地形图的分类 11232477.1.3地形图的比例尺 11124857.1.4地形图的坐标系 11196797.2地形图测绘方法与步骤 11311797.2.1测绘方法 1176307.2.2测绘步骤 12261477.3数字地形图测绘 1245987.3.1数字地形图的概念 12230987.3.2数字地形图测绘方法 12123987.3.3数字地形图的应用 132021第8章工程测量 1374848.1概述 13118848.2建筑工程测量 13230228.2.1控制测量 135488.2.2施工测量 13290538.3道路工程测量 14294268.3.1控制测量 14106958.3.2施工测量 145787第9章测绘成果整理与制图 1449479.1测绘成果整理 14117779.1.1成果整理原则 14235939.1.2成果整理内容 1412889.1.3成果整理要求 1598779.2地形图制图 1527879.2.1制图依据 15273369.2.2制图内容 15116809.2.3制图要求 15252649.3工程施工图制图 1569489.3.1制图依据 15147329.3.2制图内容 15232899.3.3制图要求 1517655第10章测绘新技术与未来发展 16399410.1现代测绘技术概述 163162510.2激光扫描与遥感技术 162538310.2.1激光扫描技术 161567510.2.2遥感技术 1667510.3北斗导航与卫星定位技术 172564910.3.1北斗导航系统 172563810.3.2卫星定位技术 17220410.4测绘行业的发展趋势与展望 17第1章测绘工程概述1.1测绘工程的意义与任务1.1.1意义测绘工程作为国家基础设施建设和经济社会发展的重要技术支撑，具有不可替代的基础性和先行性作用。它为土地管理、城乡建设、环境保护、资源调查、灾害防治等国家经济建设和社会发展各个领域提供基础数据和空间信息服务，是实现国家宏观经济决策科学化、精确化管理的关键环节。1.1.2任务测绘工程的主要任务包括：地表及地下空间数据的采集、处理、分析和应用；建立和维护国家测绘基准体系；编制和更新地图、地形图、地籍图等各类测绘产品；为社会各界提供测绘成果和技术服务；保障国家安全、促进经济发展、服务社会民生。1.2测绘工程的发展与现状1.2.1发展历程我国测绘事业具有悠久的历史，早在公元前3世纪的战国时期，就已经有了地图测绘的记载。从古至今，测绘技术经历了从简单到复杂、从手工到自动化、从地面到空间的发展过程。特别是20世纪50年代以来，我国测绘事业取得了显著的成就，逐步形成了完整的测绘技术体系。1.2.2现状目前我国测绘工程已经形成了以下特点：（1）测绘技术体系日益完善。卫星导航定位、遥感、地理信息系统、无人机等现代测绘技术得到了广泛应用，提高了测绘成果的精度和实时性。（2）测绘基准体系不断优化。建立了以国家大地坐标系为核心，全球定位系统、卫星导航定位等相结合的现代化测绘基准体系。（3）测绘产品和服务更加丰富。基本实现了地图、地形图、地籍图等各类测绘产品的数字化、信息化和标准化，为社会各界提供了多样化、个性化的测绘服务。（4）测绘管理法制化、规范化。制定了一系列测绘法律法规和标准规范，保证了测绘工程的质量和安全。（5）国际交流与合作不断加强。我国测绘工程积极参与国际测绘活动，学习借鉴国际先进技术，不断提升国际地位和影响力。我国测绘工程在技术、管理、服务等方面取得了长足进步，为经济社会发展提供了有力保障。但是面对经济全球化和信息化的发展趋势，测绘工程仍需不断创新，以适应新时代的需求。第2章测量基础知识2.1测量基准与坐标系统2.1.1测量基准测量基准是进行各种测量工作的基础，其目的是为了保证测量数据的统一和准确。我国采用的测量基准主要有大地基准、水准基准和重力基准。大地基准用于确定地球表面的位置，水准基准用于建立高程系统，重力基准用于重力测量。2.1.2坐标系统坐标系统是描述地球表面点位置关系的数学表达形式。常见的坐标系统有地理坐标系统、平面直角坐标系统和空间直角坐标系统。地理坐标系统以经度和纬度表示地球表面点的位置；平面直角坐标系统以水平方向和垂直方向的距离表示地球表面点的位置；空间直角坐标系统则在三维空间内表示地球表面点的位置。2.2测量误差与精度分析2.2.1测量误差测量误差是指测量结果与真实值之间的偏差。根据误差的性质，可以分为系统误差、随机误差和粗大误差。系统误差具有一定的规律性，可以通过校正方法予以消除；随机误差无规律可循，但可以通过重复测量取平均值来降低其影响；粗大误差是由操作失误或设备故障引起的，应予以剔除。2.2.2精度分析精度分析是对测量结果可靠性的一种评价。常见的精度分析方法有标准差、相对误差和置信区间等。在实际测量工作中，应合理确定测量精度，以满足工程需求。2.3测量数据整理与处理2.3.1数据整理测量数据整理主要包括数据检查、筛选和排序等。数据检查是发觉和纠正数据中的错误和矛盾；数据筛选是根据一定原则，剔除不合格的数据；数据排序是将数据按照一定规律进行排列，便于后续处理。2.3.2数据处理测量数据处理主要包括数据平差、坐标转换和图形绘制等。数据平差是通过对测量数据进行加权平均，求取最佳估值；坐标转换是将在不同坐标系统下的测量数据转换为统一的坐标系统；图形绘制是根据测量数据绘制出相应的地形图、平面图等，为工程设计和施工提供依据。2.3.3数据存储与管理测量数据应进行有效的存储和管理，以方便查询、更新和传递。常用的数据存储和管理方法有纸质档案、电子文档和数据库等。在实际工作中，应保证数据的完整性和安全性。第3章水准测量3.1水准测量的原理与仪器3.1.1水准测量原理水准测量是利用水准仪和水准尺，通过读取水准尺上的读数来确定地面点的高程差异。其基本原理是利用水准仪提供的水平视线，通过调整水准尺的高度，使水准尺上的读数在视线高度保持不变，从而实现高程的传递。3.1.2水准仪器水准测量中常用的仪器有光学水准仪和电子水准仪。光学水准仪主要包括微倾式水准仪和自动安平水准仪，而电子水准仪则采用电子传感器和数据处理系统，实现高程测量的自动化。3.2水准路线的布设与观测3.2.1水准路线布设水准路线的布设应遵循以下原则：（1）根据测区地形、地貌和测量精度要求，合理选择水准路线的类型（闭合、附合或支线水准路线）；（2）保证水准路线的连续性和稳定性，避免跨越大型障碍物；（3）合理设置水准点，保证水准点分布均匀、合理；（4）在水准路线的起讫点及转折点设置固定水准点。3.2.2水准观测水准观测主要包括以下步骤：（1）安置水准仪，调整仪器至水平状态；（2）在已知高程的水准点上读取后视读数；（3）在未知高程的水准点上读取前视读数；（4）记录观测数据，包括水准点编号、后视读数、前视读数等；（5）重复上述步骤，完成整个水准路线的观测。3.3水准测量数据处理与分析3.3.1数据处理水准测量数据处理主要包括以下内容：（1）检查观测数据的完整性、正确性和一致性；（2）计算水准路线的高差闭合差；（3）根据水准路线的闭合差，对水准点高程进行平差；（4）计算各水准点的高程。3.3.2数据分析水准测量数据分析主要包括以下内容：（1）分析水准路线的精度，评估测量成果的可靠性；（2）分析水准点高程的分布规律，为后续工程提供参考；（3）查找并分析可能的测量误差来源，为改进测量方法提供依据。第4章角度测量4.1角度测量的原理与仪器4.1.1角度测量原理角度测量是测绘工程中的基本测量之一，其原理基于三角函数和几何关系。角度测量主要是确定地面点之间的水平夹角和垂直角，以便在后续的制图和工程设计中提供精确的空间位置信息。4.1.2角度测量仪器角度测量主要采用经纬仪、全站仪等精密仪器进行。经纬仪主要用于测量水平角和垂直角，具有结构简单、稳定性好等特点。全站仪则集成了测角、测距和数据处理等功能，提高了测量的自动化程度和效率。4.2水平角观测与垂直角观测4.2.1水平角观测水平角观测主要用于确定地面上两点之间的水平夹角。观测方法包括测回法、方向观测法等。在实际观测过程中，需注意仪器的对中、目标点的瞄准和读数等操作。4.2.2垂直角观测垂直角观测主要用于确定两点之间的垂直夹角，如高程测量。垂直角观测方法包括水准法、三角高程法等。垂直角观测的关键是保证仪器的稳定性，以及目标点的精确瞄准。4.3角度测量误差分析及处理4.3.1角度测量误差来源角度测量误差主要来源于仪器误差、观测误差和环境因素等。仪器误差包括仪器的制造和校准误差；观测误差包括瞄准误差、读数误差等；环境因素如温度、湿度、风力等也会对测量结果产生影响。4.3.2误差处理方法为减小角度测量误差，可以采取以下措施：（1）选用高精度的测量仪器，并进行定期校准；（2）提高观测者的操作技能和责任心，减少观测误差；（3）采用合适的观测方法，如多次测量求平均值；（4）在数据处理阶段，采用最小二乘法等数学方法进行误差分析；（5）对可能影响测量精度的环境因素进行实时监测和记录，以便在数据处理时进行修正。通过以上措施，可有效地提高角度测量的精度，为测绘工程提供可靠的数据支持。第5章距离测量5.1距离测量原理与设备5.1.1距离测量原理距离测量是测绘工程测量与制图的基础工作之一，其主要原理是利用测距设备测定两点间的直线距离。根据测量原理的不同，距离测量可分为几何法和物理法。几何法主要是通过角度和已知距离计算出待测距离，而物理法则是利用测距仪器的特性直接测量两点间的距离。5.1.2距离测量设备距离测量设备主要包括钢尺、视距尺、光电测距仪、激光测距仪等。各类设备根据其测量原理和精度等级的不同，适用于不同的测量场景。5.2钢尺量距与视距测量5.2.1钢尺量距钢尺量距是一种传统的距离测量方法，适用于短距离测量。在进行钢尺量距时，应保持钢尺直线、水平，并注意温度、拉力等因素对测量结果的影响。为提高测量精度，可进行往返测量和多次测量，然后取平均值。5.2.2视距测量视距测量是利用视距原理进行距离测量的方法，适用于较长距离的测量。视距测量需要在两个测量点之间设立视距线，通过观测视距线与测距仪器的交点位置，计算出两点间的距离。视距测量时应注意气象条件、地球曲率、大气折射等因素的影响。5.3电子测距技术5.3.1光电测距光电测距是利用光波在空气中的传播速度已知，通过测量光波往返于测距仪和目标点之间的时间，计算出两点间的距离。光电测距仪具有测量速度快、精度高、操作简便等优点，适用于各种距离测量。5.3.2激光测距激光测距是利用激光束进行距离测量的方法，具有方向性好、精度高、受气象条件影响小等特点。激光测距仪广泛应用于大地测量、建筑工程、地质勘探等领域。5.3.3超声波测距超声波测距是利用超声波在空气中的传播速度已知，通过测量超声波往返于发射器和接收器之间的时间，计算出两点间的距离。超声波测距适用于短距离测量，如停车场、仓库等场合。5.3.4雷达测距雷达测距是利用雷达波在空气中的传播速度，通过测量雷达波往返于雷达和目标点之间的时间，计算出两点间的距离。雷达测距具有远距离测量、全天候工作、测量速度快等优点，适用于航空、航海等领域。第6章控制测量6.1控制测量的概念与要求6.1.1概念控制测量是测绘工程中的一项基础工作，其主要目的是为了在测区范围内建立统一的平面和高程控制系统，为后续的工程测量提供精确、可靠的基础数据。6.1.2要求（1）控制测量应满足精度要求，保证工程测量的准确性；（2）控制测量应具有足够的密度，以适应工程测量的需求；（3）控制测量成果应具有较高的可靠性，以保证测量工作的顺利进行；（4）控制测量应遵循标准化、规范化的原则，便于测量数据的统一管理和应用。6.2平面控制网布设与观测6.2.1布设原则（1）平面控制网应遵循“由整体到局部”的原则，逐步细化；（2）平面控制网应具有足够的精度和密度，以满足工程需求；（3）平面控制网布设应考虑地形、地貌等因素，合理选择控制点位置；（4）平面控制网布设应兼顾经济效益和施工便利性。6.2.2观测方法（1）采用全站仪进行水平角和垂直角观测；（2）采用光电测距仪进行距离观测；（3）根据控制网的等级和精度要求，选择合适的观测方法和观测次数；（4）观测过程中，严格遵循相关规范和操作规程，保证观测数据的准确性。6.3高程控制网布设与观测6.3.1布设原则（1）高程控制网应具有足够的精度和密度，以满足工程需求；（2）高程控制网布设应考虑地形、地貌等因素，合理选择控制点位置；（3）高程控制网布设应兼顾平面控制网，实现平面与高程的统一；（4）高程控制网布设应遵循经济、实用、便于施工的原则。6.3.2观测方法（1）采用水准测量的方法进行高程控制测量；（2）根据控制网的等级和精度要求，选择合适的水准路线和观测方法；（3）观测过程中，严格遵循水准测量的规范和操作规程，保证观测数据的准确性；（4）在特殊地形或条件下，可选用三角高程测量、激光测距等辅助方法进行高程观测。第7章地形图测绘7.1地形图的基本知识地形图是地理信息系统（GIS）的重要组成部分，是表达地表形态、地貌、地物等地形信息的基本图件。本章主要介绍地形图的基本概念、分类、比例尺、坐标系等相关知识。7.1.1地形图的概念地形图是反映地表自然地貌和人工地物空间分布的图件，它是通过测量、计算和绘制等手段，将地面上的地形、地貌、地物等信息按一定比例尺缩小表示在平面上的图形。7.1.2地形图的分类根据地形图的内容、用途和比例尺，可将地形图分为以下几类：（1）基础地形图：反映地表基本形态、地貌和地物的地形图，如1:50000、1:100000等比例尺地形图。（2）专题地形图：反映某一特定主题或用途的地形图，如城市规划图、土地利用图等。（3）地形图系列产品：包括不同比例尺、不同内容的地形图，以满足不同层次、不同用途的需求。7.1.3地形图的比例尺地形图的比例尺表示地图上图形与实际地面的线性尺寸之比。通常分为数值比例尺和图形比例尺两种。（1）数值比例尺：以数字表示比例尺，如1:100000，表示地图上的1厘米长度相当于实际地面的100000厘米。（2）图形比例尺：通过绘制一定长度的线段，并在旁边标注实际长度，以图形方式表示比例尺。7.1.4地形图的坐标系地形图的坐标系是描述地图上点、线、面位置关系的数学基础。常用的坐标系有地理坐标系和投影坐标系。（1）地理坐标系：以地球的形状和大小为依据，用经度、纬度表示地面点的位置。（2）投影坐标系：将地球表面的三维空间映射到二维平面上，用平面直角坐标系表示地面点的位置。7.2地形图测绘方法与步骤地形图测绘是通过对地表进行测量、计算和绘图等操作，获得地形图的过程。下面介绍地形图测绘的主要方法与步骤。7.2.1测绘方法（1）地面测量法：利用测量仪器（如全站仪、水准仪等）在地面进行直接测量，获取地形数据。（2）航空摄影测量法：通过航空摄影获取地表影像，再利用摄影测量原理和仪器设备，解算出地形数据。（3）卫星遥感测量法：利用卫星遥感影像，通过图像处理和地形解译，获取地形数据。7.2.2测绘步骤（1）前期准备：收集相关资料，制定测绘方案，准备测绘仪器和设备。（2）控制测量：布设控制网，进行平面和高程控制测量。（3）地形数据采集：根据测绘方法，进行地面测量、航空摄影或卫星遥感测量，获取地形数据。（4）地形数据处理：对采集到的地形数据进行整理、计算、编辑和检查。（5）地形图绘制：根据地形数据和比例尺，绘制地形图。7.3数字地形图测绘计算机技术和测绘仪器的不断发展，数字地形图测绘已成为地形测绘的主要方式。数字地形图具有精度高、更新快、存储方便等优点。7.3.1数字地形图的概念数字地形图是将地形信息以数字形式存储、处理和展示的地图。它包括矢量地形图和栅格地形图两种类型。（1）矢量地形图：以点、线、面等矢量元素表示地形信息。（2）栅格地形图：将地表划分为规则网格，用网格单元的数值表示地形信息。7.3.2数字地形图测绘方法数字地形图测绘主要包括以下几种方法：（1）地面数字测绘：利用全站仪、GPS等测量设备，直接采集地形数据，并通过计算机处理，数字地形图。（2）数字摄影测量：利用数字摄影技术和相关软件，对航空或卫星遥感影像进行处理，解算出数字地形图。（3）地图数字化：将现有纸质地形图通过数字化设备（如扫描仪、数字化仪等）转化为数字地形图。7.3.3数字地形图的应用数字地形图在国民经济建设、城市规划、土地管理、环境保护等领域具有广泛的应用。其主要应用包括：（1）地理信息系统（GIS）：数字地形图是GIS的基础数据，用于空间分析和决策支持。（2）工程设计：为道路、桥梁、水利等工程设计提供地形依据。（3）土地利用规划：辅助和企业进行土地利用规划和管理。（4）环境保护：分析地形对环境的影响，为环境保护提供参考。第8章工程测量8.1概述工程测量是测绘工程中的关键环节，对于各类工程建设具有重要作用。本章主要介绍工程测量的基本原理、方法及其在建筑工程和道路工程中的应用。工程测量主要包括控制测量、施工测量和竣工测量等阶段，旨在保证工程建设质量、安全及进度。8.2建筑工程测量8.2.1控制测量控制测量是建筑工程测量的基础，其主要任务是在工程建设区域内建立统一的平面控制网和高程控制网。控制测量应遵循以下原则：（1）充分利用国家和地方测绘成果，合理布设控制网点；（2）根据工程规模、精度要求及施工进度，选择合适的测量仪器和设备；（3）严格按照相关规范和标准进行施测，保证控制网点的精度和可靠性。8.2.2施工测量施工测量是建筑工程测量中的关键环节，其主要任务是将设计图纸上的建筑物的平面位置和高程准确地转移到施工现场。施工测量应遵循以下步骤：（1）根据设计图纸，确定建筑物的控制轴线；（2）将控制轴线延长至施工现场，设立施工控制网；（3）依据施工控制网，进行建筑物细部放样，保证施工精度；（4）对施工过程中的关键部位和关键工序进行监测，及时纠正偏差。8.3道路工程测量8.3.1控制测量道路工程控制测量主要包括平面控制测量和高程控制测量。平面控制测量应遵循以下原则：（1）根据道路工程的设计标准和线形，合理布设控制网点；（2）选择适当的测量仪器和设备，保证控制点位的精度；（3）严格按照相关规范和标准进行施测，保证控制网点的可靠性。高程控制测量应采用水准测量或三角高程测量方法，保证高程控制网的精度。8.3.2施工测量道路工程施工测量主要包括道路中线放样、横断面放样和纵断面放样。施工测量应遵循以下步骤：（1）根据设计图纸，确定道路中线的位置和线形；（2）将中线延长至施工现场，设立施工控制网；（3）依据施工控制网，进行道路横断面和纵断面的放样；（4）对施工过程中的关键部位和关键工序进行监测，及时调整偏差。通过以上测量工作，保证道路工程的施工质量和进度。第9章测绘成果整理与制图9.1测绘成果整理9.1.1成果整理原则测绘成果整理应遵循准确性、完整性、规范性和系统性原则。在整理过程中，保证数据正确无误，各项资料齐全，符合相关规范要求，便于成果的存储、查询和使用。9.1.2成果整理内容测绘成果整理主要包括以下内容：（1）原始观测数据整理；（2）计算数据处理；（3）成果表编制；（4）图件整理；（5）相关文档资料整理。9.1.3成果整理要求（1）数据格式统一，符合国家标准；（2）数据精度满足设计要求；（3）图件清晰，标注准确；（4）文档资料齐全，分类合理。9.2地形图制图9.2.1制图依据地形图制图应遵循《地形图测绘规范》等相关国家标准和行业规范。制图过程中，保证地形图的比例尺、精度和内容符合规范要求。9.2.2制图内容（1）图廓及图名、比例尺、指北针等基本要素；（2）地貌、水系、植被、居民地、交通、管线等要素；（3）测量控制点、地物符号、注记等；（4）图幅接合表、图例、测量说明等附件。9.2.3制图要求（1）地形图内容清晰、层次分明，易于识别；（2）图面整洁，符号、注记规范；（3）图幅拼接正确，无错位现象；（4）地形图成果应符合设计要求。9.3工程施工图制图9.3.1制图依据工程施工图制图应依据国家相关标准和行业规范进行，同时结合工程实际情况，保证施工图的准确性和实用性。9.3.2制图内容（1）工程平面图、立面图、剖面图等基本图件；（2）工程结构图、节点详图等；（3）施工说明、材料表、施工工艺等附件；（4）其他特殊要求的图件。9.3.3制图要求（1）施工图内容完整、准确，无遗漏；（2）图件清晰，标注明确，易于理解；（3）图幅整洁，符号、线型、颜色等规范统一；（4）施工图成果应符合工程设计要求。第10章测绘新技术与未来发展10.1现代测绘技术概述现代测绘技术伴科技进步而不断发展，其核心目标是提高测量精度和效率，降低劳动强度，为各行各业提供精确、实时的地理空间信息。本章主要介绍当前测绘领域的一些新技术及其应用，这些技术为测绘工程测量与制图作业带来了革命性的变革。10.2激光扫描与遥感技术激光扫描技术是近年来迅速发展的一种高效、高精度的地面测量方法。通过激光扫描，可以获得大量具有精确空间坐标的点云数据，进而高精度的地形图、三维模型等。遥感技术则利用卫星或航空平台，获取地表信息，具有覆盖