测量学复习资料

测量学复习资料 测量学复习资料 绪论 1、测量学任务：测定和测设两个部分。 测定（测图、用图）是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列测量数据，或把地球表面的地形缩绘成地形图。 测设（放样）是指把图纸上规划好的建筑物、构筑物的位置在地面上标定出来，作为施工的依据。 大地水准面：与平均海水面吻合并向大陆、岛屿内延伸而形成的闭合曲面，称为大地水准面。大地水准面是测量工作的基准面。 测量工作的基准线：铅垂线由于地球的自转运动，地球上任一点都要受到离心力和地球引力的双重作用，这两个力的合力称为重力，重力的方向线称铅垂线。铅垂线是测量工作的基准线。 4、高程（绝对高程、海拔）-----地面点到大地水准面的铅垂距离。 假定（相对）高程-----地面点到假定水准面的铅垂距离。 高差-----两点间的高程之差。 5、高斯平面直角坐标系： 高斯投影是等角横切椭圆柱投影。等角投影就是正形投影。所谓，正形投影，就是在极小的区域内椭球面上的图形投影后保持形状相似。即投影后角度不变形。 中央子午线和赤道的投影为相互正交的两条直线。 中央子午线的投影为纵轴X，赤道的投影为横轴Y，它们的交点为原点O。 中央子午线是直线，其长度不变形，离开中央子午线的其他子午线是弧形，凹向中央子午线。离开中央子午线越远，变形越大。 离开赤道的纬线是弧线，凹向赤道。 高斯投影是正形投影，无角度变形 在高斯平面直角坐标系中的坐标值理论上中央子午线的投影是X轴，赤道的投影是Y轴，其交点是坐标原点。点的X坐标是点至赤道的距离；点的Y坐标是点至中央子午线的距离，设为y’；y’有正有负。 为了避免Y坐标出现负值，把原点向西平移500公里。 为了区分不同投影带中的点，在点的Y坐标值上加带号N 所以点的横坐标通用值为 y=N*1000000+500000+y’ 6、测量工作的基本内容 距离、角度、高差（测量三要素） 测量工作的基本原则 由整体到局部、先控制测量后碎部测量、从高级到低级 测量工作的基本 测量工作必须严格进行检核工作，故“前一步测量工作末作检核不进行下一步测量工作”是组织测量工作应遵循的又一个原则，它可以防止错漏发生，保证测量成果的正确性。 控制测量:以较精确的仪器和方法测定各控制点之间的距离、各控制边之间的水平夹角，某一条边的方位角，设某点的坐标已知，则可计算出其它控制点的坐标，以确定其平面位置。同时还要测出各控制点之间的高差，设某点的高程为已知，求出其它控制点的高程。 碎部测量:即根据控制点测定碎部点的位置。 水准测量 水准测量原理:利用一台提供水平视线的仪器，配合两根水准尺，在吃上读取读数，直接求算出两立尺点间的高差，然后推算出待求点的高程。 准测量所使用的仪器为：水准仪 工具为水准尺、三脚架 水准仪的基本构造 1、照准装置：望远镜及控制望远镜转动的装置 2、整平装置：水准器和基座 望远镜的组成：物镜、目镜、调焦透镜、调焦螺旋、十字丝分划板 望远镜的成像：倒立放大虚像 望远镜的作用：一是提供一条瞄准目标的视线，二是将远处目标的像放大，提高瞄准的读数的精度。 视准轴与水准测量的关系：十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴。视准轴水平是水准测量的关键。 水准器是用来指示视准轴是否水平或 仪器竖轴是否竖直的装置。 水准器：分为管水准器和圆水准器 管水准器用来指示视准轴是否水平； 圆水准器用来指示竖轴是否竖直。 基座的作用是支承仪器的上部并与三脚架连接。它主要由轴座、脚螺旋、底板和三角压板构成。 水准仪的使用 粗平 用连接螺旋把仪器固定在三脚架上，固定脚架，转动脚螺旋使圆水准器的气泡居中 瞄准：转动仪器，利用望远镜外壳上的准星瞄准目标，转动调焦镜使目标象清晰，直至无“视差”。 精平：用微倾螺旋使水准管气泡居中 读数：用十字丝的横丝在水准尺上取“读数”（每次取四位数，“0”也 是必须的数字。） 水准路线水准测量所经过的线路。 类型 闭合水准路线 ：设水准点BM1的高程已知由该点开始依次测定1、2、3高程后再回到BM1点组成闭合水准路线。 附和水准路线 ：设BM1点的高程H始BM2点的高程H终均为已知，现从点BM1开始，依次测定1、2、3点的高程，最后附合到BM2点上组成附合水准路线。 支水准路线 ：从已知的水准点BM1开始，依次测定1、2、3点的高程后，既不附合到另一个已知水准点，也不闭合到原水准点的水准路线。 6、观测时应注意事项 水准尺应竖直，不能左右偏斜，更不能前后俯仰 在观测员未迁移测站前，后视转点不能提动。 观测时前、后视距离应大致相等 记录、计算字迹要工整清晰 水准测量误差分析 一、仪器误差 1．仪器校正后的残余误差 I角校正残余误差，这种影响与距离成正比，只要观测时注意前、后视距离相等，可消除或减弱此项的影响。 2．水准尺误差 由于水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等影响，水准尺必须经过检验才能使用。标尺的零点差可在一水准段中使测站为偶数的方法予以消除。 二、观测误差 1．水准管气泡居中误差 设水准管分划值为τ″，居中误差一般为±0.15τ″，采用符合式水准器时，气泡居中精度可提高一倍，故居中误差为 2．读数误差 在水准尺上估读毫米数的误差，与人眼的分辨能力、望远镜的放大倍率以及视线长度有关，通常按下式计算 3．视差影响 当视差存在时，十字丝平面与水准尺影像不重合，若眼睛观察的位置不同，便读出不同的读数，因而也会产生读数误差。 4．水准尺倾斜影响 水准尺倾斜将使尺上读数增大。 三、外界条件的影响 1、仪器升降的影响 2、地球曲率的影响 3、大气折光的影响 4、风力的影响 视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动。这种现象称为视差。视差影响瞄准的精度。 消除视差的方法是：先把目镜调焦螺旋调好，使十字丝清晰；然后反复转动物镜调焦螺旋，直到眼睛上下移动而读数不发生变化为止。 角度测量 1、水平角 地面上相交的两条直线投影到同一水平面上所夹的角度称为水平角 水平角的角值为0-360度 2、竖直角 在同一竖直面内观测视线与水平线的夹角，称为竖直角。 仰角: 竖直面内观测视线在水平线之上的竖直角。 俯角: 竖直面内观测视线在水平线之下的竖直角。俯角为负值。 天顶距: 地面点的垂线上方向至观测视线的夹角。 竖直角的角值为0-±90度 操作的基本步骤 对中 对中的目的是使仪器中心与测站点标志中心位于同一铅垂线上 1、用锤球对中，其操作方法如下。 1）将三脚架调整到合适高度，张开三脚架安置在测站点上方，在脚架的连接螺旋上挂上锤球，如果锤球尖离标志中心太远，可固定一脚移动另外两脚，或将三脚架整体平移，使锤球尖大致对准测站点标志中心，并注意使架头大致水平，然后将三脚架的脚尖踩入土中。 2）将经纬仪从箱中取出，用连接螺旋将经纬仪安装在三脚架上。 3）此时，垂球停止摆动后，如果锤球尖偏离测站点标志中心，可旋松连接螺旋，在架头上移动经纬仪，使锤球尖精确对中测站点标志中心，然后旋紧连接螺旋。 2、用光学对中器对中时，其操作方法如下。 1）使架头大致对中和水平，连接经纬仪；调节光学对中器的目镜对光螺旋，使光学对中器的分划板小圆圈和测站点标志的影像清晰。 2）转动脚螺旋，使光学对中器对准测站标志中心，此时圆水准器气泡偏离，伸缩三脚架架腿，使圆水准器气泡居中，注意脚架尖位置不得移动。 二、整平 整平的目的是使仪器竖轴处于铅垂位置，水平度盘处于水平位置。 1、转动照准部使管水准轴与所选二个脚螺旋中心连线平行，相对转动二个脚螺旋使管水准器气泡居中。管水准器气泡在整平中的移动方向与转动脚螺旋左手大拇指运动方向一致。 2、转动照准部90°，转动第三脚螺旋使管水准器气泡居中。 重复1)2)使水准器气泡精确居中。 3、先旋松连接螺旋，在架头上轻轻移动经纬仪，使锤球尖精确对中测站点标志中心，或使对中器分划板的刻划中心与测站点标志影像重合；然后旋紧连接螺旋。锤球对中误差一般可控制在3mm以内，光学对中器对中误差一般可控制在1mm以内。 对中和整平，一般都需要经过几次“整平—对中—整平”的循环过程，直至整平和对中均符合要求。 瞄准 （1）松开望远镜制动螺旋和照准部制动螺旋，将望远镜朝向明亮背景，调节目镜对光螺旋，使十字丝清晰。 （2）利用望远镜上的照门和准星粗略对准目标，拧紧照准部及望远镜制动螺旋；调节物镜对光螺旋，使目标影像清晰，并注意消除视差。 （3）转动照准部和望远镜微动螺旋，精确瞄准目标。测量水平角时，应用十字丝交点附近的竖丝瞄准目标底部。 读数 （1）打开反光镜，调节反光镜镜面位置，使读数窗亮度适中。 （2）转动读数显微镜目镜对光螺旋，使度盘、测微尺及指标线的影像清晰。 （3）根据仪器的读数设备，按前述的经纬仪读数方法进行读数。 一、方向法。 或称测回法，用于测量二个方向或三个方向构成的角度。 1．准备工作： 1)选定起始方向。 2) 在地面点安置经纬仪和树立目标。 3) 做好望远镜的对光。 4)根据需要进行水平度盘配置。 观测方法：选定测量的角度是∠AOB(α)。 1)盘左观测： 经纬仪的竖直度盘在望远镜瞄准视线左侧的位置，该盘位称为盘左。 观测基本方法: (1)按顺时针转动照准部的方向瞄准目标； (按顺时针转动照准部先瞄准A目标，后瞄准B ) 。 (2)在分别瞄准目标后立即读数，记录。 2)盘右观测： 经纬仪的竖直度盘在望远镜瞄准视线右侧的位置，该盘位称为盘右。 盘左观测变盘右观测的基本方法： (1)沿横轴纵转望远镜180°，转动照准部使仪器处于盘右位置; (2)按逆时针转动照准部的方向瞄准目标; (按逆时针转动照准部先瞄准B目标，后瞄准A)。 (3)在分别瞄准目标后立即读数，记录。 3．计算与检核(上半测回，下半测回，一个测回) 1)计算半测回角度观测值。 盘左：左= 49°50′12″—0°01′18″=49°48′54″， 盘右： 右=229°50′18″—180°01′48″=49°48′30″。 2)检核计算Δ= 左—右， 与Δ容比较。 3)计算一测回平。(检核结果Δ＜Δ容) 全圆方向法 观测方向数超过4个。 1．准备工作： 1)安置经纬仪和树立目标。 2)选定起始方向(或称零方向)，做好对光工作。 3) 水平度盘配置。 1)盘左观测： (1)按顺时针转动照准部，依次瞄准目标A、B、C、D、A； (2)在分别瞄准每一目标后立即读数和记录。 2)盘右观测： (1)纵转望远镜180°，转动照准部使仪器处于盘右位置； (2)按逆时针转动照准部，依次瞄准目标A、D、C、B、A； (3)在分别瞄准每一目标后立即读数和记录。 3、计算与检核 1)归零差的计算与检核。 半测回中起始方向观测值与归零观测值的差值。 2)二倍照准差2C及2C互差Δ2C的计算与检核。 2C=L盘左-L盘右±180° 3)方向平均值L‘i的计算。 4)零方向平均值的计算。 5)归零方向值的计算。 Li =L'i -L'0 6)测回差的计算与检核。 读数指标与正确位置之间的小夹角x，称为竖盘指标差。 一、经纬仪应满足的几何条件 主要轴线： 竖轴 VV 水准管轴 LL 横轴 HH 视准轴 CC 几何关系： LL VV CC HH HH VV 望远镜十字丝竖丝垂直于横轴 （一）水准管轴垂直于竖轴的检验与校正 1、检验 ① 仪器粗平：圆水准器 气泡居中。 ② 水准管平行某两个脚螺 旋，使水准管气泡居中。 ③ 照准部旋转180°， 若气泡仍居中，则 满足要求，若管水准气泡 偏离，则需校正。 2、校正 ① 用脚螺旋调一半； ② 用水准管校正螺旋调一半 此项检校需反复进行，直至仪器旋转到任意方向气泡都居中。 视准轴垂直于横轴（2c）的检验与校正 1、检验 ① 平地选DAB=20m左右,安置仪器于中点O； A点设瞄准标志与仪器同高）。 ② 盘左：瞄A，正镜，读数为B1 ③ 盘右：瞄A，倒镜，读数为B2 ④ 若B1、B2 相差180度，则满足要求 否则需校正。 2、校正 ①在标尺上定出B1、B2两点连线的中点B； ②定出B 、B2两点连线的中点B3 ； ③调节十字丝校正螺丝，使十字丝交点对准B3 ； 四、控制测量 控制测量—为建立测量控制网而进行的测量工作 。 控制点—具有准确可靠坐标（X，Y，H）的基准点。 控制网— 由控制点按一定规律构成几何图形。 导线——测区内相邻控制点连成直线而构成的连续折线。 导线测量——在地面上按一定要求选定一系列的点依相邻次序连成折线并测量各线段的边长和转折角，再根据起始数据确定各点平面位置的测量方法。 距离丈量与直线方向 量距工具：钢尺、标杆、测钎、垂球 1、直线定线 标定各尺段端点在同一直线上的工作称为直线定线。 尺长改正： 温度改正 倾斜改正： A-B尺段水平距离 视距测量是利用视距丝配合标尺读数来完成的。 视距测量原理 对于倒像望远镜：下丝在标尺上的读数为a， 上丝在标尺上的读数为b， 视距间隔 l（l=a-b）， 则水平距离D有： 通常情况下k=100 视准轴水平时的视距公式为： 测站点到立尺点的高差为： —仪器高，是桩顶到仪器水 平轴的高度； v —中丝在标尺上的读数。 确定直线与方向之间的水平角度称为直线定向。 从直线起点的标准方向北端起，顺时针方向量至直线的水平夹角，称为该直线的方位角；其角值范围为0°~ 360°。