測量學技術基礎教程

1、測量學青盛課程的性質(zhì)與任務 測量學是高等學校土建類專業(yè)和城建規(guī)劃類專業(yè)的一門技術基礎課程，其研究對象主要是地球的形狀、大小和地表面上各種物體的幾何形狀及空間位置，它的內(nèi)容包括測定和測設兩部分。測量學在規(guī)范設計、經(jīng)濟建設、能源開發(fā)、國防建設和科學研究中廣泛應用。 教學要求 學習本課程要讓學生掌握測量的基本概念、基本理論、基本技能，學會經(jīng)緯儀和水準儀等常規(guī)儀器的使用。掌握常用的測定和測設方法以及在測定和測設過程中的計算與檢核。教學內(nèi)容教學內(nèi)容授課學時實驗學時第一章 緒論6第二章 水準測量62第三章 角度測量64第四章 距離測量42第五章 測量誤差的基本知識4第六章 小地區(qū)控制測量4第七章 地形圖測

2、繪及應用4第八章 施工測量42第一章 緒論 測量工作的任務及其作用 地面點位的確定 用平面代替水準面的限度 測圖原理與測量工作概述第一章 重難點重點 測量工作的基準 地面點位的確定 大地水準面 用平面代替水準面的限度難點 大地水準面 高斯投影測量工作的任務及其作用 測量學的概念 測量學的任務 測量學的分類 測量學的作用測量學的概念 研究測定地面點的平面位置及高程，將地球表面的地貌及其地物測繪成圖，并將工程設計到地面定位的科學.測量學的任務 測定：又名測繪，測定地球表面的地物和地貌的位置與高程，并用圖的形式表達出來。 測設：又稱放樣，將工程設計在實地標定出來，故又稱為標定。測量學的分類 大地測量

3、學 地形測量學 攝影測量學 工程測量學大地測量學 概念：研究地球的形狀與大小及其重力場的科學。 研究對象：地球表面一個較大的區(qū)域甚至整個地球，必須考慮地球的曲率。 基本任務：建立國家大地控制網(wǎng)，測定地球的形狀、大小和研究地球的重力場理論、技術和方法。大地控制網(wǎng)是為研究地球有關的各種科學服務的，并且是施測地形圖的重要依據(jù) 地形測量學 概念概念：研究小地區(qū)地表各類地物形狀和大小的科學 。 研究對象：研究對象：地球自然表面上一個區(qū)域，由于地球半徑很大，可以把這塊球面當作平面看待而不考慮其曲率 。 基本任務基本任務：測繪地表面各類物體形狀和大小。攝影測量學 利用攝影象片來研究地表形狀與大小的科學。其任

4、務與地形測量學相同，只是采用的方法不同。 工程測量學 概念概念：研究解決工程在勘測設計、施工放樣、運營管理過程中各種測繪問題的科學。 研究對象研究對象：工程中建設的測繪工作。 基本任務基本任務：把地面上的情況描繪到圖紙上，把圖紙上設計的建筑物樁定到地面上，以及為建筑物施工過程中和竣工后所產(chǎn)生的各種變化而進行的變形觀測。地面點位的確定 地球的形狀與大小 地面點位確定 確定地面點位的三個基本要素地面點位確定 地面點的坐標 地理坐標 高斯平面直角坐標 平面直角坐標 地面點的高程地理坐標 天文地理坐標 子午面 子午線（經(jīng)線） 首子午面 首子午線 經(jīng)度 赤道 緯度 大地地理坐標地球的形狀與大小 大地體

5、水準面 大地水準面 鉛垂線 旋轉(zhuǎn)橢球 旋轉(zhuǎn)橢球面 橢球元素大地水準面 概念：與平均海水面相吻合的水準面，是一個復雜的不規(guī)則曲面。由于地球的吸引力的大小與地球內(nèi)部的質(zhì)量有關，地球內(nèi)部的質(zhì)量分布又不均勻，這引起地面上各點的鉛垂線方向產(chǎn)生不規(guī)則的變化，因而水準面實際上是一個有微小起伏的不規(guī)則曲面。 特點：假想的；不規(guī)則且無法用數(shù)學式表示；有無數(shù)個；水準面上任一點的切面與該點的鉛垂線方向垂直。 高斯平面直角坐標 地圖投影 高斯投影地面點的高程 絕對高程 假設高程 高差確定地面點位的三個基本要素 在實際工作中，確定地面點位時，往往不是直接測出它們的坐標和高程，而是先測出水平角、水平距離，以及點之間的高差

6、，然后再據(jù)此推算地面點的坐標和高程。由此可見，距離、角度距離、角度和高差高差是測定地面點位的基本要素。用平面代替水準面的限度 用平面代替水準面的限度 地球曲率對高差的影響測圖原理與測量工作概述 測圖原理 測量工作概述 控制測量 控制點 控制網(wǎng) 碎部測量 地物測量 地形測量第二章 水準測量 水準測量原理 水準測量的儀器與工具 水準儀的使用 水準測量的外業(yè)和內(nèi)業(yè) 實驗與實習規(guī)定 實習:水準儀的使用和普通水準測量第二章 重難點重點 水準測量的原理 三四等水準測量的方法、記錄與計算 水準儀的使用 難點 三四等水準測量的記錄與計算 水準測量原理 水準測量的原理（圖） 轉(zhuǎn)點、測站 地球曲率的影響水準測量原

7、理（圖）轉(zhuǎn)點、測站水準測量的儀器與工具 水準儀的分類 按結構 按精度 水準儀的構造(圖) 水準測量的工具地球曲率的影響水準儀的結構圖水準儀的構造 望遠鏡 視準軸、成像原理、物鏡調(diào)焦、目鏡調(diào)焦 水準器 水準管零點、水準管分劃值、符合水準器 基座望遠鏡成像原理水準測量的工具 雙面水準尺 結構 意義 讀數(shù) 尺墊 意義 使用水準器水準儀的使用微傾水準儀的使用安置儀器粗平瞄準精平讀數(shù) 自動安平水準儀的使用 安置儀器 粗平 瞄準 讀數(shù)三四等水準測量外業(yè)計算測測量量編編號號后后下絲下絲前前下絲下絲方方 向向及及尺尺 號號標尺讀數(shù)標尺讀數(shù)K K黑黑紅紅高高 差差中中 數(shù)數(shù)備備 考考尺尺上絲上絲尺尺上絲上絲后后

8、 距距前前 距距黑面黑面紅面紅面視距差視距差d ddd1 11571157107390739后后A A13841384617161710 0A A尺：尺：K K47874787B B尺：尺：K K468746871197119703630363前前B B0551055152395239-1-1374374376376后前后前+0833+0833+0932+0932+1+1+0832.5+0832.5-0.2-0.2-0.2-0.22 22121212121962196后后B B19341934662166210 01747174718211821前前A A2008200867966796-1-

9、1374374375375后前后前-0074-0074-0175-0175+1+1-0074.5-0074.5-0.1-0.1-0.3-0.33 31914191420552055后后A A17261726651365130 01539153916781678前前B B1866186665546554-1-1375375377377后前后前-0140-0140-0041-0041+1+1-0140.5-0140.5-0.2-0.2-0.5-0.5假設第一站后視點高程為假設第一站后視點高程為475.537m,475.537m,則第四站前視點的高程為則第四站前視點的高程為 476.154m 476

10、.154m 。水準測量的外業(yè)和內(nèi)業(yè) 水準點與水準路線 水準測量的外業(yè) 水準測量的內(nèi)業(yè)水準測量的外業(yè) 普通水準測量：將水準尺立于已知高程的水準點上作為后視，水準儀置于施測路線附近合適合適的位置，在施測路線的前進方向上取儀器到后視大致相等的距離放置尺墊，在尺墊上豎立水準尺作為前視，分別讀取后視和前視讀數(shù)，測定兩點高差。第一站結束后，記錄員招呼后尺員向前轉(zhuǎn)移，并將儀器遷至第二站，此時第一站的前視點成為第二站的后視點，重復至全部路線完成。 三四等水準測量：雙面尺法、兩次儀器高法 視距值等于上下絲讀數(shù)之差乘100得到。 水準測量的手簿記錄（記錄（普通普通、三四等三四等）及計算）及計算普通水準測量的外業(yè)記

11、錄及計算記錄及計算測測 站站點點 號號視視 距距m后后 視視前前 視視高高 差差高高 差差1N1560347-128446.215轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 點點5416312轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 點點720306-2318N274262442.6133N2980833-0683轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 點點9615164轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 點點411528+1027轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 點點4305015轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 點點792368+1674B77069444.631雙面尺法后后視標尺黑黑面(上、下、中絲)前前視標尺黑黑面（上、下、中絲）前前視標尺紅紅面（中絲）后后視標尺紅紅面（中絲）三四等水準測量外業(yè)計算三四等水準測量外業(yè)計算( (例例) ) 測站上計算：測站上計算： 高差部分：高

12、差部分：前尺、后尺黑紅面讀數(shù)差；黑紅面高差之差 視距部分：視距部分：前視距、后視距、前后視距差 觀測結束后的計算與校核：觀測結束后的計算與校核： 高差部分高差部分 視距部分：視距部分：累積視距差，總視距。 若測站上有關觀測限差超限，在本站檢查發(fā)現(xiàn)后可立即重測，若遷站后檢查發(fā)現(xiàn)則應從水準點或間歇點起重新測量。水準測量的內(nèi)業(yè) 閉合差計算 閉合差的調(diào)整 按比例反其符號加到相應的高差中實驗和實習規(guī)定 測量儀器工具的借領和使用 儀器工具的借領 儀器的安裝 儀器的使用 儀器的搬遷 儀器的裝箱 測量工具的使用 測量記錄與計算規(guī)則測量記錄與計算規(guī)則1.1.在測量手簿上書寫前，應準備好硬性鉛筆，同時熟悉表上各項

13、內(nèi)容的填在測量手簿上書寫前，應準備好硬性鉛筆，同時熟悉表上各項內(nèi)容的填寫與計算方法。寫與計算方法。2.2.記錄觀測數(shù)據(jù)前，應將表頭的儀器型號編號、日期、天氣、測站、觀測記錄觀測數(shù)據(jù)前，應將表頭的儀器型號編號、日期、天氣、測站、觀測者及記錄者姓名等無一遺漏地填寫完全。者及記錄者姓名等無一遺漏地填寫完全。3.3.觀測讀數(shù)后，記錄者應隨即在測量手簿上的相應欄內(nèi)填寫，并復誦回報觀測讀數(shù)后，記錄者應隨即在測量手簿上的相應欄內(nèi)填寫，并復誦回報以資檢核。以資檢核。不得另紙記錄事后轉(zhuǎn)抄。不得另紙記錄事后轉(zhuǎn)抄。4.4.記錄時要求字體端正清晰，記錄時要求字體端正清晰，數(shù)位對齊數(shù)位對齊、數(shù)字齊全。字腳靠近底線；、數(shù)

14、字齊全。字腳靠近底線；表示表示精度或占位的精度或占位的“0”0”均不能省略均不能省略。5.5.觀測數(shù)據(jù)的尾數(shù)不得更改，讀錯或記錯后必須重測重記觀測數(shù)據(jù)的尾數(shù)不得更改，讀錯或記錯后必須重測重記。如：角度測量。如：角度測量時，秒級數(shù)字出錯，應重測該測回；水準測量時毫米級數(shù)字出錯，應重時，秒級數(shù)字出錯，應重測該測回；水準測量時毫米級數(shù)字出錯，應重測該測站。測該測站。6.6.觀測數(shù)據(jù)的前幾位若出錯時，應用細橫線劃去錯誤的數(shù)字，并在原數(shù)字觀測數(shù)據(jù)的前幾位若出錯時，應用細橫線劃去錯誤的數(shù)字，并在原數(shù)字上方寫出正確的數(shù)字。注意不得涂改已記錄的數(shù)據(jù)，上方寫出正確的數(shù)字。注意不得涂改已記錄的數(shù)據(jù)，禁止連續(xù)更改數(shù)

15、字禁止連續(xù)更改數(shù)字。7.7.記錄數(shù)據(jù)修改后，都應在備注欄內(nèi)寫明原因（記錯、測錯、超限）。記錄數(shù)據(jù)修改后，都應在備注欄內(nèi)寫明原因（記錯、測錯、超限）。8.8.每站觀測結束后，必須在每站觀測結束后，必須在現(xiàn)場完成規(guī)定的計算的檢核現(xiàn)場完成規(guī)定的計算的檢核，確認無誤后方可確認無誤后方可遷站遷站。9.9.數(shù)據(jù)運算應根據(jù)所取位數(shù)，按數(shù)據(jù)運算應根據(jù)所取位數(shù)，按“4 4舍舍6 6入，入，5 5前單進雙舍的規(guī)則進行湊整前單進雙舍的規(guī)則進行湊整”。10.10.應該保持測量手簿的整潔，嚴禁在手簿上書寫無關的內(nèi)容。應該保持測量手簿的整潔，嚴禁在手簿上書寫無關的內(nèi)容。第三章 角度測量 角度測量的原理 光學經(jīng)緯儀 經(jīng)緯儀

16、的使用 實驗:經(jīng)緯儀的使用與測回法測水平角 實驗:方向法測水平角第三章 重難點重點 角度測量原理 水平角和豎直角的觀測與計算 測回法 方向法難點 豎直角計算公式的推導 方向法角度觀測與計算角度測量的原理光學經(jīng)緯儀（圖） 經(jīng)緯儀的分類 按精度 按結構 經(jīng)緯儀的構造基座、照準部、轉(zhuǎn)動控制裝置、主要軸線 度盤與讀數(shù)設備 測微尺讀數(shù)裝置 平行玻璃測微器讀數(shù)裝置光學經(jīng)緯儀結構圖平行玻璃測微器讀數(shù)裝置測微尺讀數(shù)裝置經(jīng)緯儀的使用 水平角的觀測 經(jīng)緯儀的安置 水平角的觀測方法 豎直角的觀測 豎直角的計算公式 指標差的計算 豎直角的測定 豎直角的計算 豎盤指標自動歸零裝置水平角的觀測方法 測回法:只適用于測站上

17、觀測兩個方向之間的單角. 方法:盤左A盤左B盤右B盤右A 兩項限差:半測回角值互差40、各測回值互差24 計算 方向法:適用于一個測站上觀測兩個以上方向. 方法:盤左A盤左B盤左C盤左D盤左A盤右A盤右D盤右C盤右B盤右A 三項限差：半測回歸零差18、2C互差、各測回方向差24 計算測回法計算測 站盤 位目 標水平度盤讀數(shù)水 平 角半測回值測回值O左A0 00 2487 26 2487 26 18B87 26 48右A180 00 1287 26 12B267 26 24方向法計算測站測回數(shù)目標水 平 度 盤 讀 數(shù)2c平均讀數(shù)歸零后方向值各測回歸零方向平均值盤 左盤 右 O1ABCDA00

18、02 3670 23 36228 19 24254 17 540 02 30 180 02 36250 23 4248 19 3074 17 54180 02 360-06-060-060 02 340 02 3670 23 39228 19 27254 17 540 02 330 00 0070 21 05228 16 53254 15 200 00 0070 20 56228 16 48254 15 16O2ABCDA90 03 12160 24 06318 20 00344 18 3090 03 18270 03 12340 23 54138 19 54164 18 24270 03 1

19、20+12+06+06+0690 03 12160 24 00318 19 57344 18 2790 03 150 00 0070 20 46228 16 43254 15 13豎直角的計算公式（1）豎直角的計算公式（2）指標差的計算豎直角的計算（順時針）目 標豎盤位置豎 盤 讀 數(shù)兩 倍 指 標 差一 測 回 角 值A左59 20 30+3030 39 45右300 40 00B左124 03 42+36-34 03 24右235 56 54經(jīng)緯儀的使用與測回法測水平角 目的與要求 了解J6光學經(jīng)緯儀的基本構造及主要部件的名稱和作用。 掌握經(jīng)緯儀的操作方法及水平度盤讀數(shù)的配置方法。 掌握測

20、量回法觀測水平角的觀測順序、記錄和計算方法。 注意事項 瞄準目標時，盡可能瞄準其底部，以減少目標傾斜引起的誤差。 同一測回觀測時，切勿誤動復測扳手或度盤變換手輪，以免發(fā)生錯誤。 觀測過程中若發(fā)生氣泡偏移超過一格時，應重新整平重測該測回。 計算半測回值時，當左目標讀數(shù)a大于右目標b時，應加360。 限差要求：對中誤差小于3mm，上下半測回角值互差不超過，超限重測該測回；各測回角值互差不超過，超限重測該測站。實驗：方向法測水平角 目的與要求 掌握方向法觀測水平角的操作順序及記錄、計算方法。 弄清歸零、歸零差、歸零方向值、2c變化值的概念及各項限差的規(guī)定。 注意事項 應選擇遠近適中、易于瞄準的清晰目

21、標作為起始方向，如果方向數(shù)為3可以不歸零。 限差規(guī)定：半測回歸零差，同一方向值各測回互差，超限應重測。第四章 距離測量 鋼尺量距 視距測量的原理 三角高程測量的原理 實驗：三角高程測量 第四章 重難點重點 直線定向 視距測量與三角高程測量原理難點 尺長方程 直線定向 視距測量公式的推導鋼尺量距 地面點的標定 直線的定線 距離丈量的方法 鋼尺量距的誤差來源 尺長方程式距離丈量的方法斜量法平量法鋼尺量距的誤差來源 尺長誤差 溫度變化誤差 拉力誤差 丈量本身的誤差 垂曲誤差 傾斜誤差 定線誤差尺長方程式)(0ttllllt視距測量的原理視距測量及三角高程測量原理 實驗：三角高程測量 目的與要求 掌握

22、三角高程的觀測與計算方法。 注意事項 用中絲讀數(shù)前應使豎盤水準管氣泡居中，視距尺要立直，切忌前后仰。 用盤右盤右計算出的高差之差不得超過去5cm。第五章 測量誤差的基本知識 觀測誤差 評定精度的指標 誤差傳播定律 算術平均值及其中誤差 同精度觀測值的中誤差第五章 重難點 重點 誤差的分類及特點 中誤差 誤差傳播定理 難點 誤差傳播定理 中誤差 算術平均值的中誤差 白塞爾公式 觀測誤差 誤差的概念及來源 人為誤差 儀器誤差 外界環(huán)境 誤差的分類 系統(tǒng)誤差 偶然誤差 偶然誤差的分布 偶然誤差的特性偶然誤差的誤差分布偶然誤差的特性 在一定的觀測條件下，偶然誤差的絕對在一定的觀測條件下，偶然誤差的絕對

23、值不會超過一定的限度；值不會超過一定的限度； 絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)的可能性大；的可能性大； 絕對值相等的正誤差的負誤差出現(xiàn)的可絕對值相等的正誤差的負誤差出現(xiàn)的可能性相等；能性相等； 當觀測次數(shù)無限增多時，偶然誤差的算當觀測次數(shù)無限增多時，偶然誤差的算術平均值趨近于零。術平均值趨近于零。評定精度的指標 中誤差：在測量工作中，用來反映誤差分布的密集程度的量，其大小為該組觀測值所對應的標準差的近似值。 同精度觀測：在相同的觀測條件下進行的一組觀測。 相對誤差：中誤差與觀測值的比值。 容許誤差：測量中規(guī)定的誤差的限值，通常取中誤差的兩倍或三倍作為限差。第

24、六章 小地區(qū)控制測量 平面控制網(wǎng)的定位與定向 導線測量外業(yè) 導線測量內(nèi)業(yè)計算 交會定點第六章 重難點重點 方位角的推算 導線測量的外業(yè) 導線測量的內(nèi)業(yè) 難點 方位角的推算 導線內(nèi)業(yè)計算 平面控制網(wǎng)的定位與定向 地面點的坐標和兩點間的坐標增量 兩點間邊長和方位角 直角坐標與極坐標的換算方位角 真方位角 磁方位角 坐標方位角 正方位角 反方位角 子午線收斂角 磁偏角直角坐標與極坐標的換算 直角坐標表示點位 極坐標表示點位 坐標正算 坐標反算ABABABABABABABABXYarctgXXYYarctgYYXXD22ABABABABABABABABXYarctgXXYYarctgYYXXD22AB

25、ABABABABABABABXYarctgXXYYarctgYYXXD22ABABABABABABABABXYarctgXXYYarctgYYXXD22ABABABABABABDYDXsincosABABABABABABDYDXsincosABABABABABABDYDXsincosABABABABABABABABXYarctgXXYYarctgYYXXD22導線測量外業(yè) 導線的布設 閉合導線 附合導線 支導線 導線測量的外業(yè)工作 踏勘 選點 建立標志 測角 量邊導線測量的內(nèi)業(yè) 閉合導線的計算 角度閉合差的計算 角度閉合差的調(diào)整 坐標方位角推算 坐標增量的計算 坐標閉合差的調(diào)整 導線點坐標推算

26、 實例 附合導線的計算 角度閉合差的計算 角度閉合差的調(diào)整 坐標方位角推算 坐標增量的計算 坐標閉合差的調(diào)整 導線點坐標推算 實例角度閉合差的計算坐標方位角的推算021223180021223180閉合導線的計算附合導線的計算交會定點 前方交會 測邊交會 后方交會前方交會測邊交會后方交會第七章 地形圖測繪及應用 地形圖的基本知識 測定碎部點的方法 地物的測繪 地形圖測繪的流程 地形圖的應用第七章 重難點重點 地形圖測繪工作及流程 地形的應用 難點 地形圖測繪工作及流程 典型地貌及其等高線 山 山脊 山谷 鞍部 盆地 地性線 特征點地形圖的基本知識地形圖的概念地形圖的內(nèi)容地形圖的比例尺地形圖的圖

27、式地物符號、地貌符號、注記等高線地形圖的分幅與編號地形圖的概念 正形投影：將地面點沿鉛垂線投影到投影面上并使投影前后圖形的角度保持不變的投影，又稱等角投影。 地形圖：將地物和地貌經(jīng)過綜合取舍，按比例縮小后用規(guī)定的符號和一定的表示方法描繪在圖紙上的正形投影圖。地形圖的內(nèi)容三北圖坡度尺圖形比例尺圖例輔助要素接圖表測繪人員測繪日期等高距省市縣屬注記圖號圖名注記要素圖廓外要素成圖方法測量控制點高程系坐標網(wǎng)分度帶圖廓經(jīng)緯線投影方式比例尺數(shù)學要素行政區(qū)劃線通訊線道路網(wǎng)獨立地物居民地社會經(jīng)濟要素植被土壤地貌水系自然要素地理要素圖廓內(nèi)要素,:,:,:,:,:地形圖的比例尺 數(shù)字比例尺 圖示比例尺 比例尺精度 在測量工作中