測(cè)量學(xué)教學(xué)課件

目錄

第一章緒論

第一節(jié)測(cè)量學(xué)的任務(wù)及其在工程建設(shè)中的作用

測(cè)量學(xué)的任務(wù)：

①研究地球的形狀和大小。

②確定地球表面（包括空中、地面和海底）點(diǎn)位關(guān)系。

③對(duì)這些空間位置信息進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和管理。

測(cè)量學(xué)的分類：大地測(cè)量學(xué)、普通測(cè)量學(xué)、攝影測(cè)量學(xué)、地圖制圖學(xué)、海洋測(cè)量學(xué)、

工程測(cè)量學(xué)。

本教材介紹的內(nèi)容：地形測(cè)圖，即測(cè)定施工放樣，即測(cè)設(shè)另外還包括一些變形監(jiān)測(cè)的

內(nèi)容。

測(cè)量學(xué)在工程建設(shè)中的重要性：在工農(nóng)業(yè)建設(shè)、各類土木工程建設(shè)中，從勘測(cè)設(shè)計(jì)階

段到施工、竣工階段，以及大型建筑物的后期管理都需要進(jìn)行大量的測(cè)繪工作，測(cè)繪工

作貫穿于工程建設(shè)的各個(gè)階段。

第二節(jié)地球的形狀和大小

地球表面的構(gòu)成：71%是海洋，29%是陸地，最高峰是珠穆朗瑪峰，8844.43m,海

洋最深處是太平洋西北的馬里亞納海溝，11022m。

水準(zhǔn)面：設(shè)想有一個(gè)靜止的海水面，向陸地延伸而形成一個(gè)封閉的曲面，曲面上每一

點(diǎn)的法線方向和鉛垂線方向重合，這個(gè)靜止的海水面稱為水準(zhǔn)面。

大地水準(zhǔn)面：平均高度的水準(zhǔn)面稱為大地水準(zhǔn)面，測(cè)量工作中常以這個(gè)面作為點(diǎn)位投

影和計(jì)算點(diǎn)位高度的基準(zhǔn)面。

旋轉(zhuǎn)橢球體：由于地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻，地面上各點(diǎn)所受的引力大小不同，從而

使得地面上各點(diǎn)的鉛垂線方向產(chǎn)生不規(guī)則的變化，因此大地水準(zhǔn)面實(shí)際上是一個(gè)有微小

起伏的不規(guī)則曲面。在實(shí)際工作中，常選用一個(gè)能用數(shù)學(xué)方程表示并與大地水準(zhǔn)面很接

近的規(guī)則曲面，這樣■?個(gè)規(guī)則曲面就是旋轉(zhuǎn)橢球面。如圖1—1

圖1—1旋轉(zhuǎn)橢球體圖1一2大地水準(zhǔn)面和旋轉(zhuǎn)橢球體

參考橢球體：如圖1—2所示，在適當(dāng)?shù)孛嫔线x定一點(diǎn)P（P點(diǎn)稱為大地原點(diǎn)），令

P點(diǎn)的鉛垂線與橢球面上相應(yīng)P0點(diǎn)的法線重合，并使該點(diǎn)的橢球面與大地水準(zhǔn)面相切，

而且使本國(guó)范圍內(nèi)的橢球面與大地水準(zhǔn)面盡量接近。這項(xiàng)工作稱為參考橢球體的定位。

我國(guó)坐標(biāo)系的建立：1954年建立了北京坐標(biāo)系，后通過重新計(jì)算，將坐標(biāo)原點(diǎn)定在

設(shè)在陜西省涇陽(yáng)縣境內(nèi)，根據(jù)該原點(diǎn)推算而得的坐標(biāo)，稱為“1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系”。

第三節(jié)地面點(diǎn)位的確定

一、坐標(biāo)

1、地理坐標(biāo)

地面點(diǎn)在球面上的位置用經(jīng)緯度表示，稱為地理坐標(biāo)。

2、高斯平面直角坐標(biāo)

高斯平面直角坐標(biāo)是采用橫圓柱投影的方法將球面坐標(biāo)和平面坐標(biāo)相互聯(lián)系的坐標(biāo)

系。

橫圓柱投影方法：設(shè)想把?個(gè)平面卷成一個(gè)橫圓柱，套在圓球外面，使橫圓柱的軸心

球的中心，并使橫圓柱與球面上的?根中央子午線NOS相切（如圖1—4）,將球面上

的圖形投影到橫圓柱面上，然后將橫圓柱面沿南北極的TT和KK，切開并展開成平面，

即可得投影到平面上相應(yīng)的圖形。此時(shí)，中央子午線長(zhǎng)度保持不變，赤道與中央子午線

為相互垂直的直線（如圖1—3）。

圖1一3橫圓柱投影圖1—4高斯投影展開圖

投影帶：根據(jù)投影寬度的不同，分為6。投影帶和3。投影帶。6。帶是從格林威治子午

線算起，格林威治子午線的經(jīng)度為0°,自西向東，經(jīng)度每6。為一帶，中間的一條子午

線，即是該帶的中央子午線。依此類推，把地球分成60個(gè)投影帶。而3。帶是從東經(jīng)1。30,

開始，每隔3。為一帶，第一帶的中央子午線是3。，依此類推，把地球分成120個(gè)3。帶。

高斯——克呂格坐標(biāo)：每一帶中央子午線的投影為平面直角坐標(biāo)系的縱軸X,所以也

把中央子午線稱為軸子午線，向上為正，向下為負(fù)；赤道的投影為平面直角坐標(biāo)系的橫

軸y，向東為正，向西為負(fù)，兩軸的交點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)。

我國(guó)坐標(biāo)的規(guī)定：規(guī)定將每一帶的坐標(biāo)原點(diǎn)西移500km（圖1一5）,即每帶的坐標(biāo)

原點(diǎn)x=0,y=500km,同時(shí)將該點(diǎn)所在的投影帶帶號(hào)加在橫坐標(biāo)前。

圖1—5坐標(biāo)縱軸西移

3、平面直角坐標(biāo)

當(dāng)測(cè)區(qū)范圍較小時(shí)（半徑不超過10km）,可把該部分球面視作平面，即直接將地面

點(diǎn)沿鉛垂線投影到水平面上。平面直角坐標(biāo)規(guī)定見圖1—6。

圖1—6平面直角坐標(biāo)

二、高程

1、絕對(duì)高程：地面點(diǎn)沿鉛垂線方向至大地水準(zhǔn)面的距離稱為該點(diǎn)的絕對(duì)高程或海拔,

以H表示。

2、相對(duì)高程：地面點(diǎn)沿鉛垂線方向至某一假定水準(zhǔn)面的距離稱為該點(diǎn)的相對(duì)高程，

亦稱假定高程。以H，表示。

圖1-7高程示意圖

我國(guó)高程基準(zhǔn)：1956年黃海高程系統(tǒng)，1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)。

第四節(jié)用水平面代替水準(zhǔn)面的限度

一、地球曲率對(duì)水平距離的影響

結(jié)論：在半徑為10km的范圍內(nèi)，地球曲率對(duì)水平距離的影響可以忽略不計(jì)，即可把

該部分球面當(dāng)作水平面。

二、地球曲率對(duì)高程的影響

結(jié)論：盡管距離很短，地球曲率對(duì)高程的影響是必須予以考慮的。

第五節(jié)測(cè)量工作的基本原則

實(shí)際測(cè)量工作中常遵循“從整體到局部”的原則，采用“先控制后碎部”的測(cè)量程序?！皬?/p>

整體到局部”的原則是指測(cè)量工作的布局而言；而“先控制后碎部”的程序是指測(cè)量工作的

先后順序。

高程測(cè)量、水平角測(cè)量和距離測(cè)量是測(cè)量學(xué)的基本內(nèi)容，測(cè)高程、測(cè)角和測(cè)距是測(cè)量

的基本工作，觀測(cè)、計(jì)算和繪圖是測(cè)量工作的基本技能。

第六節(jié)測(cè)繪科學(xué)的發(fā)展概況

測(cè)繪科學(xué)和其他科學(xué)一樣，是由生產(chǎn)的需要而發(fā)生，隨著生產(chǎn)的發(fā)展而發(fā)展的。我

國(guó)是世界文明古國(guó)之一，測(cè)繪科學(xué)在我國(guó)有著悠久的歷史。遠(yuǎn)在4000多年前，夏禹治

水時(shí)，就應(yīng)用簡(jiǎn)單的工具進(jìn)行測(cè)量。公元3世紀(jì)，我國(guó)偉大的制圖學(xué)家裴秀，創(chuàng)立了“制

圖六體”，此六體即是：道里（距離）、準(zhǔn)望（方向）、高下（地勢(shì)起伏）、方邪（地

物形狀）、遇直（河流、道路的曲直）、分率（比例尺），這是世界上最早的制圖規(guī)范。

春秋戰(zhàn)目時(shí)，我國(guó)發(fā)明了指南針，促進(jìn)了測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，這是我國(guó)對(duì)于世界測(cè)量技術(shù)

的偉大貢獻(xiàn)。公元724年，太史監(jiān)南宮說曾在河南北起滑縣，經(jīng)開封、許昌，南到上蔡,

直接丈量了長(zhǎng)達(dá)300km的子午線弧長(zhǎng)，這是我國(guó)第一次用弧度測(cè)量的方法，測(cè)定地球

的形狀和大小，也是世界上最早的一次子午線弧長(zhǎng)測(cè)量。元代郭守敬擬定了全國(guó)緯度測(cè)

量計(jì)劃，共實(shí)測(cè)了27個(gè)點(diǎn)的緯度。清代康熙年間進(jìn)行了大規(guī)模的大地測(cè)量工作，并在

此基礎(chǔ)上進(jìn)行了全國(guó)范圍的地形測(cè)量，最后制成“皇輿全覽圖”，這是世界上完成全國(guó)地

形圖最早的國(guó)家之一。

在國(guó)外，17世紀(jì)初測(cè)量學(xué)在歐洲得到較大發(fā)展。1617年荷蘭人斯納留斯首次進(jìn)行

了三角測(cè)量。1608年荷蘭的漢斯發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，隨后被應(yīng)用到測(cè)量?jī)x器上，使測(cè)繪科

學(xué)產(chǎn)生了巨大變革。隨著第一次產(chǎn)業(yè)革命的興起,測(cè)量的理論和方法不斷得到發(fā)展。1687

年牛頓發(fā)表了萬(wàn)有引力，提出了地球是一個(gè)旋轉(zhuǎn)橢圓體。1794年高斯提出的最小二乘

法理論，以及隨后提出了精確的橫圓柱投影，對(duì)測(cè)繪科學(xué)理論的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)

作用。在19世紀(jì)中許多國(guó)家都進(jìn)行了全國(guó)地形測(cè)量。20世紀(jì)初隨著飛機(jī)的出現(xiàn)和攝影

測(cè)量理論的發(fā)展，產(chǎn)生了航空攝影測(cè)量，給測(cè)繪科學(xué)又一次帶來巨大的變革。

20世紀(jì)50年代起，電子學(xué)、計(jì)算機(jī)、電磁波技術(shù)和空間技術(shù)的興起，使測(cè)繪科學(xué)

又得到新的發(fā)展。如自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、電磁波測(cè)距儀、電子經(jīng)緯儀、電子全站儀、陀螺

經(jīng)緯儀、GPS接收機(jī)等新型測(cè)繪儀器的不斷出現(xiàn)，以及電子計(jì)算機(jī)、遙感技術(shù)、慣性

測(cè)量、衛(wèi)星大地測(cè)量和近景攝影測(cè)量等新技術(shù)的應(yīng)用，使測(cè)繪科學(xué)發(fā)展到了一個(gè)新的階

段，并正向自動(dòng)化、數(shù)字化的方向繼續(xù)前進(jìn)。

近幾十年，我國(guó)測(cè)繪事業(yè)有了很大發(fā)展。建立和統(tǒng)一了全國(guó)坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)；

建立了遍及全國(guó)的大地控制網(wǎng)、國(guó)家水準(zhǔn)網(wǎng)、基本重力網(wǎng)和衛(wèi)星多普勒網(wǎng)；完成了國(guó)家

大地網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)的整體平差、國(guó)家基本圖的測(cè)繪工作；完成了珠穆朗瑪峰和南極長(zhǎng)城站

的地理位置和高程測(cè)量；配合國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)行了大量的測(cè)繪工作，例如進(jìn)行了南京長(zhǎng)

江大橋、葛洲壩水電站、三峽水電站、寶山鋼鐵廠、北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)等工程的精確

放樣和設(shè)備安裝測(cè)量。在測(cè)繪儀器制造方面，現(xiàn)在不僅能生產(chǎn)系列的光學(xué)測(cè)量?jī)x器，還

研制成功各種測(cè)程的光電測(cè)距儀、衛(wèi)星激光測(cè)距儀和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)等先進(jìn)儀器設(shè)

備。在測(cè)繪人才培養(yǎng)方面，已培養(yǎng)出各類測(cè)繪技術(shù)人員數(shù)萬(wàn)名，大大提高了我國(guó)測(cè)繪科

技水平。近年來，GPS全球定位系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用，國(guó)產(chǎn)GIS軟件日趨成熟速趕上

并在某些方面開始領(lǐng)先于國(guó)際測(cè)繪科技水平。

本章小結(jié)

測(cè)量學(xué)是測(cè)繪科學(xué)的一個(gè)組成部分，在工程建設(shè)中起著重要的作用，它包括：地形測(cè)

圖、施工放樣和變形監(jiān)測(cè)等部分。

測(cè)量工作是在地球表面上進(jìn)行的，必須對(duì)地球表面進(jìn)行了解，地球有其自然表面、物

理表面——大地水準(zhǔn)面，數(shù)學(xué)表面——參考橢球體。

水準(zhǔn)面和鉛垂線是測(cè)量工作所依據(jù)的面和線，參考橢球體是測(cè)量成果化算的依據(jù)，但

在小范圍內(nèi)（其半徑一般不超過10km）時(shí)，可把球面視為平面。本課程主要介紹小區(qū)

域的測(cè)量，故不考慮地球曲率的影響，但在高程測(cè)量中，即使距離很短，也應(yīng)顧及地球

曲率的影響。

要確定地面上一點(diǎn)的空間位置，可以用坐標(biāo)和高程表示。測(cè)量中常用的坐標(biāo)有：地理

坐標(biāo)、高斯平面直角坐標(biāo)和平面直角坐標(biāo)。本課程主要用到平面直角坐標(biāo)，請(qǐng)注意它和

數(shù)學(xué)上的平面直角坐標(biāo)的不同。高程分為絕對(duì)高程和相對(duì)高程，我們一般用絕對(duì)高程。

測(cè)量工作常遵循“從整體到局部”的原則，采用“先控制后碎部”的測(cè)量程序。

第二章水準(zhǔn)測(cè)量

第一節(jié)水準(zhǔn)測(cè)量原理

圖2—1水準(zhǔn)測(cè)量原理

提出問題：已知A點(diǎn)的高程為HA，要測(cè)定B點(diǎn)的高程HB。

解決問題：所需儀器——水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺，水準(zhǔn)儀架在兩尺之間，水準(zhǔn)尺在AB兩點(diǎn)

各垂直豎立一條。

利用水平視線讀出A點(diǎn)尺上的讀數(shù)a及B點(diǎn)尺上的讀數(shù)b,由圖可知A、B兩點(diǎn)的高

差為：

-a-b

測(cè)量是由已知點(diǎn)向未知點(diǎn)方向前進(jìn)的，即由A（后）一＞B（前）故稱：

A點(diǎn)為后視點(diǎn)，B為前視點(diǎn)。a為后視讀數(shù)，b為前視讀數(shù)。A尺為后視尺，B尺為

前視尺。

上面公式可以寫為：

高差=后視讀數(shù)一前視讀數(shù)。

高程計(jì)算方法一：

%=小+心

高程計(jì)算方法二：

儀器的視線高程，用可表示，耳=乩+。

B點(diǎn)的高程為：/-6=肛+”6

通過水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理我們知道：為了進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，必須要有?個(gè)能通過水平視

線的水準(zhǔn)儀和有刻度的水準(zhǔn)尺。

第二節(jié)DS3型微傾式水準(zhǔn)儀及其使用

一、DS3型微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造

圖2—2DS3型微傾式水準(zhǔn)儀

DS3型水準(zhǔn)儀組成：

望遠(yuǎn)鏡：物鏡、對(duì)光透鏡，十字絲分劃板、目鏡

水準(zhǔn)器：管水準(zhǔn)器（水準(zhǔn)管）、圓水準(zhǔn)器

托板：通過微傾軸與望遠(yuǎn)鏡連接

基座：軸套、腳螺旋

DS3型水準(zhǔn)儀涉及的基本概念：

F絲

圖2—3十字絲

十字絲分劃板：有上絲、下絲、中橫絲、豎絲，用來瞄準(zhǔn)和讀數(shù)

視準(zhǔn)軸：十字絲的交點(diǎn)和物鏡光心的連線稱為望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸，是用來瞄準(zhǔn)和讀數(shù)的

視線。

望遠(yuǎn)鏡的作用：提供一條瞄準(zhǔn)目標(biāo)的視線；將遠(yuǎn)處的目標(biāo)放大，提高瞄準(zhǔn)和讀數(shù)的精

度。

水準(zhǔn)管：下圖為水準(zhǔn)管示意圖

平面圖

圖2—4水準(zhǔn)管

水準(zhǔn)管分劃值：水準(zhǔn)管上相鄰兩分劃（即2mm）間的弧長(zhǎng)所對(duì)的圓心角值。DS3型

水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)管分劃值一般為。水準(zhǔn)管分劃值是水準(zhǔn)管靈敏度的指標(biāo)，水準(zhǔn)管分劃值越

小，水準(zhǔn)管靈敏度越高。

為了進(jìn)一步提高水準(zhǔn)管的靈敏度和測(cè)量方便，安裝了符合水準(zhǔn)，觀測(cè)符合水準(zhǔn)窗口，

有如下情況：

直用段鋪

不水平水平

(b)(c)

圖2-5符合水準(zhǔn)器

圓水準(zhǔn)器：用來粗略整平儀器。

圖2—6圓水準(zhǔn)器

水準(zhǔn)儀能提供水平視線的基本要求：水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸。

二、水準(zhǔn)尺和尺墊

rzl

rl二a

坦

二

二

均

二塔

尺

U3二

二

口

二

.13

1自

墊

和尺

準(zhǔn)尺

7水

圖2—

使用

儀的

水準(zhǔn)

三、

儀器

整平

粗略

置和

1、安

。

相反

右手

向，

動(dòng)方

泡運(yùn)

是氣

方向

運(yùn)動(dòng)

指的

大拇

左手

示，

圖所

：如

方法

整平

粗略

方向

移動(dòng)

氣泡

(a)

平

的整

準(zhǔn)器

圓水

8

圖2—

準(zhǔn)尺

準(zhǔn)水

2、瞄

讀數(shù)

平和

確整

3、精

圖2—9水準(zhǔn)尺讀數(shù)

讀數(shù)為1.948m

第三節(jié)水準(zhǔn)測(cè)量的一般方法

一、水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施

圖2—10水準(zhǔn)測(cè)量示意圖

A,=啊-8,

將上述各式相加即得AB兩點(diǎn)高差:

=%+%+%+%=2人=(a,+a,+a34-.)一+4+53+b>

=2>-￥

則B點(diǎn)高程為：

HU”

水準(zhǔn)測(cè)量記錄

后視讀數(shù)(m)高差(m)

測(cè)站測(cè)點(diǎn)百程(m)備注

前視讀數(shù)(m)+—

A后1.85271.632

11.194

TPi前0.65872.826

TPi后1.672

20.312

TPz前1.36073.138

TP后1.029

3t0.443

TP3前1.47272.695

TPs后1.7541985年國(guó)家高程基準(zhǔn)

40.358

B前1.39673.053

計(jì)

售S后6.3071.86473.053

的2前一)4.886-)0.443-)71.632

校+1.421+1.421+1.421

核

二、水準(zhǔn)測(cè)量的校核方法和精度要求

(一)測(cè)站校核

1、改變儀器高法

2、雙面尺法

(-)路線校核

水準(zhǔn)測(cè)量的路線形式有多種，下面對(duì)單一水準(zhǔn)測(cè)量路線形式進(jìn)行校核:

1、閉合水準(zhǔn)路線

圖2-11閉合水準(zhǔn)路線

閉合差M：M=

等外水準(zhǔn)測(cè)量閉合差要求:

平地

山地必唐=±1%^1

式中L——路線長(zhǎng)度，以km計(jì)；n——測(cè)站數(shù)。

若高差閉合差的絕對(duì)值大于M七，說明測(cè)量成果不符合要求，應(yīng)當(dāng)重測(cè)。

2、附合水準(zhǔn)路線

BMABMB

20

圖2—12附合水準(zhǔn)路線

3、支水準(zhǔn)路線

L

圖2—13支水準(zhǔn)路線

第四節(jié)水準(zhǔn)路線閉合差的調(diào)整和高程計(jì)算

一、閉合和附合水準(zhǔn)路線高差閉合差的調(diào)整

下面用算例介紹計(jì)算過程

(-)高差閉合差的計(jì)算

閉合差M=下.一緣一哈=13.876-(43.640-29.830)=+0.066m允

許閉合差，說明觀測(cè)成果符合要求，可進(jìn)行閉合差調(diào)整。

(二)高差閉合差的調(diào)整

高差閉合差的調(diào)整原則是：將閉合差反其符號(hào)，按路線長(zhǎng)度或測(cè)站數(shù)成正比分配到各

段高差觀測(cè)值上。則高差改正值為：

M=一親他散^

式中Z工一路線總長(zhǎng)；

——第i測(cè)段長(zhǎng)度(i=1、2..........)；

工行——測(cè)站總數(shù)；

為第i測(cè)段測(cè)站數(shù)。

在本例中，按與測(cè)站數(shù)成正比分配，則BMi至第一點(diǎn)的高差改正值為:

AA0066

M_序“產(chǎn)-加“交=Y01垢

附合水準(zhǔn)路線高差閉合差的調(diào)整

路線長(zhǎng)度高差（m）改正后高

點(diǎn)號(hào)高程（m）備注

（公里）觀測(cè)值改正值差（m）

BMi29.830

35+8.364-0.013+8.351

138.181

1.5-3.827-0.006-3.833

234.348

2.3+3.464-0.009+3.455

1985年

337.803國(guó)家高

3.542.186-0.013+2.173程基準(zhǔn)

439.976

3.9-1.335-0.015-1.350

538.626

2.545.024-0.010+5.014

BJfe43.640

Z17.2+13.876-0.066+13.810

二、支水準(zhǔn)路線高差閉合差的調(diào)整

支水準(zhǔn)路線閉合差的調(diào)整是：取往測(cè)和返測(cè)高差絕對(duì)值的平均值作為兩點(diǎn)的高差值,

其符號(hào)與往測(cè)同；然后根據(jù)起點(diǎn)高程以各段平均高差推算各測(cè)點(diǎn)的高程。

第五節(jié)微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正

本節(jié)概述

水準(zhǔn)儀各軸線應(yīng)滿足下列條件：

1、圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器的豎軸，即LfL〃W；

2、十字絲橫絲垂直于豎軸；

3、水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸，即LL//CC（主要條件）。

V

圖2—14水準(zhǔn)儀的軸線關(guān)系

一、圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正

1、檢驗(yàn)

2、校正

圖2—15圓水準(zhǔn)儀的校正圖2-16圓水準(zhǔn)儀校正設(shè)備

二、十字絲橫絲垂直于豎軸的檢驗(yàn)和校正

1、檢驗(yàn)

圖2—17十字線橫絲的檢驗(yàn)

2、校正

圖2—18十字絲分劃板校正設(shè)備

三、水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)和校正

1、檢驗(yàn)

a、在比較平坦的地面上相距50米左右打兩個(gè)木樁或放兩個(gè)尺墊作為固定點(diǎn)A和B,

立上水準(zhǔn)尺。

b、將儀器安置于距A點(diǎn)和B點(diǎn)的等距離處，測(cè)得高差％=ai—4,此時(shí)即使視線是

傾斜的，但因?yàn)閮x器到兩標(biāo)尺的距離相等，故誤差相等，即K=X2(D1tgi=D2tgi),由

此求得的高差hi還是正確的；

c、將儀器安置于B點(diǎn)附近(距B點(diǎn)約3米，當(dāng)然也可以安置于A尺附近)，測(cè)第二

次高差f)2=a2-b?。

d、判斷：若h2與％的差值不超過3mm，則說明儀器的水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸；若

h2與％的差值大于3mm則說明水準(zhǔn)管軸不平行于視準(zhǔn)軸，必須進(jìn)行校正。

圖2—19水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)

2、校正

a、求遠(yuǎn)尺正確讀數(shù):

，=%+也

b、校正方法是：轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，令在A尺上的讀數(shù)恰為，此時(shí)視線水平，但符合氣

泡不居中，則用校正針拔動(dòng)水準(zhǔn)管上、下兩個(gè)校正螺絲，使氣泡居中，水準(zhǔn)管軸即平行

于視準(zhǔn)軸。

c、再次檢查：測(cè)第三次高差，求得h3=a3—b3,若h3與鎬之差不超過3mm,則校

正工作結(jié)束。

松上緊下松下緊t

圖2—20水準(zhǔn)管的校正

第六節(jié)水準(zhǔn)測(cè)量的誤差及其消減方法

一、儀器誤差

1、儀器校正不完善的誤差

2、水準(zhǔn)尺誤差：

水準(zhǔn)尺誤差包括刻劃和尺底零點(diǎn)不準(zhǔn)確等誤差。

二、觀測(cè)誤差

1、視差

由于對(duì)光不完善而引起的誤差稱為視差。要認(rèn)真做好對(duì)光工作。

圖2—21視差

2、整平誤差

利用符合水準(zhǔn)器整平儀器的誤差約為（為水準(zhǔn)管分劃值），若儀器至水準(zhǔn)尺的距離為

D,則在讀數(shù)上引起的誤差為：

『丁。

式中。"=206265",指1弧度所對(duì)應(yīng)的秒數(shù)。

3、照準(zhǔn)誤差

當(dāng)V=30,D=100m時(shí)，*>=±0.97mm?

4、水準(zhǔn)尺豎立不直的誤差

圖2—22水準(zhǔn)尺豎立不直的誤差

結(jié)論：尺立正，視線不要太高。

三、外界條件的影響

1、儀器和尺墊升降的誤差

圖2—23儀器下沉引起的誤差

結(jié)論：儀器和尺墊要踩緊，不要松動(dòng)。觀測(cè)要迅速，在高等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量中采用一定的

觀測(cè)手段。

2、地球曲率的影響

圖2—24地球曲率引起的誤差

結(jié)論：將儀器安置于距A點(diǎn)和B點(diǎn)等距離處，這時(shí)6產(chǎn)星，hAB=a-b,就可消除地球

曲率的影響。

3、大氣折光的影響

圖2—25大氣折光引起的誤差

結(jié)論：在水準(zhǔn)測(cè)量中，視線不能太接近地面，高度應(yīng)在0.3米以上；前后視地表應(yīng)大

致一樣；視線盡可能避免跨越河流、塘堰等水面，否則應(yīng)特別注意。

第八節(jié)精密水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀（略講）

一、精密水準(zhǔn)儀

圖2—26WildN3型水準(zhǔn)儀

二、電子水準(zhǔn)儀

1、電子水準(zhǔn)儀的原理。

2、條形碼標(biāo)尺。

3、電子水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)及應(yīng)用。

本章小結(jié)

1、水準(zhǔn)測(cè)量是利用水平視線來測(cè)定兩點(diǎn)的高差，進(jìn)而推算出待定點(diǎn)的高程。

2、水準(zhǔn)儀是用來測(cè)量?jī)牲c(diǎn)高差的儀器，它包括望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)管、托盤和基座。水準(zhǔn)

儀可以提供一條水平視線。

3、在水準(zhǔn)測(cè)量中，由于待定點(diǎn)與已知點(diǎn)相距較遠(yuǎn)，往往要安置儀器多次。觀測(cè)時(shí)，

在一測(cè)站上讀取后尺與前尺讀數(shù)，然后后視讀數(shù)減前視讀數(shù)，即得該站兩點(diǎn)之高差；儀

器搬至下一站，同法測(cè)得第二站高差.....依次繼續(xù)下去，所得各測(cè)站上高差之和即為

所需測(cè)定的兩點(diǎn)的高差。在實(shí)際作業(yè)時(shí)，應(yīng)采用表格隨測(cè)、隨記、隨算，并依據(jù)（￡后

視一2前視）=z高差=（終點(diǎn)高程一終點(diǎn)高程）來校核計(jì)算是否有誤。

4、由于測(cè)量不可避免的存在誤差，一般按照一定的水準(zhǔn)路線測(cè)量。單一水準(zhǔn)路線分

為附合水準(zhǔn)路線、閉合水準(zhǔn)路線和支水準(zhǔn)路線。路線滿足精度要求后，應(yīng)對(duì)閉合差進(jìn)行

調(diào)整。調(diào)整的原則是：將閉合差反其符號(hào)，按路線長(zhǎng)度或測(cè)站數(shù)成正比分配到各段高差

觀測(cè)值上。

5、為了保證測(cè)量成果的應(yīng)有精度，除消除錯(cuò)誤外，應(yīng)注意做好對(duì)光工作，以消除視

差；盡可能使前后距相等，以消除水準(zhǔn)管不平行于視準(zhǔn)軸誤差的影響、地球的率的影響

以及削弱大氣折光的影響；令符合氣泡嚴(yán)格居中讀數(shù)，以消減儀器整平誤差；在限制的

視線內(nèi)立尺，并仔細(xì)估讀，以提高讀數(shù)精度；視線應(yīng)離開地面在0.3m以上，以削弱折

光差等。

6、在進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量前，應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行檢驗(yàn)、校正。以達(dá)到：①圓水準(zhǔn)器軸平行于儀

器的豎軸；②十字絲橫絲垂直于豎軸；③水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸。

第三章角度測(cè)量

第一節(jié)水平角測(cè)量原理

圖3—1水平角測(cè)量原理

水平角的概念：地面上兩直線之間的夾角在水平面上的投影。

水平角測(cè)量公式：Zaob

測(cè)量水平角的儀器必須滿足的條件：

（1）必須有一個(gè)帶刻度的圓盤，測(cè)角時(shí)能水平放置，且圓盤中心位于角頂0的鉛垂

線上。

（2）必須有一個(gè)能上下、左右轉(zhuǎn)動(dòng)用以瞄準(zhǔn)目標(biāo)的望遠(yuǎn)鏡，且在儀器水平，望遠(yuǎn)鏡

上下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)掃出一個(gè)豎直面。

第二節(jié)DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀

本節(jié)概述

我國(guó)生產(chǎn)的光學(xué)經(jīng)緯儀，按精度從高至低排列，分為DJ07、DJ1、DJ2和DJ6數(shù)種。

本章主要介紹普通測(cè)量中常用的DJ6型和DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀及電子經(jīng)緯儀。

一、照準(zhǔn)部

DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀外形圖

望遠(yuǎn)鏡：物鏡、對(duì)光透鏡，十字絲分劃板、目鏡。

水準(zhǔn)管、橫軸、豎直度盤（豎盤在望遠(yuǎn)鏡左邊稱為盤左，反之稱為盤右）。

二、水平度盤

水平度盤系用光學(xué)玻璃制成。在度盤上依順時(shí)針刻有0°到360。的分劃，用以測(cè)量水

平角。讀數(shù)方法見下圖：

水平

as

6sWf!I0

iliriilmliuiliiuimiliiiiliiiiliiiiliiiihtdititlinili

654、？I0

M

豎直

圖3—2DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)

三、基座

基座是用來支承整個(gè)儀器的底座，使用中心螺旋把整個(gè)經(jīng)緯儀與三腳架相連接。

第三節(jié)DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀（略講）

下圖是我國(guó)蘇州第一光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀，其構(gòu)造與DJ6型基本相

同，但讀數(shù)裝置和讀數(shù)方法有所不同。

圖3—3DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀外形圖

圖3—4DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)

第四節(jié)電子經(jīng)緯儀（略）

（略）

第五節(jié)水平角測(cè)量

一、經(jīng)緯儀的安置

1、對(duì)中：分為垂球?qū)χ泻凸鈱W(xué)對(duì)中

2、整平：將水準(zhǔn)管整平，使水準(zhǔn)管在任意方向都居中。

右

圖3-5水準(zhǔn)管整平方法

注意事項(xiàng)：

在垂球?qū)χ?，?duì)中與整平相互獨(dú)立，應(yīng)先對(duì)中后在整平，對(duì)中最大偏差一般不大于

3mm,整平誤差在任意方向不超過半格。

在光學(xué)對(duì)中時(shí)，對(duì)中和整平相互影響。對(duì)中后，要應(yīng)用腳架大致整平儀器（使圓氣泡

居中），然后在利用腳螺旋整平，整平后觀測(cè)是否對(duì)中，如果不對(duì)中，可以松開中心螺

絲，使精確對(duì)中，然后再整平，這個(gè)工作重復(fù)兩三次即可完成對(duì)中整平工作。

二、水平角觀測(cè)

1、測(cè)回法

圖3—6測(cè)回法測(cè)水平角

（1）安置儀器，對(duì)中和整平;

（2）盤左瞄準(zhǔn)左方目標(biāo)A；

（3）配度盤使水平度盤的讀數(shù)略大于0°（如圖0°01'06"）,記入記錄手薄。

（4）按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)右方目標(biāo)B,讀出水平度盤讀數(shù)，此為上半測(cè)

回角值。

（5）盤右瞄準(zhǔn)左方目標(biāo)A讀數(shù)，再瞄準(zhǔn)右方目標(biāo)B讀數(shù)，稱為下半測(cè)回的角值。取

兩個(gè)半測(cè)回的平均值作為一測(cè)回的角值。

（6）為了消減由于度盤刻劃不均勻?qū)y(cè)角的影響，在每個(gè)測(cè)回觀測(cè)時(shí)，應(yīng)變換度盤

位置，變換數(shù)值按180°/n計(jì)算（n個(gè)測(cè)回?cái)?shù)）。

（7）按下表計(jì)算水平角。

限差要求：測(cè)回差不超過24"。

水平角觀測(cè)記錄

測(cè)站豎盤水平度盤讀數(shù)半測(cè)回角值