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1、1 测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位的科学。测定、测设两部分内容。一、测量学的概念第一节 测量学的任务及其应用第1页/共159页21、地球的自然表面 2、地球的物理表面水准面 3、地球的数学表面旋转椭球体面第二节 地球的形状和大小第2页/共159页3 铅垂线:重力的方向线称为铅垂线基准线 水准面:任何一点都与重力方向相垂直的面。或水在静止时的表面。与水准面相切的平面。水平面:第3页/共159页4 大地水准面:与平均海水面相吻合并向大陆岛屿延伸而形成的封闭曲面称为大地水准面测量基准面 所包围的形体称为大地体。地球椭球体:椭圆绕其短轴旋转而成的旋转椭球体，又称地球椭球体。第4页/共15
2、9页5第三节 地面点位的确定返回 地面点的空间位置须由三个参数来确定，即该点在大地水准面上的投影位置（x,y）和该点的高程H。第5页/共159页6测量坐标系与数学坐标系的区别：坐标轴不同 象限旋转顺序不同 xo y 第6页/共159页72地面点的高程 （1）绝对高程 地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程，简称高程，用H表示。（2）相对高程 地面点到假定水准面的铅垂距离，称为该点的相对高程或假定高程。（3）高差 地面两点间的高程之差，称为高差，用h表示。高差有方向和正负。第7页/共159页8平面坐标：半径10km范围内 高程：影响大，一般超过200m 即需改正 第四节 用水平面代替水
3、准面的限度第8页/共159页9第五节 测量工作概述第9页/共159页10 测量工作的原则：1、在布局上遵循“由整体到局部”的原则，在精度遵循“由高级到低级”的原则，在程序上遵循“先控制后碎部”的原则2、在测量过程中，遵循“随时检查，杜绝错误”的原则1、控制测量：2、碎部测量：测量工作的程序第10页/共159页11测距离、角度、高差是测量的基本工作距离、水平角、高差称测量三要素观测、计算、绘图是测量工作的基本技能 测量的基本工作：第11页/共159页12第二章 水准测量第12页/共159页13一、水准测量原理 水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差
4、，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。第一节 水准测量原理第13页/共159页14ABabhAB A、B两点间高差hAB为：前进方向高差等于后视读数减去前视读数。第14页/共159页15二、计算未知点高程 1高差法大地水准面HAABabhAB前进方向HB第15页/共159页16 2视线高法ABabhAB前进方向大地水准面HAHBHBHi第16页/共159页17第二节 DS3水准仪及其操作 水准测量所使用的仪器为水准仪，工具有水准尺和尺垫。第17页/共159页18一、DS3微倾式水准仪的构造水准器望远镜基座第18页/共159页19 视准轴CC 十字丝交点与物镜光心的连线 过零点与内
5、表面相切的直线 CCLL 构造满足的主要条件 水准管轴LL：圆水准器轴LL 过零点的球面法线 LLVV。第19页/共159页20三、水准仪的操作1、安置仪器2、粗略整平3、瞄准水准尺4、精确整平5、读数第20页/共159页21 视差 水准尺的尺像与十字丝平面不重合。仔细地转动物镜对光螺旋，直至尺像与十字丝平面重合。眼睛在目镜端上下移动，有时可看见十字丝的中丝与水准尺影像之间相对移动的现象。产生的原因 消除的方法第21页/共159页22第三节 普通水准测量及 其成果整理第22页/共159页23一、水准点 用水准测量的方法测定的高程控制点，称为水准点。第23页/共159页24 相邻两水准点间的路线
6、称为测段。二、水准路线 在水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。BMABMBh1h2h3h4123第24页/共159页25 在一般的工程测量中，水准路线布设形式主要有以下三种形式：1附合水准路线2闭合水准路线3支水准路线第25页/共159页261、测站检核：变仪器高法和双面尺法2、计算检核：a-b=h=2h平均=2（H终-H起）3、成果检核：附合水准路线：h理=H终-H始 闭合水准路线：h理=0 支水准路线：h往理+h返理=0三、普通水准测量方法第26页/共159页27测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数BMA2.014+0.791+0.79232.
7、1861.901TP11.223+0.7931.108TP12.312+1.862+1.8642.424TP20.450+1.8660.558TP22.077+1.211+1.2131.955TP30.866+1.2150.740TP32.413+1.512+1.5142.287TP40.901+1.5160.771TP40.418-1.932-1.9330.533BMC2.350-1.9342.467计算检核回内业计算35.63618.33411.434+6.900+3.450a-b=18.334-11.434=+6.900(a-b)/2=+3.450h=+6.900(h/2)=+3.450
8、HC-HA=+3.450第27页/共159页28四、水准测量成果整理目的：求各点高程 fh=h观 h理高差改正数：高差闭合差的计算：关键步骤：第28页/共159页29(一)附合水准路线的计算已知HA65.376m，HB68.623m，1、2、3为待定高程的水准点。h11.575mh22.036mh31.742mh41.446mn18L11.0kmn212L21.2kmn314L31.4kmn416L42.2kmBMA123BMB第29页/共159页30点号点号距离距离/km测站测站数数实测高差实测高差/m改正数改正数/mm改正后高差改正后高差/m高程高程/m点号点号备备注注123456789B
9、MA1.081.575 121.56365.376BMA166.93911.2122.036 142.022268.96121.4141.742 161.758367.20332.2161.446 261.420BMB68.623BMB5.8503.315683.427辅助辅助计算计算成果合格第30页/共159页31(二)闭合水准路线成果计算BMA123h11.575mh22.036mh31.742mh41.349n18L11.0kmn212L21.2kmn314L31.4kmn416L42.2kmHA65.376m第31页/共159页32点号点号距离距离/km测站测站数数实测高差实测高差/m
10、改正数改正数/mm改正后高差改正后高差/m高程高程/m点号点号备备注注123456789BMA1.081.57565.376BMA111.2122.036221.4141.742332.2161.349BMA65.376BMA辅助辅助计算计算闭合水准路线成果计算5.850-0.068成果合格681214162666.96364.94166.69901.5872.0221.7581.323第32页/共159页33第四节 DS3型水准仪的检验与校正第33页/共159页34（1）LLVV；（2）十字丝的中丝VV；（3）LLCC。一、水准仪应满足的几何条件第34页/共159页35二、水准仪的检验与校正
11、第35页/共159页361圆水准器的检校 检校目的：LLVV检验方法整平圆气泡，转180，若气泡仍居中，条件满足，否则，需校正。校正方法校正螺丝校一半，脚螺旋调一半。第36页/共159页372十字丝中丝的检校检校目的：十字丝中丝 VV校正方法：转动十字丝环，直至中丝水平检验方法瞄准一固定点，转动望远镜，若该点始终沿中丝移动，说明条件满足，否则需校正。第37页/共159页383水准管的检校检校目的：LLCC（3）计算检验方法（1）水准仪在A、B中点测出正确高差hAB（2）水准仪在B点附近，得A尺应有读数若 i20，校正。第38页/共159页39校正方法 转动微倾螺旋，使十字丝的中丝对准A点尺上应
12、读读数a2，此时视准轴处于水平位置，而水准管气泡不居中。用校正针先拨松水准管一端左、右校正螺钉，再拨动上、下两个校正螺钉，使偏离的气泡重新居中，最后要将校正螺钉旋紧。第39页/共159页40第三章 角度测量第40页/共159页41一、水平角测量原理：水平角:地面上某点到两目标的方向线铅垂投影在水平面上所成的角度。用表示，0360。第一节 角度测量原理u =b-a 第41页/共159页42竖直角:在同一竖直面内，地面某点至目标方向线与水平视线间的夹角，又称倾角。090。视线在水平线的上方，为仰角，符号为正；视线在水平线的下方，为俯角，符号为负。二、竖直角测量原理测量原理：视线水平时的竖盘读数为一
13、常数（90的倍数）。第42页/共159页43第二节 DJ6光学经纬仪 及其操作第43页/共159页44一、DJ6型光学经纬仪的构造基座照准部水平读盘第44页/共159页45三、DJ6光学经纬仪的基本操作安置仪器瞄准目标读数第45页/共159页46 （1）对中目的：仪器中心与测站点位于同一铅垂线上。方法：垂球：误差3mm 光学：误差20，需校正瞄准AB中点M，抬高望远镜，拨支架上的偏心轴承，使十字丝交点对准P点。第63页/共159页645竖盘指标差的检验（1）检校目的：竖盘指标指在正确位置。（2）检验方法第64页/共159页65第六节 角度测量误差与注意事项第65页/共159页66一、仪器误差
14、1.CC不HH横轴（视准轴误差）盘左、盘右观测取平均值度盘CRR CHH度盘LLC CHH第66页/共159页67CCHHiVV 2.HH不VV（横轴误差）盘左、盘右观测取平均值CCHHiVV第67页/共159页683.水平度盘的偏心差盘左、盘右观测取平均值第68页/共159页69 4.水平度盘刻划不均匀误差 多测回观测，按180/n变换水平度盘位置 5.仪器竖轴倾斜误差无法采用一定的观测方法加以消除。在经纬仪使用之前应严格检校仪器竖轴与水准管轴的垂直关系。第69页/共159页70二、观测误差 1仪器对中误差OOeBA12D1D2第70页/共159页712.目标偏心误差OAALeD第71页/共
15、159页72第四章 距离测量距离：两点间的水平长度第72页/共159页73第一节 钢尺量距第73页/共159页74二、直线定线 在两点的连线上标定出若干个点，这项工作称为直线定线。按精度要求的不同，直线定线分为：目估定线经纬仪定线第74页/共159页75相对误差K应化为分子为的分数形式。第75页/共159页76第二节 视距测量第76页/共159页77 视线倾斜时水平距离的计算公式为：视线倾斜时高差的计算公式为：第77页/共159页78第五章 测量误差的基本知识第78页/共159页79一、测量误差的来源 仪 器 观测者外界环境观测条件，称非等精度观测称等精度观测相同，不相同，第一节 测量误差概述
16、第79页/共159页80二、测量误差的分类系统误差偶然误差第80页/共159页811系统误差 定义：在相同观测条件下，对某量进行一系列观测，如果误差出现的符号和大小均相同，或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。特性：累积性。消除或削减措施：（2）选择适当的观测方法 （1）进行计算改正 第81页/共159页822偶然误差 在相同的观测条件下，对某量进行一系列的观测，如果观测误差的符号和大小都不一致，表面上没有任何规律性，这种误差称为偶然误差。第82页/共159页83三、偶然误差的统计特性：（1）在一定的观测条件下，偶然误差的绝对值有一定的限值（范围）（2）绝对值较小的误差比绝对值较大的误差出
17、现的概率大（大小）（3）绝对值相等的正、负误差出现的概率相同（符号）（4）同一量的等精度观测，其偶然误差的算术平均值，随观测次数n的无限增加而趋于零（抵偿性）偶然误差的数学期望等于零第83页/共159页84测量中可用作为衡量精度指标的一个标准目的：求观测值的最可靠值，并衡量其精度；指导实际。第84页/共159页85第二节 评定精度的标准精度：指误差分布的密集或离散的程度，即离散度的大小。衡量精度的指标：能够反映误差离散度大小的数字第85页/共159页86 在测量工作中，常采用以下几种标准评定测量成果的精度。中误差相对中误差极限误差第86页/共159页87Z=F(x1,x2,.,xn)第87页/
18、共159页88第六章 小地区控制测量第88页/共159页89第二节 直线定向 确定直线与标准方向之间的水平角度，称为直线定向。第89页/共159页90一、标准方向 1真子午线方向 过地球表面某点的真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向。2磁子午线方向 磁子午线方向是在地球磁场作用下，磁针在某点自由静止时其轴线所指的方向。3坐标纵轴方向 在高斯平面直角坐标系中，坐标纵轴线方向就是地面点所在投影带的中央子午线方向。第90页/共159页91二、表示直线方向的方法方位角：从直线起点的标准方向北端起，顺时针方向量至该直线的水平夹角。取值范围：0360。O1标准方向NnON为真子午线方向真方位角A n
19、ON为磁子午线方向磁方位角AmnON为坐标纵轴方向坐标方位角第91页/共159页9212NNx12A12Am12(+)()三、几种方位角之间的关系第92页/共159页93 五坐标方位角的推算 四、正、反坐标方位角第93页/共159页94六、象限角 1象限角 某直线与x轴北南方向所夹的锐角（090），再冠以象限符号，称为该直线的象限角R。x(N)y(E)ORO11(S)(W)2RO23RO34RO4(NE)(SE)(SW)(NW)第94页/共159页952坐标方位角与象限角的换算关系x(N)x(N)x(N)x(N)y(E)y(E)yy(S)(S)(W)(W)OOOORO1O2RO2O3RO3RO
20、4O41234O1在第象限在第象限在第象限在第象限第95页/共159页96 1坐标正算（极坐标化为直角坐标）2.坐标反算（直角坐标化为极坐标）第三节 坐标正算与坐标反算第96页/共159页97第四节 导线测量第97页/共159页98 测定各导线边的长度和各转折角，根据起算数据，推算出各边的坐标方位角，从而求出各导线点的坐标，称为导线测量。将测区内相邻控制点用直线连接而构成的折线图形，称为导线。构成导线的控制点，称为导线点。第98页/共159页99一、导线的布设形式1闭合导线2附合导线3支导线第99页/共159页1001闭合导线AB1234xl 求：1、2、3、4点坐标l 已知：AB,xB,yB
21、l 观测：各内角、各连接边第100页/共159页1012附合导线ABx123CDx已知：AB,xB,yB CD,xC,yCl观测：左角或右角、各连接边 l 求：1、2、3点坐标第101页/共159页1023支导线ABx12已知：AB,xB,yB观测：左角或右角、各连接边 求：1、2点坐标第102页/共159页103二、导线测量的外业工作1踏勘选点2建立标志3导线边长测量4转折角测量 5连接测量第103页/共159页104三、导线测量的内业计算 目的：求各点坐标 关键：（1）角度闭合差的计算和分配（2）坐标增量闭合差的计算和分配第104页/共159页105角度检核条件闭合导线附合导线第105页/
22、共159页106坐标增量检核条件闭合导线附合导线第106页/共159页1071、闭合导线的坐标计算1234x5第107页/共159页108点点号号观测角观测角（左角）（左角）改正改正数数改正角改正角坐标坐标方位角方位角距离距离m增量计算值增量计算值改正后增量改正后增量坐标值坐标值点点号号x/m y/m x/m y/mx/my/m1234=2+35678910111213辅辅助助计计算算1234512123451闭合导线坐标计算表第108页/共159页109三、附合导线坐标计算AB1234CD第109页/共159页110点点号号观测角观测角（右角）（右角）改正改正数数改正角改正角坐标坐标方位角方
23、位角距离距离m增量计算值增量计算值改正后增量改正后增量坐标值坐标值点点号号x/m y/m x/m y/mx/my/m1234=2+35678910111213AABB11223344CCDD辅辅助助计计算算附合导线坐标计算表第110页/共159页111第七节 高程控制测量第111页/共159页112三角高程测量原理iABvDhAB大地水准面HAHB对向观测，其较差不应大于0.4D（m）第112页/共159页113第七章 地形图的测绘第113页/共159页114第一节 地形图的基本知识第114页/共159页115 地面上有明显轮廓的，天然形成或人工建造的各种固定物体称为地物。地球表面的高低起伏状
24、态称为地貌。地形图：按一定的比例尺，用规定的符号表示地物、地貌平面位置和高程的正射投影图。第115页/共159页116一、地形图的比例尺 1地形图比例尺的概念 地形图上任一线段的长度与它所代表的实地水平距离之比，称为地形图比例尺。2比例尺的表示方法 数字比例尺 图示比例尺第116页/共159页117比例尺比例尺1:50001:20001:10001:500比例尺精度比例尺精度/m0.500.200.100.053比例尺精度 地形图上0.1mm的长度所代表的实地水平距离，称为比例尺精度，用表示，即几种常用地形图的比例尺精度第117页/共159页118用途：（1）确定测图时的量距精度；（2）可确定
25、测图的比例尺。第118页/共159页119二、地形图的分幅和编号梯形分幅（国际分幅）：按经纬线矩形分幅：按坐标格网 编号：图幅西南角坐标公里数编号xy第119页/共159页120三、地形图的图框外注记1、地形图的图名2、图号3、图廓和接合图表第120页/共159页121 地形图上表示地物类别、形状、大小及位置的符号称为地物符号。比例符号非比例符号半比例符号地物注记四、地物符号第121页/共159页122五、地貌符号等高线第122页/共159页1231、等高线的概念 地面上高程相同的相邻各点连成的闭合曲线，称为等高线。2、等高距和等高线平距 相邻等高线之间的高差称为等高距，也称为等高线间隔，用h
26、表示。相邻等高线之间的水平距离称为等高线平距，用d表示。第123页/共159页1243、几种基本地貌的等高线 （1）山头和洼地的等高线（2）山脊与山谷的等高线 (3)鞍部的等高线 (4)陡崖和悬崖的表示方法第124页/共159页1254、等高线的分类（1）首曲线（2）计曲线（3）间曲线（4）助曲线第125页/共159页1265、等高线的特性（1）同一条等高线上各点的高程相同。（2）等高线必定是闭合曲线。如不在本图幅内闭合，则必在相邻的图幅内闭合。（3）除在悬崖、陡崖处外，不同高程的等高线不能相交。（5）山脊、山谷的等高线与山脊线、山谷线正交。（4）等高线平距小，表示坡度陡，平距大表示坡度缓，平
27、距相等则坡度相等。第126页/共159页127第三节 碎部测量的方法第127页/共159页128 在地形图测绘中，决定地物、地貌位置的特征点称为地形特征点，也称碎部点。一、碎部点的测定方法第128页/共159页129第八章 地形图的应用第129页/共159页130第一节 地形图的识读一、一般性识读1、图外注记识读：2、地物识读：3、地貌识读第130页/共159页131 坐标系统：高程系统：等高距：1米图式测图单位：测图日期：1、图外注记识读：10.020.012.020.012.022.010.022.0第131页/共159页132第二节 地形图的基本应用第132页/共159页133 一、在图
28、上确定某点的坐标 二、在图上确定两点间的水平距离 三、在图上确定某一直线的坐标方位角 四、在图上确定任意一点的高程 五、在图上确定某一直线的坡度第133页/共159页134第九章 测设的基本工作第134页/共159页135第一节 已知水平距离、水平角和高程的测设第135页/共159页136一、已知水平距离的测设 根据给定的起点、直线的方向和两点间的水平距离，将另一端点在地面上标定出来。ABD1第136页/共159页137钢尺测设用钢尺直接丈量两次，相对误差在1/30001/5000内取平均。ADABB1B2B第137页/共159页138二、已知水平角的测设 根据已知水平角和一个已知方向，将另一
29、方向在地面上标定出来。ABD1第138页/共159页139 （1）在O点安置经纬仪，盘左位置瞄准A点，使水平度盘读数为 。1一般方法盘左、盘右分中法。AOBB1B2 （2）转动照准部，使水平度盘读数恰好为值，在此视线上定出B1点。（3）盘右位置，同法定出B2点。（4）取中点B，则AOB就是要测设的角。第139页/共159页1402精确方法AOBB11（1）先用一般方法测设出B1点。（2）用测回法对AOB1观测若干个测回，求出平均值1，并计算出1。（3）量取OB1的水平距离。（4）计算改正距离。（5）自B1点沿OB1的垂直方向量出距离BB1，定出B点，则AOB就是要测设的角度。第140页/共15
30、9页141三、已知高程的测设 已知高程的测设，是利用水准测量的方法，根据已知水准点，将设计高程测设到现场作业面上。第141页/共159页1421在地面上测设已知高程 某建筑物的室内地坪设计高程为45.000m，附近有一水准点BM.3，其高程为H3=44.680m。现在要求把该建筑物的室内地坪高程测设到木桩A上，作为施工时控制高程的依据。大地水准面BM3A第142页/共159页143大地水准面BM3A（1）BM.3和A之间安置水准仪，在BM.3立水准尺;测得后视读数为1.556m，此时视线高程为：（2）计算A点水准尺尺底为室内地坪高程时的前视读数：第143页/共159页144大地水准面010.0
31、00BM3A（3）上下移动竖立在木桩A侧面的水准尺，直至水准仪的水平视线的读数为1.236m时，紧靠尺底在木桩上画一水平线，其高程即为45.000m。第144页/共159页145第二节 点的平面位置的测设方法第145页/共159页146一、直角坐标法 直角坐标法是根据直角坐标原理，利用纵横坐标之差，测设点的平面位置。第146页/共159页147x:600.00my:500.00mx:700.00mx:650.00mx:620.00my:600.00my:580.00my:530.00mabcd1计算测设数据建筑物的长度建筑物的宽度 测设a点的测设数据：第147页/共159页1482点位测设方法
32、1)点安置经纬仪2）瞄准点，沿方向测设 y(30.00m),定出m点，继续测设建筑物长度(50.00m)，定出n点3）搬仪器于m点，瞄准点，逆时针测设90，得ma方向线，在该方向上测设 x(20.00m)，即得a点，继续测设建筑物宽度(30.00m)，即得b点4）同样方法测设建筑物其余各点位置5）检查四角是否为90，各边是否等于设计长度 第148页/共159页149二、极坐标法 极坐标法是根据一个水平角和一段水平距离，测设点的平面位置。第149页/共159页150PSRQABx1计算测设数据 （1）计算AB、AP边的坐标方位角。（2）计算AP与AB之间的夹角。（3）计算A、P两点间的水平距离。
33、(xP,yP)(xA,yA)(xB,yB)DAP第150页/共159页1512点位测设方法1）A点安置经纬仪2)瞄准B点，逆时针测设 ，由A点沿视线方向测设距离DAP，即定出P点3）同样方法，可定出其它各点4）检查角度和边长第151页/共159页152 角度交会法是在两个或多个控制点上安置经纬仪，通过测设两个或多个已知水平角角度，交会出点的平面位置。三、角度交会法第152页/共159页153PABCxxx1计算测设数据 （1）按坐标反算公式，分别计算出AB、AP、BP、CB和CP。（2）计算水平角1、2和3。第153页/共159页1542点位测设方法1）A、B两点各安置一台经纬仪2)分别瞄准B
34、、A点，分别测设 、,两视线方向的交点即为P点第154页/共159页155四、距离交会法 距离交会法是由两个控制点测设两段已知水平距离，交会定出点的平面位置。第155页/共159页1561计算测设数据PSRQABDAPDBP根据A、B、P三点的坐标值，分别计算出DAP和DBP。第156页/共159页1572点位测设方法使两把钢尺的零点分别对照A、B点，分别测设水平距离DAP、DBP，其交点即为P点第157页/共159页158第三节 已知坡度线的测设 已知：A、B的水平距离D、HA、iAB（1）计算B点的设计高程。（2）将设计高程HB测设于B桩顶上。（3）A点安置水准仪，指示坡度线。（4）在AB方向线上测设中间点。第158页/共159页感谢您的观看。第159页/共159页