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1、工程测量学 讲义1 绪论一、测量学和工程测量学测量学 研究地球的形状大小和地表的几何形状、空间位置的科学工程测量学研究工程建设在规划设计、施工放样、竣工验收、营运管理中的测量理论和方法的科学二、测量学的内容（1）测定：用仪器和工具对地面进行测量，得到数据资料或地形图（2）测设：将图上设计的建筑物、构筑物位置在实地标定出来，作为施工的依据1.1 工程测量学的任务（1）勘测设计阶段：测绘大比例尺地形图（2）施工阶段：施工测设放样（3）竣工阶段：竣工测量，测绘竣工图1.2 地面点位的确定地面点的位置，取决于点的坐标和高程，测量学用点的经度（或L）、纬度（或B）、高程H 或平面直角坐标x、y、高程H三
2、个量确定点位。一、地面点的高程（一）、量算高程的起量基准面：水准面和大地水准面（1）水准面：任意高度处静止的水面（2）大地水准面：与平均海水面相重合的水准面（二）、地面点的高程（1）绝对高程（海拔）：地面点到大地水准面的铅垂线长（2）相对（假定）高程：地面点到任意假定水准面的铅垂线长（三）、高差：地面两点到同一水准面的高程之差 hAB = HBHA = HB HA二、地面点的坐标（一）、地理坐标：用经纬度来表示地面点在地球表面上位置的球面坐标系统（1）子午面.首子午面.赤道面子午面：由地面任一点及地球转轴北极、南极三点所确定的平面首子午面：过英国伦敦格林威治天文台原址及地球转轴北极、南极三点的
3、子午面赤道面：过地球转轴中点并垂直于转轴的平面（2）地理坐标 点的经度（或L）过地面点的真子平面与首子平面所夹的二面角，分东西经各0180 点的纬度（或B）过地面点的铅垂线（或法线）与赤道面所夹的线面角，分南北纬各090例：本二院旗杆：东经1024525 北纬250515（二）、平面直角坐标系用点到横轴的垂直线段长X、点到纵轴的垂直线段长Y确定点在坐标平面内位置的平面坐标系统测量学采用的平面直角坐标系：以指向北方的纵轴为OX轴，横轴为OY轴。坐标平面内的四个象限从右上角起按顺时针方向顺序排列1.3测量工作概述1.3.1测量工作的基本内容 测水平角、水平距离、高程1.3.2测量工作的基本原则 布
4、局上从整体到局部，方法上先控制后碎部2 水准测量2.1水准测量原理一、水准原理水准仪中丝水平视线分别在两地面点立尺尺面上读数a、b，由后视读数a减前视读数b得到高差h。后视点高程HA加高差h等于前视点高程HBhAB =ab HB=HA+ hAB一、 相关名词（1）测站点：安置仪器点（2）立尺点：竖立标尺的地面点 后视点：已知高程点 前视点：未知高程点 转 点：传递高程的临时立尺点（3） 后视读数a、 前视读数b：仪器中丝水平视线分别在已知高程点A、未知高程点B立尺尺面上的读数（4） 视线高程Hi ：仪器中丝水平视线到水准面的铅垂线长Hi = HA + a三、高程计算法（1）高差法 hAB =
5、ab HB = HA + hAB（2）视线高法 Hi = HA + a HB= Hi b2.2水准测量的仪器和工具一、现代水准仪分类（一）光学水准仪由光学镜片成像原理，在望远镜内读取标尺中丝读数的水准仪1 微倾水准仪由符合水准管保障视线水平的光学水准仪2 自动安平水准仪由补偿器保障视线水平的光学水准仪（二）电子水准仪对条码尺上自动读数、计算并将观测数据显示在显示屏上的水准仪二、DS3型光学水准仪的构造（一）望远镜：由物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜组成的瞄准观测设备（二）水准器或补偿器：保障仪器水平的设备（1）圆水准器：整平用（2）符合水准管（微倾水准仪）或补偿器（自动安平水准仪）：保障视线
6、水平（3）基座：由轴座、脚螺旋、连接板组成的支承连接设备自动安平水准仪操作部件认识光学瞄准器、目镜、物镜、物镜调焦（对光）螺旋、水平微动螺旋、圆水准器、脚螺旋、基座、水平度盘三、水准尺和尺垫（一）水准尺形式：直尺、塔尺、折尺（二）塔尺刻划：厘米（或五毫米）分格、分米注字、整米加点（三）实习用塔尺尺面：（1）厘米分格倒字面 （2）五毫米分格正字面（四）标尺读数法：以米为单位，读米（点） 分米 厘米 毫米四位数从下往上数 有点按米读 分米认字头（或字脚） 厘米算格数看准中横丝 毫米用目估（五）尺垫：用以支放标尺，防止标尺下陷的铁块2.3水准仪的使用一、安置仪器将仪器支架连装并调节到正常工作状态（一
7、）支架连接（1）支放脚架：在前后视观测点间等距离处，将脚架支放成边长约80厘米的正三角形支承面，架高适应身高，架头概略水平（2）连装仪器：看清水准仪装箱位置，取出仪器，连紧在脚架头上（二）整平仪器转脚螺旋使圆水准器气泡居中。包括将脚架头大致摆平和，调平圆水准器两步工作。（1）支架时调整脚架腿，使脚架头大致水平（2）调平圆水准器 脚螺旋升降及气泡移动规律：脚螺旋顺时针转升高，逆时针转降低。圆水准器气泡向升高方向移动 整平操作法先同时转两支脚螺旋，使圆水准器气泡移至其连线中点，再转第三支脚螺旋，将气泡赶入圆水准器顶面圆圈正中二、瞄准读数（1）调十字丝（目镜调焦）：望远镜对向明亮背景，转目镜调节螺旋
8、，调清十字丝影像（2）看瞄准器（概略瞄准）：水平转动望远镜，使瞄准器瞄向标尺（3）调清目标（物镜调焦）：转物镜调焦螺旋，调清望远镜内标尺影像（4）瞄正标尺：转水平微动螺旋，使十字丝纵丝瞄正标尺正中（5）消除视差：人眼对向目镜上下晃动，看十字丝与标尺影像有无错动，再调焦至无错动（6）中丝读数：在望远镜内读取标尺中丝读数2.4 水准测量的实测方法一、水准点（BM）：已知高程控制点二、连续（复合）水准测量方法连续（复合）水准测量：用转点传递高程，由若干测站连续进行的水准测量。（一）观测方法步骤（1）一测站观测每安置一次仪器观测前后视立尺点间的高差 前后视观测读数先对后视点立尺尺面读取后视中丝读数a，
9、再对前视点尺面读前视读数b。 测站高差h = ab 测站检核检查一测站实测精度是否符合精度要求。等外水准测量要求：一测站误差不超过6毫米（）变动仪器高法改变仪器高度，作两次前后视观测高差检核精度，取平均值作为测站高差（）双面尺法对立尺点作两尺面观测，分别计算高差，检核精度后取平均值（2）迁站连续观测（二）记录格式（三）数据计算1.计算测站高差：h = ab 测站高差等于后视读数a减前视读数b2.计算立尺点高程：H前 = H后 + h前视点高程等于后视点高程加测站高差3.高差计算检核：全线路总高差=ab=h=H终H始总高差=后视读数总和（a）前视读数总和（b）=各测站高差的代数和（h）= 终点高
10、程（H终）始点高程（H始）（四）闭合水准路线精度检核 h理=0理论上各测站实测高差的代数和应为零等外水准测量精度要求 h测 12毫米要求各测站实测高差代数和不超过12毫米例：5测站路线 h测12 =26.8毫米=0.027米3 角度测量3.1 角度测量原理一、水平角：地面两方向线在水平面上投影所夹的角 等于两目标方向在水平度盘上的读数之差二、水平角测量原理： 水平角角值范围0 360三、竖直角（1）高度角VH：同一竖直面内，中丝视线与水平线的夹角 仰角角值0 90 俯角角值0 90（2）天顶距VZ：同一竖直面内，中丝视线与天顶方向（铅垂线的反方向）的夹角四、竖直角测量原理：竖直角等于目标视线的
11、竖盘读数与水平视线的常数之差3.2 DJ6光学经纬仪现代经纬仪分类 分为光学经纬仪 、电子经纬仪和全站仪两类（1）光学经纬仪在读数显微镜内读取光学度盘上的刻线读数（2）电子经纬仪和全站仪电子度盘自动读数、计算，并将观测数据显示在显示屏上3.2.1 DJ6光学经纬仪的构造3.2.1.1 基座：由轴座、脚螺旋、连接板组成的支承连接设备3.2.1.2 水平度盘：顺时针方向刻有0 360刻线、水平放置的光学玻璃圆盘。为测角设备3.2.1.3 照准部：由望远镜、支架、竖直度盘、读数设备组成的瞄准观测设备实习用经纬仪部件认识（1） 控制仪器转动的部件 水平制动螺旋、水平微动螺旋、望远镜制动螺旋和望远镜微动
12、螺旋（2） 用作观测的设备光学瞄准器、望远镜目镜及目镜调节螺旋、物镜及物镜对光螺旋（3） 读数设备读数显微镜及目镜调节螺旋、读数窗反光镜、水平读数变换轮及其保险开关、竖盘指标水准管及其反光镜和竖盘指标水准管微动螺旋（4） 安置仪器设备光学对中器、脚螺旋、圆水准器和照准部水准管3.2.2 分微尺测微器读数一、读数显微镜内影像 注字单位 分划值度 盘 度 1度分微尺 十分 1分（注字单位：刻线上所注写数字的角值单位，分划值：相邻两根刻线间的格子所相应的角值）二、读数方法读位于分微尺（06字）范围内的度盘刻线度数，加上该刻线在分微尺上所指分数3.3 经纬仪的使用3.3.1 经纬仪的安置将仪器支架，连
13、装，并调节到正常工作状态（对中，整平）一、支架连装：支放脚架并连装仪器（1）支放脚架抽出并旋紧脚架腿，在地面桩顶正上方，支放成边长约80厘米的等边三角形支承面，架高适应身高，架头概略水平（2）连装仪器看清仪器装箱位置，松开制动螺旋，按规则取出仪器，连接装紧在脚架上二、对中整平（1）初步整平：调整脚架腿初步整平架头（2）初步对中：平移或旋转、推拉脚架，使仪器的中心基本对正地面桩顶（3）基本整平：转脚螺旋，调平圆水准器（4）精确对中：在脚架头上平移仪器，至垂球尖（或光学对中器中心）偏离桩顶中心不超过1 3毫米（5）精确整平：四面转动照准部，调脚螺旋，至照准部水准管气泡均能居中，或偏离相同格数3.3
14、.2 瞄准读数（1）调十字丝（目镜调焦）将仪器镜筒对朝天空、粉墙等明亮背景，转目镜调焦螺旋，调清镜内十字丝影像（2）看瞄准器（概略瞄准）松开水平制动螺旋，左右转动照准部，使望远镜上方的光学瞄准器瞄向目标（3）调清影像（物镜调焦）转望远镜镜筒中部的物镜调焦（对光）螺旋，调整清镜内目标影像（4）消除视差人眼对朝目镜内，上下左右晃动观察，看十字丝与目标影像有无错动。再调物镜调焦螺旋至无错动，以消除十字丝视差。（5）瞄正目标测水平角时转水平微动螺旋，使望远镜内十字丝纵丝瞄准目标正中；测竖直角时，使镜内中横丝瞄在选定目标高（6）度盘读数测水平角时，在读数显微镜内读取水平度盘读数；测竖直角时读竖直度盘读数3.4 水平角测量3.4.1 测回法一、角的左右边认定及角值计算站在角顶点 对朝角里面分清左右边 右边减左边假如不够减 加上360二、经纬仪的度盘位置盘左位：对向目镜看，竖直度盘在望远镜左边的仪器观测位
