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1、测量基本理论,内容提要：,1.高程测量原理与水准仪操作 2.角度测量原理与经纬仪操作 3.全站仪功能介绍 4.测量计算基本常识 5.GPS定位原理及应用简介,第二章 水准测量,高程测量概念 根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点的高程的方法。, 1. 高程测量原理与仪器操作,高程测量的方法分类 1、水准测量 2、三角高程测量 3、GPS测量,利用水准仪提供的“水平视线”，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。,一、高程测量原理,A后视点 a后视读数 B前视点 b前视读数,hAB=h1+ h2+ hn =(a1-b1)+(a2-b2)+(an-bn) =a-b,4.
2、转点的概念,若A、B 两点间布设一些过渡点（转点）1、2、3，将其分为n段，则用水准仪分别测得各段高差为h1， h2 hn，则有：,1、望远镜 物镜 目镜 十字丝（上、中、下丝） 三个部分组成。,二.水准测量的仪器与工具 水准仪按精度分为：DS05、DS1、DS3，其中DS3表示每公里往返测高差中误差。 （一）水准仪组成,圆水准器：用于整平。 水准管： 用于精平。 特性：气泡始终向高处移动。 3、基座 作用：把仪器固定在三脚架上，下部脚螺旋用于整平仪器,2、水准器,（二）水准尺 主要有单面尺、双面尺和塔尺。,1、尺面分划为1cm，每10cm处（E字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。 2、双面尺的红
3、面尺底刻划：一把为4687mm，另一把为4787mm。,（三）尺垫 放在转点上，以防水准尺下沉。,操作程序：粗平瞄准精平读数 （一）粗平 调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。 1方法： 对向转动脚螺旋1、2使气泡移至1、2方向中间转动脚螺旋3，使气泡居中。,三、水准仪的使用,图形：粗平的操作方法示意图,2规律： 气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。,（二） 瞄准,1方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。 2视差： 概念：眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。 产生原因：目标像平面与十字丝平面不重合。 消除方法：反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。,（三）精平,1、方法：如图所示，调节微
4、倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。 2、说明：自动安平水准仪，不需进行精平。,（四）读数,精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。 1方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。 2规律：读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像的，从上往下读；若成正像，即从下往上读。,图形：水准仪读数实例,4. 水准仪读数实例,6.252,1.477,0.725,2角度测量原理与经纬仪操作,内容提要: 2.1 角度测量概念 2.2 光学经纬仪的使用 2.3 角度的测量方法 2.4 经纬仪的检验与校正,角度测量包括： 水平角测量 竖直角测量,2.1角度测量概念,一、水平角定义,从空间一点出发
5、的两条空间直线在水平投影面上的夹角。 范围：顺时针003600,计算公式,c,=右(终)边c-左(始)边a 当ca时 = c a 当ca 时 = c+3600 a,二.竖直角定义,在同一竖直面内，瞄准目标的视线与水平视线的夹角。 其范围：=090 ，仰角为正，俯角为负。,2.2 光学经纬仪的使用,经纬仪是测角的仪器，按精度，有： DJ6、DJ2、DJ1，其中“DJ6”表示经纬仪“一测回方向观测中误差为6”。 一、DJ6经纬仪的构造 1、照准部 2、水平度盘 3、基座,1.照准部,照准部(水平)制动、微动 望远镜(竖直)制动、微动 圆水准器 水准管 望远镜 目镜调焦，物镜调焦， 粗瞄准器，十字丝
6、 读数显微镜 竖直度盘 光学对点器,2.水平度盘,水平度盘由光学玻璃制成 顺时针0360刻度； 水平度盘与照准部相互脱离；,3.基座,作用：把仪器固定在三脚架上，下部脚螺旋用于整平仪器,二、J6经纬仪读数方法,水平度盘读数： 730424,（1）分微尺的分划值为1，估读到 0.1(6“)。 （2）“H”水平度盘读数， “V”竖直度盘读数。,三、J2光学经纬仪的构造,如图与J6相比，增加了： 1、测微轮读数时，对径分划线影像符合。 2、换像手轮水平读数和竖直读数间的互换。 3、竖直读盘反光镜竖直读数时反光。,测微轮,换像手轮,竖直读盘反光镜,四、DJ2的读数方法,一般采用对径重合读数法转动测微轮
7、，使上下分划线精确重合后读数。,五、经纬仪的安置,（1）大致水平大致对中 眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚,使仪器大致对中,并保持“架头”大致水平。 （2）伸缩脚架粗平 根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水准气泡居中。,（3）脚螺旋精平左手大拇指法则,气泡居中，1、2等高,气泡居中，3与1、2等高,1）转动仪器，使水准管与脚螺旋1、2连线平行。 2）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1、2 。 3）转动仪器900，运用法则，旋转脚螺旋3 。,（4）架头上移动仪器，精确对中 (5)脚螺旋精平 (6) 反复（4）、（5）两步。,角度测量方法包括： 测回法 方向观测法,2.3角度测量方法,一、测
8、回法 1、适用：2个方向的单角（AOB）,2、步骤：（边讲边操作示范） （1）盘左瞄准左边A，配度盘至000X，读取a1。 （2）顺时针旋转瞄准右边B，读取b1。 则上半测回角值:1= b1-a1,1,a1,b1,（3）倒镜成盘右，瞄准右边B，读取b2。,（4）逆时针旋转瞄准左边A，读取a2。 则下半测回角值:2= b2-a2,2,a2,b2,（5）计算角值 若：1-240“（图根级） 则有： = （1+2）/2,3、测回法记录格式,254 24 06,180 05 00,74 19 06,00 04 18,74 23 42,74 19 24,74 19 15,测回法小结:,度盘配置方法: 若
9、观测N个测回，各测回间按180/N的差值来配置度盘。,二、方向观测法,1适用：在一个测站上需要观测两个以上方向。 2步骤：（有四个观测方向）,A,B,O,C,D,（1）上半测回 选择一明显目标A作为起始方向（零方向），用盘左瞄准A，配置度盘，顺时针依次观测A、B，C，D，A。,（2）下半测回,倒镜成盘右，逆时针依次观测A，D，C，B，A。 同理各测回间按1800/N的差值，来配置水平度盘。,3计算、记录,（1）半测回归零差: J2 12 “ ；J6 18 “ 。 （2）2C值（两倍照准误差）: 2C=盘左读数（盘右读数180）。 一测回内2C互差：J218 “ ；J6不作要求。,（3）各方向盘
10、左、盘右读数的平均值： 平均值=盘左读数+（盘右读数180）/2 注意：零方向观测两次，应将平均值再取平均。 （4）归零方向值 将各方向平均值分别减去零方向平均值，即得各方向归零方向值。 （5）各测回归零方向值的平均值 同一方向值各测回间互差:J2 12“ ；J6 24“ 。,三、竖直角的计算公式,顺时针注记 左=90-L 右=R-270 故一测回竖直角 =（左+右）/2,2、逆时针注记,故有:左= L -90 右=270- R 一测回竖直角: =（左+右）/2,四、经纬仪放样方法,后视点,测站点,待测量点,经纬仪常用的放样方法有极坐标法和交会法，极坐标法需要经纬仪和钢卷尺配合放样，其具体过程
11、如下图所示： 1）分别计算出测站点到后视点和待测量点的方位角，确定出放样的转角 ，并计算出待测量点到测站点的距离S。,2）将经纬仪架在测站点上，后视后视点，转动转角 ，确定出待测量点的方向。 3）顺着测站点到待测量点的方向上用钢卷尺拉出距离S，确定处待测量点。 若：在放样时，只有经纬仪或者只有钢卷尺的时候怎样放样？,角度交会法,1、适用：不便量距时 2、方法： （1） 计算测设元素1、 2。 （2）拨水平角，交出P点。,1,2,距离交会法,1、适用：距离较短，便于量距时。 2、方法： （1）计算平距AP、BP。 （2）量取AP、BP，交会出点P。,2.4经纬仪的检验与校正,经纬仪的主要轴线:
12、1、竖轴VV 2、水准管轴LL 3、横轴HH 4、视准轴CC 5、圆水准器轴LL,一、经纬仪轴线应满足的条件 1、VVLL 照准部水准管轴的检校。 2、HH十字丝竖丝十字丝竖丝的检校 3、HHCC 视准轴的检校,4HHVV横轴的检校 5竖盘指标差应为零 指标差的检校 6光学垂线与VV重合 光学对中器的检校 7. LLVV圆水准器的检验与校正(次 要),二、光学对中器的检校,（1）检验：精密安置仪器后，将刻划中心在地面上投下一点，再旋转照准部，每隔120投下一点，若三点不重合，则需校正。 （2）校正：用拨针使刻划中心向三点的外接圆心移动一半。,三、圆水准器的检校,（1）检验：精平（水准管气泡居中
13、）后，若圆水准气泡不居中，则需校正。 （2）校正：用圆水准气泡校正螺丝使其居中。,内容提要: 全站仪简介 全站仪的功能 全站仪中线测设及断面测量简介,3.全站仪功能介绍,全站仪简介,一、全站仪的发展,二、全站仪构造,棱镜,全站仪的功能介绍,1角度测量 （1）功能： 测水平角 竖直角 （2）方法：与经纬仪相同。 若要测出水平角AOB，则：,当精度要求不高时只需半测回：,瞄准A点置零（0SET）瞄准B点，记下水平度盘HR的大小。,当精度要求高时：可用测回法,步骤同用经纬仪操作，配置度盘时，可以用“置盘”（H SET）,2. 距离测量 （1）功能：可测量平距、高差和斜距（全站仪 镜点至棱镜镜点间高差
14、及斜距） （2）方法： 照准棱镜点，按MEAS。,S=ct/2,3坐标测量,（1）功能： 测出目标点的(X,Y,H) （2）原理 1)平面坐标（X，Y）测量原理,2）高程（Z）测量原理,（3）方法,后视点,测站点,待测量点,1) 输入测站X，Y，H，仪器高i，棱镜高t。 2) 瞄准后视点，将水平度盘读数设置为测站至后视点的坐标方位角。 3) 瞄准目标棱镜点，按MEAS（测量）键。,4、点位放样,（1）功能： 根据设计的待放样点P及已知点的坐标，在实地标出P点的平面位置及填挖高度。,（2）原理,1）先在待放样点的大致位置立棱镜对其进行观测，测出当前棱镜位置的坐标。,2）将当前坐标与放样点的坐标相
15、比较，计算出其差值。距离差值dD和角度差dHR或纵向差值X和横向差值Y。,X,Y,后视点,测站点,当前棱 镜位置,待放样点P,dD,dHR,3）根据显示的dD、dHR或X、Y， 逐渐找到放样点的位置。,X,Y,后视点,测站点,当前棱 镜位置,待放样点P,dD,dHR,dHR=000000” dHD=0 m,全站仪中线测设及断面测量简介,基本原理 中线测设：计算中桩坐标全站仪点位放样（极坐标法） 纵断面测量：全站仪测量点的高程（三角高程测量） 横断面测量：确定横断面点位全站仪测量点的高程（三角高程测量）,1.中桩坐标的计算,（1）直线段中桩 由起始点坐标和桩号里程，按“坐标正算”公式，可计算出各中桩的坐标。 （2）曲线段中桩 根据曲线要素按照“坐标正算”公式计算出曲线上各中桩的坐标。,2.中桩的实地放样,架全站仪在（导线）控制点上，利用全站仪“点位放样”功能，放样出各中桩。,3.中桩高程测量（纵断面测量）,中桩高程测量是在中桩放样的同时进行的。在中桩位置立棱镜，输入仪器高和棱镜高，即可利用全站仪“三维坐标测量”功能，在（导线）控制点上，测出中桩处的地面高程。,4.横断面测量,横断
