测绘专业基础知识

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1、第 1 节 测量学的任务与主要内容一、测量学的产生生产、生活的需要 建筑农田水利建设等 交通运输的需要 旅行航海等 军事的需 要测量学(surveying)的定义根据它的任务与作用，包括两个方面：测定(测绘)(location)使用测量仪器和工具，通过测量计算，得到一系列测量数据，或把地球 表面的地形缩绘成地形图，供国家建设和科学研究使用。测设(放样)(seting-out)把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置，通过野外测量的方法 在地面上标定出来，作为施工的依据。普通测量学的任务普通测量学定义：是研究地球形状和大小以及确定地球表面空间点位的科学研究对象:地球表面实质:确定地面点位主要任务

2、:包括测定和测设两大部分(1)测定：从地面-到图纸-供使用是人类认识自然的过程(2)测设：从图纸-到地面-作为施工依据是人类改造自然的过程大地测量学 研究测定地球的形状和大小及地球表面较大地区的点位测定和计算的有关理论与 方法的学科。工程测量学 研究测量和制图的理论和技术在工程建设中的应用。地图制图学 研究地图制图的理论和方法。地形测量学 研究将地球表面局部地区的地貌、地物测绘成地形图和编制地籍图的基本理论和方 法。测量仪器学 研究测量仪器的制造、改进和创新的学科。物理大地测量学 研究地球的重力场的测量方法、分布情况极其应用的学科。测量工作的基本概基本原则 控制测量 地形测量 施工放样 基本观

3、测量(距离 角度 高差)测量工作的基本原则布局上：由整体到局部精度上：由高级到低级次序上：先控制后细部测量工作的程序由整体到局部 由高级到低级 先控制后细部测量工作基本内容1. 控制测量(1).平面控制网 (2)高程控制测量2 碎部测量垂直距离确定地面点位的三个基本要素 距离斜距、平距；角度水平角、垂直角；高差 第二章 水准测量2-1 高程测量概述地面点的高程绝对高程 地面点沿铅垂线到大地水准面的距离1. 高程测量测定地面点高程的工作2. 高程测量的方法水准测量用水准仪进行高程测量的工作。水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。3. 高程系统与高程基准我国国家高程系统：黄海高程系我国国家高程基准

4、： 1985 年国家高程基准水准原点建在青岛市内，作为我国的国家高程基准。1956 年高程基准的高程为72.289 米，1985 年高程基准的高程为 72.260 米。4. 水准测量的等级 一等水准测量:仅在国家等级中存在作为国家的高程控制,建立统一的高程基准;科学研究（地壳形变、 地面沉降、精密测量）二等水准测量:作为大城市的高程控制；地面沉降；精密工程测量 三、四等水准测量:作为小地区的高程控制；普通工程测量图根水准（普通水准）2-2 水准测量原理水准仪的主要轴线：望远镜视准轴（俗称视线），用于观察尺子，取读数 水准管轴，水准管是水平状态指示器。用于把其轴置平 仪器要求这两个轴平行。从而可

5、以借助水准器把视线置平 连续安置水准仪的测量方法：两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若 干转点，分段测量高差，取各分段高差的总和。2-3 水准尺和的水准仪一. 水准尺、尺垫直尺：双面（黑、红冰准尺，尺常数4.687m、4.787m，用于三等以下水准路线测量。塔尺：可伸 缩，伸足为 3 米、5 米，用于一般工程测量。尺垫：转点立尺用。二. 水准仪望远镜、水准器、支架、基座三、水准仪的使用1. 安置： 用连接螺旋把仪器固定在三脚架上2、粗平：使三脚架架头大致水平;转动脚螺旋使圆水准器的气泡居中3、瞄准：调节目镜：照准明亮的物体（如白色的墙）调节目镜使之适合自己的视力（十字丝最清 晰）；粗瞄准：

6、转动仪器，利用望远镜外壳上的准星瞄准目标；精确瞄准：转动调焦螺旋使目标象清晰，直至无“视差”。用微动螺旋 慢慢转动望远镜，直至精确瞄准目标为止（十字丝的纵丝靠近水准尺）4、精平 用微倾螺旋使水准管气泡居中（符合气泡符合）5、读数 用十字丝的横丝在水准尺上读数（先读毫米数，然后米，分米，厘米数。每次读四位数，“0”也 是必须记录的数字。）2-4 水准测量的方法及成果处理一、水准点和水准路线（一）水准点埋设在永久、固定的地点二）水准路线1、支水准路线 2、闭合水准路线 3、附合水准路线第五节 水准路线测量2-5 水准仪的检验与校正一、水准仪的主要轴线及满足的条件：（一）水准仪的主要轴线 视准轴：十

7、字丝分划中心与物镜光心的连线。水准管轴:经过水准管零点的切线 纵轴:仪器旋转轴 圆水准轴:经过圆水准管零点的法线（二）水准仪满足的条件圆水准器轴平行于仪器纵轴LLllVV、十字丝的横丝垂直于纵轴、水准管轴平行于视准轴LLIICC二、水准仪检验与校正（一）圆水准器轴平行于仪器纵轴的检验与校正误差的影响：不影响读数，但使纵轴倾斜，影响操作速度1、检验：（如何发现误差？）a）以圆水准器为准（气泡居中）安置仪器的纵轴b）把仪器连带水准器绕纵轴旋转180度。如果气泡仍然居中，则水准器轴平行仪器纵轴。否则，水 准器轴不平行仪器纵轴。2、校正：（如何减少误差？）气泡移动量一半所表示的倾斜度就是纵轴的倾斜度。

8、动校正螺丝，使气泡返回移动量的一半。重复上述检验和校正一二次，使这误差尽可能小。（ 二） 十字丝的横丝垂直于纵轴（三）水准管轴平行于视准轴2-7 水准测量的误差分析测量误差主要有三种：仪器误差、操作误差、外界的影响、其它水准测量也具有这些误差1、水准测量的仪器误差2、水准测量的操作误差： 气泡居中不准引起的误差、水准尺倾斜引起的误差、瞄准和读数的误差3、外界条件对水准测量的影响 地球曲率的影响、大气折光的影响、大气抖动的影响、温度对仪器的影响 第三章角度测量3-1 水平角与垂直角观测原理两种角度水平角 用于确定点的平面位置（计算坐标）竖直角 用于两点间高差计算、斜距改正成平距测角仪器： 经纬仪

9、、电子全站仪一.水平角观测原理水平角一过一点到两个目标的方向线垂直投影到水平面上所成的夹角。0vbv360。二. 垂直角观测原理垂直角一在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与水平视线的夹角（也叫竖直角）。a=0 90 ，仰角为正，俯角为负。3-2 经纬仪的构造及度盘读数 经纬仪种类：光学经纬仪、光电经纬仪。二.经纬仪的基本结构 有照准器或望远镜、望远镜可以在竖直面内转动。望远镜+竖盘+水平度盘的指针=照准部、水平度盘静置在基座上、水准器+脚螺旋整平基座、照准部、水平度盘、读数装置3-3 水平角观测一.经纬仪的安置：对中整平瞄准读数二.水平角观测（一）.测回法观测程序（二）.方向观测法一个测站观测

10、 4个或4个以上方向时，采用方向观测法，也称“全圆测回法”。3-5 经纬仪的检验与校正目的：使经纬仪各轴线间保持正确的几何关系一.经纬仪的轴线及其应满足的条件经纬仪的轴线横轴 视准轴水准管轴 竖轴圆水准轴轴线间应满足的条件水准管轴垂直于竖轴LL丄VV圆水准轴平行于竖轴LLIIVV十字竖丝垂直于横轴竖丝丨HH视准轴垂直于横轴CC丄HH横轴垂直于竖轴二.经纬仪的检验与校正HH丄VV校正项目1.平盘水准管的检验与校正2.圆水准器的检验与校正校正目的LL丄VVLLllV V（次要）HH丄VV4. 横轴的检验与校正5. 十字竖丝垂直于横轴6. 竖盘指标差的检验与校正7. 光学对中器的检验与校正3-6 测

11、角误差分析一、照准部偏心差 o1 o 不重合度盘偏心差：o 与o不重合二、经纬仪轴系误差的影响（）视准轴误差C不丄H视准轴误差C不丄H（二）横轴误差：H不丄V（三）竖轴误差：L不丄V水准管轴误差：L不丄V三、水平角测量误差来源与处理方法1.仪器误差：仪器校正的残余误差视准轴误差（CC丄HH）盘左盘右观测取平均消除横轴误差（HH丄VV ）盘左盘右观测取平均消除竖轴误差（LL丄VV ）盘左盘右观测取平均不能抵消，仔细整平。2. 仪器安置误差：对中误差，整平误差对中误差：边长较短时采用光学对中。整平误差：管水准器气泡偏离中心应小于 1 格。观测目标垂直角较大时，应特别注意3. 标杆倾斜误差竖直标杆，

12、观测时尽量瞄准目标底部4. 观测误差：瞄准误差，估读数误差5. 外界因素：温度引起仪器轴线变化，热辐射引起视线跳动，土壤松软使仪器安置不稳定 第五章测量误差基础知识一、测量误差的来源1、仪器精度的局限性 2、观测者感官的局限性 3、外界环境的影响 产生测量误差的三大因素：仪器原因 仪器精度的局限,轴系残余误差,等。人的原因 判断力和分辨率的限制,经验,等。外界影响 气象因素（温度变化,风,大气折光）二、测量误差的分类与对策一）分类系统误差在相同的观测条件下，误差出现在符号和数值相同，或按一定的规律变化。偶然误差在相同的观测条件下，误差出现的符号和数值大小都不相同，从表面看没有任何规律性， 但大量的误差有“统计规律”粗差特别大的误差（错误）（二）处理原则系统误差找出规律，加以改正偶然误差多余观测，制定限差粗差细心，多余观测三. 偶然误差的特性偶然误差的特性有限性：渐降性：对称性：抵偿性：第 6 章小地区控制测量6.1 控制测量概述控制测量为建立测量控制网而进行的测量工作 。控制点一具有准确可靠坐标（X,Y,H ）的基准点。控制网 由控制点按一定规律构成的几何图形。作用：可控制全局；为减少误差积累；可分组进行作业。