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1、第一章 绪论1-1 测量学的任务一概述1测量学：是研究地球的形状、大小以及确定地面点位的科学。 2测量的主要工作：是测绘地形图和为工程建设服务而进行的施工测量。（1）测绘(测定)：指使用测绘仪器，按照一定的方法测定地面点的位置，将测区的地形缩绘成地形图，供国民经济建设使用。（2） 测设(放样)：主要针对施工放样而言，即按照设计图纸上工程建筑物的平面位置和高程，用一定的测量仪器和方法测设到实地上去的测量工作。3测量学的分科：大地测量学、地形测量学、摄影测量学、工程测量学。工程测量学：研究工程建设在勘察设计、施工和管理阶段所进行的各种测量工作.二建筑工程测量的任务与内容1大比例尺地形图测绘2施工测
2、量3变形观测1-2 地面点位的确定一、地球的形状及大小（一）相关的概念1地形：地物和地貌统称为地形。（1）地物：人工或自然所形成的物体，如河流、房屋、铁路、公路等。（2）地貌：地球表面的各种起伏形态称为地貌，如山地、平原、丘陵等。（3）地物特征点：地物轮廓的转折点称为地物的特征点。2水准面：人们设想有一个静止的海水面，向陆地内部无限延伸而形成一个封闭的曲面，这个静止的海水面称为水准面，水准面有无数个。 3大地水准面：与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面。4大地体：大地水准面所包围的形体称为大地体。（二）地球的形状和大小1地球的形状地球的形状首先是大地体，近似成参考椭球体，再进一步近似成圆球
3、体。2地球的大小地球的形状是参考椭球体时，地球的大小可用长半径a和扁率表示，其中，a=6378140m, =1:298.257; 当地球的形状是圆球体时，地球的大小可用半径R表示，R=6371km。二、大地坐标系和高程在测量工作中，为了确定地面点的空间位置，分别用点的坐标和高程来表示。1地面点的坐标：包括地理坐标、平面直角坐标、高斯平面直角坐标（1）地理（大地）坐标：用经度、纬度表示地面点的绝对位置。（2）高斯平面直角坐标：在大区域测图时，不能将地球的球面当作平面看待，测图可采用高斯平面直角坐标系，它是以中央子午线和赤道投影为互相垂直的直线，中央子午线的投影是X轴，赤道的投影是Y轴，其交点是坐
4、标原点。（3）平面直角坐标：当测区范围较小时，可采用平面直角坐标，以X轴为纵轴，一般用它表示南北方向，以Y轴为横轴，表示东西方向。测量上平面直角坐标系与数学上的平面直角坐标系有区别，如下图，但数学公式仍可用。xy o y o x 测量学中的平面直角坐标系 数学中的平面直角坐标系 (4) 建筑坐标2地面点的高程：有绝对高程和相对高程之分。（1）绝对高程：地面点沿垂线方向至大地水准面的距离称为绝对高程。如图，地面点A和B的绝对高程分别为HA和HB（2）相对高程：地面点到任意水准面的铅直距离称为相对高程。如图，地面点A和B的绝对高程分别为HA 和HB。（3）高差：地面两点高程之差称高差。高差有正负之
5、分。如图，地面点A和B的高差hAB=HA-HB= HA -HB（4）高程零点：目前我国大多采用“1985年国家高程基准”所定的平均海水面为高程零点，称为“1985国家高程基准” 根据新的高程基准面，得出青岛水准原点的高程为72.260m。三、基本测量工作1测量水平距离，如图中的DAB2测量水平角, 如图中的3测量高程, 如图A、B、C点的高程不同。1-3 以水平面代替水准面的限度 1对水平距离的影响当精度要求较高时，测区半径R10km的范围内时，可不考虑地球曲率的影响，即可把水准面当作水平面看待。在精度要求较低时，其半径可扩大到25km。2对水平角度的影响在面积P100 km2范围内进行水平角
6、测量时，可不考虑地球曲率的影响。3对高程的影响在进行高程测量时，即使在很短的距离内也必须考虑地球曲率的影响。1-4 测量工作概述一、测量工作的基本程序 “先整体后局部“、”先控制后碎部“、“由高级到低级”二、测量工作的基本原则测量工作必须按照一定的原则进行，这就是在布局上“由整体到局部”；在工作步骤上“先控制后碎部”。即先进行控制测量，然后进行碎部测量；在精度上由高精度到低精度。其中，控制测量包括平面控制测量和高程控制测量，如下图所示，先在测区内部设A、B、C、D、E、F等控制点连成控制网（图中为闭合多边形），用较精密的方法测定这些点的平面位置和高程以控制整个测区，并依一定的比例尺将它们缩绘到
7、图纸上，然后以控制点为依据进行碎部测量。 遥感：遥感是以航空摄影技术为基础，在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感，自1972年美国发射了第一颗陆地卫星后，这就标志着航天遥感时代的开始。经过几十年的迅速发展，目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象，地质地理等领域。遥感获取信息的手段多，信息量大。根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如可采用可见光探测物体，也可采用紫外线，红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性，还可获取地物内部信息。例如，地面深层、水的下层，冰层下的水体，沙漠下面的地物特性等，微波波段还可以全天候的工作。遥感技术所
8、获取信息量极大，其处理手段是人力难以胜任的。第二章 水准测量2-1 水准测量原理一、水准测量原理水准测量的原理是借助水准仪提供的水平视线，配合水准尺测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程来推求未知点高程。如右图所示，已知A点高程为HA，要测出B点高程HB，在A、B两点间安置一架能提供水平视线的仪器水准仪，并在A、B两点各竖立水准尺，利用水平视线分别读出A点尺子上的读数及B点尺子上的读数b，则A、B两点间的高差为hAB=a-b (21)测量是由AB的方向前进，则A点称为后视点，B点称为前视点，a及b分别为后视读数和前视读数，两点间的高差就等于后视读数减去前视读数。如果B点高于A点，则高差为正
9、，反之，高差为负。二、计算高程的方法（一）由高差计算高程HB=HA+hAB=HA+(a-b) (22)(二)由视线高程计算高程记视线高程为H： Hi=HA+a则 HB=Hi-b=(HA+a)-b (23)三、复合水准测量（转点、测站）若地面两点相距近时，安置一次仪器即可测定两点的高差。当地面上A、B两点相距较远或高差较大时，安置一站仪器难以测得两点的高差，必须依图所示，在A、B两点之间增设若干称转点的临时立尺点(加尺垫)。把A、B分成若干测段，逐段设站测高差，最后由各段高差求和，得出A、B两点间高差，叫做复合水准测量。首先安置仪器于A与转点1之间，于A与转点1上立尺，瞄准A点尺子，视线水平后读
10、取后视读数a1并纪录，再瞄准转点1尺子，读取前视读数b1并纪录，然后转点1尺子不动，仪器搬到第1、2点间，在A点立尺的人，持尺前进至转点2立尺，继续上过程直至B点。每安置一次仪器称为一个测站，测得一个高差，则有h1=a1-b1h2=a2-b2hn=an-bnA、B点高差 hAB= B点高程HB HB=HA+hAB转点上应使用尺垫，以防止尺子下沉及转动时改变高度。2-2水准测量的仪器与工具一、水准仪（结合水准仪讲授）主要由望远镜、水准器及基座三个部分组成。水准仪通过基座与三脚架连接，支承在三脚架上。基座上装有一个圆水准器。下面有三个脚螺旋，用以粗略整平仪器。望远镜一侧装有管状水准器，其下端装有一
11、个能使望远镜作微小上下仰俯动作的微倾螺旋，转动微倾螺旋，管水准器随望远镜上下仰俯，当气泡居中时，望远镜中的视线便呈水平位置。水准仪在水平方向转动，是由一个水平制动螺旋和水平微动螺旋来控制的。（一）望远镜构成：物镜、十字丝分划板、调焦镜、目镜等。 种类：外对光望远镜和内对光望远镜。目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的成像：目标通过物镜及调焦凹透镜后，在十字丝面上形成一个倒立的实像，再经过目镜使目标的像和十字丝同时放大成虚像。对光螺旋的作用：调节物镜与目镜筒的相对位置，使物像清晰。目镜螺旋的作用：调节目镜位置，使能够看清十字丝。视准轴：十字丝交点和物镜光心的连线称为视准轴。视距丝：上、下丝，用于视
12、距测量。水平制动及微动螺旋：在水平方向制动与微动望远镜。微倾螺旋：使望远镜上下微动。（二）水准器水准器用来指示视线是否水平或竖轴是否竖直的。分圆水准器和长水准器两种。1.圆水准器一般装在基座上，作粗略整平、使竖轴竖直。2.长水准管和望远镜连在一起，供精确调平视线之用。3.水准管分划值：水准管上一般自零点向两端每间隔2mm刻有分划线，用以观察气泡居中。每2mm弧长所对的圆心角称为水准管分划值。它是水准管性能的指标，工程上常用水准仪的水准管分划值有20、30和60三种。分划值越小，水准管越灵敏，用来整平仪器的精度越高。（三）基座基座由轴座、脚螺旋和连接板组成。二、水准尺与尺垫（一）、水准尺：水准尺
13、按尺面分为单面尺和双面尺两种；按尺形分为直尺、折尺、塔尺等三种，尺长一般为35m。（难点是双面水准尺，要讲清讲透）1直尺：黑面尺：底端起始数为0 红面尺：底端起始数为4687mm或4787mm。 直尺必须成对使用。用以检核读数。2折尺：单面尺，一般长4m。3塔尺：双面尺，一般3m或5m，底端起始数均为0。（二）尺垫：尺垫一般制成三角形铸铁块，中央有一突起的半圆球体。立尺前先将尺垫用脚踩实，然后立水准尺于半圆球体顶上。2-3 水准仪的基本操作程序一、使用水准仪的方法（一）安置仪器A、B两点立尺，尽可能在距两水准尺等远处设置测站。张开三脚架，使高度适当，踩实后应架头大致水平。取出仪器牢固地螺旋连接
14、在三脚架上。（二）、粗略整平粗平是通过旋转脚螺旋使圆水准器气泡居中。粗平过程中，气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。（三）、瞄准水准尺1调节目镜：转动目镜调节螺旋，使十字丝看得十分清晰。2初步瞄准：松开制动螺旋，转动望远镜，瞄准水准尺并拧紧制动螺旋。3对光和瞄准：转动物镜对光螺旋使尺面的像清楚。转动望远镜微动螺旋，使十字丝对准尺面中央。4清除视差：瞄准目标时，如尺子的像与十字丝平面不重和，则当眼睛靠近目镜上下微微晃动时，十字丝横丝与水准尺成像有相对移动，称为十字丝视差。必须加以消除，方法是反复交替调节目镜和物镜对光螺旋，直至象面与十字丝面重合，读数不变为止。（四）、精平与读数望远镜瞄准水准尺后，读数前必须转动微倾螺旋，使水准管气泡居中达到视线水平，才能读数。读数后再检查气泡是否居中，否则应重新调整，再次读数。应注意，读完读数后，仪器转到前视方向，仍要利用微倾螺旋调整水准管气泡居中，再进行读数。二、注意事项 2-4 水准测量的方法一、水准点与水准路线二、水准测量的方法与纪录计算及注意事项三、水准测量的成果计算
