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1、测量基本理论测量基本理论测量基本理论测量基本理论1;.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2第二章 水准测量u高程测量概念高程测量概念 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。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原理与仪器操作3u高程测量的方法分类高程测量的方法分类1、水准测量、水准测量2、三角高程测量、三角高程测量3、GPS测量测量4 利用水准仪提供的利用水准仪提供的“水平视线水平视线”，测量两
2、点间高差，从而由已知点高程推测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。算出未知点高程。大地水准面大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab前进方向前进方向一、高程测量原理5A后视点后视点 a后视读数后视读数B前视点前视点 b前视读数前视读数1 1、A A、B B两两点点间间高高差差2. 2. B B点点的的高高程程3.3.视线高程视线高程大地水准面大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab前进方向前进方向6hAB=h1+ h2+ hn =(a a1 1-b-b1 1)+(a)+(a2 2-b
3、-b2 2)+)+(a+(an n-b-bn n) = a-a- b b4.转点的概念 若若A A、B B 两点间布设一些过渡点（转点）两点间布设一些过渡点（转点）1 1、2 2、3 3，将其分为，将其分为n n段，则用水准仪分别测得段，则用水准仪分别测得各段高差为各段高差为h h1 1， h h2 2 h hn n，则有：，则有：71、望远镜、望远镜u物镜物镜u目镜目镜u十字丝（上、中、下丝）十字丝（上、中、下丝）三个部分组成。三个部分组成。二二.水准测量的仪器与工具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）水准仪组成组成8u
4、圆水准器：用于整平。圆水准器：用于整平。u水准管：水准管： 用于精平。用于精平。特性：气泡始终向高处移动。特性：气泡始终向高处移动。3、基座、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、水准器910（二）水准尺主要有单面尺、双面尺和塔尺。 1 1、尺面分划为、尺面分划为1cm1cm，每，每10cm10cm处（处（E E字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。2 2、双面尺的红面尺底刻划：一把为、双面尺的红面尺底刻划：一把为4687mm4687mm，另一把为，另一把为4787mm4787mm。 （三）
5、尺垫（三）尺垫 放在转点上，以防水准尺下沉。放在转点上，以防水准尺下沉。11操作程序：操作程序：粗平粗平瞄准瞄准精平精平读数读数（一）粗平（一）粗平 调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。 1方法：方法：对向转动脚螺旋对向转动脚螺旋1 1、2 2使气泡移至使气泡移至1 1、2 2方向中间方向中间转动脚螺旋转动脚螺旋3 3，使气泡居中。，使气泡居中。三、水准仪的使用三、水准仪的使用12图形：粗平的操作方法示意图 a a123b b312c c3122 2规律：规律： 气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。13（二） 瞄准1 1方法：
6、方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。2 2视差：视差：概念：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。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：产生原因：目标像平面与十字丝平面不重合。目标像平面与十字丝平面不重合。消除方法：消除方法：反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。14（三）精平1 1、方法：、方法：、方法：、方法：如图所示，调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。如图所示，调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。如图所示，调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。如图所示，调节微倾螺旋，
7、使水准管气泡成像抛物线符合。2 2、说明：、说明：、说明：、说明：自动安平水准仪，不需进行精平。自动安平水准仪，不需进行精平。自动安平水准仪，不需进行精平。自动安平水准仪，不需进行精平。15（四）读数 精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。1 1方法：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。米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。2 2规律：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。下往上读。 16图形
8、：水准仪读数实例4. 4. 水准仪读数实例水准仪读数实例6.2526.2521.4771.4770.7250.725 bc a172角度测量原理与经纬仪操作内容提要: 2.1 2.1 角度测量概念角度测量概念 2.2 2.2 光学经纬仪的使用光学经纬仪的使用2.3 2.3 角度的测量方法角度的测量方法2.4 2.4 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正18角度测量包括：角度测量包括：角度测量包括：角度测量包括：u u水平角测量水平角测量水平角测量水平角测量u u竖直角测量竖直角测量竖直角测量竖直角测量2.1角度测量概念19一、水平角定义 从空间一点出发的两条空间直线在水平投从空间一点出发的两条
9、空间直线在水平投影面上的夹角。影面上的夹角。 范围：顺时针范围：顺时针003600 水平面abcABC0ca水平度盘水平度盘20计算公式c水平面acABC0a水平度盘水平度盘 = =右右( (终终) )边边c-c-左左( (始始) )边边a a当当caca时时 = c = c a a 当当ca c360360360360，则减去，则减去，则减去，则减去360360360360； 若为负值，则加上若为负值，则加上若为负值，则加上若为负值，则加上360360360360。或：772、坐标正算公式由由A、B两点边长两点边长DAB和坐标方位角和坐标方位角AB，计算坐标增量。见图有：计算坐标增量。见图有
10、： DABABA A A AB B B BXy0XABYAB其中，其中，XAB=XB-XA YAB=YB-YA X XAB AB =D=DAB AB cos cos ABAB Y YAB AB =D=DAB AB sin sin ABAB783、坐标反算公式由由A、B两点坐标来计算两点坐标来计算AB、DAB DABABA A A AB B B BXy0XABYABAB的具体的具体计计算方法如下：算方法如下： （1）计算：）计算：79（2）计算： （3）根据）根据XAB、YAB的正负号判断的正负号判断AB所在的象限。所在的象限。 80二、曲线要素与坐标的计算二、曲线要素与坐标的计算1 1、圆曲线
11、的要素（已知转角、圆曲线的要素（已知转角及半径及半径R R）切切线长线长 曲曲线长线长 外距外距 切曲差切曲差 812 2、主点里程的计算、主点里程的计算ZYZY里程里程=JD=JD里程里程-T-T； YZYZ里程里程=ZY=ZY里程里程+L+LQZQZ里程里程=YZ=YZ里程里程-L/2-L/2； JDJD里程里程=QZ=QZ里程里程+D/2+D/2 823 3、圆曲线中桩坐标计算、圆曲线中桩坐标计算1）方位角法 如图所示，已知曲线起点的坐标（X,Y),起点处的切线方位角为，圆曲线的半径为R，转角为，则曲线上任意 一点Pi的坐标计算如 下： 任意点到起点的圆曲 长为 l=任意点桩号-ZY桩号
12、 对应的圆心角为 83则任意点Pi与起始点连线的方位角和距离分别为：Pi点坐标为：842）切线支距法）切线支距法如图所示，以ZY或YZ为坐标原点，切线为X轴，过原点的半径为Y轴，建立坐标系，则Pi点在改坐标系中的坐标为：85特点：特点：特点：特点：测点误差不积累。测点误差不积累。宜以宜以QZ QZ 为界，将曲线分两部分进行测为界，将曲线分两部分进行测设。设。86为了在已知坐标的测量控制点上进行曲线放样，必须将在过ZY点的切线直角坐标系中的曲线坐标转换到测量坐标中去。ZY点切线在控制点坐标系87中的方位角为，曲线位于ZY点切线的右侧，ZY点的测量坐标为XZH和YZH,则曲线任意点P在测量坐标系中
13、的坐标为：如果曲线位于ZY点切线的左侧，则曲线任意点P在测量坐标系中的坐标为：88第二章 水准测量5.GPS定位原理及应用简介定位原理及应用简介一、一、GPS的定义的定义 全球定位系统全球定位系统GPSGPS（Global Positioning SystemGlobal Positioning System）, ,是一种可以授时和测距的空间交会定点是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统的导航系统, ,可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息。可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息。89GPS的特点1、全球，全天候工作：能为用户提供连续，
14、实时的三维位置，三维速度和精密时间。不受天全球，全天候工作：能为用户提供连续，实时的三维位置，三维速度和精密时间。不受天气的影响。气的影响。2 2、定位精度高：定位精度可达厘米级和毫米级。、定位精度高：定位精度可达厘米级和毫米级。3 3、功能多，应用广：随着人们对、功能多，应用广：随着人们对GPSGPS认识的加深，认识的加深，GPSGPS不仅在测量，导航，测速，测时等方面得不仅在测量，导航，测速，测时等方面得到更广泛的应用，而且其应用领域不断扩大。到更广泛的应用，而且其应用领域不断扩大。90二、GPS的组成 GPS GPS定位系统由定位系统由GPSGPS卫星空间部分、地面控制部分和用户卫星空间
15、部分、地面控制部分和用户GPSGPS接收机三部分组成。接收机三部分组成。 911、空间部分由21颗工作卫星和3颗备用卫星。 GPS卫星图片卫星图片1922、地面控制部分。Colorado springs5 55 5HawaiiAscencionDiego Garciakwajaleinu1 1个主控站个主控站: :科罗拉多科罗拉多. .斯平士。斯平士。u3 3个注入站个注入站: :阿森松群岛、阿森松群岛、 迭哥伽西亚、卡瓦加兰。迭哥伽西亚、卡瓦加兰。u5 5个监控站：个监控站： 以上主控站、注入站及夏威夷。以上主控站、注入站及夏威夷。933、用户接收部分组成用户接收设备接收设备GPS信号接收机
16、其它仪器设备94按参考点的不同位置划分为：（1）绝对定位（单点定位）：在地球协议坐标系中，确定观测站相对地球质心的位置。（2）相对定位：在地球协议坐标系中，确定观测站与地面某一参考点之间的相对位置。按用户接收机作业时所处的状态划分：（1）静态定位：在定位过程中，接收机位置静止不动，是固定的。静止状态只是相对的，在卫星大地测量中的静止状态通常是指待定点的位置相对其周围点位没有发生变化，或变化极其缓慢，以致在观测期内可以忽略。GPS定位的方法95（2）动态定位：在定位过程中，接收机天线处于运动状态。在绝对定位和相对定位中，又都包含静态和动态两种形式。动态定位96动态定位 静态定位 97GPS的测量原理98
