測量學（課件118頁）

測量學 課程的性質(zhì)與任務(wù) 測量學是高等學校土建類專業(yè)和城建規(guī)劃類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程 其研究對象主要是地球的形狀 大小和地表面上各種物體的幾何形狀及空間位置 它的內(nèi)容包括測定和測設(shè)兩部分 測量學在規(guī)范設(shè)計 經(jīng)濟建設(shè) 能源開發(fā) 國防建設(shè)和科學研究中廣泛應(yīng)用 教學要求 學習本課程要讓學生掌握測量的基本概念 基本理論 基本技能 學會經(jīng)緯儀和水準儀等常規(guī)儀器的使用 掌握常用的測定和測設(shè)方法以及在測定和測設(shè)過程中的計算與檢核 教學內(nèi)容 第一章緒論 測量工作的任務(wù)及其作用地面點位的確定用平面代替水準面的限度測圖原理與測量工作概述 第一章重難點 重點測量工作的基準地面點位的確定大地水準面用平面代替水準面的限度 難點大地水準面高斯投影 測量工作的任務(wù)及其作用 測量學的概念測量學的任務(wù)測量學的分類測量學的作用 測量學的概念 研究測定地面點的平面位置及高程 將地球表面的地貌及其地物測繪成圖 并將工程設(shè)計到地面定位的科學 測量學的任務(wù) 測定 又名測繪 測定地球表面的地物和地貌的位置與高程 并用圖的形式表達出來 測設(shè) 又稱放樣 將工程設(shè)計在實地標定出來 故又稱為標定 測量學的分類 大地測量學地形測量學攝影測量學工程測量學 大地測量學 概念 研究地球的形狀與大小及其重力場的科學 研究對象 地球表面一個較大的區(qū)域甚至整個地球 必須考慮地球的曲率 基本任務(wù) 建立國家大地控制網(wǎng) 測定地球的形狀 大小和研究地球的重力場理論 技術(shù)和方法 大地控制網(wǎng)是為研究地球有關(guān)的各種科學服務(wù)的 并且是施測地形圖的重要依據(jù) 地形測量學 概念 研究小地區(qū)地表各類地物形狀和大小的科學 研究對象 地球自然表面上一個區(qū)域 由于地球半徑很大 可以把這塊球面當作平面看待而不考慮其曲率 基本任務(wù) 測繪地表面各類物體形狀和大小 攝影測量學 利用攝影象片來研究地表形狀與大小的科學 其任務(wù)與地形測量學相同 只是采用的方法不同 工程測量學 概念 研究解決工程在勘測設(shè)計 施工放樣 運營管理過程中各種測繪問題的科學 研究對象 工程中建設(shè)的測繪工作 基本任務(wù) 把地面上的情況描繪到圖紙上 把圖紙上設(shè)計的建筑物樁定到地面上 以及為建筑物施工過程中和竣工后所產(chǎn)生的各種變化而進行的變形觀測 地面點位的確定 地球的形狀與大小地面點位確定確定地面點位的三個基本要素 地面點位確定 地面點的坐標地理坐標高斯平面直角坐標平面直角坐標地面點的高程 地理坐標 天文地理坐標子午面子午線 經(jīng)線 首子午面首子午線經(jīng)度赤道緯度大地地理坐標 地球的形狀與大小 大地體水準面大地水準面鉛垂線旋轉(zhuǎn)橢球旋轉(zhuǎn)橢球面橢球元素 大地水準面 概念 與平均海水面相吻合的水準面 是一個復(fù)雜的不規(guī)則曲面 由于地球的吸引力的大小與地球內(nèi)部的質(zhì)量有關(guān) 地球內(nèi)部的質(zhì)量分布又不均勻 這引起地面上各點的鉛垂線方向產(chǎn)生不規(guī)則的變化 因而水準面實際上是一個有微小起伏的不規(guī)則曲面 特點 假想的 不規(guī)則且無法用數(shù)學式表示 有無數(shù)個 水準面上任一點的切面與該點的鉛垂線方向垂直 高斯平面直角坐標 地圖投影高斯投影 地面點的高程 絕對高程假設(shè)高程高差 確定地面點位的三個基本要素 在實際工作中 確定地面點位時 往往不是直接測出它們的坐標和高程 而是先測出水平角 水平距離 以及點之間的高差 然后再據(jù)此推算地面點的坐標和高程 由此可見 距離 角度和高差是測定地面點位的基本要素 用平面代替水準面的限度 用平面代替水準面的限度地球曲率對高差的影響 測圖原理與測量工作概述 測圖原理測量工作概述控制測量控制點控制網(wǎng)碎部測量地物測量地形測量 第二章水準測量 水準測量原理水準測量的儀器與工具水準儀的使用水準測量的外業(yè)和內(nèi)業(yè)實驗與實習規(guī)定實習 水準儀的使用和普通水準測量 第二章重難點 重點水準測量的原理三四等水準測量的方法 記錄與計算水準儀的使用 難點三四等水準測量的記錄與計算 水準測量原理 水準測量的原理 圖 轉(zhuǎn)點 測站地球曲率的影響 水準測量原理 圖 轉(zhuǎn)點 測站 水準測量的儀器與工具 水準儀的分類按結(jié)構(gòu)按精度水準儀的構(gòu)造 圖 水準測量的工具 地球曲率的影響 水準儀的結(jié)構(gòu)圖 水準儀的構(gòu)造 望遠鏡視準軸 成像原理 物鏡調(diào)焦 目鏡調(diào)焦水準器水準管零點 水準管分劃值 符合水準器基座 望遠鏡 成像原理 水準測量的工具 雙面水準尺結(jié)構(gòu)意義讀數(shù)尺墊意義使用 水準器 水準儀的使用 微傾水準儀的使用安置儀器粗平瞄準精平讀數(shù) 自動安平水準儀的使用安置儀器粗平瞄準讀數(shù) 三四等水準測量外業(yè)計算 水準測量的外業(yè)和內(nèi)業(yè) 水準點與水準路線水準測量的外業(yè)水準測量的內(nèi)業(yè) 水準測量的外業(yè) 普通水準測量 將水準尺立于已知高程的水準點上作為后視 水準儀置于施測路線附近合適的位置 在施測路線的前進方向上取儀器到后視大致相等的距離放置尺墊 在尺墊上豎立水準尺作為前視 分別讀取后視和前視讀數(shù) 測定兩點高差 第一站結(jié)束后 記錄員招呼后尺員向前轉(zhuǎn)移 并將儀器遷至第二站 此時第一站的前視點成為第二站的后視點 重復(fù)至全部路線完成 三四等水準測量 雙面尺法 兩次儀器高法視距值等于上下絲讀數(shù)之差乘100得到 水準測量的手簿記錄 普通 三四等 及計算 普通水準測量的外業(yè)記錄及計算 雙面尺法 后視標尺黑面 上 下 中絲 前視標尺黑面 上 下 中絲 前視標尺紅面 中絲 后視標尺紅面 中絲 三四等水準測量外業(yè)計算 例 測站上計算 高差部分 前尺 后尺黑紅面讀數(shù)差 黑紅面高差之差視距部分 前視距 后視距 前后視距差 觀測結(jié)束后的計算與校核 高差部分視距部分 累積視距差 總視距 若測站上有關(guān)觀測限差超限 在本站檢查發(fā)現(xiàn)后可立即重測 若遷站后檢查發(fā)現(xiàn)則應(yīng)從水準點或間歇點起重新測量 水準測量的內(nèi)業(yè) 閉合差計算閉合差的調(diào)整按比例反其符號加到相應(yīng)的高差中 實驗和實習規(guī)定 測量儀器工具的借領(lǐng)和使用儀器工具的借領(lǐng)儀器的安裝儀器的使用儀器的搬遷儀器的裝箱測量工具的使用測量記錄與計算規(guī)則 測量記錄與計算規(guī)則 在測量手簿上書寫前 應(yīng)準備好硬性鉛筆 同時熟悉表上各項內(nèi)容的填寫與計算方法 記錄觀測數(shù)據(jù)前 應(yīng)將表頭的儀器型號編號 日期 天氣 測站 觀測者及記錄者姓名等無一遺漏地填寫完全 觀測讀數(shù)后 記錄者應(yīng)隨即在測量手簿上的相應(yīng)欄內(nèi)填寫 并復(fù)誦回報以資檢核 不得另紙記錄事后轉(zhuǎn)抄 記錄時要求字體端正清晰 數(shù)位對齊 數(shù)字齊全 字腳靠近底線 表示精度或占位的 0 均不能省略 觀測數(shù)據(jù)的尾數(shù)不得更改 讀錯或記錯后必須重測重記 如 角度測量時 秒級數(shù)字出錯 應(yīng)重測該測回 水準測量時毫米級數(shù)字出錯 應(yīng)重測該測站 觀測數(shù)據(jù)的前幾位若出錯時 應(yīng)用細橫線劃去錯誤的數(shù)字 并在原數(shù)字上方寫出正確的數(shù)字 注意不得涂改已記錄的數(shù)據(jù) 禁止連續(xù)更改數(shù)字 記錄數(shù)據(jù)修改后 都應(yīng)在備注欄內(nèi)寫明原因 記錯 測錯 超限 每站觀測結(jié)束后 必須在現(xiàn)場完成規(guī)定的計算的檢核 確認無誤后方可遷站 數(shù)據(jù)運算應(yīng)根據(jù)所取位數(shù) 按 4舍6入 5前單進雙舍的規(guī)則進行湊整 應(yīng)該保持測量手簿的整潔 嚴禁在手簿上書寫無關(guān)的內(nèi)容 第三章角度測量 角度測量的原理光學經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀的使用實驗 經(jīng)緯儀的使用與測回法測水平角實驗 方向法測水平角 第三章重難點 重點角度測量原理水平角和豎直角的觀測與計算測回法方向法 難點豎直角計算公式的推導方向法角度觀測與計算 角度測量的原理 光學經(jīng)緯儀 圖 經(jīng)緯儀的分類按精度按結(jié)構(gòu)經(jīng)緯儀的構(gòu)造基座 照準部 轉(zhuǎn)動控制裝置 主要軸線度盤與讀數(shù)設(shè)備測微尺讀數(shù)裝置平行玻璃測微器讀數(shù)裝置 光學經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)圖 平行玻璃測微器讀數(shù)裝置 測微尺讀數(shù)裝置 經(jīng)緯儀的使用 水平角的觀測經(jīng)緯儀的安置水平角的觀測方法豎直角的觀測豎直角的計算公式指標差的計算豎直角的測定豎直角的計算豎盤指標自動歸零裝置 水平角的觀測方法 測回法 只適用于測站上觀測兩個方向之間的單角 方法 盤左A 盤左B 盤右B 盤右A兩項限差 半測回角值互差40 各測回值互差24計算 方向法 適用于一個測站上觀測兩個以上方向 方法 盤左A 盤左B 盤左C 盤左D 盤左A 盤右A 盤右D 盤右C 盤右B 盤右A三項限差 半測回歸零差18 2C互差 各測回方向差24計算 測回法計算 方向法計算 豎直角的計算公式 1 豎直角的計算公式 2 指標差的計算 豎直角的計算 順時針 經(jīng)緯儀的使用與測回法測水平角 目的與要求了解J6光學經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及主要部件的名稱和作用 掌握經(jīng)緯儀的操作方法及水平度盤讀數(shù)的配置方法 掌握測量回法觀測水平角的觀測順序 記錄和計算方法 注意事項瞄準目標時 盡可能瞄準其底部 以減少目標傾斜引起的誤差 同一測回觀測時 切勿誤動復(fù)測扳手或度盤變換手輪 以免發(fā)生錯誤 觀測過程中若發(fā)生氣泡偏移超過一格時 應(yīng)重新整平重測該測回 計算半測回值時 當左目標讀數(shù)a大于右目標b時 應(yīng)加360 限差要求 對中誤差小于3mm 上下半測回角值互差不超過 超限重測該測回 各測回角值互差不超過 超限重測該測站 實驗 方向法測水平角 目的與要求掌握方向法觀測水平角的操作順序及記錄 計算方法 弄清歸零 歸零差 歸零方向值 2c變化值的概念及各項限差的規(guī)定 注意事項應(yīng)選擇遠近適中 易于瞄準的清晰目標作為起始方向 如果方向數(shù)為3可以不歸零 限差規(guī)定 半測回歸零差 同一方向值各測回互差 超限應(yīng)重測 第四章距離測量 鋼尺量距視距測量的原理三角高程測量的原理實驗 三角高程測量 第四章重難點 重點直線定向視距測量與三角高程測量原理 難點尺長方程直線定向視距測量公式的推導 鋼尺量距 地面點的標定直線的定線距離丈量的方法鋼尺量距的誤差來源尺長方程式 距離丈量的方法 斜量法 平量法 鋼尺量距的誤差來源 尺長誤差溫度變化誤差拉力誤差丈量本身的誤差垂曲誤差傾斜誤差定線誤差 尺長方程式 視距測量的原理 視距測量及三角高程測量原理 實驗 三角高程測量 目的與要求掌握三角高程的觀測與計算方法 注意事項用中絲讀數(shù)前應(yīng)使豎盤水準管氣泡居中 視距尺要立直 切忌前后仰 用盤右盤右計算出的高差之差不得超過去5cm 第五章測量誤差的基本知識 觀測誤差評定精度的指標誤差傳播定律算術(shù)平均值及其中誤差同精度觀測值的中誤差 第五章重難點 重點誤差的分類及特點中誤差誤差傳播定理 難點誤差傳播定理中誤差算術(shù)平均值的中誤差白塞爾公式 觀測誤差 誤差的概念及來源人為誤差儀器誤差外界環(huán)境 誤差的分類系統(tǒng)誤差偶然誤差偶然誤差的分布偶然誤差的特性 偶然誤差的誤差分布 偶然誤差的特性 在一定的觀測條件下 偶然誤差的絕對值不會超過一定的限度 絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)的可能性大 絕對值相等的正誤差的負誤差出現(xiàn)的可能性相等 當觀測次數(shù)無限增多時 偶然誤差的算術(shù)平均值趨近于零 評定精度的指標 中誤差 在測量工作中 用來反映誤差分布的密集程度的量 其大小為該組觀測值所對應(yīng)的標準差的近似值 同精度觀測 在相同的觀測條件下進行的一組觀測 相對誤差 中誤差與觀測值的比值 容許誤差 測量中規(guī)定的誤差的限值 通常取中誤差的兩倍或三倍作為限差 第六章小地區(qū)控制測量 平面控制網(wǎng)的定位與定向?qū)Ь€測量外業(yè)導線測量內(nèi)業(yè)計算交會定點 第六章重難點 重點方位角的推算導線測量的外業(yè)導線測量的內(nèi)業(yè) 難點方位角的推算導線內(nèi)業(yè)計算 平面控制網(wǎng)的定位與定向 地面點的坐標和兩點間的坐標增量兩點間邊長和方位角直角坐標與極坐標的換算 方位角 真方位角磁方位角坐標方位角正方位角反方位角 子午線收斂角磁偏角 直角坐標與極坐標的換算 直角坐標表示點位極坐標表示點位 坐標正算坐標反算 導線測量外業(yè) 導線的布設(shè)閉合導線附合導線支導線 導線測量的外業(yè)工作踏勘選點建立標志測角量邊 導線測量的內(nèi)業(yè) 閉合導線的計算角度閉合差的計算角度閉合差的調(diào)整坐標方位角推算坐標增量的計算坐標閉合差的調(diào)整導線點坐標推算實例 附合導線的計算角度閉合差的計算角度閉合差的調(diào)整坐標方位角推算坐標增量的計算坐標閉合差的調(diào)整導線點坐標推算實例 角度閉合差的計算 坐標方位角的推算 閉合導線的計算 附合導線的計算 交會定點 前方交會測邊交會后方交會 前方交會 測邊交會 后方交會 第七章地形圖測繪及應(yīng)用 地形圖的基本知識測定碎部點的方法地物的測繪地形圖測繪的流程地形圖的應(yīng)用 第七章重難點 重點地形圖測繪工作及流程地形的應(yīng)用 難點地形圖測繪工作及流程 典型地貌及其等高線 山山脊山谷鞍部盆地地性線特征點 地形圖的基本知識 地形圖的概念地形圖的內(nèi)容地形圖的比例尺地形圖的圖式地物符號 地貌符號 注記等高線地形圖的分幅與編號 地形圖的概念 正形投影 將地面點沿鉛垂線投影到投影面上并使投影前后圖形的角度保持不變的投影 又稱等角投影 地形圖 將地物和地貌經(jīng)過綜合取舍 按比例縮小后用規(guī)定的符號和一定的表示方法描繪在圖紙上的正形投影圖 地形圖的內(nèi)容 地形圖的比例尺 數(shù)字比例尺圖示比例尺比例尺精度在測量工作中稱相當于圖上0 1mm的實地水平距離為比例尺精度 比例尺精度的意義按工作需要 多大的地物須在圖上表示出來或測量地物要求精確到什么程度 由此可參考決定測圖的比例尺 當測圖比例尺已決定之后 可以推算出測量地物時應(yīng)精確的程度 等高線 等高線的原理等高距平距 坡度等高線的分類首曲線 計曲線 間曲線典型地貌及其等高線等高線的特性等高線的勾繪 等高線的原理 等高線的特性 同一條等高線上各點的高程相等 等高線是閉合的曲線 不能中斷 如果在一幅圖中閉合 則必定跨越鄰幅或多幅后閉合 不同高程的等高線只有在絕壁