现代企业测量学讲义

测量学,青盛,课程的性质与任务,测量学是高等学校土建类专业和城建规划类专业的一门技术基础课程，其研究对象主要是地球的形状、大小和地表面上各种物体的几何形状及空间位置，它的内容包括测定和测设两部分。测量学在规范设计、经济建设、能源开发、国防建设和科学研究中广泛应用。,教学要求,学习本课程要让学生掌握测量的基本概念、基本理论、基本技能，学会经纬仪和水准仪等常规仪器的使用。掌握常用的测定和测设方法以及在测定和测设过程中的计算与检核。,教学内容,第一章 绪论,测量工作的任务及其作用 地面点位的确定 用平面代替水准面的限度 测图原理与测量工作概述,第一章 重难点,重点 测量工作的基准 地面点位的确定 大地水准面 用平面代替水准面的限度,难点 大地水准面 高斯投影,测量工作的任务及其作用,测量学的概念 测量学的任务 测量学的分类 测量学的作用,测量学的概念,研究测定地面点的平面位置及高程，将地球表面的地貌及其地物测绘成图，并将工程设计到地面定位的科学.,测量学的任务,测定：又名测绘，测定地球表面的地物和地貌的位置与高程，并用图的形式表达出来。 测设：又称放样，将工程设计在实地标定出来，故又称为标定。,测量学的分类,大地测量学 地形测量学 摄影测量学 工程测量学,大地测量学,概念：研究地球的形状与大小及其重力场的科学。 研究对象：地球表面一个较大的区域甚至整个地球，必须考虑地球的曲率。 基本任务：建立国家大地控制网，测定地球的形状、大小和研究地球的重力场理论、技术和方法。大地控制网是为研究地球有关的各种科学服务的，并且是施测地形图的重要依据,地形测量学,概念：研究小地区地表各类地物形状和大小的科学 。 研究对象：地球自然表面上一个区域，由于地球半径很大，可以把这块球面当作平面看待而不考虑其曲率 。 基本任务：测绘地表面各类物体形状和大小。,摄影测量学,利用摄影象片来研究地表形状与大小的科学。其任务与地形测量学相同，只是采用的方法不同。,工程测量学,概念：研究解决工程在勘测设计、施工放样、运营管理过程中各种测绘问题的科学。 研究对象：工程中建设的测绘工作。 基本任务：把地面上的情况描绘到图纸上，把图纸上设计的建筑物桩定到地面上，以及为建筑物施工过程中和竣工后所产生的各种变化而进行的变形观测。,地面点位的确定,地球的形状与大小 地面点位确定 确定地面点位的三个基本要素,地面点位确定,地面点的坐标 地理坐标 高斯平面直角坐标 平面直角坐标 地面点的高程,地理坐标,天文地理坐标 子午面 子午线（经线） 首子午面 首子午线 经度 赤道 纬度 大地地理坐标,地球的形状与大小,大地体 水准面 大地水准面 铅垂线 旋转椭球 旋转椭球面 椭球元素,大地水准面,概念：与平均海水面相吻合的水准面，是一个复杂的不规则曲面。由于地球的吸引力的大小与地球内部的质量有关，地球内部的质量分布又不均匀，这引起地面上各点的铅垂线方向产生不规则的变化，因而水准面实际上是一个有微小起伏的不规则曲面。 特点：假想的；不规则且无法用数学式表示；有无数个；水准面上任一点的切面与该点的铅垂线方向垂直。,高斯平面直角坐标,地图投影 高斯投影,地面点的高程,绝对高程 假设高程 高差,确定地面点位的三个基本要素,在实际工作中，确定地面点位时，往往不是直接测出它们的坐标和高程，而是先测出水平角、水平距离，以及点之间的高差，然后再据此推算地面点的坐标和高程。由此可见，距离、角度和高差是测定地面点位的基本要素。,用平面代替水准面的限度,用平面代替水准面的限度 地球曲率对高差的影响,测图原理与测量工作概述,测图原理 测量工作概述 控制测量 控制点 控制网 碎部测量 地物测量 地形测量,第二章 水准测量,水准测量原理 水准测量的仪器与工具 水准仪的使用 水准测量的外业和内业 实验与实习规定 实习:水准仪的使用和普通水准测量,第二章 重难点,重点 水准测量的原理 三四等水准测量的方法、记录与计算 水准仪的使用,难点 三四等水准测量的记录与计算,水准测量原理,水准测量的原理（图） 转点、测站 地球曲率的影响,水准测量原理（图）,转点、测站,水准测量的仪器与工具,水准仪的分类 按结构 按精度 水准仪的构造(图) 水准测量的工具,地球曲率的影响,水准仪的结构图,水准仪的构造,望远镜 视准轴、成像原理、物镜调焦、目镜调焦 水准器 水准管零点、水准管分划值、符合水准器 基座,望远镜,成像原理,水准测量的工具,双面水准尺 结构 意义 读数 尺垫 意义 使用,水准器,水准仪的使用,微倾水准仪的使用 安置仪器 粗平 瞄准 精平 读数,自动安平水准仪的使用 安置仪器 粗平 瞄准 读数,三四等水准测量外业计算,水准测量的外业和内业,水准点与水准路线 水准测量的外业 水准测量的内业,水准测量的外业,普通水准测量：将水准尺立于已知高程的水准点上作为后视，水准仪置于施测路线附近合适的位置，在施测路线的前进方向上取仪器到后视大致相等的距离放置尺垫，在尺垫上竖立水准尺作为前视，分别读取后视和前视读数，测定两点高差。第一站结束后，记录员招呼后尺员向前转移，并将仪器迁至第二站，此时第一站的前视点成为第二站的后视点，重复至全部路线完成。 三四等水准测量：双面尺法、两次仪器高法 视距值等于上下丝读数之差乘100得到。 水准测量的手簿记录（普通、三四等）及计算,普通水准测量的外业记录及计算,双面尺法,后视标尺黑面(上、下、中丝)前视标尺黑面（上、下、中丝）前视标尺红面（中丝）后视标尺红面（中丝）,三四等水准测量外业计算(例),测站上计算： 高差部分：前尺、后尺黑红面读数差；黑红面高差之差 视距部分：前视距、后视距、前后视距差 观测结束后的计算与校核： 高差部分 视距部分：累积视距差，总视距。 若测站上有关观测限差超限，在本站检查发现后可立即重测，若迁站后检查发现则应从水准点或间歇点起重新测量。,水准测量的内业,闭合差计算 闭合差的调整 按比例反其符号加到相应的高差中,实验和实习规定,测量仪器工具的借领和使用 仪器工具的借领 仪器的安装 仪器的使用 仪器的搬迁 仪器的装箱 测量工具的使用 测量记录与计算规则,测量记录与计算规则,在测量手簿上书写前，应准备好硬性铅笔，同时熟悉表上各项内容的填写与计算方法。 记录观测数据前，应将表头的仪器型号编号、日期、天气、测站、观测者及记录者姓名等无一遗漏地填写完全。 观测读数后，记录者应随即在测量手簿上的相应栏内填写，并复诵回报以资检核。不得另纸记录事后转抄。 记录时要求字体端正清晰，数位对齐、数字齐全。字脚靠近底线；表示精度或占位的“0”均不能省略。 观测数据的尾数不得更改，读错或记错后必须重测重记。如：角度测量时，秒级数字出错，应重测该测回；水准测量时毫米级数字出错，应重测该测站。 观测数据的前几位若出错时，应用细横线划去错误的数字，并在原数字上方写出正确的数字。注意不得涂改已记录的数据，禁止连续更改数字。 记录数据修改后，都应在备注栏内写明原因（记错、测错、超限）。 每站观测结束后，必须在现场完成规定的计算的检核，确认无误后方可迁站。 数据运算应根据所取位数，按“4舍6入，5前单进双舍的规则进行凑整”。 应该保持测量手簿的整洁，严禁在手簿上书写无关的内容。,第三章 角度测量,角度测量的原理 光学经纬仪 经纬仪的使用 实验:经纬仪的使用与测回法测水平角 实验:方向法测水平角,第三章 重难点,重点 角度测量原理 水平角和竖直角的观测与计算 测回法 方向法,难点 竖直角计算公式的推导 方向法角度观测与计算,角度测量的原理,光学经纬仪（图）,经纬仪的分类 按精度 按结构 经纬仪的构造 基座、照准部、转动控制装置、主要轴线 度盘与读数设备 测微尺读数装置 平行玻璃测微器读数装置,光学经纬仪结构图,平行玻璃测微器读数装置,测微尺读数装置,经纬仪的使用,水平角的观测 经纬仪的安置 水平角的观测方法 竖直角的观测 竖直角的计算公式 指标差的计算 竖直角的测定 竖直角的计算 竖盘指标自动归零装置,水平角的观测方法,测回法:只适用于测站上观测两个方向之间的单角. 方法:盘左A盘左B盘右B盘右A 两项限差:半测回角值互差40、各测回值互差24 计算,方向法:适用于一个测站上观测两个以上方向. 方法:盘左A盘左B盘左C盘左D盘左A盘右A盘右D盘右C盘右B盘右A 三项限差：半测回归零差18、2C互差、各测回方向差24 计算,测回法计算,方向法计算,竖直角的计算公式（1）,竖直角的计算公式（2）,指标差的计算,竖直角的计算（顺时针）,经纬仪的使用与测回法测水平角,目的与要求 了解J6光学经纬仪的基本构造及主要部件的名称和作用。 掌握经纬仪的操作方法及水平度盘读数的配置方法。 掌握测量回法观测水平角的观测顺序、记录和计算方法。,注意事项 瞄准目标时，尽可能瞄准其底部，以减少目标倾斜引起的误差。 同一测回观测时，切勿误动复测扳手或度盘变换手轮，以免发生错误。 观测过程中若发生气泡偏移超过一格时，应重新整平重测该测回。 计算半测回值时，当左目标读数a大于右目标b时，应加360。 限差要求：对中误差小于3mm，上下半测回角值互差不超过，超限重测该测回；各测回角值互差不超过，超限重测该测站。,实验：方向法测水平角,目的与要求 掌握方向法观测水平角的操作顺序及记录、计算方法。 弄清归零、归零差、归零方向值、2c变化值的概念及各项限差的规定。,注意事项 应选择远近适中、易于瞄准的清晰目标作为起始方向，如果方向数为3可以不归零。 限差规定：半测回归零差，同一方向值各测回互差，超限应重测。,第四章 距离测量,钢尺量距 视距测量的原理 三角高程测量的原理 实验：三角高程测量,第四章 重难点,重点 直线定向 视距测量与三角高程测量原理,难点 尺长方程 直线定向 视距测量公式的推导,钢尺量距,地面点的标定 直线的定线 距离丈量的方法 钢尺量距的误差来源 尺长方程式,距离丈量的方法,斜量法,平量法,钢尺量距的误差来源,尺长误差 温度变化误差 拉力误差 丈量本身的误差 垂曲误差 倾斜误差 定线误差,尺长方程式,视距测量的原理,视距测量及三角高程测量原理,实验：三角高程测量,目的与要求 掌握三角高程的观测与计算方法。,注意事项 用中丝读数前应使竖盘水准管气泡居中，视距尺要立直，切忌前后仰。 用盘右盘右计算出的高差之差不得超过去5cm。,第五章 测量误差的基本知识,观测误差 评定精度的指标 误差传播定律 算术平均值及其中误差 同精度观测值的中误差,第五章 重难点,重点 误差的分类及特点 中误差 误差传播定理,难点 误差传播定理 中误差 算术平均值的中误差 白塞尔公式,观测误差,误差的概念及来源 人为误差 仪器误差 外界环境,误差的分类 系统误差 偶然误差 偶然误差的分布 偶然误差的特性,偶然误差的误差分布,偶然误差的特性,在一定的观测条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定的限度； 绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的可能性大； 绝对值相等的正误差的负误差出现的可能性相等； 当观测次数无限增多时，偶然误差的算术平均值趋近于零。,评定精度的指标,中误差：在测量工作中，用来反映误差分布的密集程度的量，其大小为该组观测值所对应的标准差的近似值。 同精度观测：在相同的观测条件下进行的一组观测。,相对误差：中误差与观测值的比值。,容许误差：测量中规定的误差的限值，通常取中误差的两倍或三倍作为限差。,第六章 小地区控制测量,平面控制网的定位与定向 导线测量外业 导线测量内业计算 交会定点,第六章 重难点,重点 方位角的推算 导线测量的外业 导线测量的内业,难点 方位角的推算 导线内业计算,平面控制网的定位与定向,地面点的坐标和两点间的坐标增量 两点间边长和方位角 直角坐标与极坐标的换算,方位角,真方位角 磁方位角 坐标方位角 正方位角 反方位角,子午线收敛角 磁偏角,直角坐标与极坐标的换算,直角坐标表示点位 极坐标表示点位,坐标正算 坐标反算,导线测量外业,导线的布设 闭