《测量学》多媒体课件.ppt

测 量 学,32学时,纪易凡,学 时：32学时（理论：23课时，实验：9课时）内 容：园林建设中测量的原理和方法，仪器的使用。参考资料：测量学，顾孝烈，同济大学出版社 工程测量学，李青岳，测绘出版社 房地产测绘顾孝烈，中国建筑工业出版社考 核：闭卷考试 总成绩=平时成绩（30%）+考试成绩（70%）,第一章 绪 论,第二章 测量误差的基本知识,第四章 水 准 测 量,第三章 直线丈量和直线定向,第五章 角度观测及视距测量,第六章 平 板 仪 测 量,第七章 小地区控制测量,第八章 地 形 图 测 绘,第九章 地 形 图 的 应 用,第十章 测设的基本工作,第一章 绪论,第一节 测量学的任务、分类、作用一、任务测量学：是研究地球的形状和大小以及确定地面(包含空中、地下和海底)点依的科学。包括测定和测设两个部分。测定：使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列测量数据，或把地球表面的地形缩绘成地形图。测设：把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置在地面上标定出来，作为施工的依据。,二、分类1、天文测量学：研究测定恒星的坐标，以及利用恒星确定 观测点的坐标（经度、纬度等）的学科。2、大地测量学：研究测定地球的形状和大小及地球的重力 场的测量方法、分布情况及其应用的学科。依技术水平分：大地测量学和卫星大地测 量学3、地图制图学：研究地图制图的理论和方法。4、摄影测量学：研究利用航天、航空、地面的摄影和遥感 信息，进行测量的方法和理论的学科。5、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。6、测量仪器学：研究测量仪器的制造、改进和创新的学科。7、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。8、海洋测绘学：研究以海洋和陆地水域为对象所进行的测量 和海图编制工作。,三、作用 测量学在基础建设，农业，军事，国防等各方面都起到重要的作用。,第二节 测量学的发展,一、测量学的发展,在人类认识地测球形状和大小的过程中，测量学获得了飞速的发展。,南北两地同时观测日影的办法首次推算出地球子午圈的周长。先测量地面上一段(子午线)的弧长l，再测量该弧长所对的中心角。则地球的半径R就可求得：R=l/地球子午线的周长可等于L=2R。求。为此要同时在南北两点测量竖杆影子的长度。凭影长和杆高就可以求得两个杆子与阳光的夹角1和2。设在同一时刻两地的阳光相互平行则=2-1）,二、3S技术发展概况,1、全球定位系统（GPS）：是美国国防部为满足其军事部门海、陆、空高精度导航、定位和定时的要求而建立的一种卫星定位和导航系统。,2、遥感（RS）：指从远距离高空以信外层空间的各种平台上利用可见光、红外、微波等电磁波探测仪器，通过摄影和扫描、信息感应、传输和处理，从而研究地面物体的形状、大小、位置及其环境相互关系与变化的现代科学技术。,3、地理信息系统（GIS）：是以采集、存储、描述、检索、分析和应用与空间位置有关的相应属性信息的计算机系统，它是集计算机、地理、测绘、环境科学、空间技术、信息科学、管理科学、网络技术、现代通讯技术、多媒体技术为一体的多学科综合而成的新兴学科。,第三节 地面点的确定,一、地球的形状和大小地球是一个表面覆盖71%的水，起伏不平的三轴椭球体。大地水准面：自由静止的平均海水面延伸到大陆、岛屿内而形成的闭合曲面。水平面：与水准面相切的平面。大地体：由大地水准面所包围的地球形体。,参考椭球面：接近大地水准面，可用数学式表示的椭球面来作为测量计算工作基准面。,可近似地把地球椭球作为圆球，其半径为6371km。,二、确定地面点位的方法,1、地理坐标子午面：过地球自转轴，地面任一点的平面称为子午面。子午线：子午面与地球表面的交线。东经：首子午面向东计。西经：向西计。赤道面：过地球中心所作垂直于自转轴的平面。赤道：赤道面与地球表面的交线。,纬线：与赤道面平行的平面与地球表面的交线。纬度：地面点的法线与赤道面的夹角即为该点的纬度。,2、平面直角坐标系 类似数学中的直角坐标系，不同的是竖轴是X轴，正为北向，横轴为Y轴，正为东向。,3、高程绝对高程：地面点到大地水准面的铅垂距离，或称海拔。相对高程：地面点到某一假定水准面的铅垂距离。高差：高程的基准面两个地面点之间的高程差。,第四节 水平面代替水准面的限度,大地水准面为球面，而本课程是小面积测量，为了简化计算，因此用水平面代替水准面的，那么必然产生误差。实际中，误差只要在测量和制图的容许范围内，其影响可以忽略不计。,一、对距离的影响一般测量工作中，在半径为25Km的范围内，用水平面代替水准面的距离误差可忽略不计。,二、对高程的影响水平面代替高程的影响很大，当距离为200m时，误差为0.31cm，这个误差在高程测量中是不能忽视的。,第五节 测量工作概述,一、测量的基本问题测量的目的，一般来说就是测定地球表面某一局部地区的形状大小，并绘制成图。地球表面的内容是丰富的，具体可分为地物和地貌。地物：指地面上天然形成的固体物体，如房屋，道路，河流。地貌：地球表面高低起伏的形状，如山岭，洼地，河谷。,测定地物和地貌，主要是选择它们的特征点进行测量定点,二、测量的基本工作确定一个点的位置，既反映点与点之间的关系：距离，角度，高差。测量工作基本内容：水平角测量，水平距离测量，高程 测量。,三、测量的基本原则测量工作基本原则：1、工作范围上，从整体到局部；工作性质上，先控制后碎部；精度上，从高级到低级。2、上一步工作没有完成不进行下一步工作。控制测量：测区内，按一定的密度，选定一些具有控制意义的地面点，作为全面测量的依据，用精密的仪器和方法测定，使具有较高等级的精度，以保证下一步工作的顺利进行。碎步测量：在控制点上安置仪器，以较底的精度测绘其周围 的地物和地貌，直至测完整个测区。,第六节 测量相关概念,一、地图类型1、平面图：将地表面的地物轮廓沿铅垂线方向投影到平面上，按一定比例缩绘成与实地相似的图。2、地形图：在图上不仅表示出了测区内地物的平面位置，而且还用等高线表示出测区的地貌。3、地图：将大面积地区或整个地球表面绘制成图时，必须考虑地球曲线率的影响，采用特殊的投影方法，这种方法得到的描绘大面积地区形状和大小的图称为地图。,二、比例尺比例尺：地形图上任意一线段的长度与地面上相应线段的实际水平长度之比，称为地形图的比例尺。,1、分类数字比例尺：用分子为1的分数形式表示的比例尺。,分母越大，比例尺越小。直线比例尺：以直线或图示的方式绘制比例线段表示图纸比例。,实际中，缩放图纸时，直线比例尺能同图纸一起缩放，所以不会产生误差。数字比例尺则会产生很大误差,2、比例尺精度 比例尺精度：通常把图上0.1mm所表示的实地水平长度。,一、测量误差分类 测量工作中，尽管观测者按照规定的操作要求认真进行观测，但在同一量的各观测值之间，或在各观测值与其理论值之间仍存在差异。观测误差按其对观测成果的影响性质，可分为系统 误差和偶然误差两种。,第一节 测量误差概述,二、系统误差 在相同的观测条件下作一系列观测，若误差的大小及符号表现出系统性，或按一定的规律变化，那么这类误差称为系统误差。,系统误差对测量成果影响较大，且一般具有累积性，应尽可能消除或限制到最小程度，其常用的处理方法有：,1检校仪器，把系统误差降低到最小程度。2加改正数，在观测结果中加入系统误差改正数，如尺长改正等。3采用适当的观测方法，使系统误差相互抵消或减弱。,三、偶然误差 在相同的观测条件下作一系列观测，若误差的大小及符号都表现出偶然性，即从单个误差来看，该误差的大小及符号没有规律，但从大量误差的总体来看，具有一定的统计规律，这类误差称为偶然误差或随机误差。,除上述两类误差之外，还可能发生错误，也称粗差，如读错、记错等。这主要是由于粗心大意而引起。一般粗差值大大超过系统误差或偶然误差。粗差不属于误差范畴，不仅大大影内测量成果的可靠性，甚至造成返工。因此必须采取适当的方法和措施，杜绝错误发生。,四、偶然误差特性 偶然误差是由多种因素综合影响产生的，观测结果中不可避免地存在偶然误差，因而偶然误差是误差理论主要研究的对象。由上节知，就单个偶然误差而言，其大小和符号都没有规律性，呈现出随机性，但就其总体而言却呈现出一定的统计规律性，并且是服从正态分布的随机变量。即在相同观测条件下，大量偶然误差分布表现出一定的统计规律性。,1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值；2绝对值较小的误差比绝对值大的误差出现的概率大；3绝对值相等的正、负误差出现的概率相同；4同一个量作的等精度观测，其偶然误差的算术平均值，随着观测次数的无限增加而趋近于零，即,五、观测误差产生的原因,1观测者 由于观测者感觉器官鉴别能力有一定的局限性，在仪器安置、照准、读数等方面都产生误差。同时观测者的技术水平、工作态度及状态都对测量成果的质量有直接影响。,2测量仪器 每种仪器有一定限度的精密程度，因而观测值的精确度也必然受到一定的限度。同时仪器本身在设计、制造、安装、校正等方面也存在一定的误差，如钢尺的刻划误差、度盘的偏心等。,3外界条件（环境因素）观测时所处的外界条件，如温度、湿度、大气折光等因素都会对观测结果产生一定的影响。外界条件发生变化，观测成果将随之变化。,第二节 衡量精度的指标,一、方差（D）和中误差,方差,标准偏差（中误差）,中误差估值,二、相对误差,相对误差K是中误差的绝对值与相应观测值之比。,三、极限误差（容许误差）,在一定的观测条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定限值，这个限值就是极限误差。常以两倍或三倍的中误差为作为偶然误差的容许值。,第三章 直线丈量和直线定向,第一节 概念 测量距离是测量的基本工作之一，所谓距离是指两点间的水平长度。如果测得的是倾 斜距离，还必须改算为水平距离。按照所用仪器、工具的不同，测量距离的方法有钢尺直接量距、光电测距仪测距和光学视距法测距等。,一、地面点的标志 标记地面点，方便测量。分为临时的和永久的。临时性的：长约30cm，粗约 5cm的木桩，桩顶上钉一小钉或刻十字，以精确表示点位。永久性的：可用水泥桩或石桩，或在岩石上凿一记号，并用红漆涂上。,二、丈量工具1、钢尺 长度一般为15m、20m、30m和50m。钢尺的基本分划为厘米，在每米及每分米处有数字注记。有端点尺和刻线尺的区别。端点尺是以尺的最外端作为尺的零点。刻线尺是以尺前端的一刻线作为尺的零点。钢尺伸缩性小，一般用于精度较高的量距工作。2、皮尺 长度一般为20m、30m和50m等，尺上刻度划至cm，皮尺的零点都在尺的最外端。皮尺伸缩性大，精度低，常用于精度要求较低的量距的工作。3、测绳 长度一般为50m，100m等，尺的起点包有“0”符号的金属圈，每1m处都有一标记。还有一些辅助工具：测钎，垂球，弹簧秤，温度计,第二节 直线定线和直线丈量,一、直线定线 当两个地面点之间的距离较长或地势起伏较大时，为使量距工作方便起见，可分成几段进行丈量。这种把多根标杆标定在已知直线上的工作称为直线定线。直线定线有目视定线和仪器精确定线，一般量距用目视定线。,（一）两点间定线,（二）延长直线的定线,（三）过山岗（谷）定线,二、直线丈量（一）平坦地面的直线丈量 1、丈量方法 D=nl+q n为整尺段数 l尺段长度 q余长 2、丈量精度的评定 为了防止错误和提高丈量精度，通常丈量工作，必须往返丈量。由A点量至B点称为往测，由B点量至A点称为返测。往返丈量长度之较差与平均长度之比，并化为分子为一的分数，称为相对误差，用来衡量距离丈量的误差。,（二）倾斜地面的直线丈量,(1)平量法,(2)斜量法,三、钢尺精密量距的方法（一）方法1定线 2量距 3测量桩顶高程 4尺段长度的计算(1)尺长改正 Ld(LL0)L/L0(2)温度改正 Lt(tt0)L(3)倾斜改正 Lhh2/2L,第三节 直线丈量的误差来源及丈量时应注意事项 一、误差来源1、定线误差2、尺长误差 3、温度误差 4、拉力误差 5、尺子不水平的误差 6、钢尺垂曲和反曲的误差 7、丈量本身的误差,二、注意事项1、丈量前应对丈量工具进行检验，并认清尺子零点位置；2、为了减少定线误差，必须按照定线的要求去做；3、丈量过程中拉力要均匀，不要忽紧忽松，尺子应放在测钎（花杆）的同一侧；4、丈量至终点量余长时，要注意尺子上的注记方向，以免造成错误；5、记录要清晰，不得涂改，记好后要回读检核，以防记错；6、爱护仪器工具，钢尺质脆易折，不要被人踩踏，车辆碾压或在地上拖行，避免打结；7、钢尺用完后要擦净上油，防锈。,第四节 直线定向,确定地面上两点之间的相对位置，仅知道两点之间的水平距离是不够的，还必须确定此直线与标准方向之间的水平夹角。确定直线与标准方向之间的水平角度即直线定向。,一、标准方向的种类 1真子午线方向 通过地球表面某点的真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向。真子午线方向是用天文测量方法或用陀螺经纬仪测定的。,2磁于午线方向 磁子午线方向是磁针在地球磁场的作用下，磁针自由静止时其轴线所指的方向。磁子午线方向可用罗盘仪测定。,某点真子午线与磁子午线之间的夹角称为磁偏角。3坐标纵轴方向 坐标纵轴方向就是直角坐标系中纵坐标轴的方向。,二、表示直线方向的方法 测量工作中，常采用方位角和象限角来表示直线的方向。由标准方向的北端起，顺时针方向量到某直线的夹角，称为该直线的方位角。,第五节 用罗盘仪测定磁方位角,一、罗盘仪的构造 罗盘仪主要部件有磁针、刻度盘和瞄准设备等。1磁针 磁针用人造磁铁制成，其中心装有镶着玛瑙的圆形球窝，在刻度盘的中心装有顶针，磁针球窝支在顶点上。为了减轻顶针尖的磨损，装置了杠扦和螺旋P，磁针不用时，用杠杆将磁针升起，使它与顶针分离，把磁针压在玻璃盖下。2刻度盘 刻度盘为铜或铝的圆环，最小分划为1或30，按逆时针方向从0注记到360。3瞄准设备 罗盘仪的瞄准设备，现在大都采用望远镜，老式仪器采用觇板。,二、用罗盘仪测量定直线的磁方位角,观测时，1、对中；2、整平；3、瞄准；4、读数，即为该直线的磁方位角。罗盘仪在使用时，不要使铁质物体接近罗盘，以免影响磁针位置的正确性。在铁路附近及高压线铁塔下观测时，磁针读数会受很大影陶，应该注意避免。测量结束后，必须旋经螺旋只将磁针升起，避免顶针磨损，以保护磁针的灵敏性。,第四章 水准测量,第一节 水准测量原理 水准测量是利用一条水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差，这样就可由已知点的高程推算出未知点的高程。,第二节 水准测量的仪器和工具 水准测量所使用的仪器为水准仪，工具为水准尺和尺垫。水准仪按其精度可分为DS05、DSl、DS3和DSl0等四个等级。“D|”为我国对大地测量仪器规定的总代号，“S”是水准仪的代号，05，1，3，10是指各等级水准仪每Km往返测高差中数的中误差，以mm计。一、水准仪的结构,水准仪构成主要有望远镜、水准器及基座三部分。1望远镜 有内对光与外对光两种。DS3水准仪望远镜主要由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板所组成。,十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴或视线。,2水准器：分为管水准器和圆水准器。水准器是用来指示视准轴是否水平或仪器竖轴是否竖直的装置。管水准器用来指示视准轴是否水平；圆水准器用来指示竖轴是否竖直。(1)管水准器,水准管上一般刻有间隔为2mm的分划线，分划线的中点0，称为水准管零点。通过零点作水准管圆弧的切线，称为水准管轴。,微倾式水准仪在水准管的上方安装一组符合棱镜，通过符合棱镜的反射作用，使气泡两端的像反映在望远镜旁的符合气泡观察窗中。若气泡两端的半像吻合时，就表示气泡居中。若气泡的半像错开，则表示气泡不居中，这时，应转动微倾螺旋，使气泡的半像吻合。,(2)圆水准器,圆水准器顶面的内壁是球面，其中有圆分划圈，圆圈的中心为水准器的零点。通过零点的球面法线为圆水准器轴线，由于它的精度较低，故只用于仪器的概略整平。,(3)基座 基座的作用是支撑仪器的上部并与三脚架连接。它主要由轴座、脚螺旋、底板和三角板构成。,二、水准尺和尺垫 水准尺是水准测量时使用的标尺。其质量好坏直接影响水准测量的精度。因此，水准尺需用不易变形且干燥的优质木材制成；要求尺长稳定，分划准确。常用的水准尺有塔尺和双面尺两种。双面尺的黑面均由零开始；而红面，一根尺由4.687m开始至6.687m或7.687m，另一根由4.787m开始至6.787m或7.787m。尺垫是在转点处放置水准尺用的，它用生铁铸成，一般为三角形，中央有一突起的半球体，下方有三个支脚。用时将支脚牢固地插入土中，以防下沉，上方突起的半球形顶点作为竖立水准尺和标志转点之用。,第三节 水准仪的使用 水准仪的使用包括仪器的安置、粗略整平、瞄准水准尺、精平和读数等操作步骤。一、安置水准仪 打开三脚架并使高度适中，目估使架头大致水平，检查脚架腿是否安置稳固，脚架伸缩螺旋是否拧紧，然后打开仪器箱取出水准仪，置于三脚架头上用连接螺旋将仪器牢固地固连在三脚架头上。二、粗略整平 粗平是借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂，从而视准轴粗略水平。在整平的过程中，气泡的移动方向与左手大拇指运动的方向致。,三、瞄准水准尺 首先进行目镜对光，即把望远镜对着明亮的背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。再松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜筒上的照门和准星瞄准水准尺，拧紧制动螺旋。然后从望远镜中观察；转动物镜对光螺旋进行对光，使目标清晰，再转动微动螺旋，使竖丝对准水准尺。当眼睛在目镜端上下微微移动时，若发现十字丝与目标影像有相对运动，这种现象称为视差。四、精平与读数 眼睛通过位于目镜左方的符合气泡观察窗看水准管气泡，右手转动微倾螺旋，使气泡两端的像吻合，用十字丝的中丝在尺上读数。先估读毫米数，然后报出全部读数。,第四节 水准测量外业工作,一、水准点及水准测量路线形式 水准测量路线形式主要有：闭合水准路线、附合水准路线和支水准路线。,闭合水准路线:从一个已知水准点开始，沿着环形路线测定各点高程，最后仍回到起始水准点。附合水准路线：从一个已知水准点开始，经过各待测高程点，最后连测到另一个已知高程点。支水准路线：由一个已知水准点开始，最后没有闭合到原水准点或连测到另一个已知水准点。,二、水准测量的实施 当欲测的高程点距水准点较远或高差很大时，就需要连续多次安置仪器以测出两点的高差。为测A、B点高差，在AB线路上增加1、2、3、4、等中间点，将AB高差分成若干个水准测站。其中间点仅起传递高程的作用，称为转点（Turning Point），简写为TP。转点无固定标志，无需算出高程。显然，每安置一次仪器，便可测得一个高差，即,将各式相加，得,则B点的高程为,三、水准测量的检核 1计算检核 B点对A点的高差等于各转点之间高差的代数和，也等于后视读数之和减去前视读数之和，因此，此式可用来作为计算的检核。但计算检核只能检查计算是否正确，不能检核观测和记录时是否产生错误。2测站检核 B点的高程是根据A点的已知高程和转点之间的高差计算出来。若其中测错任何一个高差，B点高程就不会正确。1）变动仪器高法：同一测站用两次不同的仪器高度，测得两次高差以相互比较进行检核。2）双面尺法：仪器高度不变，立在前视点和后视点上的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数，测得两次高差，相互进行检核。,3成果检核 测站检核只能检核一个测站上是否存在错误或误差超限。由于温度、风力、大气折光、尺垫下沉和仪器下沉等到外界条件引起的误差，尺了倾斜和估读的误差，以及水准仪本身的误差等，虽然在一个测站上反映不很明显，但随着测站数的增多使误差积累，有时也会超过规定的限差。1）附合水准路线检核 h=h测-h理 2）闭合水准路线检核 h=h测 3）支水准路线检核 h=h往+h返,第五节 水准测量的内业 水准测量外业式作结束后，要检查手簿，再计算各点间的高差。经检核无误后，才能进行计算和调整高差闭合差。最后计算各点的高程。一、附合水准路线闭合差的计算和调整 1高差闭合差的计算,高差闭合差可用来衡量测量成果的精度，等外水准测量的高差闭合差容许值，规定为,平地,L为水准路线长度公里数,山地 n为测站数,2闭合差的调整 在同一条水准路线上，假设观测条件是相同的，可认为各站产生的误差机会是相同的，故闭合差的调整按与测站数（或距离）成正比反符号分配的原则进行。,3高程计算,二、闭合水准路线闭合差的计算与调整 闭合水准路线各段高差的代数和应等于零，即 由于存在着测量误差，必然产生高差闭合差 闭合水准路线高差闭合差的调整方法、容许值的计算，均与附合水准路线相同。,第六节 水准仪的检验与校正,一、水准仪应满足的条件 根据水准测量原理，水准仪必须提供一条水平视线，才能正确地测出两点间高差。为此，水准仪应满足的几何条件是：1）圆水准器轴LL应平行于仪器的竖轴VV；2）十字丝的中丝（横丝）应垂直于仪器的竖轴；3）水准管轴LL平行于视准轴CC。,二、检验与校正 1圆水准轴平行于仪器竖轴的检验与校正 检验 用脚螺旋使圆水准器气泡居中，将仪器绕竖轴旋转180度，如果气泡不居中，表明圆水准轴不平行于竖轴，而离开零点弧长所对应的圆心角为两倍的。校正 调整圆水准三个校正螺丝，使气泡向居中位置移动偏离量的一半。校正工作一般都难于一次完成，需反复进行直至仪器旋转到任何位置圆水准器气泡皆居中时为止。,2十字丝横丝应垂直于仪器竖轴的检验与校正 检验 安置仪器后，先将横丝一端对准一个明显的点状目标M，固定制动螺旋，转动微动螺旋，如果标志点M不离开横丝，说明横丝垂直于竖轴，否则需要校正。校正 用螺丝刀松开分划板座固定螺丝，转动分划板座，改正偏离量的一半。,3视准轴平行于水准管轴的检验校正 检验 在S1处安置水准仪，从仪器向两侧各量40米，定出等距离的A、B两点，打木桩或放置尺垫标志之。1）在S1处用变动仪高法，测出A、B两点的高差。若两次测得的高差之差不超过3mm，则取其平均值hAB作为最后结果。由于距离相等，两轴不平行的误差h可在高差计算中自动消除，故h值不受视准轴误差的影响。,2）安置仪器于B点附近的S2处，离B点约3米左右，精平后读得B点水准尺上的读数为b2，因仪器离B点很近，两轴不平行引起的读数误差可忽略不计。故根据b2和A、B两点的正确高差h算出A点尺上应有读数为,然后，瞄准A点水准尺，读出水平视线读数，如果 与 相等，说明两轴平行，否则存在I角，其值为,对于DS3级微倾水准仪，i值不得大于20。校正 转动微倾螺旋使中丝对准A点尺上正确读数c2，此时视准轴处于水平位置，但管水准气泡必然偏离中心。用拨针拨动水准管一端的上、下两个校正螺丝，使气泡的两个半象符合。,第七节 水准测量的误差分析,一、仪器误差 1仪器校正后的残余误差 i角校正残余误差，这种影响与距离成正比，只要观测时注意前、后视距离相等，可消除或减弱此项的影响。2水准尺误差 由于水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等影响，水准尺必须经过检验才能使用。标尺的零点差可在一水准段中使测站为偶数的方法予以消除。,二、观测误差 1水准管气泡居中误差 设水准管分划值为，居中误差一般为0.15，采用符合式水准器时，气泡居中精度可提高一倍，故居中误差为,2读数误差 在水准尺上估读毫米数的误差，与人眼的分辨能力、望远镜的放大倍率以及视线长度有关，通常按下式计算,3视差影响 当视差存在时，十字丝平面与水准尺影像不重合，若眼睛观察的位置不同，便读出不同的读数，因而也会产生读数误差。4水准尺倾斜影响 水准尺倾斜将使尺上读数增大。,三、外界条件的影响 1仪器下沉 由于仪器下沉，使视线降低，从而引起高差误差。采用“后、前、前、后”的观测程序，可减弱其影响。2尺垫下沉 如果在转点发生尺垫下沉，将使下一站后视读数增大。采用往返观测，取平均值的方法可以减弱其影响。,3地球曲率及大气折光影响,用水平视线代替大地水准面地尺上读数产生的误差为C，则,由于大气折光，视线并非是水平，而是一条曲线，曲线的曲率半径为地球半径的7倍，其折光量的大小对水准读数产生的影响为,折光影响与地球曲率影响之和为,4，温度对仪器的影响 温度会引起仪器的部件涨缩，从而可能引起视准轴的构件（物镜，十字丝和调焦镜）相对位置的变化，或者引起视准轴相对与水准管轴位置的变化。由于光学测量仪器是精密仪器，不大的位移量可能使轴线产生几秒偏差，从而使测量结果的误差增大。,第五章 角度观测及视距测量,第一节 水平角测量原理,水平角是地面上一点到两目标的方向线投影到水平面上的夹角，也就是过这两方向线所作两竖直面间的夹角。经纬仪须有一刻度盘和在刻度盘上读数的指标。观测水平角时，刻度盘中心应安放在过测站点的铅垂线上，并能使之水平。为了瞄准不同方向，经纬仪的望远镜应能沿水平方向转动，也能高低俯仰。当望远镜高低俯仰时，其视准独应划出一竖直面，这样才能使得在同一竖直面内高低不同的目标有相同的水平度盘读数。,第二节DJ6级光学经纬仪,一、经纬仪概述 1按读数系统区分类：光学经纬仪、游标经纬仪、电子经纬仪 2按编制了标准分类：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15及DJ60 二、DJ6级光学经纬仪的构造 1基座 基座用来支承整个仪器，并借助中心螺旋使经纬仪与脚架结合。其上有三个脚螺旋，用来整平仪器。竖轴轴套与基座连在一起。轴座连接螺旋拧紧后，可将照准部固定在基座上，使用仪器时，切勿松动该螺旋，以免照准部与基座分离而坠落。,2水平度盘 水平度盘是玻璃制成的圆环，在其上刻有分划，从0360，顺时针方向注记，用来测量水平角。度盘轴套套在竖轴轴套的外面，绕轴套旋转。在水平度盘下方的度盘轴套上，有些仪器装有金属圆盘，用于复测，称为复测盘。3照准部 照准部上有望远镜、横轴、支架、竖轴、水准管、水平制微动、竖直制微动及读数装置等。,三、DJ6级光学经纬仪的读数方法 1分微尺测微器及其读数方法 读数的主要设备为读数窗上的分微尺，水平度盘与竖盘上1的分划间隔，成象后与分微尺的全长相等。上面的窗格里是水平度盘及其分微尺的影象，下面的窗格里是竖盘和其分微尺的影象。分微尺分成60等分，格值1，可估读到0.1。读数时，以分微尺上的零线为指标。度数由落在分微尺上的度盘分划的注记读出，小于1的数值，即分微尺零线至该度盘刻度线间的角值，由分微尺上读出。,第三节 水平角观测,一、经纬仪的对中、整平和瞄准 1、对中 2、整平 3、瞄准,二、水平角观测 1测回法 这种方法用于观测两个方向之间的单角。1）盘左位置精确瞄准左目标A，调整水平度盘为零度稍大，读数A左。,2）松开水平制动螺旋，顺时针转动照准部，瞄准右方目标，读取水平度盘读数B左。以上称上半测回。上=B左-A左。3）松开水平及竖直制动螺旋，盘右瞄准右方目标，读取水平度盘读数B右，再瞄准左方目标 A右。以上称下半测回。下=B左-A左。4）上、下半测回合称一测回。,2方向观测法 适用于观测两个以上的方向。当方向多于三个时，每半测回都从一个选定的起始方向（零方向）开始观测，在依次观测所需的各个目标之后，应再次观测起始方向（称为归零）称为全圆方向法。,第四节 竖直角观测,一、竖直角测量原理 竖直角是同一竖直面内视线与水平线间的夹角。其角值为0 90。视线上倾斜，竖直角为仰角，符号为正。视线向下倾斜，竖直角为俯角，符号为负。竖直角与水平角一样，其角值也是度盘上两个方向读数之差。不同的是竖直角的两个方向中必有一个是水平方向。任何类型的经纬仪，制作上都作要求当竖直指标水准管气泡居中，望远镜视准轴水平时，其竖盘读数是一个固定值。因此，在观测竖直角时，只要观测目标点一个方向并读取竖盘读数便可算得该目标点的竖直角，而不必观测水平方向。,二、竖直角的观测与计算 1、仪器安置于测站点上，盘左瞄准目标点M（中丝切于目标顶部）。2、调节竖盘指标水准管气泡居中，读数L。3、盘右再瞄准M点并调节竖盘指标水准管气泡居中，读数R。4、计算竖直角。,盘左 盘右,三、竖盘指标差 当视线水平时，盘左竖盘读数为90，盘右为270。但指标不恰好指在90或270，而与正确位置相差一个小角度x，x称为竖盘指标差。,第五节 水平角测量的误差,一、仪器误差 1视准轴误差 望远镜视准轴不垂直于横轴时，其偏离垂直位置的角值C称视准差或照准差。2横轴误差 当竖轴铅垂时，横轴不水平，而有一偏离值I，称横轴误差或支架差。3竖轴误差 观测水平角时，仪器竖轴不处于铅垂方向，而偏离一个角度，称竖轴误差。,二、对中误差与目标偏心 观测水平角时，对中不准确，使得仪器中心与测站点的标志中心不在同一铅垂线上即是对中误差，也称测站偏心。三、观测误差 1瞄准误差 人眼分辩两个的最小视角约为60，瞄准误差为 2读数误差 用分微尺测微器读数，可估读到最小格值十分之一。以此作为读数误差。,四、外界条件的影响 观测在一定的条件下进行，外界条件对观测质量有直接影响。1、松软的土壤和大风影响仪器的稳定；2、日晒和温度变化影响水准管气泡的运动；3、大气层受地面热辐射的影响会引起目标影像的跳动等等。这些都会给观测水平角带来误差。因此，要选择目标成象清晰稳定的有利时间观测，设法克服或避开不利条件的影响，以提高观测成果的质量。,第六节 经纬仪的检验和校正,一、照准部水准轴应垂直于仪器竖轴的检验和校正 检验 先整平仪器，照准部水准管平行于任意一对脚螺旋，转动该对角螺旋使气泡居中，再将照准部旋转180，若气泡仍居中，说明此条件满足，否则需要校正。校正 用校正针拨动水准管一端的校正螺丝，先松一个后紧一个，使气泡退回偏离格数的一半，再转动脚螺旋使气泡居中。重复检验校正，直到期水准管在任何位置时气泡偏离量都在一格以内。,二、十字丝竖丝应垂直于仪器横轴的检验校正 检验 用十字丝竖丝一端瞄准细小点状目标转动望远镜微动螺旋，使其移至竖丝另一端，若目标点始终在竖丝上移动，说明此条件满足，否则需要校正。校正 旋下十字丝分划板护罩，用小改锥松开十字丝分划板的固定螺丝，微微转动十字丝分划板，使竖丝端点至点状目标的间隔减小一半，再返转到起始端点。重复上述检验校正，直到无显著误差为止，最后将固定螺丝拧紧。,三、视准轴应垂直于横轴的检验和校正 检验 盘左瞄准远处与仪器同高点A，读取水平度盘读数左，倒转望远镜盘右再瞄准A点，读取水平度盘读数右。若左=右180，说明此条件已满足，若差值超过2，则需要校正。校正 计算正确读数右=右+(左180)/2，转动水平微动螺旋，使水平度盘读数为右，此时目标偏离十字丝交点，用校正针拨动十线左、右校正螺旋，使十字丝交点对准A点。如此重复检验校正，直到差值在2内为止。最后旋上十字丝分划板护罩。,四、横轴与竖轴垂直的检验和校正 检验 在离建筑物10m处安置仪器，盘左瞄准墙上高目标点标志P（垂直角大于30），将望远镜放平，十字丝交点投在墙上定出P1点。盘右瞄准P点同法定出P2点。若P1P2点重合，则说明此条件满足，若P1P25mm，则需要校正。由于仪器横轴是密封的，故该项校正应由专业维修人员进行。,第七节 视距测量,视距测量是用望远镜内视距丝装置，根据几何光学原理同时测定距离和高差的一种方法。这种方法具有操作方便，速度快，不受地面高低起伏限制等优点。虽然精度较低，但能满足测定碎部点位置的精度要求。视距测量所用的主要仪器、工具是经纬仪和视距尺。,一、视距测量原理 1视线水平时的距离与高差公式,欲测定A、B两点间的水平距离D及高差h，可在A点安置经纬仪，B点立视距尺，设望远镜视线水平，瞄准B点视距尺，此时视线与视距尺垂直。求得上，下视距丝读数之差。上，下丝读数之差称为视距间隔或尺间隔。,2视线倾斜时的距离与高差公式 在地面起伏较大的地区进行视距测量的，必须使视线倾斜才能读取视距间隔。由于视线不垂直于视距尺，故不能直接应用上述公式。,二、视距测量的观测与计算 施测时，安置仪器于A点，量出仪器高i，转动照准部瞄准B点视距尺，分别读取上、下、中三丝的读数，计算视距间隔。再使竖盘指标水准管气泡居中(如为竖盘指标自动补偿装置的经纬仪则无此项操作)，读取竖盘读数，并计算竖直角。用计算器计算出水平距离和高差。三、视距测量误差及注意事项 视距测量的精度较低。1视距测量的误差 读数误差用视距丝在视距尺上读数的误差，与尺子最小分划的宽度、水平距离的远近和望远镜放大倍率等因素有关，因此读数误差的大小，视使用的仪器，作业条件而定。,2注意事项(1)为减少垂直折光的影响，观测时应尽可能使视线离地面1m以上；(2)作业时，要将视距尺竖直，并尽量采用带有水准器的视距尺；(3)要严格测定视距常数，扩值应在10001之内，否则应加以改正；(4)视距尺一般应是厘米刻划的整体尺。如果使用塔尺应注意检查各节尺的接头是否准确，(5)要在成像稳定的情况下进行观测。,第六章 平板仪测量,第一节 平板仪测量的原理,平板仪是测绘地形图或平面的常用仪器，可同时测定地面点的平面位置和高程，能用图解的方法将测站到测点的方向和距离直接测绘在图板上。故平板仪测量又称图解测量。,第二节 平板仪的构造 一、大平板仪（一）平板 大平板仪平板部分由测图板、基座和三脚架所组成。（二）照准仪 照准仪是用来瞄准目标、画方向线、测定距离和高差的。（三）平板仪的附件 1、对点器 用来进行对中，是图上的点位与地面上相应的点位处于同一铅垂线上；2、水准器 用来进行整平图板，有管形和圆形两种；3、长盒罗盘 用来标定图板的方向。,二、小平板仪 小平板仪只有平板和三脚架。测图板规格一般为5040cm。其他部分同大平板仪。,第三节 小平板仪的安置,1对点 对点就是使图上已知点和地面上相应的测站点众位于同一铅垂线上。2整平 整平的目的是使图板处于水平位置。3定向 定向就是使图上的已知方向线与地面上相应的方向线一致或平行。1）、磁针定向 将长盒罗盘的长边与图纸的上磁南北线重合。转动图板，使磁针北端指零，然后固定图板。2）、用已知直线定向,第四节 平板仪测定点位的基本方法,一、极坐标法 极坐标法是用一个方向和一段距离来确定一个点的平面位置。,二、前方交会法 通过两次安置平板仪，在两个点上测同一目标的方向线，其交点即所要测的目标的位置。,三、侧方交会法 原理类似前方交会法。,第五节 平板仪的检验与校正,一、平板的检验 整平图板，然后用照准仪瞄准任意一点，沿直尺边画一直线，并用手轻按图板一角，使视线离开所瞄准的点，放手后，若十字丝交点仍对准原点，说明图板有足够的弹性而且是稳定的；否则应送检。,二、照准仪的检验和校正 1、照准仪直尺的斜边应成一直线 检验时将照准仪放在图板上，沿直尺边画一条和直尺边等长的直线，然后将照准仪调头把直尺放到所画直线的另一边，使直尺边对准直线的两端点，再画一直线，若两线重合，则表示条件满足，否则应送检。,2、照准仪直尺上的水准管应平行于直尺的底平面 将照准仪放在图板的中央，使直尺与两个脚螺旋的连线平行，并沿直尺边画一直线，转动脚螺旋使气泡居中。然后将照准仪调头，使直尺边仍紧贴在原来的直线，如果气泡仍居中，则表示条件满足。否则应送检。3、十字丝竖丝应垂直于横轴 方法同经纬仪。4、视准轴应垂直于横轴 整平图板后，以望远镜瞄准远处大致水平方向的目标，沿直尺边画一直线，并在直线接近观测者的一端定一点。倒转望远镜，将照准仪调头，使直尺边仍紧贴所定的点上，再瞄准原来的目标，又沿直尺边画一直线。若两线合一，即满足条件，否则应送检。,5、横轴应平行于照准仪直尺的底平面 方法同经纬仪。6、望远镜视准面应与直尺斜边重合或平行 以望远镜十字丝交点瞄准远处目标，并沿直尺边画一直线，移开照准仪，在此直线上相距20-30cm处插两个细针，再以这两个细针瞄准，若仍能瞄准目标，即满足条件，否则应送检。7、竖盘指标差的检验和教正 方法同经纬仪。,第七章 小地区控制测量,第一节 控制测量概述,第二节 经纬仪导线测量,第三节角度前方交会,第四节 三、四等水准测量,第五节 三角高程测量,测量工作必须遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则，先建立控制网，然后根据控制网进行碎部测量和测设。控制网分为平面控制网和高程控制网两种。测定控制点平面位置的工作，称为平面控制测量。测定控制点高程的工作，称为高程控制测量。在全国范围内建立的控制网，称为国家控制网。它是全国各种比例尺测图的基本控制，并为确定地球的形状和大小提供研究资料。国家控制网是用精密测量仪器和方法依