《測(cè)繪學(xué)基礎(chǔ)》知識(shí)要點(diǎn)與習(xí)題答案1.doc

測(cè)繪學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)要點(diǎn)與習(xí)題答案Crriculum architecture & answers to exercise of Fundamentals of Geomatics馬振力 編遼寧工程技術(shù)大學(xué)測(cè)繪與地理科學(xué)學(xué)院School of Geomatics, Liaoning Technical UniversityFeb. 20th, 2008測(cè)繪學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)要點(diǎn)與習(xí)題答案Crriculum architecture & answers to exercise of Fundamentals of Geomatics總學(xué)時(shí)數(shù)：測(cè)繪64；地信、規(guī)劃48 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：12，計(jì)4次 學(xué) 分：6/4課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課 先修課程：高等數(shù)學(xué)，專業(yè)概論，概率統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)語言：雙語教學(xué) 考核方式：考試 實(shí) 習(xí)：3周計(jì)3學(xué)分平時(shí)成績(jī): 20 (實(shí)驗(yàn)報(bào)告、提問、測(cè)驗(yàn)、課堂討論及作業(yè))1.課程內(nèi)容測(cè)繪學(xué)基礎(chǔ)是測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的平臺(tái)基礎(chǔ)課。該分支學(xué)科領(lǐng)域研究的主要內(nèi)容是小區(qū)域控制測(cè)量、地形圖測(cè)繪與基本測(cè)繪環(huán)節(jié)的工程與技術(shù)，即：應(yīng)用各類測(cè)繪儀器進(jìn)行各種空間地理數(shù)據(jù)的采集包括點(diǎn)位坐標(biāo)與直線方位測(cè)定與測(cè)設(shè)、地形圖數(shù)字化測(cè)繪等外業(yè)工作和運(yùn)用測(cè)量誤差與平差理論進(jìn)行數(shù)據(jù)處理計(jì)算、計(jì)算機(jī)地圖成圖等內(nèi)業(yè)工作。授課內(nèi)容主要包括地球橢球與坐標(biāo)系、地圖分幅、空間點(diǎn)位平面坐標(biāo)與高程及直線方位測(cè)定與測(cè)設(shè)、誤差理論與直接平差、大比例尺地形圖數(shù)字成圖等基本理論與方法。2.課程特色測(cè)繪學(xué)基礎(chǔ)為測(cè)繪學(xué)科主干課程，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)以“3S”為代表的大地測(cè)量學(xué)、攝影測(cè)量學(xué)、工程測(cè)量學(xué)等專業(yè)理論與技術(shù)奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，該課程本身也是測(cè)繪學(xué)的一門分支學(xué)科地形測(cè)量學(xué)（Topographical Surveying）。該門課程具有理論、工程和技術(shù)并重、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，其教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量是衡量測(cè)繪學(xué)科教育水準(zhǔn)的關(guān)鍵要素，實(shí)施多樣化課堂教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，以達(dá)到國(guó)家級(jí)精品課的要求為建設(shè)目標(biāo)。 3.課程體系平面控制測(cè)量（導(dǎo)線測(cè)量為主）高程控制測(cè)量（幾何水準(zhǔn)和光電三角高程測(cè)量為主）角度測(cè)量（經(jīng)緯儀、全站儀原理與使用）距離測(cè)量（視距、鋼尺、測(cè)距儀原理與使用）高程測(cè)量（水準(zhǔn)儀原理與使用、三角高程）地形圖數(shù)字化測(cè)繪與計(jì)算機(jī)成圖地形圖應(yīng)用測(cè)繪基本理論與測(cè)、繪、算基本功小區(qū)域控制測(cè)量（點(diǎn)位和方位的確定方法）測(cè)量誤差基本理論與應(yīng)用施工測(cè)量（測(cè)繪基本技術(shù)）地球幾何要素與地圖基本知識(shí)第一章 緒論 Chapter 1 Introductory內(nèi)容：了解測(cè)繪學(xué)科的起源、發(fā)展沿革與分支學(xué)科的研究領(lǐng)域；測(cè)繪學(xué)的任務(wù)與作用。重點(diǎn)：大地測(cè)量學(xué)與地形測(cè)量學(xué)的研究領(lǐng)域和工作內(nèi)容。難點(diǎn)：無。 1-1測(cè)繪學(xué)的定義DEFINITION OF GEOMATICS 研究測(cè)定和推算地面點(diǎn)的幾何位置、地球形狀及地球重力場(chǎng)，據(jù)此測(cè)量地球表面自然形態(tài)和人工設(shè)施的幾何分布，并結(jié)合某些社會(huì)信息和自然信息的地球分布，編制全球和局部地區(qū)各種比例尺的地圖和專題地圖的理論和技術(shù)的學(xué)科。它是地球科學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科。即：研究地球與空間有關(guān)數(shù)據(jù)（地理信息）的采集、量測(cè)、處理和應(yīng)用的一門科學(xué)。1-2測(cè)繪學(xué)的分支學(xué)科BRANCHES OF GEOMATICS大地測(cè)量學(xué)（Geodesy/Geodetic Surveying)： 主要研究整個(gè)地球的形狀、大小和地球重力場(chǎng)及其變化，通過建立區(qū)域和全球三維控制網(wǎng)及利用衛(wèi)星測(cè)量、甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量等方法測(cè)定地球各種動(dòng)態(tài)的理論和技術(shù)。地形測(cè)量學(xué)（Topographic Surveying）： 測(cè)量小區(qū)域內(nèi)的地球表面形狀時(shí)，將其作為平面而不考慮地球曲率的影響而進(jìn)行的測(cè)量工作。攝影測(cè)量學(xué)與遙感(Photogrammetry & Remote Sensing)： 不接觸物體本身，用傳感器收集目標(biāo)物的電磁波信息，經(jīng)處理、分析后，識(shí)別目標(biāo)物的形狀、大小和空間位置，揭示其幾何、物理特性和相互聯(lián)系及其變化規(guī)律的科學(xué)技術(shù)。工程測(cè)量學(xué)（Engineering Surveying)： 研究工程建設(shè)和自然資源開發(fā)中各個(gè)階段進(jìn)行的測(cè)量工作及建立相應(yīng)信息系統(tǒng)的理論與技術(shù)的學(xué)科。海洋測(cè)繪學(xué)( Hydrographic Surveying)： 研究有關(guān)海洋幾何要素、海面地形等自然和社會(huì)分布及編制海圖的理論與技術(shù)的學(xué)科。地圖制圖學(xué)(Cartography/Cartology)： 研究地圖的信息傳輸、投影原理、制圖概況和地圖設(shè)計(jì)、編制、及建立地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的理論與技術(shù)的學(xué)科。地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System）：在計(jì)算機(jī)軟件和硬件支持下，把各種地理信息按照空間分布及屬性以一定的格式輸入、存儲(chǔ)、檢索、顯示和綜合分析應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。1-3測(cè)繪學(xué)發(fā)展沿革HISTORY & DEVELOPMENT OF GEOMATICS與測(cè)繪學(xué)有密切關(guān)系的學(xué)科領(lǐng)域：地球物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、天文學(xué)、地理學(xué)、海洋學(xué)、空間科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)和其它工程學(xué)科。測(cè)繪學(xué)偏重于研究地球表層和物體的空間特性和變化。第二章 測(cè)繪學(xué)基本知識(shí) Chapter 2 Basic Concepts of Surveying內(nèi)容：了解地球的形狀、大小與點(diǎn)位的確定方法；掌握直線定向和空間點(diǎn)位的測(cè)算原理與方法；了解地球表面曲率對(duì)測(cè)繪成果的影響情況；熟悉常用坐標(biāo)系統(tǒng)、高斯地圖投影方法、地圖分幅方法；掌握大比例尺地形圖測(cè)繪的基本原理；了解控制測(cè)量與地形測(cè)量的一般原理與技術(shù)方法。重點(diǎn)：直線定向和空間點(diǎn)位的測(cè)算原理與方法；常用坐標(biāo)系統(tǒng)、高斯投影、地圖分幅方法；大比例尺地形圖的測(cè)繪原理。難點(diǎn)：地球自然表面、大地水準(zhǔn)面和橢球體面之間的關(guān)系；測(cè)繪上地面點(diǎn)位置表示方法與數(shù)學(xué)的區(qū)別；常用的坐標(biāo)系統(tǒng)及表示方法、所依據(jù)的基準(zhǔn)；高斯投影的基本方法與分度帶概念。2-1地球的幾何要素THE EARTH, GEOID AND ELLIPSOID1. 地球的形狀（Shape of the Earth）1.1地球的自然表面（Physical Surface of the earth）陸地29，最高珠穆朗瑪峰(Mount Qomolangma /Mount Everest)8844.43m（2005年10月)；海洋71，最低馬里亞納海溝(Mariana Trench)-11022m。1.2大地水準(zhǔn)面（Geoid）與處于流體靜平衡狀態(tài)的海洋面（平均海水面）重合并延伸向大陸且包圍整個(gè)地球的重力等位面。大地水準(zhǔn)面(Geoid)測(cè)量工作外業(yè)的基準(zhǔn)面； 鉛垂線(Plumb line)測(cè)量工作外業(yè)的基準(zhǔn)線。 大地體(Geoid) 大地水準(zhǔn)面包圍的地球形體。1.3參考橢球體面（Reference Ellipsoidal Surface） 參考橢球體(Reference Ellipsoid)大小與大地體很接近的旋轉(zhuǎn)橢球，作為地球的參考形狀和大小。 參考橢球體面(Reference Ellipsoidal Surface)測(cè)量工作內(nèi)業(yè)的基準(zhǔn)面； 過橢球面法線(Normal line)測(cè)量工作內(nèi)業(yè)的基準(zhǔn)線。2. 地球的大小（Size of the Earth）扁率（Flattening）：；a 長(zhǎng)半軸（semi-major axis）；b 短半軸（semi-minor axis）。平均半徑(Average radius)： ，或。3.參考橢球體定位（Positioning of Reference Ellipsoids） 大地原點(diǎn)(Geodetic Datum)：在大地水準(zhǔn)面與參考橢球體面非常接近的地球表面處選擇一點(diǎn)P，設(shè)想橢球體與大地體相切，切點(diǎn)P在P點(diǎn)的鉛垂線上，這時(shí)P點(diǎn)的法線與該點(diǎn)對(duì)大地水準(zhǔn)面的鉛垂線重合，并使橢球的短軸與地球自轉(zhuǎn)軸平行。這個(gè)過程叫參考橢球體定位，P點(diǎn)稱為大地原點(diǎn)。 國(guó)家大地原點(diǎn)：1980年國(guó)家大地測(cè)量參考系的原點(diǎn) 位于陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。2-2確定地面點(diǎn)位的方法POSITIONING OF POINTS ON GROUND1概念(Concepts)球面/平面 坐標(biāo)(Coordinates)；豎直面 高程/標(biāo)高（Elevation/ Height)。方法：大地水準(zhǔn)面坐標(biāo)投影(projection)；鉛垂線豎直距離(vertical distance)。2點(diǎn)的高程/標(biāo)高（Height/Elevation of a point）2.1定義(Definitions) 絕對(duì)高程（absolute elevation）：地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，亦稱海拔（altitude）。 假定高程(assumed elevation)：地面點(diǎn)到某一假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離，亦稱相對(duì)高程（relative elevation）。2.2我國(guó)大地水準(zhǔn)面 (Geoids in China) “1985年高程基準(zhǔn)”（National Elevation Datum 1985）：青島黃海平均海水面H黃0m， 青島觀象山水準(zhǔn)原點(diǎn)H072.260m，（19531979年驗(yàn)潮資料，1987年啟用）?！?956年黃海高程系” (Huanghai Elevation Reference 1956)：H0=72.289m，（19501956年資料）。國(guó)家高程控制網(wǎng)是確定地貌地物海拔高程的坐標(biāo)系統(tǒng)，按控制等級(jí)和施測(cè)精度分為一、二、三、四等網(wǎng)。目前提供使用的1985國(guó)家高程系統(tǒng)共有水準(zhǔn)點(diǎn)成果114041個(gè)，水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度為4166191公里。2.3高差(Difference in Elevation):兩點(diǎn)之間高程的差值。 3點(diǎn)在投影面上的坐標(biāo)(Coordinate systems)3.1地理坐標(biāo)(Geographical Coordinates)地軸（Earth Axis）：NS 地球自轉(zhuǎn)軸；南極、北極（South/North Pole）：N，S；子午面（Meridional Plane）：過地軸的平面；起始（首、本初）子午面（Initial/First ）：格林威治子午面（Greenwich）；赤道面（Equator Plane）：過球心與地軸正交的平面：經(jīng)線（子午線、子午圈）（Meridian）：子午面與橢球面的交線；首(本初）子午線（Initial/First Meridian):通過Greenwich天文臺(tái)；緯線（緯圈、平行圈）（Parallel）：與地軸正交并平行赤道面在橢球面的截線。天文坐標(biāo)（Astronomic Coordinates）大地水準(zhǔn)面上：天文經(jīng)度（Longitude）：兩子午面間的二面角(即兩地間時(shí)角差）；天文緯度（Latitude）：過地面點(diǎn)鉛垂線與赤道面的交角。大地坐標(biāo)（Geodetic Coordinates）橢球面上：大地經(jīng)度（Geodetic Longitude) B：兩子午面間的二面角；大地緯度（Geodetic Latitude）L：過某點(diǎn)法線與赤道面的交角。 1954年北京坐標(biāo)系（Beijing Coordinate System 1954）： 以1942年前蘇聯(lián)西部普爾科夫?yàn)樵c(diǎn)聯(lián)測(cè)的北京原點(diǎn)坐標(biāo)系，采用克拉索夫斯基橢球元素。 1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系（National Geodetic Reference 1980）： 西安涇陽縣永樂鎮(zhèn)大地原點(diǎn)的坐標(biāo)系，采用1975年國(guó)際橢球元素（第三個(gè)推薦值） a6378140m；b6356755m；f1/298.257國(guó)家平面控制網(wǎng)是確定地貌地物平面位置的坐標(biāo)體系，按控制等級(jí)和施測(cè)精度分為一、二、三、四等網(wǎng)。目前提供使用的國(guó)家平面控制網(wǎng)含三角點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)共 154348個(gè)，構(gòu)成1954北京坐標(biāo)系統(tǒng)、1980西安坐標(biāo)系兩套系統(tǒng)。3.2高斯平面坐標(biāo)系(Gauss Horizontal Rectangular Coordinate System) 采用高斯投影（等角橫軸切橢圓柱投影）（GaussKlvger Projection），地球橢球面與平面間的分帶正形投影的坐標(biāo)系統(tǒng)。6帶（適合1/2.5萬1/5萬地形圖）：從首子午線起，每6一帶。各帶中央子午線經(jīng)度：L66N3。其中：N 投影帶號(hào)。全球N160。我國(guó) 72136，即第1323帶，即11個(gè)6帶。阜新6帶中央子午線L6 6 213123。 坐標(biāo)（Coordinates）：自然值：用于內(nèi)業(yè)計(jì)算；通用值：X通X自；Y通Y自500km（X軸西移）帶號(hào)。用于資料管理。3帶(減少投影帶邊緣的長(zhǎng)度變形）:從東經(jīng)130起，每3 一帶。（適合1/2.5萬地形圖）， 各帶中央子午線經(jīng)度：L33n。3.3獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系（Independent Horizontal Rectangular Coordinates)測(cè)區(qū)小，曲面平面。 2-3直角坐標(biāo)系RECTANGULAR COORDINATES 1坐標(biāo)推算(Computation for rectangular coordinates)已知：點(diǎn)1的坐標(biāo)X1，Y1，點(diǎn)1和2間的平距S12與方位角；求：點(diǎn)2坐標(biāo)X2 ，Y2。 2直線定向(Orientation of Directions)2.1基準(zhǔn)方向(Reference Directions)真子午線（真北）方向（True north）：過地球某點(diǎn)的真子午線的切線方向。磁子午線（磁北）方向（Magnetic north）：磁針自由靜止時(shí)其軸線方向。坐標(biāo)縱軸（坐標(biāo)北）方向（Grid north）：高斯平面坐標(biāo)系x軸方向。2.2基準(zhǔn)方向間的關(guān)系(Relationships among reference directions)磁偏角：過某點(diǎn)的磁子午線方向與過該點(diǎn)真子午線方向的夾角。（東偏，西偏）。子午線收斂角：各子午線與該帶中央子午線的夾角。（東，西） LsinB。2.3方位角（Azimuths） 直線的方向定義：從基準(zhǔn)方向北端順時(shí)針到某直線的角度。真方位角 A真 以真北為基準(zhǔn)方向；磁方位角 A磁 以磁北為基準(zhǔn)方向；坐標(biāo)方位角 以坐標(biāo)北為基準(zhǔn)方向。換算關(guān)系： 。2.4 象限角（Bearings）定義：某直線與基準(zhǔn)方向間的銳角。以R表示。方位角與象限角間換算關(guān)系：直線方向根據(jù)象限角R求方位角A根據(jù)方位角A求象限角R第一象限第二象限第三象限第四象限A = RA = 180o - RA = 180o + RA = 360o - RR = AR = 180o - AR = A - 180oR = 360o - A2.5 正反方位角(Positive and reverse azimuths)正方位角：X軸方向與某直線前進(jìn)方向間的坐標(biāo)方位角。反方位角：X軸方向與某直線后退方向間的坐標(biāo)方位角。3地面點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)算原理 (Principle of Coordinates Computation)直接測(cè)算 天文測(cè)量、GPS測(cè)量等；間接測(cè)算 常規(guī)（大地、普通）測(cè)量。3.1坐標(biāo)正算(Positive calculation for coordinates)；。3.2坐標(biāo)反算(Reverse calculation for coordinates) 象限角：；平距： 3.3象限的判定（Determinant for quadrants）2-4地圖的基本知識(shí)INTRODUCTION TO MAPS1地圖定義(Definition for maps)傳統(tǒng)定義(Conventional definition)： 地圖是根據(jù)特定的數(shù)學(xué)法則，將地球或星球上的自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象通過制圖綜合，并以符號(hào)和注記縮繪到平面上的圖像。現(xiàn)代定義(Contemporary definition)： 地圖是遵循一定的數(shù)學(xué)法則，將客體（地球及其它星球）上的地理信息，通過科學(xué)的概括，并運(yùn)用符號(hào)系統(tǒng)表示在一定載體上的圖形，一傳遞它們的數(shù)量和質(zhì)量在時(shí)間與空間上的分布規(guī)律和發(fā)展變化。2地圖基本特性（Characteristics of maps）數(shù)學(xué)法則 (Mathematic law)；地圖概括/制圖綜合)(Map generalization)；符號(hào)系統(tǒng) (Symbolic system)；地理信息載體(Geographical information carrier )。3地圖內(nèi)容(Contents of maps)3.1數(shù)學(xué)要素(Mathematic Element)坐標(biāo)網(wǎng)（Coordinate Grid)； 大地控制點(diǎn)(Geodetic Control Point)； 比例尺（Scale）； 定向指標(biāo)線（Orientation Index Line)；3.2地理要素（圖形要素）(Geographic Elements) 反映制圖對(duì)象相對(duì)地理位置及與地理環(huán)境間聯(lián)系的要素。地圖的基本內(nèi)容。 自然地理要素(Physical Elements)；社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理要素(Cultural Elements）。3.3輔助要素(Auxiliary Elements)圖名（Sheet Name）；圖號(hào)（Sheet Number）；圖例（Legend）；接圖表（Sheet Index）；圖廓（Map Margins）；分度帶（Border Division）；量圖用表（Cartometric Graphs）；附圖 （Attached Charts）；編圖資料（Mapping Documents）；成圖說明（Mapping Description）；。3.4補(bǔ)充資料(Supplement Documents) 補(bǔ)充地圖(Supplement Maps)；表格(Diagrams)。4地圖分類(Map classification)4.1按內(nèi)容分類(by map contents)普通地圖(General maps)平面圖（Planimetric map）；地形圖（Topographic map)；地理圖（Geographic map) 或 一覽圖（Chorographic map)。專題地圖(Thematic maps)自然地圖(Physical maps)；社會(huì)經(jīng)濟(jì)地圖(Cultural maps)；工程技術(shù)地圖(Engineering maps)。4.2按比例尺分類 (by map scales) （見表4-1）5地圖成圖法(Methods of map making)5.1 實(shí)測(cè)成圖法(Map making on site)：實(shí)地測(cè)繪而制作地圖。5.2編繪成圖法(Compilation method）：根據(jù)已有地圖和編圖資料在室內(nèi)編制新圖。5.3機(jī)助成圖法(Computer-aided method)：依據(jù)圖數(shù)轉(zhuǎn)換原理，以計(jì)算機(jī)為中心設(shè)備的現(xiàn)代成圖法。5.4遙感資料成圖法( Remote-sensing method)：以航空像片為原始資料進(jìn)行分析和量測(cè)繪成地形圖。 表4-1地圖按比例尺分類大比例尺中比例尺小比例尺普通地圖1/1萬1/1萬，而 1/100萬1/100萬地形圖1/5千1/5千，而 1/5萬1/5萬6地圖比例尺(Map Scales)6.1 比例尺(Scales)：地圖上線段長(zhǎng)/實(shí)地線段在橢球面上水平投影長(zhǎng)（1/M)。6.2表示形式(Expressed forms) 數(shù)字比例尺 (Numerical scale)；圖解比例尺 (Bar scale)含直線比例尺(linear scale)：微分（斜分）比例尺(differential scale)； 復(fù)式比例尺（Diagonal scale）。6.3地圖比例尺系列（Series of map scales) 八種常用：1/5千；1/1萬；1/2.5萬；1/5萬； 1/10萬；1/25萬；1/50萬；1/100萬。6.4比例尺精度（Scale precision）依據(jù)：人眼辨別誤差= 0.1mm的實(shí)際距離，要求地面實(shí)際誤差200mm時(shí)： 1/ M = /； M=/200/0.1=2000；則比例尺 1/M = 1/2000。7地圖的分幅和編號(hào)(Sheeting & Numbering of maps)7.1分幅形式(Sheeting forms)梯形分幅 (trapezoid sheets)：按經(jīng)緯線劃分；矩形分幅 (rectangle sheets)：按縱橫坐標(biāo)劃分;圓形分幅 (circle sheets)：兩極；橢圓分幅 (ellipse sheets)：少用。7.2梯形分幅編號(hào)(Numbering of trapezoid sheets) 1909年國(guó)際統(tǒng)一規(guī)定編號(hào)（見表4-2）。7.3矩形分幅編號(hào)（Numbering of rectangle sheets）一般編號(hào)法(General numbering)：1/2千圖： 編號(hào)為圖幅西南角坐標(biāo)值(km)。其中：1/2千和1/1千圖：編號(hào)值取一位小數(shù)（如：22.0-10.0和21.5-11.5）；1/5百圖：編號(hào)值取二位小數(shù)（如：21.00-11.25）。流水編號(hào)法(Sequent numbering)：自左到右，從上到下，用阿拉伯?dāng)?shù)字和羅馬數(shù)字順序編排（如：20-）。表4-2地圖梯形分幅編號(hào)地圖比例尺圖幅大小圖幅包含關(guān)系圖幅編號(hào)示例經(jīng)度差緯度差1/100萬1/50萬1/25萬1/10萬1/5萬1/2.5萬1/1萬1/50001/2000631303015730345152.537.542120105230115251/100萬圖幅包含4幅1/100萬圖幅包含16幅1/100萬圖幅包含144幅1/10萬圖幅包含4幅1/5萬圖幅包含4幅1/10萬圖幅包含64幅1/1萬圖幅包含4幅1/5000圖幅包含9幅J-50J-50-AJ-50-1J-50-1J-50-144-AJ-50-144-A-2J-50-144-(62)J-50-144-(62)-bJ-50-1440-(62)-b-88地物的地圖表示法(Map presentation for features)8.1基本概念（General Concepts） 地圖符號(hào)（Symbols）；地圖注記（Letterpress）；地圖圖式（Symbolization）。8.2地圖符號(hào)的種類(Classification of cartographic symbols)按地理事物分布特征：點(diǎn)狀符號(hào)(Dot symbols)；線狀符號(hào)(Linear symbols)：面狀符號(hào)(Area symbol)。按地圖比例尺：依比例尺符號(hào)（真形、輪廓圖形）(Symbols by proportional point)；半依比例尺符號(hào)（形狀符號(hào)）(Partial proportional symbol)；不依比例尺符號(hào) (Point symbol)。9地貌的地圖表示法(Map presentation for relief/terrain)9.1地貌的基本形態(tài)（Essential configurations of relief）平地 (flat)：2；丘陵地 (hilly terrain)：26；山地 (mountainous terrain)： 6 25，當(dāng)25 高山地 (high mountain)。9.2地貌特征線（地性線）(Terrain structure lines)山脊線/分水線（ridge line）山谷線/集水線（valley line）。9.3等高線（Contours）等高線特性（characteristics）： 同條等高線上各點(diǎn)高程相等；等高線不能中斷；任一條等高線不能分岔，不同高程等高線一般不能相交或合并；等高線與地性線正交，接近山谷線時(shí)凸向高處，接近山脊線時(shí)凸向低處；等高線不能橫穿河流，接近河岸線時(shí)折向上游，與河岸正交；等高線越密集，地面坡度越陡，反之越緩。等高距(intervals)等高線種類 (classification of contours)基本等高線/首曲線(standard/mediate contour)；半距等高線/間曲線(supplementary/half -interval contour)；輔助等高線/助曲線 (extra contour)；加粗等高線/計(jì)曲線(index/thickened contour)。9.4示坡線(depression lines) 區(qū)別山頭與盆地而在等高線上沿斜坡下降方向繪的短線。習(xí)題答案2-2 Fill in the blanks below with the correct answer:semi-major axis or semi-minor axis, (a-b)/a. True north, Magnetic north and Grid north. 246.9mm. 125.8m. 9510. reference ellipsoidal surface, normal line. geoid, plumb line. irregular, variations. equipotential gravitational, perpendicular. 123. 39. cartographic symbols. 1:1000. geodetic datum.2-4 Calculate following questions:22nd in 6 zone, 44th in 3 zone. 2332609. 403544, 905.579m. 2188.714m, 5000.427m. 第三章 水準(zhǔn)測(cè)量 Chapter 3 Leveling內(nèi)容：了解高程測(cè)量的常用方法；掌握幾何水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理與基本技術(shù)；熟練掌握水準(zhǔn)儀的使用方法與水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)施測(cè)技術(shù)；熟悉水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來源與應(yīng)對(duì)措施；我國(guó)高程基準(zhǔn)與水準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)概況。重點(diǎn)：微差水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理與內(nèi)業(yè)計(jì)算；水準(zhǔn)儀使用方法與普通水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)施測(cè)方法。 難點(diǎn)：水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正。 3-1 基本知識(shí)GENERAL BACKGROUND1我國(guó)高程基準(zhǔn)(Vertical Datum in China)1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)（National Vertical Datum 1985），青島觀象山水準(zhǔn)原點(diǎn)(leveling origin): H072.260m。國(guó)家高程控制網(wǎng)分為一、二、三、四等網(wǎng)。目前共有水準(zhǔn)點(diǎn)(Bench Mark)成果114041個(gè)，水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度為4166191公里。2幾何水準(zhǔn)測(cè)量原理（Basic principles of leveling） 用水準(zhǔn)儀(Level)和水準(zhǔn)尺(Leveling rod)測(cè)定地面上兩點(diǎn)間高差(deference in elevation)的方法。 即：， （ ab 則hAB為，反之為）。3儀器高法(method by instrument height) 適用于建筑施工測(cè)量。3-2 地球曲率和大氣折光CURVATURE AND REFRACTION1地球曲率影響(Effect from the Earth curvature)偏差，K距離（km）。2大氣折光影響(Effect from the Atmospheric Refraction) 偏差，K距離（km）。3兩項(xiàng)共同影響（Effect of both） ，K距離（km）。3-3高程測(cè)量類型LEVELING METHODS 幾何水準(zhǔn)測(cè)量(Direct Leveling)； 三角高程測(cè)量(Trigonometric Leveling)； 氣壓高程測(cè)量(Barometric Leveling)； 流體靜力高程測(cè)量(Hydrostatic Leveling)； GPS高程測(cè)量(GPS Vertical Surveying)。.3-4 幾何水準(zhǔn)測(cè)量的儀具EQUIPMENTS FOR DERECT LEVELING1水準(zhǔn)儀按精度分級(jí)(Level classification by precisions) 每千米水準(zhǔn)測(cè)量往返測(cè)量高差中數(shù)的中誤差（單位：mm）。DS05：一、二等水準(zhǔn)測(cè)量；DS1 ： 三、四等水準(zhǔn)測(cè)量；DS3：工程水準(zhǔn)測(cè)量；DS10 ：一般水準(zhǔn)測(cè)量。 2水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)(Configuration of level)2.1三角架（Tripod）：中心螺旋（central screw）連接水準(zhǔn)儀和三角架； 2.2基座（tribrach）；腳螺旋（foot screw）用于圓水準(zhǔn)器粗略整平。2.3照準(zhǔn)部（alidade)：望遠(yuǎn)鏡(telescope)：瞄準(zhǔn)器（collimator）用于粗略瞄準(zhǔn)；物鏡（objective lens)；目鏡（eyepiece）；十字絲板（reticle）：豎絲(vertical hair)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)；橫絲(horizontal hair)尺上讀數(shù)；視距絲(stadia hairs)視距測(cè)量。物鏡對(duì)光螺旋(focusing screw)調(diào)整使目標(biāo)清晰；目鏡對(duì)光螺旋(focusing screw)調(diào)整使十字絲清晰，消除視差。其中：望遠(yuǎn)鏡放大率(magnifying power)為將實(shí)際視角擴(kuò)大為影像視角的倍數(shù)；視差(parallax)為觀測(cè)目標(biāo)影像面未與十字絲板正確重合而產(chǎn)生的影像偏差。水準(zhǔn)器（Level vials）：管狀水準(zhǔn)器（level tube）用于精確整平：氣泡（bubble）；分劃線（graduation）：間隔2mm；符合棱鏡（coincidence prism）反射氣泡兩端影像，來判斷居中；水準(zhǔn)管軸（leveling axis）為通過水準(zhǔn)管刻劃中點(diǎn)與其圓弧的切線；氣泡居中（bubble centering）為氣泡中心與刻劃中點(diǎn)（零點(diǎn)）重合；水準(zhǔn)管分劃值（interval）：水準(zhǔn)管相鄰兩分劃間圓弧的圓心角，DS3級(jí) 20/ 2mm。圓水準(zhǔn)器（circular level/bulls eye level）用于粗略整平：水準(zhǔn)器零點(diǎn): 分劃圓心；軸線：過水準(zhǔn)器球面的法線；分劃值：一般8。螺旋系統(tǒng)(Screws)：制動(dòng)螺旋（clamp screw）用于松開和固定儀器；微動(dòng)螺旋（tangent screw）用于制動(dòng)螺旋擰緊后，左右移動(dòng)進(jìn)行精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)；微傾螺旋（tilting screw）上下移動(dòng)使氣泡居中。 底盤（base plate）：與基座連接。3水準(zhǔn)尺(Leveling rods) 黑紅雙面水準(zhǔn)尺(dual-faces rods of black and red)：黑紅差常數(shù)K，即紅面起始注記值，一般為4787、4687、4587、4487mm等。4尺墊(Foot plates)平墊（level shoe）：用于普通水準(zhǔn)測(cè)量；尺樁（level spike）：用于高等水準(zhǔn)測(cè)量。3-5水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)FIELD AND OFFICE WORK FOR LEVELING1水準(zhǔn)儀操作步驟(Operating procedure for levels)1.1儀器安置 (Instrument setting-up)；架設(shè)三腳架，調(diào)整腳架高度使架頭基本水平。1.2粗略整平(Roughly leveling)；轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋使用圓水準(zhǔn)器氣泡居中。1.3瞄準(zhǔn)目標(biāo)(Sighting target)；旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，用制動(dòng)與微動(dòng)螺旋瞄準(zhǔn)，轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)光螺旋使影像清晰。1.4精確整平(Precisely leveling)；轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋使符合水準(zhǔn)器氣泡精確居中。1.5讀數(shù)記錄(Reading & Recording)：觀測(cè)員估讀至mm并報(bào)數(shù)，記錄儀復(fù)報(bào)無誤后正確記錄。2.儀器高法(method by instrument height)儀器視線高程：，其它各點(diǎn)高程：。該法可以應(yīng)用在建筑測(cè)量中，測(cè)定任意點(diǎn)的高程。3.微差水準(zhǔn)測(cè)量(Differential Leveling) 從起始點(diǎn)起，在包括轉(zhuǎn)點(diǎn)的各點(diǎn)之間依次連續(xù)設(shè)站至終點(diǎn)，測(cè)定各點(diǎn)間高差；全部高差的代數(shù)和即為起、終點(diǎn)間的高差： 3.1轉(zhuǎn)點(diǎn)(Turning point）：當(dāng)待測(cè)得兩點(diǎn)間相距過遠(yuǎn)或高差過大時(shí)，中間加設(shè)傳遞高程的過渡點(diǎn)。3.2普通水準(zhǔn)測(cè)量方法（Means of Primary Leveling）單面尺法(by single face)；兩次儀器高法(by double setups)；雙面尺法（by dual-faces）：觀測(cè)順序后前前后/黑黑紅紅，限差規(guī)定：黑面讀數(shù)K紅面讀數(shù)4mm；黑面高差紅面高差6mm。3.3普通水準(zhǔn)測(cè)量成果整理(Office Work for Primary Leveling)高差閉合差計(jì)算（Misclosure computation for the difference in elevation)閉合路線(closed route）： ， 。 附合路線(connecting route）： 。往返水準(zhǔn)支線(forward and backward spur/open route）： 。 水準(zhǔn)網(wǎng)（level net）：簡(jiǎn)易平差。圖根水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)定(Allowable misclosure for primary leveling)：平原地區(qū)： ，L 水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，單位：km。丘陵地區(qū)： ， n 水準(zhǔn)路線上測(cè)站總數(shù)。3.4閉合差調(diào)整與各點(diǎn)高程計(jì)算(Adjustment for elevations）原則(principle)：閉合差按路線長(zhǎng)度或測(cè)站數(shù)以反符號(hào)成比例分配到各段高差中。步驟(procedure)：點(diǎn)號(hào)、已知和觀測(cè)數(shù)據(jù)填入表格；求高差閉合差和允許閉合差；調(diào)整閉合差： ， ；改正后高差檢核： ；各點(diǎn)最后高程計(jì)算： 。3-6水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)校正LEVEL TESTING AND ADJUSTING 1水準(zhǔn)儀應(yīng)具備的幾何關(guān)系(Geometry of a level)水準(zhǔn)管軸(level-tube axis)視準(zhǔn)軸(collimation line)：水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，視準(zhǔn)軸應(yīng)水平；圓水準(zhǔn)軸(circular level axis)儀器豎軸(instrument vertical axis)：圓水準(zhǔn)器氣泡居中時(shí)，儀器豎軸應(yīng)鉛垂；橫絲(horizontal cross hair)儀器豎軸(instrument vertical axis)：豎軸鉛垂時(shí)，橫絲應(yīng)水平。 2檢較方法(Testing and Adjusting)2.1圓水準(zhǔn)軸儀器豎軸旋轉(zhuǎn)腳螺旋使氣泡居中；儀器轉(zhuǎn)180，若氣泡偏離，則校正。轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋調(diào)整偏離值的1/2；用改針調(diào)整圓水準(zhǔn)器校正螺絲，使氣泡居中；反復(fù)幾次，直至氣泡在任何位置都居中為止。2.2橫絲豎軸整平后以橫絲一端瞄準(zhǔn)墻上一點(diǎn)；擰緊制動(dòng)螺旋，轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋；若該點(diǎn)偏離橫絲，則校正。取下目鏡處金屬護(hù)蓋，旋松十字絲環(huán)的4個(gè)固定螺絲；微微轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲環(huán)，使橫絲水平；反復(fù)調(diào)整直至滿足要求；擰緊固定螺絲，旋上護(hù)蓋。2.3水準(zhǔn)管軸視準(zhǔn)軸（i角檢驗(yàn)）i角：水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸在豎直面上投影的夾角。交叉誤差：水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸在水平面上投影的夾角。見上圖，在平坦地面上丈量直線AJ2=41.2m，再在直線上量取AB=20.6m，得點(diǎn)B；在A，B兩點(diǎn)各設(shè)一個(gè)木樁。在A、B間的中點(diǎn)J1安置水準(zhǔn)儀，儀器精密整平后在A、B立尺并各讀數(shù)4次，取各4次讀數(shù)的中數(shù)為a1和b1。由于AJ1=BJ1，所以AB兩點(diǎn)間正確高差為 將儀器搬到J2點(diǎn)設(shè)站，在各讀數(shù)4次如上表所示，此時(shí)4次讀數(shù)的中數(shù)為a2、b2， 則其高差為如果，則說明該條件滿足，否則說明有i角存在。 假設(shè)A、B水準(zhǔn)尺上的正確讀數(shù)為a2、b2.甴圖可知 ，因?yàn)?所以 則 （其中，以毫米計(jì)）3-7水準(zhǔn)測(cè)量的誤差SOURCES OF ERROR IN LEVELING1儀器誤差(Instrumental errors) i角殘余誤差（residual error）為主。 對(duì)一測(cè)站高差的影響:允許前后視之差10m，則當(dāng)i角殘余誤差為20時(shí)， 人眼的估讀誤差：1/10的刻劃，即1cm的1/10，即為1mm；結(jié)論：保持前后視距之差10m。對(duì)微差水準(zhǔn)測(cè)量高差的影響：前后視距差累計(jì)值50m時(shí)， 結(jié)論：前后視距差累計(jì)值50m。2觀測(cè)誤差 (Personal errors)2.1水準(zhǔn)管氣泡居中誤差 (level-tube centering error)：人眼對(duì)氣泡分劃的估讀：0.15，S儀器至尺的距離。 符合水準(zhǔn)管精度高一倍，影響為： 。結(jié)論：氣泡要嚴(yán)密符合2.2瞄準(zhǔn)誤差 (sighting error)：人眼分辨率為60，望遠(yuǎn)鏡V倍放大率即可提高V倍，瞄準(zhǔn)誤差為60/V，則當(dāng)V28倍，S100m時(shí)，其讀數(shù)誤差為： 。結(jié)論：視距不能過長(zhǎng)。2.3尺的讀數(shù)誤差(reading error)：估讀精度的因素厘米分劃影像的寬度與十字絲粗細(xì)。十字絲寬度放大后在人眼的明視距離上為0.1mm；當(dāng)望遠(yuǎn)鏡V為28倍，視距70m，尺的厘米分劃間隔影像1mm時(shí)，則可估讀到1mm。當(dāng)視距100m時(shí)，估讀誤差為1.4mm。結(jié)論：視距不能過長(zhǎng)。 2.4水準(zhǔn)尺傾斜誤差 (staff tilt error)：當(dāng)尺傾斜時(shí)，其讀數(shù)a正確讀數(shù)a。在傾角為時(shí)，其讀數(shù)誤差： ， 。結(jié)論：尺傾斜誤差與讀數(shù)值和傾角成正比，所以讀最小的數(shù)為準(zhǔn)。3.外界因素的影響(Natural errors)3.1儀器的沉降誤差(error due to instrument settlement)：“后前前后”觀測(cè)順序來減弱。3.2標(biāo)尺的沉降誤差(error due to leveling rod settlement)：往返觀測(cè)來減弱。3.3地球曲率的影響(error due to the Earths curvature)：限制視距差總和來減弱。3.4大氣折光的影響(error due to atmosphere refraction)：視線須高出地面0.3m來減弱。3.5強(qiáng)光直射的影響(error due to strong light)：撐傘遮光來減弱。習(xí)題答案3-2 Answer the following questions:77.5mm; 14mm; 11.3km.3-3 Fill in the bla