《測繪學(xué)基礎(chǔ)》知識

1、測繪學(xué)基礎(chǔ)知識要點 第一章 緒論 內(nèi)容：了解測繪學(xué)科的起源、發(fā)展沿革與分支學(xué)科的研究領(lǐng)域；測繪學(xué)的任務(wù)與作用。重點：大地測量學(xué)與地形測量學(xué)的研究領(lǐng)域和工作內(nèi)容。難點：無。 §1-1測繪學(xué)的定義 研究測定和推算地面點的幾何位置、地球形狀及地球重力場，據(jù)此測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、處理和應(yīng)用的一門科學(xué)。§1-2測繪學(xué)的分支學(xué)科大地測量學(xué)：主要研究整個地球的形狀、大小和地球重力場及其

2、變化，通過建立區(qū)域和全球三維控制網(wǎng)及利用衛(wèi)星測量、甚長基線干涉測量等方法測定地球各種動態(tài)的理論和技術(shù)。地形測量學(xué)：測量小區(qū)域內(nèi)的地球表面形狀時，將其作為平面而不考慮地球曲率的影響而進行的測量工作。攝影測量學(xué)與遙感 不接觸物體本身，用傳感器收集目標物的電磁波信息，經(jīng)處理、分析后，識別目標物的形狀、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)。工程測量學(xué): 研究工程建設(shè)和自然資源開發(fā)中各個階段進行的測量工作及建立相應(yīng)信息系統(tǒng)的理論與技術(shù)的學(xué)科。海洋測繪學(xué): 研究有關(guān)海洋幾何要素、海面地形等自然和社會分布及編制海圖的理論與技術(shù)的學(xué)科。地圖制圖學(xué): 研究地圖的信息傳輸、投影原理

3、、制圖概況和地圖設(shè)計、編制、及建立地圖數(shù)據(jù)庫的理論與技術(shù)的學(xué)科。地理信息系統(tǒng)： 在計算機軟件和硬件支持下，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、檢索、顯示和綜合分析應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。第二章 測繪學(xué)基本知識 內(nèi)容：了解地球的形狀、大小與點位的確定方法；掌握直線定向和空間點位的測算原理與方法；了解地球表面曲率對測繪成果的影響情況；熟悉常用坐標系統(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繪的基本原理；了解控制測量與地形測量的一般原理與技術(shù)方法。重點：直線定向和空間點位的測算原理與方法；常用坐標系統(tǒng)、高斯投影、地圖分幅方法；大比例尺地形圖的測繪原理。難點：地球自然表面、大

4、地水準面和橢球體面之間的關(guān)系；測繪上地面點位置表示方法與數(shù)學(xué)的區(qū)別；常用的坐標系統(tǒng)及表示方法、所依據(jù)的基準；高斯投影的基本方法與分度帶概念。§2-1地球的幾何要素1. 地球的形狀 2. 1.1地球的自然表面陸地29，最高珠穆朗瑪峰8844.43m（2005年10月)；海洋71，最低馬里亞納海溝-11022m。1.2大地水準面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地球的重力等位面。大地水準面測量工作外業(yè)的基準面； 鉛垂線測量工作外業(yè)的基準線。 大地體 大地水準面包圍的地球形體。1.3參考橢球體面 參考橢球體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

5、大小。 參考橢球體面測量工作內(nèi)業(yè)的基準面； 過橢球面法線測量工作內(nèi)業(yè)的基準線。2. 地球的大小扁率：；a 長半軸；b 短半軸。平均半徑： ，或。3.參考橢球體定位 大地原點：在大地水準面與參考橢球體面非常接近的地球表面處選擇一點P，設(shè)想橢球體與大地體相切，切點P在P點的鉛垂線上，這時P點的法線與該點對大地水準面的鉛垂線重合，并使橢球的短軸與地球自轉(zhuǎn)軸平行。這個過程叫參考橢球體定位，P點稱為大地原點。 國家大地原點：1980年國家大地測量參考系的原點 位于陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。§2-2確定地面點位的方法1概念球面/平面 坐標坐標投影；鉛垂線豎直距離2點的高程/標高2.1定義 絕對高程：地

6、面點到大地水準面的鉛垂距離，亦稱海拔 假定高程：地面點到某一假定水準面的鉛垂距離，亦稱相對高程2.2我國大地水準面 ( “1985年高程基準”）：青島黃海平均海水面H黃0m， 青島觀象山水準原點H072.260m，（19531979年驗潮資料，1987年啟用）?！?956年黃海高程系” ：H0=72.289m，（19501956年資料）。國家高程控制網(wǎng)是確定地貌地物海拔高程的坐標系統(tǒng)，按控制等級和施測精度分為一、二、三、四等網(wǎng)。目前提供使用的1985國家高程系統(tǒng)共有水準點成果114041個，水準路線長度為4166191公里。2.3高差:兩點之間高程的差值。 3點在投影面上的坐標(3.1地理坐標

7、(地軸：NS 地球自轉(zhuǎn)軸；南極、北極：N，S；子午面：過地軸的平面；起始（首、本初）子午面（：格林威治子午面；赤道面：過球心與地軸正交的平面：經(jīng)線（子午線、子午圈）：子午面與橢球面的交線；首(本初）子午線:通過Greenwich天文臺；緯線（緯圈、平行圈）：與地軸正交并平行赤道面在橢球面的截線。天文坐標大地水準面上：天文經(jīng)度（：兩子午面間的二面角(即兩地間時角差）；天文緯度：過地面點鉛垂線與赤道面的交角。大地坐標橢球面上：大地經(jīng)度 B：兩子午面間的二面角；大地緯度 L：過某點法線與赤道面的交角。 1954年北京坐標系：以1942年前蘇聯(lián)西部普爾科夫為原點聯(lián)測的北京原點坐標系，采用克拉索夫斯基橢

8、球元素。 1980年國家大地坐標系：西安涇陽縣永樂鎮(zhèn)大地原點的坐標系，采用1975年國際橢球元素（第三個推薦值） a6378140m；b6356755m；f1/298.257國家平面控制網(wǎng)是確定地貌地物平面位置的坐標體系，按控制等級和施測精度分為一、二、三、四等網(wǎng)。目前提供使用的國家平面控制網(wǎng)含三角點、導(dǎo)線點共 154348個，構(gòu)成1954北京坐標系統(tǒng)、1980西安坐標系兩套系統(tǒng)。3.2高斯平面坐標系 采用高斯投影（等角橫軸切橢圓柱投影），地球橢球面與平面間的分帶正形投影的坐標系統(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：L6

9、6°N3°。其中：N 投影帶號。全球N160。我國 72°136°，即第1323帶，即11個6°帶。阜新6°帶中央子午線L6 6°× 213°123°。 坐標自然值：用于內(nèi)業(yè)計算；通用值：X通X自；Y通Y自500km（X軸西移）帶號。用于資料管理。3°帶(減少投影帶邊緣的長度變形）:從東經(jīng)1°30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獨立平面直角坐標 測區(qū)小，曲面平面。 §2-3直角坐標系1坐標推算

10、已知：點1的坐標X1，Y1，點1和2間的平距S12與方位角；求：點2坐標X2 ，Y2。 2直線定向2.1基準方向真子午線（真北）方向：過地球某點的真子午線的切線方向。磁子午線（磁北）方向：磁針自由靜止時其軸線方向。坐標縱軸（坐標北）方向：高斯平面坐標系x軸方向。2.2基準方向間的關(guān)系磁偏角：過某點的磁子午線方向與過該點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：從基準方向北端順時針到某直線的角度。真方位角 A真 以真北為基準方向；磁方位角 A磁 以磁北為基準方向；坐標方位角 以坐標北

11、為基準方向。換算關(guān)系： 。2.4 象限角（Bearings）定義：某直線與基準方向間的銳角。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 正反方位角正方位角：X軸方向與某直線前進方向間的坐標方位角。反方位角：X軸方向與某直線后退方向間的坐標方位角。3地面點坐標測算原理 直接測算 天文測量、GPS測量等；間接測算 常規(guī)（大地、普通）測量。3.1坐標正算；

12、。3.2坐標反算 象限角：；平距： 3.3象限的判定（Determinant for quadrants）§2-4地圖的基本知識1地圖定義傳統(tǒng)定義：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經(jīng)濟現(xiàn)象通過制圖綜合，并以符號和注記縮繪到平面上的圖像?，F(xiàn)代定義：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，并運用符號系統(tǒng)表示在一定載體上的圖形，一傳遞它們的數(shù)量和質(zhì)量在時間與空間上的分布規(guī)律和發(fā)展變化。2地圖基本特性 數(shù)學(xué)法則 ；地圖概括/制圖綜合)；符號系統(tǒng) ；地理信息載體3地圖內(nèi)容3.1數(shù)學(xué)要素坐標網(wǎng)； 大地控制點； 比例尺（； 定向指標線3.

13、2地理要素（圖形要素） 反映制圖對象相對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；社會經(jīng)濟地理要素。3.3輔助要素圖名；圖號；圖例（Legend）；接圖表；圖廓；分度帶；量圖用表；附圖 ；編圖資料；成圖說明；。3.4補充資料 補充地圖；表格。4地圖分類4.1按內(nèi)容分類普通地圖平面圖；地形圖；地理圖 或 一覽圖。專題地圖自然地圖；社會經(jīng)濟地圖；工程技術(shù)地圖4.2按比例尺分類 （見表4-1）5地圖成圖法5.1 實測成圖法：實地測繪而制作地圖。5.2編繪成圖法：根據(jù)已有地圖和編圖資料在室內(nèi)編制新圖。5.3機助成圖法：依據(jù)圖數(shù)轉(zhuǎn)換原理，以計算機為中心設(shè)備的現(xiàn)代成圖法。5.4遙感

14、資料成圖法：以航空像片為原始資料進行分析和量測繪成地形圖。 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6.1 比例尺：地圖上線段長/實地線段在橢球面上水平投影長（1/M)。6.2表示形式 數(shù)字比例尺 ；圖解比例尺 含直線比例尺：微分（斜分）比例尺 復(fù)式比例尺。6.3地圖比例尺系 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比例尺精度依據(jù)：人眼辨別誤差= 0.1mm的實際距離，要求地面實際誤差200mm時： 1/

15、M = /； M=/200/0.1=2000；則比例尺 1/M = 1/2000。7地圖的分幅和編號7.1分幅形式梯形分幅 ：按經(jīng)緯線劃分；矩形分幅 ：按縱橫坐標劃分;圓形分幅 ：兩極；橢圓分幅 ：少用。7.2梯形分幅編號 1909年國際統(tǒng)一規(guī)定編號（見表4-2）。7.3矩形分幅編號一般編號法：1/2千圖： 編號為圖幅西南角坐標值(km)。其中：1/2千和1/1千圖：編號值取一位小數(shù)（如：22.0-10.0和21.5-11.5）；1/5百圖：編號值取二位小數(shù)（如：21.00-11.25）。流水編號法：自左到右，從上到下，用阿拉伯數(shù)字和羅馬數(shù)字順序編排（如：20-）。表4-2地圖梯形分幅編號地圖

16、比例尺圖幅大小圖幅包含關(guān)系圖幅編號示例經(jīng)度差緯度差1/100萬1/50萬1/25萬1/10萬1/5萬1/2.5萬1/1萬1/50001/20006°3°1°303015730345152.537.54°2°1°20105230115251/100萬圖幅包含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

17、-50-144-(62)-bJ-50-1440-(62)-b-88地物的地圖表示法8.1基本概念 地圖符號；地圖注記；地圖圖式。8.2地圖符號的種類按地理事物分布特征：點狀符號；線狀符號)：面狀符號按地圖比例尺：依比例尺符號（真形、輪廓圖形）；半依比例尺符號（形狀符號）；不依比例尺符號 9地貌的地圖表示法9.1地貌的基本形態(tài)（平地 (flat)：2°；丘陵地：2°6°；山地 ： 6° 25，當25 ° 高山地 。9.2地貌特征線（地性線）山脊線/分水線山谷線/集水線。9.3等高線等高線特性： 同條等高線上各點高程相等；等高線不能中斷；任一條等高

18、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，接近山谷線時凸向高處，接近山脊線時凸向低處；等高線不能橫穿河流，接近河岸線時折向上游，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 基本等高線/首曲線；半距等高線/間曲線；輔助等高線/助曲線 ；加粗等高線/計曲線9.4示坡線 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。第三章 水準測量 內(nèi)容：了解高程測量的常用方法；掌握幾何水準測量的基本原理與基本技術(shù)；熟練掌握水準儀的使用方法與水準測量外業(yè)施測技術(shù)；熟悉水準測量的誤差來源與應(yīng)對措施；我國高程基準與水準網(wǎng)布設(shè)概況。重點：微差水準測

19、量的基本原理與內(nèi)業(yè)計算；水準儀使用方法與普通水準測量外業(yè)施測方法。 難點：水準儀的檢驗與校正。 §3-1 基本知識1我國高程基準(Vertical Datum in China)1985年國家高程基準，青島觀象山水準原點: H072.260m。國家高程控制網(wǎng)分為一、二、三、四等網(wǎng)。目前共有水準點成果114041個，水準路線長度為4166191公里。2幾何水準測量原理（Basic principles of leveling） 用水準儀和水準尺測定地面上兩點間高差的方法。 即：， （ ab 則hAB為，反之為）。3儀器高法(method by instrument height) 適用

20、于建筑施工測量。§3-2 地球曲率和大氣折光CURVATURE AND REFRACTION1地球曲率影響(偏差，K距離（km）。2大氣折光影響 偏差，K距離（km）。3兩項共同影響（Effect of both） ，K距離（km）。§3-3高程測量類型LEVELING METHODS 幾何水準測量(Direct Leveling)； 三角高程測量(Trigonometric Leveling)； 氣壓高程測量(Barometric Leveling)； 流體靜力高程測量(Hydrostatic Leveling)； GPS高程測量(GPS Vertical Surveyi

21、ng)。.§3-4 幾何水準測量的儀具EQUIPMENTS FOR DERECT LEVELING1水準儀按精度分級(Level classification by precisions) 每千米水準測量往返測量高差中數(shù)的中誤差（單位：mm）。DS05：一、二等水準測量；DS1 ： 三、四等水準測量；DS3：工程水準測量；DS10 ：一般水準測量。 2水準儀結(jié)構(gòu)(Configuration of level)2.1三角架（Tripod）：中心螺旋（central screw）連接水準儀和三角架； 2.2基座（tribrach）；腳螺旋（foot screw）用于圓水準器粗略整平。2.

22、3照準部（alidade)：望遠鏡(telescope)：瞄準器（collimator）用于粗略瞄準；物鏡（objective lens)；目鏡（eyepiece）；十字絲板（reticle）：豎絲(vertical hair)對準目標；橫絲(horizontal hair)尺上讀數(shù)；視距絲(stadia hairs)視距測量。物鏡對光螺旋(focusing screw)調(diào)整使目標清晰；目鏡對光螺旋(focusing screw)調(diào)整使十字絲清晰，消除視差。其中：望遠鏡放大率(magnifying power)為將實際視角擴大為影像視角的倍數(shù)；視差(parallax)為觀測目標影像面未與十字絲

23、板正確重合而產(chǎn)生的影像偏差。水準器（Level vials）：管狀水準器（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；水準管軸（leveling axis）為通過水準管刻劃中點與其圓弧的切線；氣泡居中（bubble centering）為氣泡中心與刻劃中點（零點）重合；水準管分劃值（interval）：水準管相鄰兩分劃間圓弧的圓心角，DS3級 20/ 2mm。圓水準器（circular level/bulls eye level）用于粗略整平：水準器零點: 分劃

24、圓心；軸線：過水準器球面的法線；分劃值：一般8。螺旋系統(tǒng)(Screws)：制動螺旋（clamp screw）用于松開和固定儀器；微動螺旋（tangent screw）用于制動螺旋擰緊后，左右移動進行精確瞄準目標；微傾螺旋（tilting screw）上下移動使氣泡居中。 底盤（base plate）：與基座連接。3水準尺(Leveling rods) 黑紅雙面水準尺(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）：用于普通水準測量

25、；尺樁（level spike）：用于高等水準測量。§3-5水準測量內(nèi)外業(yè)FIELD AND OFFICE WORK FOR LEVELING1水準儀操作步驟(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)動腳螺旋使用圓水準器氣泡居中。1.3瞄準目標(Sighting target)；旋轉(zhuǎn)望遠鏡，用制動與微動螺旋瞄準，轉(zhuǎn)動對光螺旋使影像清晰。1.4精確整平(Precisely leveling)；轉(zhuǎn)動微傾螺旋使符

26、合水準器氣泡精確居中。1.5讀數(shù)記錄(Reading & Recording)：觀測員估讀至mm并報數(shù)，記錄儀復(fù)報無誤后正確記錄。2.儀器高法(method by instrument height)儀器視線高程：，其它各點高程：。該法可以應(yīng)用在建筑測量中，測定任意點的高程。3.微差水準測量(Differential Leveling) 從起始點起，在包括轉(zhuǎn)點的各點之間依次連續(xù)設(shè)站至終點，測定各點間高差；全部高差的代數(shù)和即為起、終點間的高差： 3.1轉(zhuǎn)點(Turning point）：當待測得兩點間相距過遠或高差過大時，中間加設(shè)傳遞高程的過渡點。3.2普通水準測量方法（Means of

27、 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普通水準測量成果整理(Office Work for Primary Leveling)高差閉合差計算（Misclosure computation for the difference in elevation)閉合路線(closed route）： ， 。 附合路線(connecting route）： 。往

28、返水準支線(forward and backward spur/open route）： 。 水準網(wǎng)（level net）：簡易平差。圖根水準測量規(guī)定(Allowable misclosure for primary leveling)：平原地區(qū)： ，L 水準路線長度，單位：km。丘陵地區(qū)： ， n 水準路線上測站總數(shù)。3.4閉合差調(diào)整與各點高程計算(Adjustment for elevations）原則(principle)：閉合差按路線長度或測站數(shù)以反符號成比例分配到各段高差中。步驟(procedure)：點號、已知和觀測數(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

29、高差檢核： ；各點最后高程計算： 。§3-6水準儀的檢驗校正LEVEL TESTING AND ADJUSTING 1水準儀應(yīng)具備的幾何關(guān)系(Geometry of a level)水準管軸(level-tube axis)視準軸(collimation line)：水準管氣泡居中時，視準軸應(yīng)水平；圓水準軸(circular level axis)儀器豎軸(instrument vertical axis)：圓水準器氣泡居中時，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，橫絲應(yīng)水平。 2檢

30、較方法(Testing and Adjusting)2.1圓水準軸儀器豎軸旋轉(zhuǎn)腳螺旋使氣泡居中；儀器轉(zhuǎn)180°，若氣泡偏離，則校正。轉(zhuǎn)動腳螺旋調(diào)整偏離值的1/2；用改針調(diào)整圓水準器校正螺絲，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墻上一點；擰緊制動螺旋，轉(zhuǎn)動微動螺旋；若該點偏離橫絲，則校正。取下目鏡處金屬護蓋，旋松十字絲環(huán)的4個固定螺絲；微微轉(zhuǎn)動十字絲環(huán)，使橫絲水平；反復(fù)調(diào)整直至滿足要求；擰緊固定螺絲，旋上護蓋。2.3水準管軸視準軸（i角檢驗）i角：水準管軸與視準軸在豎直面上投影的夾角。交叉誤差：水準管軸與視準軸在水平面上投影的夾角。見上

31、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B；在A，B兩點各設(shè)一個木樁。在A、B間的中點J1安置水準儀，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兩點間正確高差為 將儀器搬到J2點設(shè)站，在各讀數(shù)4次如上表所示，此時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水準尺上的正確讀數(shù)為a2、b2.甴圖可知 ，因為 所以 則 （其中，以毫米計）§3-7水準測量的誤差SOURCES OF ERROR IN LEVELING1儀器誤差(Instrume

32、ntal errors) i角殘余誤差（residual error）為主。 對一測站高差的影響:允許前后視之差10m，則當i角殘余誤差為20時， 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。對微差水準測量高差的影響：前后視距差累計值50m時， 結(jié)論：前后視距差累計值50m。2觀測誤差 (Personal errors)2.1水準管氣泡居中誤差 (level-tube centering error)：人眼對氣泡分劃的估讀：0.15，S儀器至尺的距離。 符合水準管精度高一倍，影響為： 。結(jié)論：氣泡要嚴密符合2.2瞄準誤差 (sighting e

33、rror)：人眼分辨率為60，望遠鏡V倍放大率即可提高V倍，瞄準誤差為60/V，則當V28倍，S100m時，其讀數(shù)誤差為： 。結(jié)論：視距不能過長。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。十字絲寬度放大后在人眼的明視距離上為0.1mm；當望遠鏡V為28倍，視距70m，尺的厘米分劃間隔影像1mm時，則可估讀到1mm。當視距100m時，估讀誤差為1.4mm。結(jié)論：視距不能過長。 2.4水準尺傾斜誤差 (staff tilt error)：當尺傾斜時，其讀數(shù)a正確讀數(shù)a。在傾角為時，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

34、最小的數(shù)為準。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”觀測順序來減弱。3.2標尺的沉降誤差(error due to leveling rod settlement)：往返觀測來減弱。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強光直射的影響(error due to strong

35、light)：撐傘遮光來減弱。第四章 角度測量Chapter 4 Angles Measurement內(nèi)容：掌握角度測量的基本原理與方法；熟練掌握經(jīng)緯儀的使用方法與水平角、豎直角外業(yè)的觀測方法；熟悉角度測量的誤差來源及其消除或減弱的措施。重點：角度測量的基本原理；測回法與全圓方向法的水平角觀測要領(lǐng)；豎直角觀測方法。難點：光學(xué)經(jīng)緯儀的檢驗與校正。 §4-1 基本知識GENARAL BACKGROUND1水平角 (horizontal angle)相交兩條直線的夾角在水平面上的投影，即過兩相交直線的鉛垂面間的二面角： 2垂直角（vertical angle）在一個鉛垂面上照準方向線與水平

36、線間夾角。仰角(elevation)：照準方向在水平線以上；俯角(depression)：照準方向在水平線以下。§4-2 光學(xué)經(jīng)緯儀 OPTICAL THEODOLITES1按精度指標系列分類(Classification by precision)DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ60等。其中：D大地測量； J 經(jīng)緯儀；07 野外一測回方向觀測中誤差。2 J6經(jīng)緯儀主要部件(Primary components of J6 optical theodolites)2.1基座 (tribrach)：使儀器與腳架連接。腳螺旋（foot screws）：支撐儀器，儀器整平；

37、圓水準器（circular level）：儀器整平；豎軸軸套（axle sleeve of spindle/outer spindle）：連接中心螺旋（centering screw）。2.2平度盤（horizontal circle）：測量水平角的光學(xué)玻璃圓盤。水平度盤（horizontal circle）：全圓量角器；水平軸套（axle sleeve of the circle）：連接度盤；手輪（handwheel）：變換度盤初始讀數(shù)位置；水平制動螺旋（clamping screw）：固定水平度盤；水平微動螺旋（micrometer screw）：精確照準目標。2.3 照準部 (alida

38、de)支架（standards）：支撐望遠鏡；望遠鏡（telescope）：瞄準目標；橫軸/水平軸（horizontal axis）：望遠鏡縱轉(zhuǎn)軸；豎直度盤（vertical circle）：與望遠鏡相連，觀測垂直角用；旋轉(zhuǎn)軸/豎軸（inner spindle）：照準部轉(zhuǎn)動軸；豎盤制動螺旋（clamping screw）：固定豎盤；豎盤微動螺旋（micrometer screw）：精確瞄準目標；讀數(shù)顯微鏡(reading microscope)：讀取水平角或垂直角值讀數(shù)。附反光鏡(mirro)：反射光線；豎盤指標水準管（index level of vertical circle）：使豎盤指標

39、處于正確位置；豎盤指標水準管微動螺旋（micrometer screw）：使豎盤水準管氣泡居中。2.4 對中設(shè)備 (centering devices)中心螺旋(central screw）：上有掛鉤（hook）：懸掛垂球；垂球(plumb bob）：對準地面目標點位中心；光學(xué)對中器/光學(xué)垂球(optical plummet)：直接瞄準地面目標點位中心。3 度盤讀數(shù)設(shè)備及讀數(shù)方法 (Reading devices and methods)帶（分劃）尺顯微鏡(scale microscope)；單平行玻璃板(single parallel-side bloc)。§4-3水平角觀測MEA

40、SUREMENT OF HORIZONTAL ANGLES1經(jīng)緯儀安置(Setting up a theodolite)1.1對中（centering）：對中誤差3mm。光學(xué)對中器對中（with optical plummet）時，測站上安放腳架，使其高度適當，架頭大致水平，目估大致對中；瞄準測點的標志進行對光，使影像清晰；轉(zhuǎn)動兩個腳螺旋，瞄準地面目標中心；調(diào)整腳架高度，使圓水準氣泡居中；轉(zhuǎn)動腳螺旋，使水準管氣泡精確居中；略松一下中心螺旋，在基座上平移儀器進行精確對中。1.2整平（leveling）：圓水準器粗平，再用水準管精平，任意位置上水準管氣泡都居中。2豎立與照準目標 (Erecting

41、 and sighting the target)照準方法基本同水準儀；特點：用十字絲交點瞄準目標下部。3水平角觀測方法(Methods for Horizontal Angle Observation)3.1觀測鏡位(Observing faces)先盤左/正鏡（face left/direct position）：豎盤在望遠鏡左側(cè)；后盤右/倒鏡（face right/reversed position）：豎盤在望遠鏡右側(cè)。3.2觀測方法（Observing methods）測回法（Position observation method）：只觀測兩個方向間的單角。上半測回角值（盤左）：上 b

42、左 a左；下半測回角值（盤右）：下 b右 a右；上 下40時，則計算一測回均值： 。全圓方向法(All-round direction method)：用于一個測站需要觀測3個及其以上方向。盤左瞄準零方向（起始方向），再順時針依次瞄準各方向并讀數(shù)；歸零（再瞄準零方向讀數(shù)），歸零差（與起始讀數(shù)之差）24，此為上半測回；縱轉(zhuǎn)望遠鏡，反時針依次瞄準各點讀數(shù)，為下半測回；盤右每次讀數(shù)后計算2C值(兩倍照準差)：2C盤左讀數(shù)（盤右讀數(shù)±180°) 40；計算各方向讀數(shù)均值(盤左讀數(shù)盤右讀數(shù)±180°)/2；零方向得2個平均值再取均值，用括號標明；將零方向化成0&#

43、176;0000，其它各方向也按零方向減少的值來減去，成為歸零后方向值；各測回的同一方向值互差24；相鄰方向值之差，即為各水平角值。如果氣泡偏離中央2格時，需重新整平和觀測；n個測回間度盤變換時，起始方向讀數(shù)180°/n。§4-4豎直角觀測MEASUREMENT OF VERTICAL ANGLES1豎直角測量用途(Purposes of vertical angle)1.1斜距化算為平距（Slope distance to horizontal） SS ×cos 1.2 測定兩點間高差（Determination for difference in elevat

44、ion） h S ×sin 1.3三角高程測量（Trigonometric leveling） 2豎盤刻劃注記（Graduation on vertical circle） 順時針注記（clockwise graduation）：較多；逆時針注記（counterclockwise graduation）。3豎直角計算(Computation for vertical angles)3.1公式(Formula)： ， ， 。3.2豎盤指標差（index error）： 指標偏離正確位置，視線水平時的讀數(shù)產(chǎn)生的偏移值。 ，J6指標差25。 3.3檢核(Check)： 。§4-5

45、 經(jīng)緯儀的檢較THEODOLITE TESTING AND ADJUSTING 1經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的幾何條件(Geometric Relationship for Theodolite)照準部水準管軸豎軸；視準軸橫軸；橫軸豎軸；豎絲橫軸；豎盤指標差0；光學(xué)對中器視準軸與豎軸重合。2照準部水準管軸豎軸的檢較(Axis of level-tube perpendicular to vertical axis)2.1不垂直原因(Why)：水準管兩端支柱不等高，精平后豎軸偏離鉛垂方向，導(dǎo)致豎軸誤差。2.2檢驗(Testing)：粗平后，使水準管兩個腳螺旋連線；調(diào)整該對腳螺旋使氣泡居中；轉(zhuǎn)動照準部180&#

46、176;，若氣泡偏離1格應(yīng)校正。2.3 校正(Adjusting)：用改針撥動水準管校正螺絲，使氣泡退回一半偏離量；再用腳螺旋使氣泡居中；反復(fù)校正直至任意方向氣泡偏離半格。2.4 殘差(Residual error)：正倒鏡取均值不能消除或減弱，傾角大時要注意整平。3豎絲橫軸的檢較(Vertical hair perpendicular to horizontal axis)3.1檢驗(Testing)：儀器精平，用豎絲上（或下）端瞄準墻上一點P；制動照準部和望遠鏡，轉(zhuǎn)動望遠鏡垂直微動螺旋；若P點不在豎絲上一點，則需校正。3.2 校正(Adjusting)：調(diào)整十字絲板螺絲。4視準軸橫軸的檢較

47、(Sighting line perpendicular to horizontal axis)4.1不垂直原因(Why)：望遠鏡縱轉(zhuǎn)面不是平面而是圓錐面，導(dǎo)致視準軸誤差C。4.2檢驗(Testing)：平地相距100m選兩點A、B，其中點O設(shè)站；A點立標志，B點橫放一垂直O(jiān)B的小尺與儀器大致等高；盤左瞄準A，縱轉(zhuǎn)望遠鏡后讀得B尺上B1點；盤右同樣操作得B2點的讀數(shù)；若B1與B2點不重合，則需校正。4.3校正(Adjusting)：調(diào)整十字絲板螺絲。4.4 殘差(Residual error)：正倒鏡取均值來消除或減弱。5橫軸豎軸的檢較(Horizontal axis perpendicula

48、r to vertical axis)5.1不垂直原因(Why)：橫軸支架不等高，望遠鏡縱轉(zhuǎn)面不是鉛垂面，導(dǎo)致橫軸誤差。5.2 檢驗(Testing)：距墻2050m安置經(jīng)緯儀，盤左以仰角30°瞄準墻上一點P；制動后望遠鏡水平時，再在墻上定出一點P1；盤右再瞄準P點，望遠鏡水平時定出一點P2；若P1與P2不重合，則兩軸不垂直，橫軸傾斜一個角度i。5.3校正(Adjusting)：定出p1、p2的中點M；盤右瞄準M，然后仰起望遠鏡，視線必然與p點不重合，而在附近的p點；由檢修人員進行校正。5.4 殘差(Residual error)：正倒鏡取均值來消除或減弱。6豎盤指標差檢較(Inde

49、x of vertical circle )6.1 檢驗(Testing)： 。6.2. 校正(Adjusting)：盤右正確讀數(shù)：Rx；盤右照準目標，轉(zhuǎn)動豎盤水準管微動螺旋使讀數(shù)為Rx；用改針撥動指標水準管螺旋使氣泡居中；反復(fù)幾次，至x±25（J6）。7光學(xué)對中器的檢較(Optical plummet)7.1檢驗(Testing)：安置儀器粗平，地面放一塊畫有“”的硬紙板，移動紙板，進行對中；儀器轉(zhuǎn)動180°，若圓圈中心偏離字中心，則需校正。7.2校正(Adjusting)：反復(fù)調(diào)整對中器目鏡后的三個校正螺絲，直至圓圈中心與示誤三角形的中心嚴格重合為止。8水平角觀測誤差來

50、源(Error sources of horizontal angle)8.1儀器誤差 (Instrumental error)主要是三軸誤差：視準軸誤差/視軸差 ；橫軸誤差/橫軸差 ；豎直傾斜誤差/豎軸差 )。8.2人的誤差/人差 (Human error)儀器對中與目標偏心誤差 ：儀器對中誤差；目標偏心誤差 。觀測誤差；瞄準誤差；讀數(shù)誤差。8.3外界條件誤差 (Natural error) 地面、氣溫、日照、風(fēng)力、折光等。第五章 距離測量Chapter 5 Distance Measurement內(nèi)容： 熟悉測距的工具與直線定向方法；熟練掌握鋼尺檢定、鋼尺測距的外業(yè)施測技術(shù)與內(nèi)業(yè)

51、成果的處理工作；掌握普通視距測量的原理與方法；了解全站儀的功能與使用方法。重點：鋼尺檢定方法與鋼尺精密測距方法；普通視距測量的原理與方法。難點：鋼尺檢定的內(nèi)業(yè)成果處理方法；全站儀的功能與操作。§5-1測距方法METHODS OF DISTANCE DETERMINATION1 步測(pacing)：30m距離時，相對精度應(yīng)為1/50 1/100。2 里程計(Odometer)：相對精度應(yīng)為1/200。3 視距(Tachometry/stadia)：相對精度應(yīng)為1/500。4 測距尺(Subtense Bar)：J1經(jīng)緯儀150m內(nèi)相對精度應(yīng)為1/3000。5 鋼尺測距(taping)：包括各種鋼尺(steel tapes)和皮尺( cloth tape)，相對精度高低不同。6 EDM光電測距(Electronic Distance Measurement)：精度可達±1ppm(Part Per Million)。§5-2鋼尺測距1鋼尺普通測距(厘米級）(Ordinary steel taping in cm-level)1.1平坦地面(on flat ground)測距：后尺員(rear tapeman)與前尺員(head tapeman)用測釬計數(shù)，往、返測。檢核：往返測互差1/3000(平坦區(qū))或1/1000