地球的形狀及參考橢球(共37頁)

1、地球的形狀(xngzhun)及參考橢球1、地球(dqi)的形狀 地球表面是一個形狀及其復雜而又不規(guī)則的曲面，地面上不但有高山、丘陵(qilng)和平地，還有江河、湖泊和海洋。珠穆朗瑪峰高達8848.13m，而太平洋的馬里亞納海溝則深達11022m。地球的平均半徑約為6371km。 地球表面上海洋的面積約占71%，陸地僅約占29%。為了研究的方便，我們假象有一個靜止的海水面向大陸內(nèi)部延伸，將地球包圍起來，形成閉合的形體。這個假想的靜止的海水面叫水準面。水準面有無窮個，其中與平均海水面重合并延伸到大陸內(nèi)部的水準面稱為大地水準面。大地水準面是一個沒有皺紋合棱角的連續(xù)的封閉曲面，是決定地面點高程的起算

2、面。由大地水準面所包圍的形體稱為大地體。通常認為大地體可以代表整個地球的形狀。通過水準面上某一點而與水準面相切的平面稱為該點的水平面。水平面的物理特征是：處處都與其鉛垂線方向相垂直。人們把一個與大地體形狀和大小十分接近的旋轉(zhuǎn)橢球體稱為地球橢球體。地球橢球體是一個數(shù)學曲面，可以通過橢球體的長半徑a和扁率e（或短半徑b）確定它的大小。一個國家或地區(qū)，為了處理自己的大地測量成果，首先需要在地面上適當?shù)奈恢眠x擇一點作為大地原點，用于歸算地球橢球定位結(jié)果，并作為觀測元素歸算和大地坐標計算的起算點，進而采用與地球大小和形狀接近的并確定了和大地原點關(guān)系的地球橢球體，稱為參考橢球體，其表面稱為參考橢球面。2、

3、參考橢球面2.1、參考橢球面上的主要點、線、面 參考橢球旋轉(zhuǎn)時所繞的短軸NS稱為旋轉(zhuǎn)軸又稱地軸。 它通過橢球中心O。旋轉(zhuǎn)軸與參考橢球面的交點(jiodin)稱為極點。北端的極點N稱為北極點，南端的極點S稱為南極點。 包含旋轉(zhuǎn)軸NS的任一平面稱為一個子午面。子午面與參考橢球的交線稱為子午圈。通過參考橢球面上一點P的子午圈兩極之間的半橢圓稱為過P點的子午線（經(jīng)線）。 通過格林尼治天文臺的子午面（線）稱為首（起始）子午面（線）。 垂直于旋轉(zhuǎn)軸NS的任一平面與參考橢球面的交線稱為緯線（緯圈或平行圈）。 過參考橢球中心且垂直于旋轉(zhuǎn)軸NS的平面稱為赤道面，赤道面與參考橢球面的交線稱為赤道。 通過參考橢球面

4、上任一點P而垂直于該點切平面的直線為過P點的法線。橢球面上只有在赤道上的點和極點的法線才通過橢球中心，其它點的法線都與橢球的短軸相交但不通過橢球中心。通過橢球面上任一點P的法線且與子午面垂直的平面(pngmin)稱為卯酉平面，卯酉平面與橢球面的交線稱為P點的卯酉圈。在參考(cnko)橢球面上任一點，子午圈與卯酉圈正交。在參考橢球面上任一點(y din)（非極點）處，子午圈、卯酉圈及緯圈的關(guān)系為：緯圈、卯酉圈相切，且都垂直于子午圈。曲面上兩點間長度最短的曲線稱為短程線。2.2、大地線 把地面上的點投影到參考橢球面上后，參考橢球面上相應(yīng)投影點之間的最短連線稱為大地線。 參考橢球面上兩點間的大地線的

5、長度為該兩點間的距離。2.3、平均曲率半徑由于橢球面上短程線不是平面曲線，不能用一個簡單的方程表示，實際應(yīng)用中往往在一點P附近的一點范圍內(nèi)，用一個球面來代替橢球面。所選的橢球中心不是在旋轉(zhuǎn)橢球的幾何中心或地球的質(zhì)心，而是在旋轉(zhuǎn)橢球面的“曲率中心，其半徑等于旋轉(zhuǎn)橢球面的平均曲率半徑：其中(qzhng)為P點的緯度， a為參考橢球的長半徑，e為參考橢球的扁率，M為P點的子午曲率半徑，N為P點的卯酉圈曲率半徑。這樣的球面稱為旋轉(zhuǎn)橢球在P點的密切球面。三、測量(cling)坐標系1、大地經(jīng)度(jngd)和大地緯度 由首子午面和赤道面構(gòu)成大地坐標系統(tǒng)的起算面。過參考橢球面上任一點P的子午面與首子午面的夾

6、角L，稱為該點的大地經(jīng)度。過P點的法線與赤道面的夾角B，稱為該點的大地緯度。2、大地坐標系參考橢球面上的點，以其大地經(jīng)度和大地緯度表示的坐標稱為該點的大地坐標。3、平面直角坐標系以南北方向的直線作為坐標系的縱軸（X），以東西方向的直線作為坐標系的橫軸（Y），縱橫坐標軸的交點O為坐標原點，規(guī)定向北為正，向南為負，向東為正，向西為負。4、地心空間直角坐標系 以地球橢球的中心作為坐標系的原點，z 軸與地球旋轉(zhuǎn)軸重合，x 軸通過起始子午面與赤道的交點，y 軸與x、z 軸構(gòu)成右手坐標系。地心空間直角坐標系5、我國的大地坐標(zubio)系統(tǒng)5.1、1954年北京坐標系 20世紀50年代，我國通過聯(lián)測前蘇

7、聯(lián)的平面坐標系統(tǒng)，建立了1954年北京坐標系。它采用的是克拉索夫斯基橢球元素值，大地原點在原蘇聯(lián)普爾科沃天文臺。由于大地原點離我國甚遠，在我國范圍內(nèi)該參考(cnko)橢球面與大地水準面存在著明顯的差距，最大處達69米多。5.2、1980西安坐標系 自1980年起，我國采用1975年國際大地(dd)測量協(xié)會推薦的參考橢球參數(shù)，將大地原點定在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，建立了新的大地坐標系統(tǒng)1980西安坐標系。6、我國的高程系統(tǒng)6.1、1956年黃海高程系 建國后，我國以青島驗潮站1950-1956年連續(xù)驗潮的結(jié)果求得的平均海水面作為全國統(tǒng)一的高程基準面，建立了高程系統(tǒng)1956年黃海高程系。為了明顯穩(wěn)固地

8、表示高程基準面的位置，在青島市觀象山上的山洞里，建立了國家水準原點。6.22、1985國家高程基準 1985年，國家測繪局根據(jù)青島(qn do)驗潮站1952年-1979年連續(xù)觀測的潮汐資料，推算出驗潮井口橫安銅絲距黃海平均海平面的高度，并用精密水準測量測得橫安銅絲與青島國家水準原點的高差，建立了新的國家高程系統(tǒng)1985國家高程基準。1985國家高程基準(jzhn)與1956年黃海高程系的高程相差0.029m。7、絕對高程(gochng)與相對高程 地面上某點到大地水準面的鉛垂距離稱為該點的絕對高程（海拔）。 地面上某點到任一假定水準面的垂直距離稱為該點的假定高程（相對高程）。四、高斯投影1、

9、高斯投影的概念 設(shè)想用一個橢圓柱面橫套在參考橢球面的外面，并使橢球柱面與參考橢球面的某一子午線相切，相切的子午線稱為軸子午線或中央子午線，橢圓柱的中心軸與赤道面重合，并通過橢球中心。用數(shù)學方法將橢球面上一定經(jīng)差范圍內(nèi)的點、線投影到橢圓柱面上。然后，沿過極點的母線將橢圓柱面剪開，展成一平面（稱為高斯平面），就可以得到橢球面投影到平面的圖形。將橢球面上的經(jīng)緯線投影到高斯平面上后，曲線長度和形狀將發(fā)生變化，它們具有如下性質(zhì)：（1）中央子午線投影后為一條直線（x軸），并且是投影的對稱軸。中央子午線的長度沒有變化。（2）除中央子午線外，其余子午線投影后均為凹向中央子午線的曲線，并以中央子午線為對稱軸。離

10、中央子午線越遠，長度變形越大。（3）赤道投影后為一條直線（y軸），其長度有變形。（4）除赤道外的其余緯圈，投影后均為凸向赤道的曲線，并以赤道為對稱軸。（5）除中央子午線外，橢球面上所有的曲線弧投影后長度都有變形。（6）經(jīng)線與緯圈投影后仍保持正交。2、投影(tuyng)帶的劃分分帶投影的目的就是(jish)限制長度變形。6帶投影時中央子午線經(jīng)度(jngd)與投影帶號的關(guān)系： L= 6N- 33帶投影時中央子午線經(jīng)度與投影帶號的關(guān)系： L= 3N3、高斯平面直角坐標系3.1、自然坐標 以每一帶的中央子午線的投影為x軸，赤道的投影為y軸，x軸向北為正，y軸向東為正。3.2、通用坐標 為了避免 y 坐

11、標出現(xiàn)負值，規(guī)定在自然坐標 y值上加500km，考慮到每一帶都有自然坐標相同的點，為了確定某點的確切位置，在加500km后的 y 坐標前再加上相應(yīng)的帶號。五、地形圖1、地形圖的分幅（1）梯形分幅 按經(jīng)緯線進行分幅，主要用于國家基本比例尺地形圖分幅。（2）矩形分幅 按坐標格網(wǎng)線進行，主要用于大比例尺地形圖分幅。2、國家基本比例尺地形圖包括： 1：1 000 000 1：500 000 比例尺代碼為 B 1：250 000 比例尺代碼為 C 1：100 000 比例尺代碼為 D 1：50 000 比例尺代碼為 E 1：25 000 比例尺代碼為 F 1：10 000 比例尺代碼為 G 1：5 00

12、0 比例尺代碼為 H3、地形圖的內(nèi)容 圖名、圖號、圖幅接合表、圖廓、測圖比例尺、坐標系、高程系、施測日期、測圖員、繪圖員、按圖式符號表示的地物和地貌要素。六、測量常用的度量單位1、長度單位：米（m）毫米(ho m)（mm）、厘米（cm）、分米（dm）、千米（km)2、面積(min j)單位：平方米（m2）平方毫米（mm2）、平方厘米（cm2）、平方分米（dm2）、平方千米（km2)3、角度(jiod)單位 在國際單位制中，角度的單位是弧度。測量中一般不直接使用弧度單位，而是用度（）、分（）、秒（）作為角度單位。 弧度與度、分、秒的換算關(guān)系： 1 rad = (180/) 57.3 1 rad

13、= (18060/) 3438 1 rad = (1803600/) 206265 七、測繪儀器的使用與保養(yǎng)1、光學儀器 2、電子儀器經(jīng)緯儀GPS接收機水準儀全站儀平板儀電子經(jīng)緯儀電子水準儀測距儀電子平板儀八、觀測手簿記錄要求1、外業(yè)觀測數(shù)據(jù)應(yīng)記錄在編號、裝訂成冊的手簿上，手簿不應(yīng)有空頁。2、記錄應(yīng)用鉛筆。3、對有正、負意義的量，應(yīng)帶“+”、“-”號。4、記錄數(shù)字如有錯誤應(yīng)用直線劃掉，在其上方填寫正確數(shù)字。嚴禁用橡皮擦改或字上改字。5、不能有連環(huán)涂改。6、長度、高差等觀測量cm、mm位不能劃改；角度觀測不能劃改秒值。連環(huán)涂改示例(1)水準測量記錄連環(huán)(linhun)涂改示例(1)水準測量記錄連

14、環(huán)涂改示例(shl)(2)水平角記錄九、測繪資料(zlio)的保密測繪外業(yè)中所有觀測記錄、計算成果均屬于國家保密(bo m)資料，應(yīng)妥善保管，任何單位和個人不得隨意放置，更不能丟失或作為一般廢物處理。報廢資料應(yīng)經(jīng)過有關(guān)的保密機構(gòu)同意，統(tǒng)一進行銷毀。四等以上的國家控制點（三角點、水準點、GPS點、重力點等）和小于1：5000比例尺的地形圖均屬于保密資料。目前，電子圖件和數(shù)字資料已十分普遍，保密工作也比以往傳統(tǒng)的紙質(zhì)資料的保密工作更復雜。工作中應(yīng)避免存有數(shù)字資料的計算機與互聯(lián)網(wǎng)連接，以防失密。第二章誤差(wch)基本理論一、觀測誤差1、觀測條件 人、儀器、客觀環(huán)境這三種因素的綜合稱為觀測條件。2、

15、等精度觀測 把觀測條件相同的各次觀測，稱為等精度觀測。3、不等精度觀測 把觀測條件不同的各次觀測，稱為不等精度觀測。4、真值 反映一個量的大小的絕對準確的數(shù)值。5、近似值 與真值相對而言，凡以一定的精確程度反映一個量的大小的數(shù)值，稱為該量的近似值或估計值。6、觀測值 通過量測得到一個量的近似值，稱為該量的觀測值。7、真誤差 一個量的近似值與其真值的差，稱為真誤差。 =X x 在測量中，一般所要處理的量的真值是無法確切知道的，因而，真誤差通常也不能求得，只有在特殊(tsh)情況下才能求出真誤差。如：三角形閉合差是真誤差。8、最或然值 設(shè)對某一個(y )量x進行n次觀測，得到n個觀測值： X1，X

16、2， Xn 其算術(shù)平均值 X =（X1+X2+Xn）/n 稱為(chn wi)x的最或然值。二、觀測誤差的分類1、系統(tǒng)誤差 在相同觀測條件下，對某量進行一系列觀測，若出現(xiàn)的誤差在數(shù)值、符號上保持不變或具有一定的規(guī)律，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差在觀測中具有累積性。2、消除系統(tǒng)誤差的方法（1）測定儀器誤差，對觀測結(jié)果進行改正。（2）測前對儀器進行檢校，減少儀器校正不完善的影響。（3）采用合理的觀測方法，使誤差自行抵消。3、偶然誤差 在相同觀測條件下，對某量進行一系列觀測，若出現(xiàn)的誤差在數(shù)值、符號上具有一定的隨機性，從表面看并沒有明顯的規(guī)律，這種誤差稱為偶然誤差。4、偶然誤差特點（1）在一定的觀

17、測條件下，偶然誤差的絕對值不會超過一定的限值。（2）絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)的機會多。（3）絕對值相等的正負誤差出現(xiàn)的機會相等。（4）偶然誤差的算術(shù)平均值，隨觀測次數(shù)的無限增加而趨向于零。 三角形閉合差分布統(tǒng)計誤差大小 正值個數(shù) 負值(f zh)個數(shù) 總個數(shù)0-3 30 29 593-6 2121 416-9 15 18 339-12 14 16 3012-15 12 10 2215-18 8 8 1618-21 5 6 1121-24 22 424-17 1 0 127以上00 0總計 108 109 217 三角形閉合(b h)差分布直方圖三角形閉合差分布(fnb)曲線三、評定精

18、度(jn d)的指標1、平均誤差 取一組真誤差的絕對值的算術(shù)平均值，作為衡量這一組同精度觀測值的指標(zhbio)，叫做平均誤差。2、中誤差(wch) 對一個未知量進行多次觀測，設(shè)觀測結(jié)果為L 1 ，L 2 ，L n，每個觀測結(jié)果對應(yīng)的真誤差為1， 2， n，則用各個真誤差之平方和的平均數(shù)的平方根作為評定精度的標準，用m表示，即利用改正數(shù)求中誤差的公式： vv m= n-13、極限誤差 極限誤差是指在一定的觀測條件下，偶然誤差的絕對值不應(yīng)超過的限值。 實際工作中常采用(ciyng)3倍中誤差或2倍中誤差作為極限誤差。4、相對(xingdu)中誤差 中誤差與其(yq)相應(yīng)觀測值之比，稱為相對中誤

19、差。 相對中誤差一般用于評定距離的觀測量。四、誤差傳播定律1、誤差傳播定律 觀測值中誤差與其函數(shù)的中誤差之間的關(guān)系式，稱為誤差傳播定律。2、倍數(shù)函數(shù) 觀測值與某一常數(shù)乘積的中誤差，等于觀測值中誤差乘以該常數(shù)。設(shè) z=k xx為觀測值，k為常數(shù)，其中誤差為mx，則，函數(shù)z的中誤差mz為： mz =k mx3、和差函數(shù) n個觀測值代數(shù)和的中誤差的平方等于n個觀測值中誤差平方之和。設(shè) z=x1x2 xn則 mz2= m12 + m22 + mn24、線性函數(shù) 一組常數(shù)與一組觀測值乘積代數(shù)和的中誤差的平方，等于各常數(shù)與相應(yīng)觀測值乘積的平方和。設(shè) z= k1 x1+k2 x2 + + kn xn +k0

20、式中 ， x1、 x2 、 、 xn 為獨立觀測值， k1 、k2 、 、 kn 為常系數(shù)， k0 為常數(shù)項，則z的中誤差平方為： mz2= k12 m12+k22 m2 2+ + kn2m n25、一般函數(shù) 一般函數(shù)中誤差的平方，等于該函數(shù)對每個獨立觀測值所求的偏導數(shù)值與相應(yīng)觀測值中誤差乘積的平方和。五、誤差傳播定律的應(yīng)用1、水準測量的精度 當各測站高差的觀測精度相同時，水準測量高差的中誤差與測站數(shù)的平方根成正比。 當各測站的距離大致相等時，水準測量高差的中誤差與距離的平方根成正比。2、導線(doxin)方位角的精度 支導線中第n條邊的坐標(zubio)方位角中誤差，等于各轉(zhuǎn)折角中誤差的n倍

21、。3、等精度(jn d)觀測值的簡單平均值的精度 n個同等精度的簡單平均值的中誤差，等于各觀測值的中誤差除以n。六、不等精度觀測1、權(quán)的概念 權(quán)是衡量觀測值間相對精度的一組與觀測值的中誤差的平方成反比的數(shù)值。2、加權(quán)平均值 設(shè)有n個不等精度的觀測值Li(i=1,2,.n),對應(yīng)各觀測值的權(quán)為pi(i=1,2,.n),則觀測值的加權(quán)平均值： p1L1 + p2L2+ pnLn X=- p1 + p2+ pn 即為該量的最或然值。3、權(quán)倒數(shù)傳播定律 觀測值的函數(shù)的權(quán)倒數(shù)與觀測值的權(quán)倒數(shù)之間的關(guān)系式，稱為權(quán)倒數(shù)傳播定律。3.1、倍數(shù)函數(shù)mx = k m1/px = k2 * 1/p3.2、和差函數(shù)(

22、hnsh)mx 2 = m1 2 + m2 21/px = 1/p1 + 1/p23.3、線性函數(shù)(hnsh)mx 2 = k12m1 2 +k22 m2 2 + + kn2 mn 21/px = k12 * 1/p1+ k22 * 1/p2 + kn2 * 1/pn例題(lt)1：計算觀測值的最或是值X及觀測值的中誤差M和最或是值中誤差Mx。觀測值觀測距離 vi vivi編號 m1 245.1252 245.1203 245.1084 245.1445 245.133觀測值觀測距離 vi vivi編號m1245.125-1 12245.120-6 363245.108 -18 3244245

23、.144+18 3245245.133+7 49 X=245.126m M=（1+36+324+324+49）/4=13.5mm Mx=M/5 = 6.05mm第三章水準儀及水準測量一、高程測量1、高程測量 為確定地面上一點的高程而進行的測量工作叫高程測量。2、高程測量的方法(fngf) 水準測量 三角高程測量 物理高程測量2.1、水準測量 利用(lyng)水準儀提供的水平視線，分別在地面上兩點垂直豎立的水準標尺上讀取讀數(shù)，推算出兩點間的高差，進而求得待定點的高程。這種方法稱為幾何水準測量，簡稱水準測量。2.2、三角高程測量 利用儀器在測站測定儀器中心到照準點的垂直角，量取測站點的儀器高和照準

24、點的覘標高，通過(tnggu)兩點間的水平距離，根據(jù)三角學原理求得兩點間的高差，進而求得待定點高程。這種方法稱為三角高程測量。2.3、物理高程測量 根據(jù)地球的物理性質(zhì)，利用儀器來確定地面點的高程的方法，稱為物理高程測量。 物理高程測量的方法主要有兩種： 根據(jù)大氣氣壓隨高程而變化的規(guī)律，用氣壓計測定高程的方法，稱為氣壓測高法。 根據(jù)重力加速度隨高程而變化的規(guī)律，利用重力儀測定兩點間重力變化量來確定高差，進而推算待定點的高程的方法，稱為重力測高法。二、水準測量原理 利用水準儀提供的水平視線，觀測在兩根標尺上的讀數(shù)，以測得兩點間的高差。 hAB = a - b三、水準儀1、水準儀的基本結(jié)構(gòu)照準部、基

25、座、三腳架2、水準儀等級劃分(D) S05、S1、S3、S10其中：D“大地”的漢語拼音，D可省略 S“水準儀”的漢語拼音 1每km往返測高差中數(shù)的偶然(u rn)中誤差3、水準儀的分類(fn li)：3.1、按儀器的測量精度可分為普通水準儀和精密水準儀。3.2、按望遠鏡的成像情況可分為倒像水準儀和正像(zhn xin)水準儀。3.2、按獲取讀數(shù)的方法可分為光學水準儀和電子水準儀。4、水準標尺 水準標尺是水準測量的重要工具，為了滿足不同精度的水準測量，水準標尺被制作成不同的形式。 配合光學水準儀使用的水準標尺有用于普通水準測量的區(qū)格式水準標尺和用于精密水準測量的線條式水準標尺。四、水準儀的檢驗

26、與校正1、水準儀的主要軸線照準軸（視準軸）：望遠鏡物鏡光心與十字絲中心的連線。管水準軸：過管水準器的零點與圓弧相切的切線。圓水準軸：連接圓水準器零點與球面球心的直線。垂直軸：照準部旋轉(zhuǎn)的中心軸。2、水準儀應(yīng)滿足的幾何條件（1）水準儀應(yīng)滿足的主要條件管水準軸應(yīng)平行于照準軸。（2）水準儀應(yīng)滿足的次要條件a 圓水準軸應(yīng)平行于儀器的垂直軸。b十字絲橫絲應(yīng)垂直于垂直軸。3、水準儀的 i 角 由于儀器制造以及使用、搬運等原因，致使水準儀的照準軸與管水準軸不嚴格平行，此2軸在垂直面上的投影構(gòu)成的夾角，稱為水準儀的 i 角。4、i角的檢驗校正五、水準測量1、水準路線的布設(shè)形式（1）單一水準路線 附和水準路線

27、閉合水準路線 支水準路線（2）水準(shuzhn)網(wǎng)獨立水準網(wǎng)：網(wǎng)中只有一個已知高程點的水準網(wǎng)。附和水準網(wǎng)：網(wǎng)中有多個已知高程點的水準網(wǎng)。單結(jié)點水準網(wǎng)：網(wǎng)中只有一個結(jié)點的水準網(wǎng)。2、三、四等水準測量的一般規(guī)定（1）觀測時使用的水準儀應(yīng)與水準尺相配套。（2）水準儀的i角，在作業(yè)開始的一周內(nèi)應(yīng)每天測定一次，在其穩(wěn)定后，可每半月一次。水準儀的i角應(yīng)小于20。（3）對于三等水準測量，采用中絲法進行往返觀測，也可采用單程(dnchng)雙轉(zhuǎn)點法觀測。每站的觀測順序為“后前前后”;四等為“后后前前” 。（4）每測段的測站數(shù)應(yīng)為偶數(shù)。由往測轉(zhuǎn)為返測時，兩標尺應(yīng)互換位置。（5）水準觀測的視線長度、前后視距差、

28、視線高度要求。 見P82 表3-4（6）測站觀測限差： 見P82 表3-5（7）水準路線主要限差： 見P82 表3-63、水準測量的觀測與記錄 見P84四等水準觀測記錄手簿4、水準測量成果的重測與取舍規(guī)定（1）凡超限的結(jié)果一律要進行重測。（2）因測站觀測限差超限，在本站觀測時發(fā)現(xiàn)，立即重測；若遷站后發(fā)現(xiàn)，則應(yīng)從固定點開始重測。（3）測段往返測高差超限，先對觀測條件較差、可靠性小的往測或返測進行整測段重測。（4）單程雙轉(zhuǎn)點觀測中，當測段左、右路線高差不符(bf)值超限時，可只重測一個測段，并與原成果中符合限差的一個結(jié)果取中數(shù)。六、水準測量的內(nèi)業(yè)計算 1、水準測量內(nèi)業(yè)（1）檢查和整理外業(yè)觀測手簿

29、手簿檢查要求200%。（2）繪制觀測路線圖。（3）對于四等以上水準測量，應(yīng)對觀測高差進行尺長改正。（4）計算路線閉合差，判斷其超限與否。（5）平差計算。2、單結(jié)點水準網(wǎng)平差計算（1）由各已知點按支水準路線推算結(jié)點的近似高程及各已知點至結(jié)點的路線長。（2）取各路線長的倒數(shù)作為水準路線的權(quán)。（3）求結(jié)點的加權(quán)平均值得結(jié)點的最或是(hu sh)高程。（4）將結(jié)點的最或是高程作為已知高程，按附和水準路線計算各路線上的未知點高程。3、單結(jié)點(ji din)水準網(wǎng)算例。 見P91第四章經(jīng)緯儀及角度(jiod)測量一、光學經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)1、照準部 水平軸 支架 望遠鏡 讀數(shù)設(shè)備 水平度盤 垂直度盤 水準器

30、2、基座3、腳架二、經(jīng)緯儀的主要軸線1、管水準軸：過管水準器零點與圓弧相切的切線。2、圓水準軸：連接圓水準器零點與球面球心的直線。3、照準軸（視準軸）：望遠鏡物鏡光心與十字絲中心的連線。4、水平軸：望遠鏡旋轉(zhuǎn)的中心軸。5、垂直軸：照準部旋轉(zhuǎn)的中心軸。三、經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的幾何條件1、照準部管水準軸應(yīng)垂直于垂直軸。2、十字絲縱絲應(yīng)垂直于水平軸。3、照準軸應(yīng)垂直于水平軸。4、水平軸應(yīng)垂直于垂直軸。5、垂直度盤指標差應(yīng)接近于0。6、垂直軸應(yīng)與水平度盤面正交，且過度盤中心。7、水平軸應(yīng)與垂直度盤面正交，且過度盤中心。四、經(jīng)緯儀的等級(dngj)劃分（D）J07、 J1、 J2 、 J6、 J15其中：D“

31、大地(dd)”的漢語拼音，D可省略 J“經(jīng)緯儀”的漢語拼音 1經(jīng)緯儀一測回方向中誤差五、水平角觀測 1、測回法 用于兩個(lin )方向的水平角觀測。 2、方向觀測法 把兩個以上的方向合為一組，依次對各方向進行觀測，當方向數(shù)多于三個時，上下半測回對第一個方向均觀測兩次。六、水平角觀測中采取盤左盤右觀測方法的目的1、消除視準軸不垂直于橫軸的誤差2、消除橫軸不垂直于豎軸的誤差3、消除度盤偏心誤差七、垂直角觀測1、指標差 垂直度盤讀數(shù)指標的實際位置與正確位置之差。2、指標差的計算 i=(L+R-360）/23、垂直角的觀測方法（1）中絲法 用十字絲中絲切準目標進行垂直角觀測。（2）三絲法 用十字絲上

32、、中、下絲依次切準目標進行垂直角觀測。第五章距離測量一、鋼尺量距1、鋼尺量距注意事項 直：定線要直，保證丈量的距離為直線距離； 平：尺面盡量水平，保證距離為平距； 齊：拉尺動作要一致，盡量用標準拉力，縮短拉尺時間； 準：對點讀數(shù)要準確。二、鋼尺(n ch)檢定1、尺長方程式 lt=l0 +l + l0 ( t - t0 )2、尺長檢定(jindng)方法 見P122三、鋼尺量距成果的計算(j sun)1、尺長改正l Dl=DL02、溫度改正 Dt=1.25 10-5（t-20) D3、傾斜改正-h2 h2 Dh=_=_2D2S2- h24、平距計算 D=S+ Dl + Dt + Dh四、電磁波

33、測距1、電磁波測距原理 D=c t2D/22、電磁波測距儀的分類（1）按測距原理分： 脈沖式測距儀 相位式測距儀 脈沖相位式測距儀（2）按載波區(qū)分： 微波測距儀 激光測距儀 紅外測距儀（3）按結(jié)構(gòu)不同分： 分離式測距儀 組合式測距儀（4）按測程不同(b tn)分： 短程測距儀（3km以內(nèi)(y ni)） 中程測距儀（315km） 長程測距儀（15km以上(yshng)）（5）按精度不同分： 級（|mD|2mm） 級 （ 2mm |mD| 5mm） 級（ 5mm |mD| 10mm）3、測距儀測距時的有關(guān)規(guī)定（1）測距邊的選擇 測距邊宜在各等級控制網(wǎng)平均邊長（130%）范圍內(nèi)選擇，按儀器的最佳測程

34、使用。 測線宜高出地面或離開障礙物1.3m以上。 測線應(yīng)避免通過吸熱和發(fā)熱物體的上空及附近。 安置測距儀的測站應(yīng)避開電磁場干擾的地方，應(yīng)避免測線與高壓輸電線平行，無法避免時應(yīng)離開高壓線20m以上。 應(yīng)避開在測距時視線背景有反光物體。（2）觀測時間的選擇 應(yīng)選擇最佳的觀測時間進行觀測。（3）氣象數(shù)據(jù)的測定 觀測四等以上邊長時，應(yīng)在測站和鏡站采用通風干濕溫度計和空盒氣壓表分別測定溫度和氣壓，對于一、二、三級邊長，應(yīng)在測站端測定溫度和氣壓。（4）作業(yè)要求 作業(yè)中使用的儀器應(yīng)在規(guī)定的檢定周期內(nèi)，儀器應(yīng)送經(jīng)本省技術(shù)監(jiān)督部門計量認證的測繪儀器計量檢定站進行檢定。 應(yīng)嚴格執(zhí)行儀器說明書中規(guī)定的作業(yè)程序進行作

35、業(yè)。 測距前應(yīng)檢查電池電壓是否正常。 按儀器性能，在規(guī)定的測程范圍內(nèi)使用規(guī)定的棱鏡。 嚴禁在測線的背景方向有其它反光物體。 在測距時禁止使用無線對講機。第六章平面控制(kngzh)測量一、導線測量1、導線的布設(shè)形式附和導線：由一已知點出發(fā)，經(jīng)過各個未知點附和于另一已知點的導線。閉合導線：由一已知點出發(fā)，經(jīng)過各個未知點最后回到該已知點的導線。支導線：僅由一已知點出發(fā)，經(jīng)過各個未知點，不再附和（閉合）到已知點的導線。無定向?qū)Ь€：在兩端已知點上不聯(lián)測定向方向的附合導線。2、導線測量的外業(yè)工作(gngzu)（1）選點、埋石（2）角度測量與邊長測量3、導線(doxin)測量的內(nèi)業(yè)計算（1）邊長及坐標方位

36、角的計算 Sab= (xb-xa)2+(yb-ya)2 ab=arc tan (yb-ya )/ (xb-xa)(2)坐標計算 xb = xa + Sabcos ab yb = ya + Sabsin ab如何判斷方位角值？arc tan (yb-ya )/ (xb-xa)是一個在 -90 +90 間的值，判斷最終值的方法是：若(yb-ya )0，且(xb-xa) 0，則ab=arc tan (yb-ya )/ (xb-xa)若(yb-ya ) 0，則ab=arc tan (yb-ya )/ (xb-xa) + 180若(yb-ya ) 0，且(xb-xa) 0，則ab=arc tan (yb

37、-ya )/ (xb-xa) + 360若(yb-ya ) = 0，則ab= 0 或180 若(xb-xa) = 0，則ab= 90 或270 (3)方位角閉合差計算 f=abn180+- cd (4)坐標閉合差計算 fx= x-(xc- xb) fy= y-(yc- yb)（5）導線全長閉合差計算 fs = fx2 + fy2 k= fs / S4、附和導線粗差判斷（1）角度(jiod)粗差的查找方法 從導線的兩端按支導線分別計算各未知點的坐標，比較兩組坐標，坐標接近相等的點即為存在角度粗差的點。（2）邊長粗差的查找方法 從一已知點向另一已知點計算，求出坐標閉合差fx 和fy ,再計算坐標閉

38、合差的方位角，在導線中查找方位角與其大致相等或相差180的邊，則該邊即為存在粗差的邊。二、GPS測量 GPS靜態(tài)相對定位測量：在地面上根據(jù)需要布設(shè)一定的控制點位，利用GPS接收機采用靜態(tài)或快速靜態(tài)相對定位模式進行觀測，解算出各基線向量，通過平差軟件計算出各點的坐標。 利用GPS施測平面控制點，具有設(shè)備簡單、速度快、精度高、不受地形地物限制的優(yōu)點。在控制測量作業(yè)中正逐漸取代導線測量方法1、GPS的構(gòu)成 *（1）衛(wèi)星星座的構(gòu)成 24顆衛(wèi)星分布于6個軌道面內(nèi)，軌道相對于地球赤道的傾角為55，各軌道平面間的夾角為60 ，每個軌道有4顆衛(wèi)星，軌道平均(pngjn)高度為20200km，衛(wèi)星(wixng)

39、運行周期為11小時58分鐘。（2）地面監(jiān)控部分主控站：地面監(jiān)控系統(tǒng)的中心，主要負責協(xié)調(diào)和管理地面監(jiān)控系統(tǒng)的工作，同時收集各監(jiān)控站的所有資料，推算衛(wèi)星星歷、編制導航電文，提供GPS的時間基準、監(jiān)測衛(wèi)星的工作姿態(tài)、調(diào)度備用衛(wèi)星。注入站：按主控站的指令，將導航電文分別注射給相應(yīng)的GPS衛(wèi)星。監(jiān)測站：在主控站的控制下，通過接收機對GPS工作衛(wèi)星進行跟蹤觀測，為主控站編制導航電文提供數(shù)據(jù)。（3）用戶部分GPS接收機單頻接收機：只能(zh nn)接收L1頻率的信號雙頻接收機：能同時接收L1、L2頻率的信號導航型接收機：主要用于確定船舶、車輛、飛機等運動載體的實時位置和速度。測量型接收機：適用于各種測量工作

40、(gngzu)。授時型接收機：用于天文臺或地面監(jiān)控站進行同頻同步測定。2、GPS測量的誤差來源及影響（1）與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星鐘的誤差地球自轉(zhuǎn)(zzhun)的影響和相對論效應(yīng)的影響（2）信號傳播誤差電離層折射的影響對流層折射的影響多路徑效應(yīng)的影響（3）觀測誤差與儀器誤差觀測誤差：儀器天線的對中誤差、天線置平誤差、天線高量取誤差儀器誤差：接收機鐘差、天線相位中心的位置偏差3、 GPS定位的基本原理GPS定位的幾何原理即空間后方交會GPS衛(wèi)星在觀測瞬間是作為在空間坐標系中已知坐標的觀測目標。4、GPS定位方法（1）絕對定位與相對定位絕對定位又叫單點定位，是指用一臺GPS接收機單獨接收G

41、PS衛(wèi)星信號來測定接收機所在位置在GPS坐標系統(tǒng)中的坐標的一種方法。相對定位是利用2臺以上GPS接收機，同步跟蹤相同的GPS衛(wèi)星，以確定各測站間的相對位置（坐標增量）的定位方法。相對定位示意圖（2）靜態(tài)定位與動態(tài)定位靜態(tài)定位：將GPS接收機安置到測站上，接收GPS衛(wèi)星信號，在處理觀測數(shù)據(jù)時認為待定點的位置在地固坐標系中是固定不動的。動態(tài)定位：是指將GPS接收機指置于運動載體（如運動中的汽車、輪船、飛機等）上，實時測定出載體的位置。（3）靜態(tài)相對定位 將2臺或多臺GPS接收機分別安置在各固定不動的測站點上，同步觀測同一組衛(wèi)星。每2個測站組成一條基線，利用這些觀測量確定基線兩端點在協(xié)議地球坐標系中

42、的相對位置或基線向量。（4）實時動態(tài)定位（RTK） RTK測量是在基準站上設(shè)置1臺GPS接收機，對所有可見的GPS衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并將其相位觀測值及坐標信息通過無線電傳輸設(shè)備實時地發(fā)送給用戶觀測站，用戶站上的GPS接收機，在同步接收GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線電設(shè)備接收基準站傳輸?shù)挠^測值數(shù)據(jù)及坐標信息，然后根據(jù)相對定位原理實時地計算出用戶站的三維坐標和精度。實時動態(tài)(dngti)定位示意圖應(yīng)用(yngyng)GPS快速靜態(tài)相對定位技術(shù)時應(yīng)注意的幾個問題1）在按GPS快速靜態(tài)相對定位模式計算GPS基線向量時，要求它的一個端點（參考點）有較精確的WGS84坐標系的坐標，一般可利用GPS單點定位

43、法求得。2）在用單頻GPS接收機進行快速靜態(tài)相對定位時，要求能同時接收5顆以上衛(wèi)星信號。3）布設(shè)GPS點位時，應(yīng)注意避開大面積的水域和對電磁波具有反射或吸收較強烈的物體，點位應(yīng)遠離大功率的無線電發(fā)射臺、微波站和高壓線。4）在尋常標下進行觀測時，應(yīng)適當延長觀測時間，不允許在雙錐標下進行觀測。5）快速靜態(tài)相對定位模式適用于三、四等(s dn)和一、二、三級控制點的測量。6）GPS網(wǎng)應(yīng)布設(shè)成能夠組成獨立檢核條件的圖形。7）GPS網(wǎng)應(yīng)至少與3個高級點進行聯(lián)測。三、測角交會1、前方交會 xAcot+xBcot-yA+yB xp=_ cot + cot yAcot+yBcot-xB+xA yp=_ cot

44、 + cot2、側(cè)方交會 見P1463、單三角形 見P1484、后方交會 見P149后方交會應(yīng)注意危險圓！四、測邊交會1、根據(jù)余弦定理由邊長求角度 =arc cos(c2+b2-a2)/(2bc) =arc cos(a2+c2-b2)/(2ac)2、利用觀測邊長求坐標 xp=a1xA+b1xB-h(yA-yB)/(a1+b1) yp=a1yA+b1yB-h(xA-xB)/(a1+b1)其中：a1= (a2+c2-b2)/(2c) b1= (c2+b2-a2)/(2c) h= a2- a12 = b2- b12例題：1、前方(qinfng)交會計算 （見P146）2、計算(j sun)如圖，已知

45、F、D的坐標為： XF=2999.015 YF=5027.382 XD=3000.992 YD=5119.934FE的方位角為：EF=2684635CD的方位角為：CD=2720422在點F、D上分別觀測水平角：EFG= 3065251 CDG= 2423030求G點坐標。解：1、計算(j sun)各邊方位角FG的方位角為：FG= EF + EFG -180 =35 3926DG的方位角為：DG= CD + CDG -180 =3343452FD的方位角為：FD=arc tan (YD- YF)/(XD -XF) =884634.72、計算夾角GFD= FD- FG= 53 0708.7GDF

46、= DG- DF= 65 4817.33、由前方交會公式計算G點坐標第七章三角高程(gochng)測量一、三角高程測量(cling)原理 1、三角高程測量原理 hAB=Dtan+i t 2、兩差改正 地球(dqi)彎曲對高差的影響稱為球差，大氣折光對高差的影響稱為氣差。球差和氣差合稱為兩差。兩差改正數(shù)為： r=(1-k)D2/2/R3、直、反覘實用公式直覘 hab=D tanab+ia - tb+ r反覘 hba=D tanba+ib - ta+ r 為了消除球氣差對觀測高差的影響，在實際作業(yè)中采取直反覘觀測垂直角的方法。二、三角高程導線1、三角高程導線的布設(shè)形式 附和導線 閉合導線 支導線三

47、角高程導線一般與平面導線一同施測。2、三角高程導線的計算（1）外業(yè)成果檢查（2）高差計算 h=（h往+h反）/2（3）計算導線高程閉合差（4）導線高程閉合差配賦（5）高程計算算例：如圖，用經(jīng)緯儀進行三角(snjio)高程測量，于A點設(shè)站，觀測B點高程，量得A點儀器高為1.650m，觀測B點棱鏡中心(zhngxn)的垂直角為232630(仰角），AB斜距為178.732m，量得B點的棱鏡(lngjng)中心至B點的比高為2.190m，已知A點的高程為186.093m,求B點的高程。解：根據(jù)公式： hab=D tanab+ia - tb+ r而 D= 178.732cos 232630 = 163

48、.980m r = (1-k)D2/2/R =（1-0.13） 163.9802/2/6371000 =0.002m hab= 163.980 tan 232630 +1.650 - 2.190 + 0.002 =70.564m故： HB= HA + hab =186.093+ 70.564 =256.657m第八章平板儀測量一、平板儀二、平板儀的安置1、對中 一般規(guī)定對中誤差0.05M（M為測圖比例尺分母）2、整平3、定向 應(yīng)用長邊定向，短邊檢查三、平板儀的檢驗與校正1、測板檢校2、照準儀的檢校（1）平行尺斜邊應(yīng)為直線（2）平行尺前后移動所劃方向線應(yīng)相互平行（3）直尺管水準器的水準軸應(yīng)與直尺

49、底面平行（4）十字絲縱絲應(yīng)與水平軸平行（5）照準軸應(yīng)垂直于水平軸（6）水平軸應(yīng)與直尺底面平行（7）照準面應(yīng)與平行尺邊緣平行（8）指標差應(yīng)小于1（9）視距乘常數(shù)的檢測四、平板儀測圖原理平板儀測圖原理實際(shj)是采用極坐標法。五、圖解交會1、前方交會2、側(cè)方交會3、后方(hufng)交會4、平板儀導線第九章大比例尺地形圖測繪(chu)一、大比例尺測圖的技術(shù)設(shè)計1、地形測量的工作內(nèi)容：地形測量工作包括：（1）控制測量： 基本地形控制測量 圖根控制測量（2）地形測圖（碎部測量）： 地物測量 地貌測量2、地形測圖工作的大致過程人員組織資料準備儀器準備（儀器的檢校）圖板準備（裱貼圖紙、展繪格網(wǎng)、展繪控

50、制點）外業(yè)測圖內(nèi)業(yè)清繪整飾與接邊檢查驗收二、基本地形控制測量1、基本地形控制測量的方法基本地形平面控制測量可采用GPS衛(wèi)星定位、電磁波測距導線、小三角測量、圖形交會等方法進行施測?；镜匦胃叱炭刂茰y量可采用等外水準測量、電磁波測距高程導線、經(jīng)緯儀三角高程導線等方法進行施測。當測區(qū)附近有高等級控制點（平面和高程）時，應(yīng)以已知的控制點作為其算點，否則應(yīng)布設(shè)成獨立的控制網(wǎng)。2、基本(jbn)控制點的平面位置測量一、二級導線的主要技術(shù)指標見P1743、基本控制點的高程測量(cling)等外水準測量、電磁波測距高程導線、經(jīng)緯儀三角高程導線的技術(shù)指標見P175三、碎部點測定方法(fngf)碎部測量：在測站

51、點上測定并描繪地物、地貌的工作稱為碎部測量。碎部測量的方法有：極坐標法距離交會法支距法方向交會法方向距離交會法裝繪法四、平板儀測圖的幾種形式1、大平板儀測圖大平板儀測圖時，一測站的工作程序：在測站上整置儀器（包括對中、整平、定向）；逐一施測測站周圍的碎部點。定向時應(yīng)注意：采用長邊定向，短邊檢查。2、經(jīng)緯儀配合小平板儀測圖 將小平板儀整置于測站上，用測斜儀照準立尺點描繪方向線，將經(jīng)緯儀置于測站近旁，測定立尺點的距離和高程，以確定立尺點在圖上的位置。3、經(jīng)緯儀配合小平板儀和半圓儀測圖 將經(jīng)緯儀置于測站上，小平板儀置于附近，用經(jīng)緯儀測定立尺點的水平方向、距離和高程，在小平板上用半圓儀展繪成圖。4、（

52、?。┢桨鍍x配合水準儀及皮尺測圖 將平板儀整置于測站上，水準儀置于測站旁，用平板儀測定立尺點的方向，用皮尺量取測站點至立尺點的距離，用水準儀測定立尺點的高程。五、地物測繪1、一般要求（1）對已知點的要求 每幅圖內(nèi)圖根控制點（包括GPS點、三角點、導線點）的數(shù)量應(yīng)滿足下列要求：比例尺： 1/500 1/1000 1/2000圖根點數(shù)量(shling)： 8 12 15（2）對碎部點的要求 最大視距長度： 圖上地物(dw)點平面位置中誤差.（3）對高程注記點的要求 高程注記點應(yīng)分布均勻，一般圖上每100cm2中應(yīng)有820個注記點。 平坦及地形簡單地區(qū)可適當減少，地形變化較大的丘陵地、山地、高山地應(yīng)適

53、當增加。地貌(dmo)特征點處及地面傾斜變換處均應(yīng)有高程注記點。 當?shù)雀呔酁?.5m時，注記至厘米，當?shù)雀呔啻笥?.5m時，注記至分米。（4）對儀器的精度要求 測圖使用的儀器應(yīng)符合下列要求： 視距乘常數(shù)應(yīng)在1000.1以內(nèi) 垂直度盤指標差應(yīng)小于1 比例尺長度誤差應(yīng)小于0.2mm 平行尺在移動過程中平行度應(yīng)小于3，平行尺工作邊直線度應(yīng)小于0.1mm。（5）儀器整置要求 儀器對中誤差應(yīng)小于圖上0.05mm，應(yīng)以較遠點標定方向，其它點檢查，平板儀檢核偏差應(yīng)小于圖上0.3mm。2、測繪地物的一般原則（1）凡能在圖上表示的地物均應(yīng)表示。（2）規(guī)范和圖式是測圖的依據(jù)。（3）應(yīng)遵守“看不清不繪”的原則，現(xiàn)場

54、測繪，做到站站清。（4）能依比例尺表示的地物，應(yīng)準確測繪其外圍輪廓。（5）不依比例尺表示的地物，應(yīng)測定其中心點。（6）半依比例尺表示的線狀地物，應(yīng)測定其中心線。3、各類地物的測繪（1）居民地的測繪（2）道路的測繪（3）水系的測繪（4）管線、垣柵的測繪（5）植被的測繪六、地貌測繪 1、地貌的基本形態(tài) 2、用等高線表示地貌（1）等高線：地形圖上表示高程相等的一條(y tio)曲線。（2）等高距：相鄰兩條等高線間的高差間隔。（3）等高線的種類 首曲線 計曲線 間曲線（4）等高線的特性位于同一等高線上的各點的高程相等。等高線是一條閉合曲線。不同高程的等高線在圖上既不相交也不重合。相鄰等高線在圖上的距離與地面(dmin)坡度成反比。等高線與分水線及合水線正交。七、地形圖測繪綜合取舍的一般原則1、綜合 綜合是根據(jù)一定的原則，在保持原有地物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、密度和分布狀況等主要特征的情況下，對某些地物區(qū)分不同情況，進行形狀和數(shù)量上的概括。2、取舍 取舍是根據(jù)測制地形圖的需要，在進行測繪過程中，選取某些地物、地貌元素進行表示，而舍去另一些地物、地貌元素不表示。3、綜合取舍的一般原則1）要求地形圖上的地物位置準確，主次分明，符號