測量學重點 資料

第一章1、測繪學是研究與地球有關的基礎空間信息的采集、處理、顯示、管理、利用的學科與技術，是地球科學的重要組成部分。測繪學包括：大地測量學、攝影測量與遙感學、地圖制圖學、工程測量學和海洋測繪學等。大地水準面：靜止的海水面向陸地延伸所形成的封閉曲面大地水準面為野外測量和室內計算基線基準面。參考橢球體：與某地區(qū)大地水準面最為接近的地球橢球。其旋轉橢球面為參考橢球面。（參考橢球面，是測量計算工作的基準面）。參考橢球定位：使參考橢球面在一個國家或地區(qū)范圍內與大地水準面最佳擬合。定位方法有：單點定位和多點定位大地原點：在一個國家領域內選定一事宜的地面點作為大地原點。我國常用坐標系橢球參數：1954北京坐標系：大地原點在前蘇聯，參考橢球：克拉索夫斯基橢球a=6378245f=1/298.31980國家坐標系：大地原點在陜西永樂鎮(zhèn)，參考橢球：IUGG國際大地測量與地球物理聯合會推薦的1975參考系，IUGG-75a=6378140f=1/298.257高斯投影的特點：1、經線和緯線投影后保持正交（投影后角度大小保持不變）;2、中央子午線投影后為一直線，且長度不變。其余子午線為凹向軸（中央）子午線的曲線，離中央子午線越遠，投影后變曲程度越大，長度也變形越大；3、赤道投影后也是直線，其他緯線為凸向赤道的曲線。投影帶的計算公式：帶號n與中央子午線經度L0的關系：L0=6n-3。帶號n=某地的經度/6=取整數+1國家高斯平面坐標：為使用方便，將X軸向西移500kma）將以中央子午線為X軸的橫坐標加上500000米；（縱坐標不變）b）為區(qū)分各坐標帶，再在各點橫坐標之前加上坐標帶的帶號。測量中的坐標縱軸為x軸，橫軸為y軸。象限按順時針方向編號，所用數學公式與數學平面直角坐標系相同。高程：地面點到高度起算面的鉛垂距離。高度起算面又稱高程基準面，通常以大地水準面作為高程基準面。絕對高程:地面點到大地水準面的鉛垂距離稱為絕對高程，又稱海拔。相對高程：地面點到某一假定水準面的鉛垂距離，稱為假定高程或相對高程。測量的基本要素：水平角、水平距離、高程測量的主要任務：測定：是指按照一定方法，使用測量儀器和工具，通過測量和計算確定地面點的位置（三維坐標），或把地球表面的形狀測繪成地形圖。測設：又稱放樣，是指通過測量把圖紙上設計好的建筑物或構筑物標定于實地。這是改造自然的過程。測量工作的基本原則：1、布局上“由整體到局部”，精度上“由高級到低級”，工作次序上“先控制后細部”。2、步步有檢核”。即：前一步工作未作檢核，不進行下一步工作。水準曲面對水平距離的影像：在10km為半徑的圓面積之內進行距離測量時，可以用水平面代替水準面，而不需考慮地球曲率對距離的影響。水準曲面對水平角的影響：對于面積在100Km2內的多邊形，地球曲率對水平角的影響只用在最精密的測量中才考慮，一般測量工作不用考慮。水準曲面對高程的影響：高程測量時，哪怕距離很近，也必須考慮地球曲率的影響。綜上所述，面積在100Km2，不論水平距離或者水平角測量，都可以不考慮地球曲率的影響。在精度較低的情況下，這個范圍還可以相應的擴大，但是地球曲率對高程的影響是不可忽視的。第二章水準測量原理：利用水準儀提供的“水平視線”，測量兩點間高差，從而由已知點高程推算出未知點高程。轉點：當地面上A、B兩點間距離較遠或高差太大，放置一次儀器不能確定其高差時，就需要設置若干個臨時的立尺點，即轉點轉點的作用：將測量目標段分為n段，測出每段的高差，最后每段高差做和即為測量目標段的高差。水準儀的分類：1、按精度DS05，DS1，DS3，DS102、按結構微傾式水準儀、自動安平水準儀和電子水準儀DS3微傾式水準儀使用步驟：1、安置：安置三腳架和水準儀；2、粗平：使圓水準器氣泡居中；3、瞄準：粗瞄和精瞄；4、精平：使長水準管氣泡居中；5、讀數：用中絲讀數；視準軸：十字絲中心交點與物鏡光心的連線稱為視準軸。視差：眼睛在目鏡端上下移動時，十字絲與目標像有相對運動。自動安平水準儀和微傾式水準儀相比，沒有管水準器和微傾螺旋，而是利用安裝在儀器內部的光學補償器代替管水準器。從而省略了“精平”過程，加快了測量速度，提高了測量精度。水準點：通過水準測量方法獲得其高程的高程控制點，稱為水準點，一般用BM表示。有永久性和臨時性兩種。水準路線布設：單一水準路線：閉合順準路線、附合水準路線、支水準路線。水準網：附和水準網、獨立水準網。11、普通水準測量步驟：1）水準儀安置在離前、后視距離大致相等之處。（2）為及時發(fā)現錯誤，通常采用“兩次儀器高法”或“雙面尺法”。12、普通水準測量公式：13、附合水準線路的步驟及公式：第一步計算高差閉合差：第二步計算限差：第三步計算每km改正數：第四步計算各段高差改正數：四舍五入后，使：第五步計算各段改正后高差后，計算1、2、3各點的高程。改正后高差=改正前高差+改正數Vi支水準路線步驟及公式：高差閉合差：fh=∑h往+∑h返高差閉合差允許值為：fh=+/-12n^1/2。支水準路線的計算：高差閉合差：水準儀的檢驗與矯正滿足的幾何條件：水準管軸LL∥視準軸CC圓水準軸L’L’∥豎軸VV橫絲要水平（即：⊥VV）i角：視準軸與水平面的夾角。誤差來源：儀器誤差、操作誤差、外界條件影響消除誤差：儀器誤差主要有：視準軸不平行于水準管軸（i角）的誤差（消弱方法：前后視距不超過10米）水準尺誤差：分劃誤差和零點誤差（消弱方法：兩根標尺交替放置，使測站數為偶數站)大幅視距前后相等以消除哪些誤差：地球曲率和大氣折光率的影響。第三章水平角測量原理：一點到兩個目標的方向線，垂直投影到水平面上所成的夾角，0°＜β＜360°豎直角測量原理：在同一鉛垂面內，瞄準目標的傾斜視線與水平視線的夾角(也稱垂直角)。α=0°～±90°，仰角為正，俯角為負。經緯儀分類：光學經緯儀、電子經緯儀DJ6光學經緯儀組成部分：照準部、水平度盤和基座DJ6光學經緯儀讀數方法：（1）分微尺的分劃值為ˊ，每格為1ˊ;估讀到0.1ˊ(6〞)。“H”——水平度盤讀，“V”——豎直度盤讀數。DJ2光學經緯儀組成部分：照準部、水平度盤和基座DJ2光學經緯儀讀數方法：（1）采用度盤對徑重合讀數法，以消除度盤偏心誤差影響。（2）通過轉動測微手輪，操縱測微裝置，使度盤上相差180度的刻度線一一對應重合，而對應刻度線相對移動過的量，可在分微尺上讀取。（3）水平度盤讀數和豎直度盤讀數由換像手輪控制，分別單獨顯示。8、電子經緯儀與光學經緯儀的區(qū)別：電子經緯儀采用光柵度盤，讀數方式為電子顯示。電子經緯儀有功能操作鍵及電源，還配有數據通信接口，可與測距儀組成電子速測儀。9、經緯儀的基本操作：安置儀器、瞄準目標、讀數或置數。10、對中的目的：使儀器中心與測站點標志中心位于同一鉛垂線上。11、整平的目的：使儀器豎軸處于鉛垂位置，從而使水平度盤處于水平位置。12、為了計算方便，或為了減少度盤刻劃誤差的影響，通常需要將起始方向水平度盤讀數配置為0°00′00″或某一預定值位置。13、測回法步驟：將經緯儀安置在測站點，對中整平；盤左位置瞄準目標，將水平度盤配置在0°附近，讀取讀數，順時針旋轉照準部，瞄準下一個目標讀數。倒轉成盤右位置，瞄準后一個目標讀數，逆時針旋轉照準部，瞄準目標讀數。14、測回法計算：β左-β右不超過±40"取:β=(β左+β右)/2測回法起始位置：第一個方向讀數應設置在0°、180°附近；多個測回應根據測回數n按180度/n的間隔變換度盤位置。16、方向觀測法步驟：將經緯儀安置在測站點，對中整平。盤左位置選起始方向，將水平度盤配置在0°附近，讀數。旋轉順時針依次讀數，最后回到起始點。倒轉成盤右位置，先瞄準起始目標并讀數，然后逆時針依次讀數并回到起始點。方向觀測法計算：同測回法，且在一個測回中,同一方向水平度盤的盤左讀數與盤右讀數（±180°）之差稱為“2C”（兩倍視準差）：觀測要求：2C<=40"18、豎直角計算公式：豎盤順時針刻度：豎盤逆時針刻度：豎盤指標差：順時針刻度：豎盤水準管氣泡居中時，讀數指標線與鉛垂線的夾角(x)逆時針刻度：豎盤水準管氣泡居中時，讀數指標線與鉛垂線的夾角豎直角觀測：盤左盤右觀測垂直角取平均，可消除指標差的影響。經緯儀的軸線及其應滿足的條件：水準管軸垂直于縱軸LL⊥VV圓水準軸平行于縱軸L′L′∥VV十字絲縱絲垂直于橫軸縱絲⊥HH視準軸垂直于橫軸CC⊥HH橫軸垂直于縱軸HH⊥VV誤差來源：度盤刻度中心C與照準部旋轉中心C′不重合、視準軸不垂直于橫軸、縱軸不鉛垂取度盤對徑讀數的平均數，或用盤左和盤右測量水平角或垂直角，取其平均數，均可以抵消經緯儀照準部偏心差的影響。第四章直線定線：當地面兩點距離較長或地形起伏較大時，為了便于量距，需要在兩點連線方向標定出若干點，使相鄰兩點間的距離不超過尺子本身的長度直線定線分為：目測定線和經緯儀定線丈量精度用“相對誤差”來衡量相對精度：鋼尺量距的誤差分析：鋼尺本身誤差（尺長改正誤差）操作誤差：拉力誤差溫度誤差定線誤差傾斜改正誤差對中讀數誤差外界條件影響：鋼尺垂曲誤差風力影響視距測量公式：視距公式：、高差：h=i-v、在設計時：k=100、水平距離：、A、B兩點間的高差h為：.計算方法水平距離：D=Lcosα=kl’cosα=klcos2α高差：h=h’+i–v=Dtanα+i-v=(1/2)klsin(2α)+i-v電磁波測距的分類：1、按載波分：微波測距儀、光電測距儀2、按測程分：短程<3km中程3－5km遠程>15km3、按精度分為1（<5mm)、2(5-10mm)、3(11-20mm)級電磁波測距的基本原理：（一）脈沖式測距：將發(fā)射光波的光強調制成高頻光脈沖，再由時標振蕩器產生產生時標脈沖(周期T0)，二者都經過電子門；發(fā)射脈沖光打開電子門，反射回來的脈沖光關閉電子門；在開關門之間，時標脈沖計數器計數為m；則mT0為脈沖光往返傳播時間t，據此可根據光速計算距離：相位式測距：用高頻電振蕩(周期T)將發(fā)射光進行振幅調制,使光強隨電振蕩而產周期性的明暗(相位φ)變化；調制光在測程上往返傳播，同一瞬間儀器的發(fā)射光與接收光產生相位差Δφ，據此可算出光波往返傳播時間t。全站儀：電子全站儀是一種利用機械、光學、微電腦等元件組合而成、可以同時進行角度測量和距離測量、并可進行有關計算的高科技測量儀器。由于只要在測站上一次安置該儀器,便可以完成該測站上所有的測量工作,故稱為“電子全站儀”,簡稱“全站儀”全站儀功能：可以與計算機交互通訊、與傳動馬達相結合，自動識別、跟蹤和瞄準、全球定位系統(tǒng)(GNSS)接收機與之結合第五章三北方向：在測量中，通常把三個基本方向稱為“三北方向”，即：真北方向（真子午線方向）、磁北方向（磁子午線方向）、坐標北方向（磁子午線方向）子午線收斂角:真北方向與坐標北方向之間的夾角磁偏角——地面上同一點的真、磁子午線方向不重合，其夾角稱為磁偏角。方位角：由標準方向的北端起，順時針方向量到某直線的夾角，稱為該直線的方位角。方位角分為：α：坐標方位角、A：真方位角、Am：磁方位角象限角：直線與基本方向構成的銳角。以基本方向線北端或南端起算，順時針或逆時針方向量至直線的水平角，稱為象限角。用R表示。象限角分類：北東、北西、南東、南西坐標方位角的計算：正反坐標方位角：αAB=αBA±180°坐標方位角的計算：αCA＝αAM+β2±180°α未知=α已知±β，（同起點已知轉向未知方位時，順時針β前取“+”，逆時針β前取“-”）折線上各線段的坐標方位角α未知=α已知+∑β左-∑β右+N×180∑β左為前進方向左邊角之和，∑β右為前進方向右邊角之和，N為正反坐標方位角轉換次數。第六章1、觀測條件:儀器原因—儀器精度的局限性,軸系殘余誤差等；人的原因—判斷力和分辨力的限制,經驗缺乏等；外界影響—氣象因素如溫度變化,風力,大氣折光等。系統(tǒng)誤差：特點：出現在符號和數值上都相同，或按一定的規(guī)律變化消除：找出發(fā)生規(guī)律，用觀測方法和加改正值等方法抵消。偶然誤差：特點：符號和數值大小都不相同，從表面看沒有任何規(guī)律性，消除：用多余觀測減少其影響，利用幾何條件檢核，用“限差”來限制。粗差：特點：由于觀測者的粗心大意,或某種特別大的干擾而產生較大的誤差消除：細心觀測，用多余觀測和幾何條來件來發(fā)現，將含有粗差的觀測值剔除。多余觀測：由于偶然誤差不可避免，因此為了提高最后結果的質量，同時也為了檢查和及時發(fā)現觀測值中有無粗差存在，通常要使觀測值的個數多余未知量的個數，也就是要進行多余觀測。偶然誤差的特性：有限性、漸降性、對稱性、抵償性。標準差的計算式：精度：一組誤差分布的密集或離散程度。中誤差：在一定觀測條件下，真誤差平方和的平均值的平方根。公式：極限誤差：在一定的觀測條件下，偶然誤差的絕對值不會超過一定限值，這個限值就是極限誤差。常以兩倍或三倍的中誤差為作為偶然誤差的允許值，稱為允許誤差或限差。相對誤差：中誤差的絕對值與相應觀測值之比誤差傳播定律：函數中誤差與觀測值中誤差必定有一定的關系。闡述這種關系的定律稱為誤差傳播定律。線性函數：一般函數：算術平均值：最或然值:最接近真值的值。中誤差：定義式：改正中誤差推導過程：第七章控制測量：為建立控制網所進行的測量工作控制測量分類：按內容分：平面控制測量：測定各平面控制點的坐標X、Y。高程控制測量：測定各高程控制點的高程H。按精度分：一等、二等、三等、四等；一級、二級、三級按區(qū)域分：國家控制測量、城市控制測量、小區(qū)域工程控制測量按方法分：天文測量、常規(guī)測量(三角測量、導線測量、水準測量)、衛(wèi)星定位測量平面控制測量：目的：完成點位（坐標）的傳遞和控制布網形式：三角鎖、三角網(三邊網、邊角網)、導線網、交會定點、GPS測量等。等級：分一等、二等、三等、四等，前一等級作為以后各等的控制基準；小地區(qū)內布置一級、二級、三級和圖根控制高程控制測量：目的：建立高程控制網，測定各控制點的高程H。等級：分一等、二等、三等、四等，前一等作為以后各等的控制基準；地形測量時，布設圖根水準(也稱等外水準)。導線的布設形式：附合導線、閉合導線、支導線導線測量的外業(yè)工作：選點、測距、測角坐標正算公式：坐標反算公式：閉合導線：（1）計算角度閉合差：（2）計算限差：（3）若在限差內，則平均分配原則，計算改正數：（4）計算改正后新的角值：（1）計算坐標增量閉合差：導線全長相對閉合差:分配坐標增量閉合差。：若K<1/2000：，坐標計算：附合導線：（1）計算角度閉合差：左角：右角：坐標增量閉合差的計算：交會測量：是加密控制點的常用的方法，它可以在數個已知控制點上設站，分別向待定點觀測方向或距離，也可以在待定點上設站，向數個已知控制點觀測方向或距離，而后計算待定點的坐標。前方交會：在已知點A、B上設站觀測水平角，根據已知點坐標和觀測角值，可計算出待定點的坐標。余切公式：后方交會：從某一待定點P向三個已知點A，B，C觀測水平方向值RA，RB，RC，以計算待定點P的坐標,稱為“后方交會”公式：，注意：A、B、C、P處于共圓(也稱危險圓)時，無法確定P點坐標。測邊交會：從待定點向兩個已知點測量邊長，以計算待定點坐標。自由設站法：將全站儀安置在待定點上，通過對兩個或多個已知控制點的測量（測角和測距任意組合），便可由全站儀內置程序根據已輸入的各已知點的坐標，計算出待定點的坐標。三角高程測量原理：根據兩點間的水平距離或斜距以及豎直角（或天頂距），計算兩點之間的高差。公式：球差改正：氣差改正：兩差改正：用途：加密國家高程控制網；小地區(qū)地形測量中首級高程控制網；工程建設中建立高程施工控制網（適用于平面地區(qū)）。GPS的組成：GPS定位系統(tǒng)由GPS衛(wèi)星空間部分、地面控制部分和用戶GPS接收機三部分組成。GPS定位的基本原理：依據距離交匯原理確定點位。絕對定位：確定觀測點在WGS-84系中的坐標，即絕對位置。相對定位：確定同步跟蹤相同的GPS衛(wèi)星信號的若干臺接收機之間的相對位置（坐標差）的定位方法ＧＰＳ測量誤差分類：與衛(wèi)星有關的誤差：衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星軌道偏差、電離層折射影響、對流層的影響、多路徑效應接收設備有關的誤差：接收機位置誤差、接收機鐘差、天線相位中心位置偏差、GPS實時動態(tài)定位：與動態(tài)相對定位方法相比，定位模式相同，僅要在基準站和流動站間增加一套數據鏈，實現各點坐標的實時計算、實時輸出。第八章地形圖內容：分為：數學要素；地形要素；注記和整飾要素。比例尺：圖上長度與相應實際長度之比比例尺分類：數字比例尺、圖示比例尺各比例尺作用：數字比例尺：將地形圖按比例尺分類：大比例尺地形圖、中比例尺地形圖、小比例尺地形圖圖示比例尺：圖解距離，可抵消圖紙伸縮變形的影響精度：圖上0.1mm所表示的實地水平距離。地形圖符號分類：地物符號、地貌符號、注記20世紀70~80年代我國基本比例尺地形圖的分幅與編號:1:100萬、1:50萬、1:25萬、1:10萬、1:5萬、1:2.5萬、1:1萬、1:5千矩形分幅的編號法：圖幅西南角坐標公里數編號法、數字順序編號法、行列編號法傳統(tǒng)測圖方法：需按照一定的程序進行工作，即在收集資料和現場初步勘探的基礎上，擬定技術計劃；進行測區(qū)的進本控制測量的圖根控制測量；進行測圖前的準備工作；在測站點密度不夠時要增設測站點；逐點完成碎步測圖工作；進行圖幅拼接；完成檢查、驗收、野外原圖整飾等工作。傳統(tǒng)測量方法分類：碎部測量、圖根控制測量。圖根控制測量：為測繪地形圖布設的控制網稱為圖根控制網，其控制點稱為圖根控制點，簡稱圖根點。地物測繪的一般原則：1、凡能按比例尺表示的地物，則將它們的水平投影位置的幾何形狀依照比例尺描繪在地形圖上。2、不能按比例尺表示的地物，在地形圖上用相應的地物符號表示在地物的中心位置上。3、凡長度能按比例尺表示，而寬度不能按比例尺表示的地物，則其長度按比例尺表示