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现代测量学复习资料
1测绘学定义:
测量科学是以地球的形状、大小、地球重力场、地球表面的地形、地貌及地物的几何形状和其空间位置为研究对象,并将地球表面的地形及其它信息测绘于图纸上,以便各行各业的使用的理论与技术的学科。
2测定:
把地面上的地物地貌测绘到地形图上。
3测设:
把图纸上的设计放样到地面。
4将地球表面的地物和地貌测绘成地形图,必须确定地面点的位置,因此要建立一个基准框架。
5大地水准面:
静止的海水面向大陆延伸所形成的一个封闭的曲面。
6大地体:
由大地水准面所包围的形体。
7铅垂线:
重力方向线。
铅垂线与大地水准面处处正交。
8参考椭球:
局部与大地体密合最好的地球椭球。
9总地球椭球体:
与大地体最接近的地球椭球。
10地球椭球体:
以接近大地体的旋转椭球体来代替大地体的旋转椭球。
11天文坐标系:
以大地水准面和铅锤线为基准建立起来的坐标系。
12大地坐标系:
以参考椭球面及其法线为基准建立起来的坐标系统。
13空间直角坐标系:
原点O位于椭球中心,Z轴与椭球体的旋转轴重合并指向地球北极,X轴指向起始子午面与赤道面交点E,Y轴垂直于XOZ平面构成右手坐标系
14平面直角坐标系:
由平面内两条相互垂直的直线构成,南北方向的直线为平面坐标系的纵轴,即X轴,向北为正;东西方向的直线为坐标系的横轴,即Y轴,向东为正;纵、横坐标轴的交点O为坐标原点。
15不同空间直角坐标系统之间的转换:
(1)求出坐标系统之间的转换参数。
(2)转换参数一般是利用重合点的两套坐标值通过一定的数学模型进行计算。
当重合点数为三个以上时,可以采用布尔莎7参数法进行转换
16布尔莎7参数公式:
17高程系统:
地面任一点沿基准线到基准面的距离。
某点沿铅锤线方向到达大地水准面的距离称之为该点的绝对高程或海拔高。
18大地高:
大地高就是地面上某点到沿通过该点的椭球面法线,到参考椭球面的距离。
正高:
地球上某点的正高就是该点到通过该点的铅垂线与大地水准面的交点之间的距离。
正常高:
某点的正常高是该点到通过该点的铅垂线与似大地水准面的交点之间的距离。
19测量工作原则:
先整体后局部;先控制后碎部;时时检核时时纠正。
20由于地球内部物质分布的不均匀性,使得地面上各点铅锤线方向产生不规则的变化,这将造成大地水准面实际上是略有起伏而极不规则的光滑曲面。
21我国所采用的参考椭球:
海福特椭球、克拉索夫斯基椭球、1980西安大地坐标系;
第三章水准测量
1、原理:
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,这样就可由已知点高程推算出未知点高程。
实质就是:
确定地面两点间的高差,然后通过已知点的高程,求出未知点的高程。
2、高差法:
仪器高法(视线高法):
3、水准仪型号DS05:
D(大地测量);S(水准仪);其中05(每公里往返测高差中数的偶然中误差≤0.5mm)。
DS05、DS1为精密水准仪,DS3,DS10为普通水准仪。
4、
水准仪
部件名称
作用
望远镜
瞄准目标并提供一条读数的视线
水准器
指示仪器竖轴是否垂直/视准轴是否水平
基座
支撑仪器上部并连接脚架
5、圆水准器:
作用:
指示仪器竖轴是否竖直;粗平。
圆水准器轴:
连接零点与球面球心的直线
6、管水准器
作用:
指示视准轴是否水平;精平。
管水准器轴:
过零点与圆弧纵向相切的切线
7、符合水准器作用:
提高水准管气泡的居中精度。
8、尺垫:
上方突起的半球形顶点作为竖立水准尺和标志转点之用。
9、常规水准仪的使用:
安置水准仪------>粗平------>瞄准------->精平读数
10、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。
11、粗平:
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。
12、、瞄准:
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。
产生视差的原因是目标成像的平面和十字丝平面不重合。
由于视差的存在会影响到读数的正确性,必须加以消除。
消除的方法是重新仔细地进行物镜对光,直到眼睛上下移动,读数不变为止。
此时,从目镜端见到十字丝与目标的像都十分清晰
13、精平:
在读取水准标尺上数字之前,应利用微倾螺旋使管水准气泡居中,以保证视线精确水平。
只有在气泡已经稳定且又居中的情况下才能起到精平仪器的目的。
14、数字水准仪:
利用传感器代替人眼,对编码的水准尺影响进行图像处理,自动计算出水准尺上的读数及仪器与标尺之间的水平距离。
原理:
用自动安平补偿器代替管状水准器,在仪器微倾时补偿器受重力作用而相对于望远镜筒移动,使视线水平时标尺上的正确读数通过补偿器后仍旧落在水平十字丝上。
15、水准路线测量:
(1)水准点:
用水准测量方法建立的高程控制点,记BM(Benchmark)
(2)转点:
水准测量过程中用于临时安置水准尺的地面点,用于传递高程。
(3)符合水准路线:
从某一高级水准点出发,并沿各待定高程点进行水准测量,最后附合到另一高级水准点而构成的水准路线。
(4)闭合水准路线:
从某一高级水准点出发,并沿各待定高程点进行水准测量,最后再闭合到原水准点上所组成的环形路线。
(5)支水准路线:
从某一高级水准点出发,并沿各待定高程点进行水准测量,但其路线既不附合又不闭合。
(6)水准网:
由多条单一水准路线相互连接构成的网状路线。
16、水准路线测量方法
●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等转点。
1、首先在离已知水准点A适当距离处(一般不超过100m)选择转点1,安放尺垫,在A、1两点上分别竖立水准尺,在两点大致等距处安置水准仪,整平后瞄准后视点A,精平后读出后视读数为a1;再瞄准前视点1,精平后读出前视读数为b1,计算高差,此为一个测站的观测,并记录观测数据填入水准测量手簿。
2、第一测站结束后,可通知后尺向前移动,同时将仪器迁至第二测站。
此时,第一测站的前视变为第二测站的后视。
同第一测站一样进行第二测站的工作。
3、依次沿水准路线逐站进行观测直至终点。
17、水准路线选点与埋石
(1)埋石:
一般应埋设具有中心标志的标石,以精确标志点位,点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用。
在基岩露头地区,也可直接在基岩上嵌入金属标志。
18、水准测量外业实施
(1)等外水准测量(国家等级以外)
1、水准尺立于已知高程的水准点上作为后视,水准仪安置于恰当位置并读取后视读数;
2、在水准路线前进方向上量取与后视距离大致相等的距离放置尺垫,竖立水准尺作为前视,并读取前视读数;
3、第一测站结束后,后尺向前移动,同时将仪器迁至第二测站,第一站的后视变为第二站的前视,进行测量工作;
4、依次逐站进行观测直至终点。
19、等外水准路线测量记录
(1)国家三四等水准测量:
精度要求高于等外水准测量
等级
仪器类型
标准视线长度/m
前后视距差/m
前后视距差累计/m
黑红面读数差/mm
黑红面所测高差之差/mm
检测间歇点高差之差/mm
三等
四等
DS3
DS3
65
80
3.0
5.0
6.0
10.0
2.0
3.0
3.0
5.0
3.0
5.0
(2)读数的顺序:
①照准后视标尺的黑面,读取视距丝和中丝读数;
②照准前视标尺的黑面,读取视距丝和中丝读数;
③照准前视标尺的红面,读取中丝读数;
④照准后视标尺的红面,读取中丝读数。
20、三四等水准测量
(1)测站为偶数测站:
消除零点误差
21、水准测量误差分析
水准仪主要轴线及其关系:
1、视准轴:
物镜光心与十字丝分化板中心连线CC。
2、管水准轴:
过零点与圆弧纵向相切的切线LL。
3、竖轴:
仪器旋转轴VV。
4、圆水准器轴:
连接零点与球面球心的直线L’L’。
误差类型
误差
来源
消弱方法
仪器误差
i角误差
视准轴与管水准轴不平行在竖直面内投影所形成的夹角
前后视距相等
(1)
水准尺刻划误差
刻划不准确、尺长变化及标尺弯曲
检验加改正
水准尺零点差
水准尺零点偏差
偶数测站数
实际上,前后视距离完全相等非常困难,通过规定前后视距累积差限制,控制i角误差;
误差类型
误差
来源
消弱方法
观测误差
管水准器气泡居中误差
气泡不居中带来的视准轴不水平所引起的误差
仔细使气泡居中
调焦误差
同一测站调焦引起的视准轴变化带来的误差
一测站不进行二次调焦
(前后视距相等)
估读误差
mm位的估读误差
多次读数、限制视距长度
水准标尺倾斜误差
水准尺若竖立不直引起的误差
确保水准尺竖直(安装圆水准器)
误差类型
误差
来源
消弱方法
外界条件误差
球气差
大气折光和地球曲率引起的误差
前后视距相等
水准仪及水准尺升台误差
水准仪及水准尺升台造成水平视线变化引起的误差
采用后前前后的顺序观测
天气引起的误差
风力、温度等引起的误差
选择合适的天气
第四章角度测量
1、角度测量原理
即为地面上O点至A、B两目标方向线在水平面P上投影形成的夹角(β∈(0°,360°))。
(1)定义:
地面上一点至两目标的方向线间所夹的水平角或过这两方向线所做两竖直面间的二面角。
(2)竖直测量原理
定义:
同一垂直面内目标方向与水平方向或铅垂方向线之间的夹角。
当目标方向与水平方向间的夹角称为高度角(α∈(-90°,90°));当目标方向同天顶方向(或铅锤线方向)所构成的角称为天顶距(Z∈(0°,180°))
(3)光学经纬仪
经纬仪
部件名称
组件名称
作用
照准部
望远镜
瞄准目标并提供照准视线
管水准器
提供水平参照
读数显微镜
方便读数
光学对中器
对中
支架
支撑望远镜和竖直度盘
度盘
水平度盘
标定水平方向值
竖直度盘
标定竖直角读数
基座
支撑仪器上部并连接脚架
光学经纬仪主要有三种:
精密经纬仪、普通经纬仪、特殊经纬仪。
DJ07、DJ1:
国家一等三角测量等;国家二等三角测量、精密工程测量等;
DJ2、DJ6:
控制测量、精密工程测量等;一般工程测量等
(3-1)望远镜、管水准器、圆水准器与水准仪一样,接下来的是度盘:
度盘分为水平度盘和垂直度盘,他们都是由玻璃制成。
在度盘平面的圆周边缘刻有等间隔的分划线,两相邻分划线间距所对应的圆心角称之为度盘格值,亦称度盘的最小分格值。
一般情况下,J6、J2光学经纬仪的度盘格值分别为1°和20´。
(3-2)读数:
这种读数方法的主要设备有读数窗上的分微尺及读数显微镜。
光线可通过反光镜照亮度盘和读数窗,再经读数显微镜即可得到同时被放大了的水平度盘(H)、竖直度盘(V)及分微尺的影像。
(4)安置经纬仪:
打开三脚架并使高度适中,目估使架头大致水平且位于测站点的正上方,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经纬仪,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。
(5)对中:
就是将仪器中心安置于通过测站点的铅锤线上,即仪器纵轴与过测站点的铅锤线保持一致,这是测量水平角的基本
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