测 量 学

测量学教案主讲教师：黄玉钦第一章绪论(2学时)一、教学目标：使学生掌握测量学的定义、学科分类、普通测量学研究的内容、和建筑工程测量的主要任务。使学生了解测量学科的历史、发展现状。二、重点难点：测量学的基本概念及在工程建设各阶段的主要任务。测量学科的发展现状。三、教学方法多媒体教学+自学四、讲授内容及学时分配§1.1测绘学定义(0.25学时)§1.2测绘学的主要分支(0.75学时)§1.3测绘学的历史沿革(0.5学时)§1.4测量学的任务及其在建筑工程中的作用(0.5学时)知识点概要1．测量学的基本概念1)、基本概念测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面(包含空中、地下和海底）点位的科学。2)、测量工作分类测量工作可分为两类：测定和测设。测定：将地面已有的特征点位和界线通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息，供工程建设的规划设计和行政管理之用。测设：将工程建设的设计位置及土地规划利用的界址划分在实地标定，作为施工和定界的依据。测设又称施工放样。2．测量学的分类1)、大地测量学：研究地球表面广大地区的点位测定及整个地球的形状、大小和变化及地球重力场测定的理论和方法的学科。由于人造地球卫星和空间技术的利用，测量又分为常规大地测量和卫星大地测量两种。2)、地形测量学：研究将地球表面局部地区的自然地貌、人工建筑和行政权属界线等测绘成地形图、地籍图的基本理论和方法的学科。3)、摄影测量学：研究利用航空和航天器对地面摄影或遥感，以获取地物和地貌的影像和光谱，并进行分析处理，从而绘制成地形图的基本理论和方法的学科。4)、工程测量学：研究工程建设在设计、施工和管理阶段中所需要进行的测量工作的基本理论和方法的学科。包括工程控制测量、土建施工测量、设备安装测量、竣工测量和工程变形观测等。3、在工程建设各阶段的主要任务建筑工程测量是运用测量学的基本原理和方法为各类建筑工程服务。工程建设一般分为勘测设计、施工建设、运营管理三个阶段，在这三个阶段中测量工作的主要任务是：勘测设计阶段——控制，测绘地形图施工建设阶段——施工放样，竣工测量运营管理阶段——安全监测，变形观测4、城市规划等专业的学生学习本课程的目的要求学生达到掌握普通测量学的基本知识和基础理论；能正确使用工程水准仪、工程经纬仪等仪器和工具；了解大比例尺地形图的成图原理和方法；在工程设计和施工中，具有正确应用地形图和有关测量资料的能力和进行一般工程施工测设的能力，以便能灵活应用所学测量知识为其专业工作服务。5．测量学的发展概况1)．我国古代测量学的成就（1）长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国地图——最早的可见的古地图。（2）北宋时沈括的《梦溪笔谈》中记载了磁偏角的发现。（3）清朝康熙年间，1718年完成了世界上最早的地形图之一《皇兴全图》。2)．目前测量学发展状况及展望（1）测量室内外一体化。（2）GPS（Globalpositioningsystem）的发展。（3）RS（Remotesense）的发展。（4）GIS（Geographicinformationsystem）的发展。（5）3S技术的结合,和数字地球的概念。五、内容的深化和拓展测绘科学发展趋势六、作业：1、什么叫测量学，普通测量学的任务有哪些？2、测量学的研究对象是什么？3、测定与测设有何区别？第二章测量学基本知识（2学时）一、教学目标使学生掌握地面点坐标及高程、地貌投影、测量工作的原则及程序的基本概念.使学生对测量工作的基本内容和基本原则有初步的认识。二、重点、难点1、重点：地面点位的确定、地理坐标、平面直角坐标、地面点的高程、地形图成图原理、地物投影、地貌投影。2、难点：各种坐标系的定义及异同。地球曲率对距离和高程的影响三、教学方法多媒体教学+自学四、讲授内容及学时分配知识点概要1.地球特征，大地水准面的形成，地球椭球选择与定位。地球形状和大小。水准面的特性。参考椭球面。2.确定点位的概念。点的平面位置和高程位置。3.测量中常用的坐标系统，坐标系间的坐标转换。天文坐标（λ，φ），大地坐标（L，B），空间直角坐标（X，Y，Z），高斯平面直角坐标（x，y），独立平面直角坐标（x，y）。高斯投影中计算带号的公式：取整数部分取整数部分13/'30116/PPnN计算中央子午线的公式：nN336364.地面点的高程。1985年国家黄海高程基准。高程与高差的关系：''ABABABHHHHh。5.用水平面代替水准面的限度。对距离的影响：223RDDD对水平角的影响：6.0对高差的影响：RDh2/26.测量工作的基本概念。测量工作的原则：从整体，到局部；先控制，后碎部；步步检核。测量工作的内容：地形图测绘，施工测量。六、作业：1、何谓大地水准面？它在测量工作中的作用是什么？2、何谓绝对高程和相对高程？两点之间绝对高程之差和相对高程之差是否相等？3、测量工作中所用的平面直角坐标系与数学上的有哪些不同之处？4、高斯平面直角坐标系是怎样建立的？5、某点的经度为118°50′，试计算它所在的六度带和三度带号，相应的六度带和三度带的中央子午线经度是多少？6、用水平面代替水准面，对距离、水平角和高程有何影响？7、测量工作的两个原则及其作用是什么？8、确定地面点位的三项基本测量工作是什么？9、地面两点间水平距离为156.43m，问在1：2000、1：5000比例尺地形图上各为多少厘米？第三章水准仪及水准测量（4学时）一、教学目标使学生掌握水准测量原理、高程计算、水准路线测量、水准测量产生误差原因及削减方法，了解自动安平水准仪的原理。二、重点、难点重点：水准测量的原理、水准测量的实施方法及内业数据处理方法。难点：水准仪的检验和校正方法。三、教学方法多媒体教学以讲授法为主;采用实物或录像片开展教学四、讲授内容及学时分配第一节水准测量原理（0.5学时）第二节水准测量的仪器及设备（0.5学时）第三节水准仪的使用（0.5学时）第四节水准测量的一般方法和要求（0.5学时）第五节水准路线高差闭合差的调整与高程的计算（1学时）第七节水准测量中产生误差的原因及其消减方法（0.5学时）第八节自动安平水准仪（0.5学时）知识点概要1.水准测量原理。高差法：前视与后视；仪高法：视线高。转点的概念。公式：bahhbahbHHaHHhHHbahABiiiiBAiABABAB2.水准仪及其使用DS3微倾式水准仪的构造，内对光望远镜成像原理，望远镜放大率。水准管零点，水准器的分划值。视准轴、水准管轴、圆水准器轴、仪器竖轴。满足条件：水准管轴平行于望远镜视准轴，圆水准器轴平行于仪器竖轴，十字丝中横丝垂直于仪器竖轴，。水准仪操作步骤：立尺，置架，粗平，照准，精平，读数，记录，搬站。视差及其消除方法。水准尺：塔尺，单面尺，双面尺及尺常数。尺垫。3.精密水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪及数字水准仪的构造及使用。4.水准测量实施水准点：永久性水准点。临时性水准点。水准路线：附合水准路线，闭合水准路线，支水准路线。水准网，水准结点。普通水准测量的一般要求，施测程序。公式：ABHHhba测站检核方法：双仪高法，双尺面法。公式：2/mm1002/'mm6''''红黑hhhhhhhhbahbah水准测量成果整理：高差闭合差的计算检核、高差改正数的计算、高差改正数的分配原则。5.DS3水准仪的检验与校正水准仪轴线应满足的条件：圆水准器轴平行于仪器竖轴，水准管轴平行于望远镜视准轴，十字丝中横丝垂直于仪器竖轴。圆水准器轴的检验校正；水准管轴的检验校正；十字丝中横丝的检验校正。6.水准测量误差仪器及工具误差：视准轴与水准管轴不的误差平行，望远镜对光时调焦透镜运行的误差，水准尺的误差。观测误差：水准管气泡居中的误差，估读水准尺的误差mV，水准尺倾斜的误差b。公式：D215.0Dvmv602'bb外界条件的影响：地球曲率的影响，大气折光的影响f，仪器升沉的影响，尺垫下沉的影响，温度变化对视准轴与水准管轴夹角的影响。公式：RDf243.0五、内容的深化和拓展1、补充现在行业上使用的所有仪器十字丝分化板的形状；2、补充水准路线高差闭合差的调整与高程的计算中出现错误的可能原因。3、电子水准仪六、作业1．何谓视准轴？何谓管水准器轴？2．水准仪上的圆水准器和管水准器各起什么作用？3．水准仪上有哪几条轴线？各轴线间应满足什么条件？4．何谓视差？产生视差的原因是什么？怎样消除视差？5．水准测量中为什么要求前、后视距相等？6．水准测量时，在哪些立尺点处要放置尺垫？哪些点上不能放置尺垫？7．何谓视线高程？前视读数和后视读数与高差、视线高程各有什么关系？8．与普通水准仪比较，精密水准仪有何特点？数字水准仪有何特点？9．用改变仪高法观测一条水准路线，其观测成果标注在图2-39中，图中视线上、下方的数字分别为第一、二次仪器高的读数，试计算高差hAB。图2-39水准路线测量观测结果10．表2-3为一附合水准路线的观测成果，试在表格中计算A、B、C三点的高程。11．在相距100m的A、B两点的中央安置水准仪，测得高差hAB＝＋0.306m，仪器搬到A点近旁读得A尺读数a2=1.792m，B尺读数b2=1.467m。试问，该水准仪的管水准器轴是否平行于视准轴？若i角不为零，视准轴是向上还是向下倾斜？应如何校正i角？12.水准路线往测高差h往=+5.488m，返测高差h返=-5.469m路线长度2km，试检查成果是否合格（等外水准测量）。第四章经纬仪及角度测量（4学时）一、教学目标使学生掌握水平角、竖直角测量原理、水平角、竖直角观测程序及计算校核方法、全圆测回法测站校核计算，能熟练安置经纬仪。二、重点、难点重点：水平角、竖直角的测量方法。难点：角度测量的误差来源及消减方法三、教学方法1、多媒体教学；实物演示或录像片四、讲授内容及学时分配第一节水平角测量原理（0.5学时）第二节DJ6型光学经纬仪（0.5学时）第四节水平角观测（1学时）第五节竖直角测量（1学时）第七节角度测量中产生误差的原因及其消极减方法（0.5学时）第八节电子经纬仪（了解）（0.5学时）知识点概要1.角度测量原理水平角的定义，水平角的测量原理。竖直角的定义，仰角，俯角。竖直角的测量原理。b–a02.经纬仪及角度测量DJ6级光学经纬仪的构造：照准部，水平度盘，基座。视准轴、水准管轴、横轴、仪器竖轴。满足条件：水准管轴垂直于仪器竖轴，望远镜视准轴垂直于横轴，横轴垂直于仪器竖轴；圆水准器轴平行于仪器竖轴，十字丝竖丝垂直于仪器横轴。分微尺测微装置，度盘格值，复测机构，读数方法。光学经纬仪使用操作步骤：对中，整平，瞄准（消除视差），读数，记录。水平角观测（测回法）：安置仪器，盘左观测、盘右观测，方向读数。半测回角值。公式：右左右左右右右左左左2140abab方向观测法：技术要求。竖直角观测：竖盘部分：竖盘，竖盘指标，竖盘指标水准管，竖盘指标水准管微倾螺旋。盘左、盘右读数规律。L或LRR||竖盘指标差：右左21'1536021xRLx3.经纬仪的检验与校正经纬仪应满足的条件。照准部水准管轴的检验校正。望远镜十字丝纵丝的检验校正。望远镜视准轴的检验校正。照准部横轴的检验校正。竖盘指标差的检验校正。光学对中器的检验校正。4.电子经纬仪与光学经纬仪的区别读数系统：编码度盘，光栅度盘，格区式度盘。5.水平角测量误差仪器误差：仪器校正后的残余误差。照准部偏心差、度盘刻划误差。观测误差：对中误差。标杆倾斜误差，照准误差，读数误差。外界条件影响。五、内容的深化和拓展比较水平度盘和竖直度盘部分的异同。六、作业1．何谓水平角？何谓竖直角？2．何谓方位角？使用罗盘仪如何测量磁方位角和竖直角？3．经纬仪的主要轴线应满足哪几项条件？为什么？4．用经纬仪测量水平角时为什么要用盘左和盘右两个位置观测？它能消除哪些误差？5．当仪器存在视准