测量学复习知识点

第一章测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位(包括空中和水下）的科学。按照这样的概念，测绘就是利用测量仪器测定地球表面自然形态的地理要素和地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等，然后根据观测到的这些数据通过地图制图的方法将地面的自然形态和人工设施等绘成地图.测量的内容包括测定和测设两部分。测定是指利用测量仪器和工具，通过测量、计算和绘图，获得描述地面点绝对位置或相对位置的数据或成果，包括点的坐标或高程、两点间的距离或方位、描述整个地形情况的地形图等。测设是指按照一定的测量方法，把设计图纸上规划设计好的建（构）筑物的平面位置和高程标定在实体上，作为施工的依据。按照研究的范围和对象的不同，可以对测量学进行分类：测量作为了解自然和改造自然的重要手段，运用于国防建设、变形监测、施工和竣工测量、勘测和设计、地形图测绘、科学研究。地球的形状和大小从整个地球来看：地球大致像一个椭球体，其表面极不规则。关于大地体的几个基本概念大地体：设想有一个静止的海水面，向陆地延伸而形成一个封闭的曲面。由于海水有潮汐，时高时低，所以取其平均的海水面作为地球形状和大小的标准，它所包围的形体称为大地体。重力：地球引力与离心力的合力。水准面：处于静止状态的水面。大地水准面：通过平均海水面并向陆地延伸所形成的闭合曲面。（平均的静止的海水面）关于椭球体的几个基本概念参考椭球面：与某个区域大地水准面最为密合的椭球称为参考椭球，其椭球面称为参考椭球面。在几何大地测量中，椭球的形状和大小通常用长半轴a、短半轴b和扁率α表示。α=aba常用测量坐标系大地坐标系以参考椭球面作为基准面，以起始子午面和赤道面作为在椭球面上确定某一点投影位置的两个参考面。高斯平面直角坐标6°带：N=（L+3°）/6°（四舍五入取整数值）3°带:n=L/3°（四舍五入取整数值）单进双不进：结果为偶独立平面直角坐标：当测量范围较小时(如半径不大于l0km的范围)，可以将该测区的球面看作平面，直接将地面点沿铅垂线方向投影到水平面上。在实际测量中，一般将坐标原点选在测区的西南角，使测区内的点位坐标均为正值，并以该测区的子午线(或磁子午线)的投影为轴，向北为正，与之相垂直的为轴，向东为正，由此建立了该测区的独立平面直角坐标系。高程系统：确定该点沿投影方向到某基准面的距离1956年黄海高程系，水准基点高程H=72.289m1985国家高程基准，国家水准基点高程H=72.260m。绝对高程（海拔）：指某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，用Ｈ表示。相对高程：某点距任意一个水准面的距离。高差：地面上两点间的高程之差。测量工作原则概述在测量布局上，应遵循“由整体到局部”的原则；在测量精度上，应遵循“由高级到低级”的原则；在测量程序上，应遵循“先控制后碎部”的原则。注意：在测量过程中，应“随时检查，杜绝错误”。第二章水准测量原理水准测量是测定地面点高程的主要方法之一。水准测量是使用水准仪和水准尺，根据水平视线测定两点之间的高差，从而由已知点的高程推求未知点的高程。高差hAB本身可正可负确定B点高程有两种方法：高差法：利用后视尺和前视尺读数求出两点间高差，由已知点高程可以推出待定点高程。视线高法：利用视线高程（仪器高程）和前视尺读数，求出待定点高程。视差－－由于物镜调焦螺旋调焦不完善，使目标成像与十字丝分划板平面之间有相对移动。消除视差的方法：先进行目镜调焦，使十字丝十分清晰；再瞄准目标进行物镜调焦，使目标十分清晰，使目标与十字丝平面之间没有相对移动。2.水准器－－用于置平仪器。水准器分为圆水准器和水准管两种。圆水准器过零点O的球面法线为圆水准器轴LL'；当圆水准气泡居中时，圆水准器轴处于竖直位置；当气泡不居中，气泡偏移零点2mm时，轴线所倾斜的角度值，称为圆水准器的分划值，一般为8′～10′；圆水准器用于粗略整平仪器。水准管（p15）过零点的内圆弧的切线为水准管轴LL；当管水准气泡居中时，管水准器轴处于竖直位置；2mm弧长所对应的圆心角为水准管的分划值τ；内圆弧半径R越大，τ越小，水准管灵敏度越高，仪器置平精度也高反之则置平精度低。S3水准管的分划值为20''/2mm。在水准管的上方装有一组符合棱镜可以提高水准气泡的居中精度。通过这组棱镜，将气泡两端的影像反射到望远镜旁的水准管气泡观察窗内，旋转微倾螺旋，当窗内气泡两端的影像吻合后，表示气泡居中。水准仪的使用步骤：安置——粗平——瞄准——精平——读数安置：使仪器稳固，考虑前后视距相等粗平：用脚螺旋使圆水准气泡居中瞄准：使十字丝清晰；瞄准水准尺，拧紧制动螺旋；旋转物镜调焦螺旋，使目标清晰；旋转微动螺旋，使竖丝对准水准尺精平：读数前旋转微倾螺旋直至符合气泡两端影像完全吻合读数：仪器精平后，应立即用十字丝的横丝在水准标尺上读数水准路线水准路线就是由已知水准点开始或在两已知水准点之间按一定形式进行水准测量的测量路线，根据测区已有水准点的实际情况和测量的需要以及测区条件，水准路线一般可布设如下几种形式：(a)附和水准路线(b)闭合水准路线(c)支水准路线普通水准测量方法为了保证高程传递的正确性，在连续水准测量过程中：选择土质稳固的地方作为转点位置尽可能保持各测站的前后视距大致相等尽可能保持整条水准路线中的前视视距之和与后视视距之和相等水准测量成果整理高差闭合差的计算与校核算例下图为按图根水准测量要求施测某附合水准路线观测成果略图。BM-A和BM-B为已知高程的水准点，图中箭头表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差(以m为单位)，路线下方数字为该段路线的长度(以km为单位)，试计算待定点1、2、3点的高程。水准仪的轴线及其应满足的几何条件1、圆水准器的水准轴应平行于仪器竖轴（L'L'//VV）2、十字丝中丝应垂直于仪器竖轴3、水准管轴应平行于视准轴（LL//CC）——主要条件4、视准轴不因调焦而变动位置水准仪的检验与校正一、圆水准器的水准轴应与仪器的竖轴平行的检校检验原理若圆水准器的水准轴不与竖轴平行而有一夹角δ，则将仪器绕竖轴旋转180°，圆水准器的水准轴将偏离竖轴2δ角度。二、十字丝中丝应与仪器竖轴垂直的检校检验原理设十字丝中丝已与仪器竖轴垂直，那么通过十字丝的中丝必定可作一平面与仪器旋转轴垂直；当仪器旋转轴竖直而旋转时，这个平面将在水平位置且不会发生变化。由此可见，如果有一个点子，它和垂直于仪器旋转轴且通过十字丝中丝的平面重合，则当仪器旋转时这个点将始终在这个平面上。三、水准管轴应平行于视准轴的检校望远镜视准轴和水准管水准轴是空间直线，如果它们互相平行，那么无论是在竖直面上还是在水平面上的投影都应该是平行的。竖直面上的投影检验称i角检验；水平面上的投影检验称交叉误差检验。i角检验规范规定，DS3水准仪的i角大于20″需要校正。交叉误差检验交叉误差是指视准轴与水准管轴在水平面上的投影不平行而产生竖直面上的不平行。检验i角时仪器旋转轴并不严格竖直，水准测量时仪器旋转轴也不严格竖直，而且两者并不一致。因此水准管轴除了有由倾斜到水平的运动外，还可能产生旋转的运动，这样两轴在水平面上的投影不平行会导致两轴在竖直面上也不平行，即交叉误差转变为i角误差。仪器误差视准轴与水准管轴不平行的误差规范规定，DS3水准仪的i角大于20″才需要校正，因此，正常使用情况下，i角将保持在±20″以内。水准尺误差须检验水准尺上米间隔平均真长与名义长之差。规范规定，对于区格式木质标尺不应大于0.5mm，否则，应在所测高差中进行米真长改正。至于一对水准尺的零点差，可在一水准测段的观测中安排偶数个测站予以消除。观测误差精平误差由于这种误差在前视与后视读数中不相等，所以，高差计算中不能抵消。视差在望远镜中，水准尺的像没有准确地成在十字丝分划板上，造成眼睛的观察位置不同时，读出的标尺读数也不同，由此产生读数误差。读数误差读数误差与望远镜的放大倍数和视距长有关。视距愈长，读数误差愈大。因此，规范规定，使用S3水准仪进行四等水准测量时，视距应小于等于80m。水准尺倾斜误差读数时水准尺必须竖直。如果水准尺前后倾斜，在水准仪望远镜的视场中不会察觉，但由此引起的水准尺读数总是偏大。且视线高度愈大，误差就愈大。外界环境的影响水准仪水准尺下沉误差采用“后—前—前—后”的观测顺序可以削弱仪器下沉的影响，采用往返观测取观测高差的中数可以削弱尺垫下沉的影响。大气折光的影响规范规定，三、四等水准测量时应保证上、中、下三丝应能读数，二等水准测量则要求下丝读数大于等于0.3m。日照及风力引起的误差当日光照射水准仪时，由于仪器各构件受热不匀而引起的不规则膨胀，将影响仪器轴线间的正常关系，使观测产生误差。观测时应注意撑伞遮阳。第三章光学经纬仪的基本操作对中——整平——瞄准——读数竖盘指标差指标差——竖盘水准管气泡居中时，读数指标线与铅垂线的夹角。盘左盘右观测竖直角取平均，可消除指标差的影响。钢尺检定钢尺因刻划误差、使用中的变形、丈量时温度变化和拉力不同的影响，其实际长度往往不等于名义长度。因此，丈量时应对钢尺进行检定。尺长方程式：成果计算①尺长改正钢尺在标准拉力、标准温度下的实际长度为l′，则有②温度改正丈量一个尺段l的温度改正数Δl1为：③倾斜改正要将l改算成水平距离D，故要加倾斜改正数Δlk第六章地形图的基本知识地物是指地面上天然或人工形成的物体，如平原、湖泊、河流、海洋、房屋、道路、桥梁等；地貌是指地表高低起伏的形态，如山地、丘陵和平原等；地物和地貌总称为地形。地形图是按一定的比例尺，用规定的符号表示的地物、地貌平面位置和高程的正射投影图。地形图的比例尺比例尺的表示方法数字比例尺：分子为1，分母为整数的分数形式表示。分数值越大，则比例尺就越大。图示直线比例尺：通常在地形图图廓下方另外，还有复式比例尺、斜分比例尺等。地形图按比例尺分类M越大，比例尺的值就越小；M越小，比例尺的值就越大，如数字比例尺1:5001:1000。称比例尺为1:500、1:1000、1:2000、1:5000的地形图为大比例尺地形图；称比例尺为1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万的地形图为中比例尺地形图；称比例尺为1:20万、1:50万、1:100万的地形图为小比例尺地形图。我国规定1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:20万(现已为1:25万)、1:50万、1:100万七种比例尺地形图为国家基本比例尺地形图。比例尺精度地形图上的0.1mm所代表的实地水平距离称为比例尺精度，即0.1mm与比例尺分母的乘积。地物符号比例符号：湖泊，稻田，房屋非比例符号：水塔，旗杆，水准点半依比例符号：铁路，公路，通信线注记：文字地貌符号——等高线特殊地貌及等高线表示等高线的概念：地面上高程相同的相邻各点所连接而成的闭合曲线等高距—相邻等高线之间的高差h，也称等高线间隔。等高线平距—相邻等高线之间的水平距离d。等高线平距d随地面坡度变化而变化。等高线的特性(l)同一条等高线上各点的高程都相同；(等高)(2)等高线是闭合曲线，如果不在本幅图内闭合，则必在图外闭合；(闭合)(3)除在悬崖和绝壁处外，等高线在图上不能相交，也不能重合；(不相交)(4)等高线平距小表示坡度陡，平距大表示坡度缓，平距相同表示坡度相等；(稀缓密陡)。(5)等高线与山脊线、山谷线成正交。地形图的识读地形图应用的基本内容工程建设规划常用解析法或图解法在地形图上求出任意点的坐标和高程，确定两点之间的距离、方向和坡度，利用地形图绘制断面图等等。确定图上点的坐标确定两点间的水平距离图解法：用刻有毫米的直尺量取图上长度，并按比例尺(M为比例尺分母)换算为实地水平距离解析法：先求出A、B两点的坐标，再根据A、B两点坐标由公式计算确定两点间直线的坐标方位角图解法：用量角器直接量取（正、反取平均）解析法：确定点的高程确定两点间直线的坡度按规定的坡度选定等坡路线要从A向山顶B选一条公路的路线。已知等高线的基本等高距为h=5m，比例尺1:10000，规定坡度i=5%，则路线通过相邻等高线的平距应该是D=5/5%=100m。在l:l0000图上平距应为1cm，用分规以A为