田野考古基础3考古测量课件.ppt

1、 叁 考古测量 李清临考古测量考古测量 第一章：绪论第一章：绪论 第二章：测量的基本知识第二章：测量的基本知识 第三章：水准与角度测量第三章：水准与角度测量 第四章：第四章：GPSGPS 第五章：全站仪第五章：全站仪第一章：绪论第一章：绪论 第一节：概述第一节：概述一、测量学一、测量学传统测量学：研究地球的形状和大小以及确定地面（包含空中、地下传统测量学：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。和海底）点位的科学。测量学的主要任务：地球表面局部区域内测绘工作的基本理论、技术测量学的主要任务：地球表面局部区域内测绘工作的基本理论、技术、方法和应用。、方法和应用。在对大

2、范围地区的测量工作中，必须考虑地球表面的曲率问题。如果在对大范围地区的测量工作中，必须考虑地球表面的曲率问题。如果测量区域范围不大，则无需考虑地球表面曲率问题，可将大地看成是测量区域范围不大，则无需考虑地球表面曲率问题，可将大地看成是平面。因此，测量学又称为普通测量学、地形测量学，主要内容包括平面。因此，测量学又称为普通测量学、地形测量学，主要内容包括角度测量、距离测量、水准测量、控制测量、地形图测绘及地形图的角度测量、距离测量、水准测量、控制测量、地形图测绘及地形图的应用。应用。 现代测绘学：研究测定和推算地面点的几何位置、地球形状及地球重现代测绘学：研究测定和推算地面点的几何位置、地球形状

3、及地球重力场，测量地球表面形态和人工设施的几何分布，并结合某些社会信力场，测量地球表面形态和人工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地球分布，编制全球和局部地区各种比例尺的地图的息和自然信息的地球分布，编制全球和局部地区各种比例尺的地图的理论与技术的学科。理论与技术的学科。依照研究范围、研究对象以及技术手段的不同，测绘学可分为大地测依照研究范围、研究对象以及技术手段的不同，测绘学可分为大地测量学、摄影测量学、地图学、工程测量学、海洋测绘学等几个分支学量学、摄影测量学、地图学、工程测量学、海洋测绘学等几个分支学科。科。 二、考古测量二、考古测量考古测量：利用测量学的理论、方法和技术，对

4、田野发掘区域内及附考古测量：利用测量学的理论、方法和技术，对田野发掘区域内及附近的地形地貌进行测绘，以弥补田野考古发掘时文字记录的不足的一近的地形地貌进行测绘，以弥补田野考古发掘时文字记录的不足的一门应用技术。门应用技术。考古测量是田野考古工作的一种技术，是考古学与测量学结合的产物考古测量是田野考古工作的一种技术，是考古学与测量学结合的产物，属于地形测量的范畴。，属于地形测量的范畴。考古测量贯穿于田野考古工作的始终。考古测量贯穿于田野考古工作的始终。 第二章：测量的基本知识第二章：测量的基本知识 第第一一节节：地面点位的确定地面点位的确定 一、地球的形状和大小一、地球的形状和大小地球自然表面很

5、不规则，有高山、丘陵、平原和海洋地球自然表面很不规则，有高山、丘陵、平原和海洋，其中最高的珠其中最高的珠穆朗玛峰高出海水面穆朗玛峰高出海水面8848844 4.43m.43m，最低的马里亚纳海沟低于海水面达最低的马里亚纳海沟低于海水面达1101103434m m。相对于地球平均半径相对于地球平均半径6371km6371km来来说，地球表面的说，地球表面的高低起伏很小高低起伏很小；而由于；而由于海洋约占整个地球表面的海洋约占整个地球表面的71%71%，因此把海水面所包围的地球形体看做，因此把海水面所包围的地球形体看做地球的形状。地球的形状。 二、测量坐标系二、测量坐标系（一）大地坐标系（一）大地

6、坐标系（二）空间直角坐标二）空间直角坐标系系（三）平面直角坐标（三）平面直角坐标系系（四）高斯平面直角坐标（四）高斯平面直角坐标系系三三、高程高程地面点沿垂线方向至大地水准面的距离称为绝对高程或海拔。地面点沿垂线方向至大地水准面的距离称为绝对高程或海拔。四、直线定向及方位角四、直线定向及方位角测量工作的基本任务之一：两点间平面位置的相对关系的测定，包括测量工作的基本任务之一：两点间平面位置的相对关系的测定，包括两点间的距离和两点所连直线的方向。两点间的距离和两点所连直线的方向。第二节：地图第二节：地图一、地图的定义一、地图的定义按一定的法则，有选择地将地球表面上若干信息表示在平面图纸上的按一定

7、的法则，有选择地将地球表面上若干信息表示在平面图纸上的图，通称为地图。图，通称为地图。二、地图的分类二、地图的分类（一）按地图内容分类（一）按地图内容分类1 1、普通地图、普通地图2 2、专题地图、专题地图（二）按成图方法分类（二）按成图方法分类1 1、线划图、线划图2 2、影像图、影像图3 3、数字图、数字图三、地形图三、地形图按照一定的比例尺，以规定的符号和方法系统地表示出地表上的地物、按照一定的比例尺，以规定的符号和方法系统地表示出地表上的地物、地貌的平面位置及基本的地理要素，且高程用等高线表示的正射投影地貌的平面位置及基本的地理要素，且高程用等高线表示的正射投影图，即为地形图。地形图是

8、一种普通地图。图，即为地形图。地形图是一种普通地图。四、地图的比例尺及比例尺精度四、地图的比例尺及比例尺精度（一）地图的比例尺（一）地图的比例尺1 1、数字比例尺、数字比例尺2 2、图示比例尺、图示比例尺（二）比例尺精度（二）比例尺精度五、地形图符号五、地形图符号实地的地物和地貌是用各种符号表示在图上的，这些符号总称为地形实地的地物和地貌是用各种符号表示在图上的，这些符号总称为地形图图示。图示由国家测绘局统一制定，是测绘和使用地形图的主要依图图示。图示由国家测绘局统一制定，是测绘和使用地形图的主要依据。据。 地物符号地物符号 地貌符号地貌符号 注记注记六、地形图的分幅与编号六、地形图的分幅与编

9、号为便于测绘、印刷、保管、检索和使用，所有的地形图均须按规定的大为便于测绘、印刷、保管、检索和使用，所有的地形图均须按规定的大小进行统一分幅并进行系统编号。小进行统一分幅并进行系统编号。（一）梯形分幅与编号（一）梯形分幅与编号（二）矩形分幅与编号（二）矩形分幅与编号第三节：测量误差第三节：测量误差一、测量误差产生的原因一、测量误差产生的原因（一）人的原因（一）人的原因（二）仪器的原因（二）仪器的原因（三）外界环境的影响（三）外界环境的影响二、测量误差的分类二、测量误差的分类（一）系统误差（一）系统误差（二）偶然误差（二）偶然误差（三）粗差（三）粗差三、测量误差的处理原则三、测量误差的处理原则为

10、防止错误的发生、提高观测成果的精度，在测量工作中，一般需要进行为防止错误的发生、提高观测成果的精度，在测量工作中，一般需要进行多于必要的观测，称为多余观测。有了多余观测，就可以发现观测值中的多于必要的观测，称为多余观测。有了多余观测，就可以发现观测值中的错误，以便将其剔除和重测。由于观测值中的偶然误差不可避免，有了多错误，以便将其剔除和重测。由于观测值中的偶然误差不可避免，有了多余观测，观测值之间必然产生矛盾。根据差值的大小，可以评定测量的精余观测，观测值之间必然产生矛盾。根据差值的大小，可以评定测量的精度。差值如果大到一定程度，就认为观测值误差超限，应予重测；差值如度。差值如果大到一定程度，

11、就认为观测值误差超限，应予重测；差值如果没有超限，则按偶然误差的规律加以处理，以求得最可靠的数值。果没有超限，则按偶然误差的规律加以处理，以求得最可靠的数值。四、测量精度的衡量标准四、测量精度的衡量标准（一）中误差（一）中误差（二）相对误差（二）相对误差（三）极限误差（三）极限误差（四）算术平均值（四）算术平均值第三章：水准与角度测量第三章：水准与角度测量第一节：水准测量方法第一节：水准测量方法一、水准测量方法一、水准测量方法当当A A、B B两点相距不远（不超过水准仪到水准尺规定的视线长度（一两点相距不远（不超过水准仪到水准尺规定的视线长度（一般为般为8080、100m100m）且高差不大时

12、，可利用水准仪直接在水准尺上读数）且高差不大时，可利用水准仪直接在水准尺上读数，且能保证读数精度。，且能保证读数精度。 如果如果A A、B B两点间的距离较远或高差较大时，仅安置一次仪器已不能两点间的距离较远或高差较大时，仅安置一次仪器已不能完成测量任务，这时需要在完成测量任务，这时需要在A A、B B两点间加设若干个临时的立尺点，两点间加设若干个临时的立尺点，将将A A、B B间的测量路线分成若干段，连续设置仪器，依次测得各段高间的测量路线分成若干段，连续设置仪器，依次测得各段高差，然后再根据差，然后再根据A A点高程来求得点高程来求得B B点高程。在测量路线中加设的临时点高程。在测量路线中

13、加设的临时立尺点是传递高程的过渡点，称为转点（立尺点是传递高程的过渡点，称为转点（Turning PointTurning Point）。而在测量）。而在测量过程中，每安置一次仪器，称为一个测站。过程中，每安置一次仪器，称为一个测站。 水准测量方法示意图水准测量方法示意图第二节：水准仪和水准尺第二节：水准仪和水准尺二、水准仪的基本部件二、水准仪的基本部件S3S3微倾式水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。仪器通过微倾式水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。仪器通过基座与三脚架连接，支承在三脚架上，基座装有三个脚螺旋，用以粗基座与三脚架连接，支承在三脚架上，基座装有三个脚螺旋，用以粗

14、略整平仪器。望远镜旁装有一个管水准器，转动望远镜微倾螺旋，可略整平仪器。望远镜旁装有一个管水准器，转动望远镜微倾螺旋，可使望远镜作微小的上仰下俯，管水准器也随之上仰下俯，当管水准器使望远镜作微小的上仰下俯，管水准器也随之上仰下俯，当管水准器的气泡居中时，则望远镜视线水平。仪器在水平方向的转动，是由水的气泡居中时，则望远镜视线水平。仪器在水平方向的转动，是由水平制动螺旋和水平微动螺旋控制的。平制动螺旋和水平微动螺旋控制的。 四、水准仪的使用四、水准仪的使用 （一）仪器安置（一）仪器安置 （二）粗略整平（二）粗略整平 （三）瞄准（三）瞄准 （四）精确整平和读数（四）精确整平和读数第三节：第三节：经

15、纬仪经纬仪一、经纬仪的构造一、经纬仪的构造望远镜与竖盘固连，安装在仪器的望远镜与竖盘固连，安装在仪器的支架上，这一部份为仪器的照准部支架上，这一部份为仪器的照准部，属于仪器的上部。望远镜连同竖，属于仪器的上部。望远镜连同竖盘可绕横轴在垂直面内转动，望远盘可绕横轴在垂直面内转动，望远镜内的视准轴与横轴正交，横轴应镜内的视准轴与横轴正交，横轴应通过竖盘的刻划中心。照准部的竖通过竖盘的刻划中心。照准部的竖轴（照准部旋转轴）插入仪器基座轴（照准部旋转轴）插入仪器基座的轴套内，照准部可作水平旋转。的轴套内，照准部可作水平旋转。经纬仪的基本构造经纬仪的基本构造二、角度观测方法二、角度观测方法1、经纬仪的安

16、置、经纬仪的安置2、水平角观测、水平角观测3、竖直角观测、竖直角观测三、测量距离三、测量距离1、直线定线、直线定线2、钢尺量距、钢尺量距3、视距法测距、视距法测距4、电磁波测距、电磁波测距第四章：第四章：全球定位系统（全球定位系统（GPS）一、一、GPSGPS的特点的特点1 1、功能多，用途广、功能多，用途广2 2、定位精度高、定位精度高3 3、实时定位、实时定位二、其它卫星导航系统二、其它卫星导航系统1 1、GLONASSGLONASS全球定位系统全球定位系统2 2、GalileoGalileo全球定位系统全球定位系统3 3、北斗卫星导航系统、北斗卫星导航系统第一节：概述第一节：概述第二节：

17、第二节：GPSGPS的组成的组成一、空间星座部份一、空间星座部份1 1、GPSGPS卫星星座卫星星座2 2、GPSGPS卫星及功能卫星及功能二、地面监控部份二、地面监控部份GPSGPS的地面监控系统由的地面监控系统由5 5个地面站组成。按其功能，监控站可分为主控站、个地面站组成。按其功能，监控站可分为主控站、注入站和监测站注入站和监测站三、用户设备部份三、用户设备部份GPSGPS的用户设备部份，包括的用户设备部份，包括GPSGPS接收机硬件、数据处理软件和微处理机接收机硬件、数据处理软件和微处理机及其终端设备等。及其终端设备等。第三节：第三节：GPSGPS定位原理与方法定位原理与方法一、一、G

18、PSGPS定位的原理定位的原理 GPSGPS定位的基本原理是空间距离交会定位。利用三个及三定位的基本原理是空间距离交会定位。利用三个及三个以上的控制点可交会确定出天空中的卫星位置。同样，个以上的控制点可交会确定出天空中的卫星位置。同样，利用三个及三个以上卫星的已知空间位置，也可交会测出利用三个及三个以上卫星的已知空间位置，也可交会测出地面上未知点的位置。地面上未知点的位置。三、三、GPSGPS定位的方法定位的方法（一）（一）SASA政策政策（二）（二）GPSGPS卫星信号卫星信号（三）测距码伪距测量（三）测距码伪距测量（四）载波相位测量（四）载波相位测量（五）（五）GPSGPS实时差分定位实时

19、差分定位第五章：全站仪第五章：全站仪第一节：概述第一节：概述一、全站仪的概念一、全站仪的概念概念：该仪器可在一个测站点快速进行三维坐标测量、定位和自动竖角概念：该仪器可在一个测站点快速进行三维坐标测量、定位和自动竖角采集、处理、存储等工作，较完善地实现了测量和数据处理过程的电采集、处理、存储等工作，较完善地实现了测量和数据处理过程的电子化和一体化，故称为全站型电子速测仪，或电子全站仪、全站仪。子化和一体化，故称为全站型电子速测仪，或电子全站仪、全站仪。二、全站仪的特点：二、全站仪的特点： 在大小测量过程中，可将控制测量和地形测量同时进行。在大小测量过程中，可将控制测量和地形测量同时进行。 在施

20、工放样测量中，可以将设计好的管线、道路、工程建筑的位置测在施工放样测量中，可以将设计好的管线、道路、工程建筑的位置测设到地面上，实现三维坐标快速施工放样。设到地面上，实现三维坐标快速施工放样。 在变形测量中，可对建筑物的变形、地质灾害等进行实时动态监测。在变形测量中，可对建筑物的变形、地质灾害等进行实时动态监测。 三、全站仪的基本结构与组成三、全站仪的基本结构与组成（一）基本组成（一）基本组成 全站仪由电子测角、电子测距、电子补偿、微机处理装置全站仪由电子测角、电子测距、电子补偿、微机处理装置四大部份组成。四大部份组成。（二）基本结构（二）基本结构1 1、组合式全站仪、组合式全站仪2 2、整体

21、式全站仪、整体式全站仪12四、全站仪的精度与等级四、全站仪的精度与等级（一）全站仪的精度（一）全站仪的精度 全站仪集光电测距、电子测角、电子补偿、微机数据处理全站仪集光电测距、电子测角、电子补偿、微机数据处理为一体的，其主要精度指标是测距精度为一体的，其主要精度指标是测距精度m mD D和测角精度和测角精度m m （二）全站仪的等级（二）全站仪的等级、级全站仪为精密型全站仪，主要用于高等级控制测量级全站仪为精密型全站仪，主要用于高等级控制测量及变形观测等。及变形观测等。、级仪器主要用于道路和建筑场地的施级仪器主要用于道路和建筑场地的施工测量、电子平板数据采集、地籍测量、房地产测量等。工测量、电子平板数据采集、地籍测量、房地产测量等。五、全站仪的测量原理五、全站仪的测量原理 全站仪的主要工作包括电子经纬仪测角、电子测距仪测距全站仪的主要工作包括电子经纬仪测角、电子测距仪测距、电子补偿器自动补偿改正、电子计算机自动数据处理等、电子补偿器自动补偿改正、电子计算机自动数据处理等。其中，电子经纬仪测角、电子测距仪测距、电子补偿器。其中，电子经纬仪测角、电子测距仪测距、电子补偿器自动补偿改正的原理，与前几个章节中分别介绍过的原理自动补偿改正的原理，与前几个章节中分别介绍过的原理基本一致。基本一致。