某工程公司工程测量培训教材(96张)课件.ppt

1、一、一、绪论绪论1.1 定义测量学是一古老的地球科学，它自于希腊文的“土地划分”。而近代的测量学已经发展为一门多方面的综合科学，通常叫做测绘科学。测绘科学研究的对象主要是地球的形状、大小和地表面上各种物体的几何形状及其空间位置，目的是为人们了解自然和改造自然服务。地形测量学地形测量学：可以把地球表面上一个小区域当作平面看待而不考：可以把地球表面上一个小区域当作平面看待而不考虑其曲率。地形测量学研究的内容可以用文字和数字记录下来，虑其曲率。地形测量学研究的内容可以用文字和数字记录下来，也可用图表示。也可用图表示。大地测量学大地测量学：研究的对象是地表上一个较大的区域甚至整个地球：研究的对象是地表

2、上一个较大的区域甚至整个地球时，就必须考虑地球的曲率，其基本任务是建立国家大地控制网，时，就必须考虑地球的曲率，其基本任务是建立国家大地控制网，测定地球形状、大小和研究地球重力场。测定地球形状、大小和研究地球重力场。摄影测量学摄影测量学：摄影测量学是利用摄影象片来研究地表形状和大小：摄影测量学是利用摄影象片来研究地表形状和大小的测绘科学。的测绘科学。制图学制图学：利用测量所得的资料，研究如何投影编绘：利用测量所得的资料，研究如何投影编绘 成地图，以及地图制作的理论、工艺技术和应用等成地图，以及地图制作的理论、工艺技术和应用等 方面的测绘科学是制图学的范畴。方面的测绘科学是制图学的范畴。1.2

3、测绘科学分测绘科学分类类世界测绘科学的发展与成熟始于17世纪。1617年开始应用三角测量；1668年出现了放大倍数为40倍的望远镜，并普遍应用于各种测量仪器上。法国人皮卡尔等从1669年起进行子午线弧长测量，直到17921798年米申和德伦贝尔进行了历史性的工作，把通过巴黎的子午圈的长度的四千万分之一作为lm。德国数学家高斯在1794年提出了最小二乘法理论，奠定了测量平差的基础。高斯又于18161820年推导了横圆柱正形投影的计算公式，克吕格在1912年加以研究改进，用于测量实际。1.3 测量学的发展概测量学的发展概况况世界测绘科学的发展（1）20世纪50年代前后开始，不少新的科学技术迅速发展

4、。如电子学、信息论、相干光理论、电子计算机、空间科学技术等，它们又推动了测绘科学的发展。1947年研究利用光波进行测距，到60年代中利用氦氖激光器作为光源的电磁波测距仪就问世了，这是量距工作的一大变革。在80年代电磁波测距仪在白天或黑夜的最大测程就能达到60公里，而且精度可达（5mm+1ppm）。短测程的测距仪，测程为 12km，误差仅及厘米。世界测绘科学的发展（2）20世纪40年代自动安平水准仪的问世，标志着水准测量自动化的开端。1990年已研制出数字水准仪，可以作到读数记录全自动化。1968年生产了电子经纬仪，它采用光栅、光学编码来代替刻度分划线，以电信号方式获得测量数据，并可自动记录在存

5、贮载体上。陀螺经纬仪与激光经纬仪亦已应用于工程测量的定向工作。1957年第一颗人造地球卫星上天，1966年开始进行人卫大地测量，能以可全天候观测，速度快，精度高，对洲际之间、岛屿和岛屿之间及岛屿和大陆之间的联测能既快速又正确。20世纪70年代，通过人造卫星拍摄地球的照片，使航天技术有了广泛发展和应用。80年代开始发射的全球定位系统卫星，在90年代全部完成发射任务。世界测绘科学的发展（3）我国测绘科学的发展（1）唐代僧一行（张遂）主持了大规模的天文测量，其中包括公元724年进行的从河南滑县到上蔡长达300km的子午线弧长测量，并用日圭测定纬度，这是世界上最早的子午线弧长测量。宋代沈括在他的著名著

6、作梦溪笔谈中提出了磁偏角现象，这比哥伦布的发现要早400年。郭守敬（元朝时期的著名天文学与水利学家）编制出我国古代最先进、施行最久的历法授时历，最早提出用平均海水面作为高程基准面的思路，比西方要早几百年。在我国清代初期开展了全国性测图工作，17081718年完成了皇舆全图。（法国在17301780年进行全国性地形测量。俄国在1745年绘成了欧洲部分地图13幅和亚洲部分地图6幅）我国测绘科学的发展（2）我国测绘科学的发展（3）二、二、测量学的基本知识测量学的基本知识 2.1 地球形状大小和测量坐标系的概念地球形状大小和测量坐标系的概念 大地水准面：大地水准面：平均海水面是代替海水静止时的水面，是

7、一个特定重力位的水准面，称为大地水准面。测量工作取得重力方向的一般方法是，用细绳悬挂一个垂球G，细绳即为悬挂点O的重力方向，通常称它为垂线或铅垂线方向。由于地球吸引力的大小与地球内部的质量有关，而地球内部的质量分布又不均匀，这引起地面上各点的铅垂线方向产生不规则的变化，因而大地水准面实际上是一个有微小起伏的不规则曲面。大地坐标系和高程大地坐标系和高程：地面上的物体大多具有空间形状，例如丘陵、山地、河谷、洼地等。为了研究空间物体的位置，数学上采用投影的方法加以处理。一个点在空间的位置，需要三个量来确定。在测量工作中，这三个量通常用该点在基准面（参考椭球面）上的投影位置和该点沿投影方向到基准面（一

8、般实用上是大地水准面）的距离来表示。大地水准面与参考椭球面的相对关系，可在适当地点选择一点P，设想把椭球体和大地体相切，切点 P位于 P点的铅垂线方向上，这时，椭球面上 P的法线与该点对大地水准面的铅垂线相重合，并使椭球的短轴与地球自转轴平行。这项确定椭球体与大地体之间相互关系并固定下来的工作，称为参考椭球体的定位，P点则称为大地原点。高斯高斯克吕格平面直角坐标系克吕格平面直角坐标系测量工作是在椭球面面上进行的。在椭球面上，点的位置测量工作是在椭球面面上进行的。在椭球面上，点的位置以经纬度表示，而要测算地面点的经纬度，其工作是很繁以经纬度表示，而要测算地面点的经纬度，其工作是很繁杂的。为了简化

9、计算，如果在一定范围内，把球面当平面杂的。为了简化计算，如果在一定范围内，把球面当平面看待，那么，在平面上处理测量数据，地面点的位置就可看待，那么，在平面上处理测量数据，地面点的位置就可用平面直角坐标用平面直角坐标x x，y y表示。实际工作中，由于点的平面直表示。实际工作中，由于点的平面直角坐标角坐标x x，y y求算长度、夹角、面积等等也很方便。求算长度、夹角、面积等等也很方便。因此，因此，测量上，尤其是测绘地形图时，通用的还是平面直角坐标。测量上，尤其是测绘地形图时，通用的还是平面直角坐标。这样，就产生了一个将椭球面上的点位转换到平面上的问这样，就产生了一个将椭球面上的点位转换到平面上的

10、问题。研究这个问题的学科，称为题。研究这个问题的学科，称为地图投影学地图投影学高斯投影（我国常用）。高斯投影（我国常用）。2.2 2.2 用水平面代替水准面的限度用水平面代替水准面的限度在实际测量工作中，在一定的测量精度要求和测区面积不大的情况下，往往以水平面直接代替水准面，就是把较小一部分地球表面上的点投影到水平面上来决定其位置。（1 1）、）、水准面的曲率对水平距离的影响：水准面的曲率对水平距离的影响：2231Rsss2RP hRthtRhR222222)(Rsh222.3 2.3 地形图的认识地形图的认识凡是图上既表示出道路、河流、居民地等一系列固定物体的平面位置，又表示出地面各种高低起

11、伏形态，并经过综合取舍，按比例缩小后用规定的符号和一定的表示方法描绘在图纸上的正形投影图，都可称为地形图。测绘地形图测绘地形图时，是先把一些起控制作用的点，经过一定的数学法则（地图投影）处理后，求出它们的平面坐标和高程。再把根据这些点所测得的地貌、地物，按上面所介绍的绘制地形图的原则绘制成图。地形图的内容地形图的内容：地形图一般四周都有图框（测量上称为图廓）。图框的方向，通常上北，下南，左西，右东。否则，就应在图上绘出指北的方向。图上还应有比例尺、坐标系、高程系及施测日期。凡是图上既表示出道路、河流、居民地等一系列固定物体的平面位置，又表示出地面各种高低起伏形态，并经过综合取舍，按比例缩小后用

12、规定的符号和一定的表示方法描绘在图纸上的正形投影图，都可称为地形图。3.1 3.1 水准测量原理水准测量原理水准测量是测出地面点高程的方法之一。已知A点高程为HA，欲测定B点的高程。首先测出A、B两点之间的高差。则B点的高程为：HB=HA+hAB 三、水准仪及其使用水准测量：水准测量：测出AB两点之间的高差，可在AB两点上分别竖立两根标尺，在两点之间安置一架能提供水平视线的仪器，使视线水平照准A点标尺读数，设为，再照准B点标尺读数，设为，则AB两点间的高差为：hAB=-因为A点高程已知，通常称a为后视读数，而称b为前视读数。即hAB=后视读数一前视读数。高差hAB本身可正可负转点、测站：转点、

13、测站：如果两点之间的距离较远，或高差较大时，仅安置一次仪器便不能测得它们的高差，这时需要加设若干个临时的立尺点，作为传递高程的过渡点，称为转点。欲求A点至B点的高差hAB，选择一条施测路线，用水准仪依次测出AP的高差hAP、PQ的高差hPQ等，直到最后测出的高差hWB。每安置一次仪器，称为一个测站，而P、Q、RW等点即为转点。hAB=hAp+hpQ+hBW2.2 DS3水准仪及其操作水准仪是水准测量的主要仪器，按其所能达到的精度分为DS05、DS1、DS3及DS10等几种等级。“D”和“S”表示中文“大地”和“水准仪”中“大”字和“水”字的汉语拼音的第一个字母，通常在书写时可省略字母“D”，下

14、标“05”、“l”、“3”及“10”等数字表示该类仪器的精度。S3型和S10型水准仪称为普通水准仪，用于国家三、四等水准及普通水准测量，S05型和S1型水准仪称为精密水准仪，用于国家一、二等精密水准测量。S3S3型水准仪的分类及构造型水准仪的分类及构造S3型水准仪分两种：1、微倾式水准仪，组成：它主要由望远镜、水准器和基座三部分。仪器的上部有望远镜、水准管、水准管气泡观察窗、圆水准器、目镜及物镜对光螺旋、制动螺旋、微动及微倾螺旋等。2、自动安平水准仪自动安平水准仪与微倾式水准仪的区别：S3型微倾式水准仪S3型自动安平水准仪仪器竖轴与仪器基座相连；望远镜和水准管连成一个整体，转动微倾螺旋可以调节

15、水准管连同望远镜一起相对于支架作上下微小转动，使水准管气泡居中，从而使望远镜视线精确水平，由于用微倾螺旋使望远镜上、下倾斜有一定限度，可先调整脚螺旋使圆水准器气泡居中，粗略定平仪器。整个仪器的上部可以绕仪器竖轴在水平方向旋转，水平制动螺旋和微动螺旋用于控制望远镜在水平方向转动，松开制动螺旋，望远镜可在水平方向任意转动，只有当拧紧制动螺旋后，微动螺旋才能使望远镜在水平方向上作微小转动，以精确瞄准目标。水准器：水准仪的水平视线是应用一个称为水准器的部件获得的。水准器是利用液体受重力作用后气泡居最高处的特性，使水准器的一条特定的直线位于水平或竖直位置的一种装置。水准器分两种：管水准器，通常称为水准管

16、。圆水准器。水准管水准管的管子用玻璃制成，其纵剖面方向的内表面为具有一定半径的圆弧。内表面琢磨后，将一端封闭，由开口的一端装入质轻而易流动的液体如酒精或氯化理，装满后再加热使液体膨胀而排去一部分，然后将开口端封闭或用玻璃塞塞住，待液体冷却后，管内即形成了一个被液体蒸气充塞的空间，这个空间称为水准气泡。当气泡中点位于管子的零点位置时，称气泡居中，也就是管子的零点最高时，视准轴成水平位置。圆水准器：圆水准器的用途是用它粗略地整平仪器。构造上要求圆水准器的水准轴应与仪器的旋转轴平行，因此按一定的操作方法，调节基座的三个脚螺旋将圆水准器气泡导致中央后，仪器的旋转轴即处于基本竖直状态。水准仪一般均采用插

17、轴式三脚基座。与望远镜一水准仪一般均采用插轴式三脚基座。与望远镜一体的水准仪竖轴直接插入基座轴套内，并由连接体的水准仪竖轴直接插入基座轴套内，并由连接螺丝固定。其结构如图所示，体积较小。螺丝固定。其结构如图所示，体积较小。水准尺及附件水准尺及附件水准尺使用干燥木料制成，一般长约34m，按其构造不同可分为折尺、塔尺、直尺等数种（直尺精度较高）。为使尺子不弯曲，其横剖面作成丁字型、槽型、工字型等。尺面每隔一厘米涂有黑白或红白相间的分格，每分米有数字注记。为倒象望远镜观测方便起见，注字常倒写。尺子底面钉以铁片，以防磨损。作为转点用的尺垫（或称尺台）系用生铁铸成，一般为三角形，中央有一突起的圆顶，以便

18、放置水准尺，下有三尖脚可以插入土中。尺垫应重而坚固，方能稳定。水准仪的使用水准仪的使用使用水准仪时，将仪器装于三脚架上，安置在选好的测站上，三脚架头大致水平，仪器的各种螺旋都调整到适中位置，以便螺旋向两个方向均能转动。用脚螺旋导致圆水准器的气泡居中，称为粗平粗平；放松制动螺旋，水平方向转动望远镜，用准星和照门大致瞄准瞄准水准标尺；固定制动螺旋，用微动螺旋使望远镜精确瞄准水准尺；用微倾螺旋使水准管气泡居中，称为精平精平；最后通过望远镜用十字丝中间的横丝在水准尺上读数读数。水准测量的主要目的是测出一系列点的高程。通常称这些点为水准点水准点。我国水准点的高程是从青岛水准原点起算的。为了进一步满足工程

19、建设和地形测图的需要，以国家水准测量的三、四等水准点为起始点，尚需布设工程水准测量或图根水准测量，通常统称为普通水准测量（也称等外水准测量）。普通水准测量的精度较国家等级水准测量低一些，水准路线的布设及水准点的密度可根据具体工程和地形测图的要求而有较大的灵活性。2.3 普通水准测量1、附合水准路线从一个已知高程的水准点起，沿一条路线进行水准测量，以测定另外一些水准点的高程，最后连测到另一个已知高程的水准点19，称为附合水准路线。2、支水准路线如果最后没有连测到已知高程的水准点，则这样的水准路线称为支水准路线。为了对测量成果进行检核，并提高成果的精度，单一水准支线必须进行往返测量。3、闭合水准路

20、线从一已知高程的水准点出发，沿一条环形路线进行水准测量，测定沿线若干水准点的高程，最后又回到原水准点，称为闭合水准路线。4、水准网若干条单一水准路线相互连接构成的形状，称为水准网。水准路线水准测量成果整理：普通水准测量外业观测结束后，首先应复查与检核记录手簿，并按水准路线布设形式进行成果整理，其内容包括：水准路线高差闭合差计算与校核；高差闭合差的分配和计算改正后的高差；1.计算各点改正后的高程。水准测量成果整理l）高差闭合差的计算与校核 支水准路线 支水准路线沿同一路线进行了往返观测，由于往返观测的方向相反，因此往测和返测的高差绝对值相同而符号相反，即往测高差总和h往与返测高差总和h返的代数和

21、在理论上应等于零，但由于测量中各种误差的影响，往测高差总和与返测高差总和的代数和不等于零，即有高差闭合差：返往hhfh 闭合水准路线 闭合水准路线，因起点和终点均为同一点，构成一个闭合环，因此闭合水准路线所测得各测段高差的总和，理论上应等于零，即h理=0。设闭合水准路线实际所测得各测段高差的总和为h测，其高差闭合差为 附合水准路线 因起点A和终点B的高程HA、HB已知，两点之间的高差是固定值，因此附合水准路线所测得的各测段高差的总和理论上应等于起终点高程之差，即 附合水准路线实测的各测段高差总和与高差理论值之差即为附合水准路线的高差闭合差：测理测hhhfhABHHh理ABhHHhf测2）高差闭

22、合差的分配和计算改正后的高差当高差闭合差在容许范围内时，可进行高差闭合差的分配，分配原则是：分配原则是：对于闭合或附合水准路线，按与路线长度L或按路线测站数n成正比的原则，将高差闭合差反其符号进行分配。用数学公式表示为高差改正数计算校核式为 ，若满足则说明计算无误。最后计算改正后的高差，它等于第i测段观测高差hi加上其相应的高差改正数vhi，即ihhiihhinnfvLLfv或hhifvhiiivhh3）计算各点改正后的高程根据已知水准点高程和各测段改正后的高差，依次逐点推求各点改正后的高程，作为普通水准测量高程的最后成果。推求到最后一点高程值应与闭合或附后水准路线的已知水准点高程值完全一致。

23、算例算例如图所示的附合水准路线，BM.A和BM.B为已知水准点，按普通水准测量的方法测得各测段观测高差和测段路线长度分别标注在路线的上、下方。现将此算例高差闭合差的分配和改正后高差及高程计算成果列于表中。备注：组合精度0.7mm，所以又称S0.7级四、四、经纬仪及水平角观测经纬仪及水平角观测p 2水平度盘部分 水平度盘 度盘变换手轮 外轴p 3基座 园水准器 脚螺旋OABOABDC;4)度;5)地面的坚实与否车辆的震动等会影响仪器的稳定。五、直线丈量与定向五、直线丈量与定向DtvD221导线测量是建立平面控制的方法之一导线测量是建立平面控制的方法之一一个结点的导线网三个闭合环的导线网两个结点的

24、导线网无定向导线外业（选点；量边；测角）外业（选点；量边；测角）内业内业已知起始点坐标，边长和坐标方位角，求各导线点的坐标iiiiiiiiSyySxxsincos11).3,2,1(.)sin()cos(1001111200111nisyxyxijjiiiiiiiiiii或写成为故可得方位角递推公式上式也可以写成左加右减左加右减已知：已知：求算：求算：iixxSSviiiyySSviyx11iii（先查边长，后查坐标方位角）（先查边长，后查坐标方位角）后方交会后方交会7.3 空间距离后方交会（空间距离后方交会（GPS定位定位）空间距离后方交会空间距离后方交会：在1个观测站上，原则上有3个独立的

25、距离观测量便够了，这时观测站应位于以3颗卫星为球心，相应距离为半径的球与地面交线的交点。激励学生学习的名言格言激励学生学习的名言格言220、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。221、世界会向那些有目标和远见的人让路（冯两努香港著名推销商）222、绊脚石乃是进身之阶。223、销售世界上第一号的产品不是汽车，而是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。224、即使爬到最高的山上，一次也只能脚踏实地地迈一步。225、积极思考造成积极人生，消极思考造成消极人生。226、人之所以有一张嘴，而有两只耳朵，原因是听的要比说的多一倍。227、别想一下造出大海

26、，必须先由小河川开始。228、有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。229、以诚感人者，人亦诚而应。230、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会都看到某种忧患。231、出门走好路，出口说好话，出手做好事。232、旁观者的姓名永远爬不到比赛的计分板上。233、怠惰是贫穷的制造厂。234、莫找借口失败，只找理由成功。（不为失败找理由，要为成功找方法）235、如果我们想要更多的玫瑰花，就必须种植更多的玫瑰树。236、伟人之所以伟大，是因为他与别人共处逆境时，别人失去了信心，他却下决心实现自己的目标。237、世上没有绝望的处境，只有

27、对处境绝望的人。238、回避现实的人，未来将更不理想。239、当你感到悲哀痛苦时，最好是去学些什么东西。学习会使你永远立于不败之地。240、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴们都睡着的时候，一步步艰辛地向上爬241、世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力。242、坚韧是成功的一大要素，只要在门上敲得够久、够大声，终会把人唤醒的。243、人之所以能，是相信能。244、没有口水与汗水，就没有成功的泪水。245、一个有信念者所开发出的力量，大于99个只有兴趣者。246、环境不会改变，解决之道在于改变自己。247、两粒种子，一片森林。248、每一发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。249、如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。250、大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。