建筑工程测量教案(doc 49页).docx

教学笔记 课程名称：施工图制作 提问、演示、重点、难点、教具、时间分配、教法、互动等教 学 进 程 建筑工程测量课程类别：必修课课程性质：专业核心课程、考试课学时数：156学分：8.5课程的性质与任务建筑工程测量是建筑工程技术、工程监理专业学生必修的专业技术基础课。其作用和任务是：通过理论教学和实验，使学生获得必要的建筑工程测量基本知识、基本理论和操作技能训练，为后续课程以及学生将来从事施工和施工技术管理等工作打下一定的基础，培养学生分析解决施工中实际测量问题的能力和基本素质。课程的具体任务是使学生：1掌握测量学的基本理论，基本知识；了解水准仪、经纬仪等常用测量仪器的构造；掌握其使用方法。2掌握识读、绘制和使用大比例尺地形图和编绘竣工总平面图的初步技能；具有建(构)筑物的施工放样和和变形观测的初步技能。3具有较强的动手能力和分析解决一般建筑工程测量实际问题的初步能力。第一章绪论教学目的：1、了解建筑工程测量的任务与内容现在与发展方向。 2、理解测量工作的基准面和地面点位确定的方法。 3、掌握高斯-克吕格正形投影的分带计算。教学任务与内容：1、建筑工程测量的任务与作用2、地面点位的确定3、测量工作的原则和程序学 时：2学时。教学条件：多媒体教室。§1.1 测量学简介测量学是研究地球的形状、大小确定地球表面各种物体的形状、大小、空间位置的科学。(1) 地物和地貌1) 地物地面上天然或人工形成的物体，包括湖泊、河流、海洋、房屋、道路与桥梁等。2) 地貌：地表高低起伏的形态，它包括山地、丘陵与平原等。地形地物和地貌的总称。(2) 测量学的任务测定与测设1) 测定使用测量仪器和工具，通过测量和计算，将地物和地貌的位置按一定比例尺、规定符号缩小绘制成地形图。2) 测设将地形图上设计的建筑物、构筑物的位置在实地标定出来，作为施工的依据。(3) 测量在国民经济建设中的应用1) 城市规划、给排水、煤气管道、工业厂房和高层建筑建设 设计阶段测绘各种比例尺地形图，供结构物平面及竖向设计使用； 施工阶段将设计建构物的平面位置和高程在实地标定出来，作为施工的依据； 工程完工后测绘竣工图，供日后扩建、改建、维修和城市管理用；对某些重要建构筑物在建设中和建成后进行变形观测，保证建筑物安全。2) 铁路、公路建设的测量工作 测绘路线附近地形图，在地形图上设计路线，将设计路线位置标定到地面。 建桥前，测绘河流两岸的地形图，测定河流的水位、流速、流量与河床地形图、桥梁轴线长度，为桥梁设计提供资料，将设计桥台、桥墩位置标定到实地。 开挖隧道前，在地形图上确定隧道位置，计算隧道长度与方向，指示隧道开挖方向，保证隧道正确贯通。§1.2 地球的形状和大小(1)、地球1) 南北极稍扁，赤道稍长，平均半径为6371km的椭球。2) 表面有高山、丘陵、平原、盆地、湖泊、河流和海洋等，呈现高低起伏的形态。最高处中国珠穆朗玛峰，8844.43m2005年中国测得。最低处马里亚纳海沟 ，-10911m，1995年日本探测艇海沟号(Kaiko)测得。3) 海洋面积71%，陆地面积29%。(2) 地球的物理特性1) 重力与铅垂线 重力地球质点受万有引力与离心力的合力。 铅垂线方向重力方向。2) 水准面水准面静止不动的水面延伸穿过陆地，包围整个地球，形成的封闭曲面。处处与铅垂线垂直的连续封闭曲面。因高度可变，水准面不唯一。3) 大地水准面与平均海水面吻合的水准面。静止海水面向大陆延伸，形成的不规则的封闭曲面。大地水准面唯一。§1.3 测量坐标系与地面点位的确定(1) 参心坐标系与地心坐标系物理空间三维空间。表示地面点在某空间坐标系的位置需三个参数；确定地面点位确定其在某个空间坐标系的三维坐标。空间坐标系地心坐标系和参心坐标系 。“地心”地球质心，WGS-84为地心坐标系。“参心”参考椭球中心，参心与地心一般不重合。1954北京坐标系与1980西安坐标系属参心坐标系。工程测量使用参心坐标系，地心坐标系与参心坐标系可以相互转换。 大地地理坐标系表示地面点在参考椭球面上的位置。基准参考椭球面和法线。用大地经度L，大地纬度B表示。P点大地经度LP点大地子午面与首子午面的两面角P点大地纬度BP点的法线与赤道面的夹角。大地经、纬度是根据起始大地点的大地坐标，按大地测量所得数据推算得到。起始大地点大地原点，该点大地经纬度与天文经纬度一致。我国以陕西省-泾阳县-永乐镇-石际寺村大地原点建立的大地坐标系1980西安坐标系。大地原点的地理坐标约为东经108°55，北纬34°32，海拔417.2m。(3) 平面直角坐标系球面坐标对局部测量不方便，工程测量一般在平面直角坐标系进行。地球是一个不可展的曲面，通过投影将地球表面物体化算到平面上，一定存在变形。案例切橙子。1) 高斯平面坐标系高斯投影保持球面上的角度不变，边长存在变形，保角投影。德国科学家高斯在18201830年间，为解决德国汉诺威地区大地测量投影问题，提出的一种投影方法；1912年起，德国学者克吕格将高斯投影公式加以整理扩充并推导出了实用计算公式。使用高斯投影的国家德国、中国、前苏联。地球按经线划分为带投影带；用空心椭圆柱横套在参考椭球外面；椭圆柱与某一子午线相切中央子午线，椭球面上图形按保角投影原理投影到椭圆柱体面上；沿过南北极的母线切开椭圆柱体，展开成平面，定义平面直角坐标系。按投影经度范围划分 统一6°带高斯投影首子午线起，每隔经度6°划分为一带(称统一6°带)西东划分地球为60个带。带号N从首子午线开始，用阿拉伯数字表示。第一个 6°带中央子午线的经度为3°。带号N与中央子午线经度L0的关系L0=6N3已知任意点经度L，计算所在6°带的带号公式N= Int(L +3) ÷6+0.5)北京天安门：东经116°2326，北纬39°5427香港会展中心：东经114°1022，北纬22°1705澳门大三吧牌坊：东经113°3231，北纬22°1149台北中山纪念堂：东经121°3118，北纬25°0204保角投影球面上的角度投影到横椭圆柱面上保持不变，但长度变长。只有中央子午线与赤道投影后长度不变，并相互垂直。建立的直角坐标系高斯平面直角坐标系。与数学笛卡尔坐标系的差异，x轴与y轴互换位置，象限顺时针编号，我国位于北半球，x坐标值恒为正，y坐标值则有正有负，最大y坐标负值约为-334km。为保证y坐标恒为正，我国统一规定将每带的坐标原点向西移500km，既给每个点的y坐标值加500km。为确定投影带位置，y坐标前冠带号。高斯投影长度变形离中央子午线越远，长度变形越大；减小长度变形的方法之一缩小投影带宽，经差。 统一3°带高斯投影带号n与中央子午线经度L0的关系L0=3n已知经度L，计算所在3°带带号公式n= Int(L ÷6+0.5)我国大陆经度范围东经73°27东经135°09用公式 N= Int(L +3) ÷6+0.5)求出统一6°带投影带号范围1323用公式 n= Int(L ÷3+0.5)求出统一3°带投影带号范围2545两种投影带的带号不重复根据y坐标前的带号可以判断属于何种投影带。 任意带高斯投影城市测量规范规定长度变形值>2.5cm/km(1/40000)可采用高斯投影任意带平面直角坐标系统，案例广东江门中心经度东经113°10 ，位于统一3°带的38号带 (中央子午线经度为114 °)中央子午线以西98km。长度变形为1/8329> 1/40000。为使长度变形<1/40000，选择中央子午线经度=113°10 进行高斯投影；建立江门市独立坐标系；江门市区最边缘距离中央子午线23km，长度变形缩小为1/150000<1/40000。2) 大地地理坐标与高斯平面坐标的相互变换由L,Bx,y高斯投影正算。由x,yL,B高斯投影反算。将某带x,y相临带x,y高斯投影换带计算。计算公式较复杂，用光盘程序PG2-1.exe计算。先用Windows的记事本编写一个文本数据文件。存盘文件名的前两个字符应为da。§1.3.2 一维高程系(1) 高程定义A点高程A点到大地水准面的垂直距离，HA表示。大地水准面的确定在海边设立验潮站，长期观测，求得海水面的平均高度作为高程零点，以通过该点的大地水准面为高程基准面。WGS-84坐标系原点位于地球质心，z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极(CTP)方向，x轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点，y轴通过右手规则确定。§1.4 地球曲率对测量工作的影响测区范围较小，大地水准面近似为水平面时对水平距离和高程的影响§1.5 测量工作概述(1)、测量的任务测定和测设1) 测定地物，地貌一定比例尺缩绘成地形图。在测区布设控制点A,B,C,D,E,F，测出其x,y,H坐标，已知点安置仪器，测量地物与地貌特征点坐标，特征点坐标按比例尺缩小展绘到图纸。地物、地貌特征点碎部点，测量碎部点坐标的方法与过程碎部测量。2) 测设将图纸设计的建构筑物放样到实地。已设计出P、Q、R三幢建筑物，用极坐标法标定到实地在A点安置仪器，F点定向，拨角1，在该方向上量距S1(2) 结论测定、测设在控制点上进行。测量工作的原则先控制后碎部测量规范规定，测量控制网由高级向低级分级布设。平面三角控制网一等、二等、三等、四等5、10和图根网的级别分级布设，一等网精度最高，图根网精度最低。控制网等级高，网点之间的距离大、点的密度稀、控制的范围大。控制网布网原则从整体到局部。§1.6 测量常用计量单位与换算测量常用角度、长度、面积几种法定计量单位的换算关系第二章水准测量教学目的：1、了解测定地面点高程的几种方法和原理。 2、理解在建筑工程测量中被广泛应用的视线高测量方法，转点和测站的意义。 3、掌握水准仪的基本操作程序、度数方法、记录计算和各项检验校正。教学任务与内容：1、水准测量的原理2、水准测量的仪器和工具3、水准仪的基本操作程序4、水准测量方法学 时：22学时。教学条件：多媒体教室。教学方法：先用多媒体理论教学，然后带领学生做室外测量练习。高程测量测量地面点的高程。方法水准测量、三角高程测量、GPS高程测量、气压高程测量、水准测量精度最高§2.1 水准测量原理 水准仪水平视线，读取水平视线在标尺上的读数，水准测量方向AB。A尺后视尺， 读数a后视读数。B尺前视尺， 读数b前视读数。AB高差 hAB=abA点高程HA已知， 求出B点高程 HB= HA + hAB视线高程 Hi= HA +aB点高程 HB= Hi b常用于施工测量，放样点的高程。A，B两点相距较远时，连续水准测量。中间设置转点(TP)，放置尺垫。h1=a1b1， h2=a2b2， h3=a3b3， hn=anbn。hAB= h1 h2 h3 hn= hihAB=aibi§2.2 水准测量的仪器与工具 水准仪，水准尺，尺垫。微倾式水准仪调整微倾螺旋管水准气泡居中水平视线，水准仪望远镜、水准器、基座。3) 水准尺与尺垫水准尺：2m5m，有四种类型，常用直尺。直尺A、B尺，两把一对，每把有黑、红两面分划与注记。A尺黑面分划03m，红面分划4.687m7.687m。B尺黑面分划03m，红面分划4.787m7.787m。A、B尺黑面注记的零点差为0，红面注记的零点差为0.1m。§2.3 水准测量的方法(1) 水准点 水准测量等级：一、二、三、四等与图根水准。一、二等为精密水准测量，三四等为普通水准测量。为统一全国高程系统和满足各种测量的需要国家各级测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点称水准点(BM)，分地面点与墙上点。(2) 水准路线水准点之间进行水准测量所经过的路线 。附合水准路线，闭合水准路线，支水准路线。检核条件高差闭合差fh。附合水准路线：fh=hi(HBM2 HBM1)。闭合水准路线：fh=hi0=hi 。支水准路线：fh=h往h返。(3) 水准测量方法每站高差观测两次，以检核观测数据的正确性。1) 两次仪器高法两次不同仪器高度的水平视线(改变仪器高度应在10cm以上)测定相邻两点间的高差，图根水准测量两次高差之差应小于5mm，否则应重测。2) 双面尺法 读取每一把水准尺的黑面和红面分划读数，前、后视尺的黑面读数计算出一个高差，前后视尺的红面读数计算出另一个高差，两次高差之差应小于5mm，否则应重测。 瞄准后视点水准尺黑面分划精平读数； 瞄准后视点水准尺红面分划精平读数； 瞄准前视点水准尺黑面分划精平读数； 瞄准前视点水准尺红面分划精平读数。上述观测顺序简称为“后后前前”。(5) 水准测量成果处理根据已知水准点的高程，水准路线高差观测值，分配高差闭合差，计算出未知点的高程。附合水准路线fh=hi(H终 H起)。闭合水准路线fh=hi0=hi 。支水准路线fh=h往h返。图根水准高差闭合差允许值fh平坦地区 fh允=±40L(mm) 山地fh允=±12n(mm)fh< fh允时，可以分配高差闭合差。原则：反号，按路线长Li(平坦)或测站数ni(山地)比例分配高差改正数 Vi公式：第三章角度测量教学目的：1、了解经纬仪的精度分级和仪器精度的概念。 2、理解水平角、竖直角的测量原理，读数和置数方法，照准目标的位置，观察限差要求，水平角观察的误差来源和消减的措施。 3、掌握经纬仪对中、整平的方法，测回法和竖直角的观测、记录和计算。教学任务与内容：1、水平角测量原理2、光学经纬仪3、水平角的观测4、竖直角的观测5、经纬仪的检校学 时：24学时。教学条件：多媒体教室。角度类型水平角与竖直角。角度测量测量地面点连线的水平夹角视线方向与水平面的竖直角仪器经纬仪，全站仪。水平角测量求算点的平面位置，竖直角测量测定高差，或将倾斜距离化算为水平距离。§3.1 角度测量的基本概念(1) 水平角测量原理 地面一点与两个目标点的连线在水平面投影的夹角， 或过B ，C两点铅垂面与过B ，A两点铅垂面的两面角在B点水平安置刻度圆盘，(顺时针注记)测出 BA方向在度盘的读数 a， BC方向在度盘的读数 c，水平角=ca(2) 竖直角测量原理 竖直面内，视线与水平线的夹角。视线在水平线上方为仰角，竖直角>0；视线在水平线下方为俯角，竖直角<0 。铅垂面内安置一个刻度圆盘，视线水平时的竖盘读数为90°，视线倾斜时的竖盘读数为L，视线方向竖直角=90 ° L。§3.2 光学经纬仪 国产光学经纬仪型号(Da di ce liang Jing wei yi)DJ07，DJ1，DJ2，DJ6，DJ30，D，J代表 “大地测量”和“经纬仪” ，07，1，2，6，30分别为一测回方向观测中误差秒数。工程测量常用DJ6 级。徕卡光学经纬仪型号(Theodolite)T4(0.5)，T3 (1) ，T2 (2) ，T1 (6)(1) DJ6级光学经纬仪的结构方向经纬仪和复测经纬仪。方向经纬仪用于地表测量。复测经纬仪用于光线较暗的地下工程测量。结构基座,水平度盘,照准部1) 基座 三个脚螺旋,一个圆水准气泡粗平仪器。水平度盘旋转轴套在竖轴套外围，仪器固定在基座上；2) 水平度盘 圆环形光学玻璃盘片，盘片边缘刻划顺时针注记0°360°角度值。3) 照准部水平度盘上，能绕竖轴旋转的全部部件总称，竖轴、U形支架、望远镜、横轴、竖盘指标管水准器、读数装置， 竖轴VV照准部旋转轴，水平度盘变换螺旋。(2) DJ6级光学经纬仪的读数装置度盘，光路系统，测微器。水平度盘和竖盘上的分划线，经棱镜和透镜成像，显示在望远镜旁的读数显微镜内。有测微尺读数装置，单平板玻璃读数装置两种。§3.3 经纬仪的使用(1) 经纬仪的安置 内容对中，整平。使仪器竖轴位于过测站点的铅垂线上，水平度盘和横轴处于水平位置，竖盘位于铅垂平面内。方法垂球对中，光学对中。打开三脚架腿，调整长度使脚架高度适合于观测者高度，张开三角架，安置在测站上，架头大致水平。取出经纬仪放置在三角架头上，仪器基座中心基本对齐三角架头的中心，旋紧连接螺旋。1) 垂球对中法安置经纬仪将垂球悬挂于连接螺旋中心的挂钩上，调整垂球线长度使垂球尖略高于测站点。粗对中与粗平：平移三脚架，使垂球尖大致对准测站点中心，将三脚架的脚尖踩入土中。精对中：稍微旋松连接螺旋，双手扶住仪器基座，在架头上移动仪器，使垂球尖准确对准测站点，旋紧连接螺旋。垂球对中误差应小于±3mm。精确整平：旋转脚螺旋，在相互垂直的两个方向使照准部管水准气泡居中。2) 使用光学对中法安置经纬仪 光学对中器的结构。粗对中手握三角架，眼睛观察光学对中器，移动三脚架，对中标志基本对准测站点中心，脚尖踩入土中。精对中旋转脚螺旋对中，使对中误差<±1mm。粗平伸缩脚架腿，使圆水准气泡居中。精平转动照准部，旋转脚螺旋，使管水准气泡在相互垂直的两个方向居中。精平操作会略微破坏已完成的对中关系。再次精对中旋松连接螺旋，眼睛观察光学对中器，平移仪器基座(注意，不要有旋转运动)，使对中标志准确对准测站点中心，拧紧连接螺旋。旋转照准部，在相互垂直两方向检查管水准气泡居中情况否则从再次精对中开始重复操作。(2) 瞄准和读数测角照准标志竖立于测点的标杆、测钎、用三根竹杆悬吊垂球线或觇牌。水平角测量，望远镜十字丝竖丝瞄准照准标志。 目镜对光望远镜对向明亮背景，转动目镜使十字丝清晰 ； 粗瞄目标望远镜上的粗瞄器瞄准目标 ，水平、垂直制动； 精瞄目标从望远镜观察，旋转水平、垂直微动螺旋。 读数打开度盘照明反光镜，调整开度和方向，照亮读数窗口。§3.4 水平角观测测回法，方向观测法。(1) 测回法观测两个方向之间的单角，一测回操作步骤：盘左：照准A点配水平盘读数顺时针转C点读数；盘右：照准C点读数逆时针转A点读数。测回法观测水平角的记录格式(2) 方向观测法观测三个及以上方向用，一测回操作步骤：选择标志十分清晰的点作零方向，如A点。 盘左照准A点配水平度盘盘左(顺时针)：瞄A读数瞄B读数瞄C读数瞄D读数再瞄A读数(盘左归零)。盘右(逆时针)：瞄A读数瞄D读数瞄C读数瞄B读数再瞄A读数(盘右归零)。方向观测法观测水平角记录格式(3) 方向观测法的限差城市测量规范规定的限差。照准点垂直角超过±3°时，该方向2C较差按同一观测时段内相邻测回比较。(4) 水平角观测的注意事项 1) 仪器高度与观测者身高相适应；三脚架踩实，仪器与脚架连接牢固，操作仪器时，不要用手扶三脚架；转动照准部和望远镜前，应先松开制动螺旋，使用各种螺旋时，用力应轻。2) 精确对中，尤其对短边测角。3) 观测目标间高低相差较大时，更应注意整平仪器。4) 照准标志应竖直，用十字丝交点瞄准标杆或测钎底部。5) 记录要清楚，应当场计算，发现错误，立即重测。6) 一测回水平角观测中，不得再调照准部管水准气泡，气泡偏离中央>2格，应重新整平与对中仪器，重新观测。§3.5 竖直角观测(1) 竖直角的用途 将观测的倾斜距离化算为水平距离或计算三角高程。1) 倾斜距离化算为水平距离 D=Scos2) 三角高程计算 hAB=Ssin+i-vHB=HA+hAB(2) 竖盘构造竖盘固定在望远镜横轴一端并与望远镜连接在一起，竖盘随望远镜一起绕横轴旋转，竖盘面垂直于横轴。竖盘读数指标与竖盘指标管水准器连接在一起，望远镜置于盘左，竖盘指标管水准气泡居中时，竖盘读数应为90°。(3) 竖直角的计算 盘左竖直角：L=90°L盘右竖直角：R=R 270°(4) 竖盘指标差 竖盘指标差望远镜视准轴水平竖盘读数相对于正确值(90°(盘左)或270°(盘右) 角度的偏差x。盘左竖直角：=90°xL= L x，左加；盘右竖直角：=R (270°x)= R x ，右减；指标差： x =(R L )/2；盘左盘右取平均：=(L R )/2，抵消竖盘指标差。(5) 竖直角观测 经纬仪安置在点上，量取仪器高i目标点应量取觇标高v用十字丝横丝瞄准目标特定位置，一般为标顶hAB=Ssin+i-v竖直角观测手簿与计算盘左竖直角：L=90°L盘右竖直角：R=R 270°指标差： x =(R L )/2盘左盘右取平均：=(L R )/2(6) 竖盘指标自动归零补偿器 仪器竖盘光路中安装补偿器，代替竖盘指标管水准器仪器竖轴偏离铅垂线的角度在一定范围内时通过补偿器能读到相当于竖盘指标管水准气泡居中时的读数第四章距离测量与直线定向学习目的：1、了解距离测量的目的。 2、理解标准方向线有三种。 3、掌握钢尺精密量距。教学任务与内容：1、钢尺量距2、视距测量3、直线定向4、坐标正、反算5、电子测距学 时：4学时。教学条件：多媒体教室。方法钢尺量距、视距测量、电磁波测距和GPS测量。 §4.1 钢尺量距 (1) 量距工具 1) 钢尺长度20m，30m，50m。2) 辅助工具(2) 直线定线确定分段丈量的分段点在待量直线端点的连线上 。1) 目测定线2) 经纬仪定线 (3) 钢尺量距的一般方法 1) 平坦地面的距离丈量先量整尺段长，最后量余长。DAB=n×尺段长+余长需往、返丈量，返测时应重新定线。往、返丈量距离的相对误差K=|DABDBA|/D1/3000。例如， DAB=162.73m， DBA=162.78m，相对误差K=|162.73162.78|/162.755=1/3255< 1/30002) 倾斜地面的距离丈量 平量法吊垂球线投影。 斜量法量斜距，测高差或竖角化算为平距。D=S cos=S2h2(4) 钢尺量距的精密方法 一般方法量距，相对误差为1/10001/5000，精密方法量距，相对误差为1/100001/40000，主要工具：钢尺、弹簧秤、温度计、尺夹等。钢尺应经检验尺长方程式，量距时应使用弹簧秤施加鉴定时的拉力(15kg)。距离应进行温度与尺长改正。(5) 钢尺量距的误差分析 1) 尺长误差钢尺名义长度与实际长度不符的误差。具有积累性，丈量距离越长，误差越大。2) 温度误差温度变化1，丈量30m距离的影响为0.4mm。3) 钢尺倾斜和垂曲误差地面不平坦，钢尺不水平或中间下垂而成曲线，所量长度>实际长度。整尺段悬空时，中间应有人托住钢尺。4) 定线误差使所量距离为一组折线，丈量结果偏大。丈量30m的距离，偏差为0.25m时，量距偏大1mm。5) 拉力误差钢尺丈量拉力应与检定拉力相同。拉力变化2.6kg，尺长改变1mm。6) 丈量误差插测钎不准，前、后尺手配合不佳，余长读数不准丈量中应尽量准确对点，配合协调。§4.2 视距测量 望远镜十字丝分划板视距丝，厘米分划视距标尺。根据光学原理测定两点间的距离和高差视距测量的相对误差约为1/300，低于钢尺量距测定高差的精度低于水准测量。主要用于地形测量的碎部测量中。(1) 视准轴水平时的视距计算公式 l视距间隔。相似三角形原理：d/f=l/p，d= lf/p=Kl，K=f/p，K=100D=d+f+=Kl+C，C= f+相对于Kl，C一般很小，可以忽略不计，DKl。例如：D=Kl=100(1.3851.190)=19.5m高差：hAB=iv(2) 视准轴倾斜时的视距计算公式 l=l cos，S=Kl=Kl cosD=Scos=Klcos2h= Ssin=Klcossin=0.5Klsin2=Dtanh+v=h+i，h= h+iv=0.5KLsin2+iv= Dtan+iv(3) 视距测量的误差分析 1) 读数误差 S=Kl，视距间隔l的读数误差被扩大100倍读数误差为lmm，对距离的影响为0.lm。标尺读数前应先消除视差，上、下丝读数应几乎同时进行。视距测量的距离不能太长，测量的距离越长，标尺1cm分划的长度在望远镜十字丝分划板上的成像长度越小，读数误差越大。 2) 标尺不竖直误差标尺偏离铅垂线方向d角时，对水平距离的影响目估使标尺竖直的误差d=1°，Kl=100m，=5°，dD=0.15m，=30°，dD=0.76m。 结论：标尺倾斜对测定水平距离的影响随视准轴竖直角的增大而增大。在山区测量时应特别注意将标尺竖直。3) 竖直角观测误差 对水平距离的影响较小，主要影响高差 Kl=100m，d= 1， =5°，dD=0.03m。4) 大气折光的影响近地面大气折光使视线产生弯曲，日光照射下，大气湍流会使成像晃动，风力使标尺摇动，使视距测量产生误差。视距测量时，不要使视线太贴近地面，成像晃动剧烈或风力较大时，应停止观测。阴天且有微风时是观测最有利的气象条件。第五章测量误差的基本知识学习目的：1、了解误差产生的原因。 2、掌握产生系统误差的原因和偶然误差的产生。教学任务与内容：1、测量误差及基本分类2、偶然误差的特性3、衡量精度的标准4、算术平均值及其观测值的中误差5、误差传播定律学 时：4学时。教学条件：多媒体教室。§5.1 测量误差及其分类用仪器对某量进行观测，就会产生误差。表现在同等条件下对某个量进行多次重复观测，所得观测值l1， l2 ， ln一般互不相等。设观测量的真值 ，观测量li的误差产生误差的原因仪器误差、观测误差与外界环境。误差分类偶然误差、系统误差。(1) 偶然误差符号与大小呈偶然性，单个偶然误差无规律，大量的偶然误差有统计规律。偶然误差真误差。(2) 系统误差符号与大小保持不变，或按一定规律变化。误差定义规范规定测量仪器使用前应进行检验和校正；按规范要求操作；布设平面与高程控制网测量控制点的三维坐标时，应有一定量的多余观测。严格按规范要求进行测量时，系统误差可被消除或削弱到很小，只讨论误差包含有偶然误差(真误差)的情形。§5.2 偶然误差的特性定义大部分情况下，真值 未知，求不出。某些情形中，观测量函数的真值已知，案例，三角形内角和闭合差定义为 i=(1+ 2 + 3)i180°真值， 的真误差结论：三角形闭合差的真误差等于闭合差本身。 偶然误差有界。一定观测条件、有限次观测中，偶然误差的绝对值不超过一定限值； 小误差出现的频率大，大误差出现的频率小， 绝对值相等的正、负误差出现的频率大致相等； 观测次数n，偶然误差平均值0§5.3 衡量精度的标准(1) 标准差与中误差对真值 进行了n次等精度独立观测，观测值l1， l2 ， ln 真误差1，2 ，n 观测值的标准差n有限时的标准差 中误差(mean square error)，用m表示。(3) 极限误差偶然误差有界在一定的测量条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定的界限。当某观测值超过了其界限时，认为该观测值含有系统误差，应剔除它。测量上，称偶然误差的界限为极限误差，简称为限差，其值一般取中误差的2倍或3倍。 §5.4 误差传播定律及其应用测量中，有些未知量不能直接观测测定，需由直接观测量计算求出。水准仪一站观测的高差h=a-b三角高程测量初算高差h=Ssin直接观测量的误差导致它们的函数也存在误差，函数的误差由直接观测量的误差传播过来。第六章全站仪及GPS测量原理学习目的：1、了解全站仪测量及GPS定位的基本原理。 2、理解全站仪测量及GPS定位测量的基本方法。 3、掌握全站仪测量及GPS测量技术。 教学任务与内容：1、全站仪电子速测仪。 2、GPS全球卫星定位系统简介。学 时：4学时。教学条件：多媒体教室。教学方法：先用多媒体理论教学，然后带领学生看GPS和全站仪的使用视频。1 全站仪概述电子测角、光电测距、微处理器与机载软件组合智能光电测量仪器。(1) 三同轴望远镜 望远镜视准轴，测距红外光发射光轴，接收回光光轴。(2) 键盘操作面板按键输入指令进行操作，按键硬键，软键。 硬键有一个固定功能，兼有第二、第三功能。软键操作机载软件菜单，功能显示于屏幕底部。(3) 数据存储与通讯内存可存储至少3000个点的测量数据与坐标数据，有些配有CF卡或SD卡来增加存储容量。一个RS232C串行通讯接口，使用专用数据线与计算机的COM口连接，使用数据通讯软件实现全站仪与PC机的双向数据传输。(4) 电子补偿器竖轴倾斜量分解成视准轴方向CC和横轴方向HH双轴。电子补偿器单轴补偿(CC)，双轴补偿(CC，HH)。类型摆式，液体。液体补偿器的补偿范围一般为±3。双轴倾斜量被传输到仪器微处理器，自动改正水平方向与垂直方向观测值。2 GPS概述73年12月，美国国防部组织开始研制新一代军用卫星导航系统GPS，89年2月14日发射第一颗GPS卫星，94年3月28日发射完第24颗卫星，目前在轨卫星数超过32颗。均匀分布在6个与赤道倾角为55°的近似圆形轨道上，每个轨道4颗卫星运行，距地表平均高度20200km，速度为3800m/s，运行周期为11h58min。每颗卫星覆盖全球38的面积，保证在地球上任何地点、任何时刻、高度15°以上天空能同时观测到4颗以上卫星。3 观看全站仪和GPS仪器教学片。第七章小区域控制测量学习目的：1、了解国家平面控制网和高程控制网的建立原则。 2、理解导线测量师建立小区域平面控制网的一种常用方法。 3、掌握国家三、四等水准测量的观测、记录和计算。教学任务与内容：1、控制测量概述。 2、导线测量的外业观测。 3、导线测量的内业计算。 4、全站仪导线测量。 5、GPS平面控制测量。 6、三、四等水准测量。 7、三角高程测量。学 时：4学时。教学条件：多媒体教室。教学方法：先用多媒体理论教学，然后带领学生做分组室外测量练习，进行四等水准测量实训，选择校内闭合水准线路进行四等水准测量，提交测量记录和实训报告。7.1 控制测量概述测量并计算控制点x，y，H坐标控制测量。测量并计算控制点x，y坐标平面控制测量。测量并计算控制点H坐标高程控制测量。由高级低级，按一、二、三、四等布设。(1) 平面控制测量国家平面控制网主要用三角测量法布设，西部困难地区采用导线测量法。一等三角锁沿经、纬线布设成纵横交叉的三角锁系，锁长200250km，构成120个锁环； 一等三角锁由近于等边的三角形组成，边长为2030km。二等三角测量有两种布网形式，一是由纵横交叉的两条二等基本锁将一等锁环划分成4个大致相等的部分，这4个空白部分用二等补充网填充，称纵横锁系布网方案；二是在一等锁环内布设全面二等三角网的全面布网方案。二等基本锁边长2025km，二等网的平均边长13km。一等锁两端和二等网中间，测定起算边长、天文经纬度和方位角。国家一、二等网合称为天文大地网，我国天文大地网于1951年开始布设，1961年基本完成，1975年修补测工作全部结束。三、四等三角网为在二等三角网内进一步加密。城市或厂矿地区，应在国家等级控制点的基础上，根据测区的大小、城市规划或施工测量的要求，布设不同等级的城市平面控制网，供地形测图和测设建、构筑物时使用。建立城市平面控制网可采用GPS测量、三角测量、各种形式边角组合测量和导线测量方法。(2) 高程控制测量高程控制测量方法有水准测量和三角高程测量。在全国领土范围内，由一系列按国家统一规范测定高程的水准点构成的网国家水准网，水准点上设有固定标志，以便长期保存。国家水准网按逐级控制、分级