工程测量教学ppt课件.ppt

1 基础知识,本章内容简介和教学目标1.1 建筑工程测量的任务1.2 地面点位的确定及其表示方法1.3 测量的基本工作及基本原则,1 基础知识,本章内容简介：建筑工程测量的任务确定地面点的平面位置很表示地面点的方法高程和高差的计算测量的三项基本工作测量的基本原则本章教学目标：了解建筑工程测量的主要内容掌握地面点的表示方法熟悉测量中的坐标系统与高程系统,1 基础知识1.1 建筑工程测量的任务,1.1.1 测量的主要内容测量的主要内容是:测定和测设(1)测定 用测量仪器和工具,对地球表面的点进行测量、计算,获取一系列测量数据,并根据获取的数据缩绘成地形图,为工程规划、设计提供依据.(2)测设(又叫放样) 将地形图上规划好的建筑物的相关位置,通过测量标定到地面上,指导施工.1.1.2 建筑工程测量的任务(1)地形测量 (2)施工测量 (3)变形测量,1 基础知识1.2 地面点位的确定及其表示方法,点的位置用坐标(x,y)和高程(H)表示1.2.1 坐标系统常用的坐标系统包括:地理坐标系、高斯平面直角坐标系和独立平面直角坐标系 .(1)地理坐标系地理坐标系用经度()和纬度()来表示.首子午线以东为东经,以西为西经;取值范围: 0180赤道以北为北纬,以南为南纬.取值范围: 090,1 基础知识1.2 地面点位的确定及其表示方法,地理坐标系 高斯平面直角坐标系(2)高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系用平面直角坐标X,Y表示.为减少地球曲率的影响,将地球表面分成若干带,展开后投影到平面上,每一带为一个独立坐标系,投影后的中央子午线及赤道分别为X轴和Y轴.,1 基础知识1.2 地面点位的确定及其表示方法,(3)独立平面直角坐标系独立平面直角坐标系用坐标X,Y表示坐标轴与象限坐标轴的方向:以北为X轴的正向,以东为Y轴的正向坐标原点:选在测区的西南角坐标象限:按顺时针方向编号坐标(X,Y)与坐标增量(X,Y) 坐标与象限如图所示:A点坐标为(XA,YA) B点坐标为(XB,YB),1 基础知识1.2 地面点位的确定及其表示方法,则A点到B点的坐标增量: XABXBXA YABYBYA1.2.2 高程系统(1) 高程从高程起算面开始,沿着铅垂线的方向到地面点的距离为高程.(2)高程起算面与高程的分类高程起算面的分类高程起算面分为:大地水准面和假定水准面高程的分类高程分为:绝对高程(简称高程)和相对高程,1 基础知识1.2 地面点位的确定及其表示方法,(3)高程与高差HA 为A点的绝对高程HA为A点的相对高程HB 为B点的绝对高程HB为B点的相对高程hAB 为A点到B点的高差 高差具有方向性 高程与高差即：hAB hBA hAB HB HA 高差为“”表示上升 高差为“”表示下降,1 基础知识1.3 测量的基本工作及基本原则,1.3.1 测量的3项基本工作 测量的3项基本工作：测角度、测距离和测高差1.3.2 测量的基本原则测量的基本原则：（1）布局上：从整体到局部（2）次序上：先控制后碎部（3）精度上：由高级到低级（4）步步有校核，校核合格后方可进入下一步工作,2 常用测量仪器,本章内容简介和教学目标2.1 水准仪及其使用2.2 经纬仪及其使用2.3 全站仪及其使用,2 常用测量仪器,本章内容简介：DS3微倾式水准仪的构造、使用及其检验和校正DJ6微倾式经纬仪的构造、使用及其检验和校正全站仪的构造、功能、使用及其保养本章教学目标：了解水准仪、经纬仪的构造、检验和校正掌握水准仪和经纬仪的使用了解全站仪的构造、功能掌握全站仪的使用,2 常用测量仪器2.1 水准仪及其使用,水准仪的主要用途是：测高差2.1.1 DS3微倾式水准仪的构造 DS3微倾式水准仪的构造如图所示，DS3微倾式水准仪由望远镜、水准器、基座和附件组成,2 常用测量仪器2.1 水准仪及其使用,2.1.1 DS3微倾式水准仪的构造（1）望远镜望远镜的用途：瞄准水准尺并读数望远镜的组成：物镜、目镜、十字丝分划板、调焦透镜、物镜和目镜对光螺旋物镜、目镜的作用：使目标成像位于十字丝分划板上并一起放大十字丝分划板的作用：瞄准目标并读数调焦透镜与物镜对光螺旋的作用：使目标清晰目镜对光螺旋的作用：使十字丝清晰,2 常用测量仪器2.1 水准仪及其使用,2.1.1 DS3微倾式水准仪的构造视差：眼睛在目镜处微微移动而读数发生变化的现象。消除视差的方法：反复调节物镜、目镜对光螺旋，使目标影像落在十字丝分划板上（2）水准器水准器分为：管水准器和圆水准器圆水准器气泡居中表示视线粗平管水准器气泡居中表示视线精平,2 常用测量仪器2.1 水准仪及其使用,2.1.1 DS3微倾式水准仪的构造（3）基座基座呈三角形，由基座、角螺旋（3个）和连接板组成。基座的作用：支承仪器的上部并与脚架连接（4）附件制动螺旋、微动螺旋的作用：使望远镜在水平方向制动和微动。微倾螺旋的作用：使望远镜在竖直面内微倾。,2 常用测量仪器2.1 水准仪及其使用,2.1.1 DS3微倾式水准仪的构造（5）水准尺和尺垫水准尺和尺垫与水准仪配套使用。水准尺：双面尺或单面尺双面尺：整尺长3m，红、黑双面注记。黑面是主面，尺底从零起算；红面是辅面，尺底分别以4687mm（A尺）和4787mm（B尺）起算。等级测量时：A尺和B尺配套使用。尺垫：由三角形或圆形铸铁制成，下端有3个支脚，顶面为半球状。,2 常用测量仪器2.1 水准仪及其使用,2.1.2 水准仪的使用安置步骤：安置仪器 瞄准 精平 读数（1）安置仪器选择安置点，打开脚架使高度适中，架头大致水平，拧紧伸缩固定螺旋，打开仪器箱取出仪器，连接在架头上，拧紧连接螺旋，使圆水准器气泡居中。（2）瞄准瞄准步骤：目镜对光 粗瞄 物镜对光 精瞄 消除视差,2 常用测量仪器2.1 水准仪及其使用,2.1.2 水准仪的使用（3）精平调微倾螺旋，使水准管半像吻合，此时视线即达精平（4）读数读4位数，即m，dm，cm，mm精平后读数，mm位估读,2 常用测量仪器2.1 水准仪及其使用,2.1.3 DS3微倾式水准仪的检验和校正水准仪的主要轴线及应满足的条件圆水准器轴LL竖轴（次要条件）十字丝横丝竖轴VV（次要条件）水准管轴LL视准轴CC（主要条件） 观看动画 水准仪轴线间关系。 水准仪的几何轴线,2 常用测量仪器2.1 水准仪及其使用,2.1.3 DS3微倾式水准仪的检验和校正（1）圆水准器的检校检验使圆水准器气泡居中，然后在仪器水平方向旋转180，若气泡仍居中，则满足要求，否则应校正。校正用校正针拨圆水准器的校正螺旋，使气泡退回偏离值的一半。,2 常用测量仪器2.1 水准仪及其使用,2.1.3 DS3微倾式水准仪的检验和校正（2）十字丝分划板的检校检验整平仪器，用十字丝中横丝的交点对准一点状目标，拧紧制动螺旋，转动微倾螺旋，若点状目标始终在中横丝上移动，则满足要求，否则，需校正。校正 松开十字丝分划板固定螺丝，转动十字丝环，使中横丝末端与点状目标重合，再旋紧固定螺丝。（3）水准管的检校,2 常用测量仪器2.1 水准仪及其使用,2.1.3 DS3微倾式水准仪的检验和校正检验在较平坦的地段选相距80m左右的A、B两点，在中间安置仪器，测A、B两点间的高差hABa1b1（此时消除了i角的误差），至少测两次高差，高差之差不大于3mm时取平均值即为正确高差。将仪器搬至A点（或B点）近旁（距水准尺3m左右），再测A点到B点的高差：hABa2b2a近b远若hAB等于正确高差,说明水准管轴与视准轴平行,此时满足要求;若hAB不等于正确高差,相差超过5mm,则需要校正。,2 常用测量仪器2.1 水准仪及其使用,2.1.3 DS3微倾式水准仪的检验和校正校正.根据公式算出远尺的正确读数hABa近b远式中: hAB为用仪器安置在中间时的平均高差hAB 代替； a近为近尺的正确读数。远尺的正确读数为: b远(正确)a近hAB.调节微倾螺旋,使远尺读数b远变为远尺的正确读数b远(正确)。.用校正针拨水准管的校正螺旋，使管水准气泡居中，则水准管轴水平。,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,经纬仪的主要用途：测角2.2.1 DJ6型光学经纬仪的构造 如图所示， DJ6型光学经纬仪由照准部、水平度盘、基座组成。 DJ6型光学经纬仪的构造,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.1 DJ6型光学经纬仪的构造（1）照准部照准部包括：望远镜、竖直度盘、照准部水准管和读数装置。望远镜的作用：瞄准目标。竖直度盘的作用：测天顶距和竖直角。照准部水准管的作用：精确整平仪器。读数显微镜的作用：读取水平度盘和竖直度盘的读数。,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.1 DJ6型光学经纬仪的构造（2）水平度盘水平度盘的作用：度量水平角。水平度盘有0360的刻划线。（3）基座基座的组成：轴座、脚螺旋和三角形底板。基座的作用：支承仪器的上部。,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.2 DJ6型光学经纬仪的使用安置步骤：安置仪器 瞄准目标 读数（1）安置仪器 对中、整平目的对中的目的：是水平度盘的中心与测站点位于同 一铅垂线上。整平的目的：使水平度盘水平。,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.2 DJ6型光学经纬仪的使用标准对中的标准：光学对中仪器：光学对中器分划板中心与地面点位中心重合。垂球对中仪器：垂球尖与地面点位于同一铅垂线上。整平的标准：仪器旋转到任意位置时，照准部水准管气泡均居中。,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.2 DJ6型光学经纬仪的使用光学经纬仪的安置操作步骤：脚架安置在测站点，架头大致水平目估对中，装仪器。调节对中器调焦螺旋，使分划板和测站点清晰。移动脚架，大致对中，踩紧3个脚架。调节脚螺旋，进一步对中。伸缩脚架，使圆水准器气泡对中。转动脚螺旋，使照准部水准管气泡居中。松仪器连接螺旋，平移仪器，再次对中。,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.2 DJ6型光学经纬仪的使用（2）瞄目标测水平角，用竖丝瞄目标测天顶距和竖直角，用中横丝瞄目标瞄准步骤：用望远镜粗瞄器粗瞄目标。调节目镜对光螺旋使十字丝清晰。调节物镜对光螺旋使目标清晰。调节微动螺旋精瞄目标。反复调节物镜和目镜对光螺旋，消除视差。,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.2 DJ6型光学经纬仪的使用（3）读数读数时，打开反光镜并调节读数显微镜使读数窗清晰。竖直度盘读数时，应调节竖直度盘指标水准管微动螺旋，使竖直度盘指标水准管气泡居中后再读数。,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.3 DJ6型光学经纬仪的检校经纬仪的主要轴线及应满足的条件：水准管轴竖轴视准轴横轴横丝竖丝十字丝的竖丝横丝 观看动画经纬仪轴线间的关系。 经纬仪主要轴线,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.3 DJ6型光学经纬仪的检校（1）照准部水准管竖轴检验步骤：使圆水准管气泡居中。使水准管气泡居中。仪器水平方向转180，若气泡仍居中，则满足要求，否则需要校正。校正用校正针拨水准管一端的校正螺旋，使气泡退回一半。,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.3 DJ6型光学经纬仪的检校（2）十字丝的竖丝横轴检验整平仪器用十字丝交点瞄准一点状目标P调节竖直度盘微动螺旋，若P点始终在竖丝上移动，则满足要求，否则需校正。,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.3 DJ6型光学经纬仪的检校校正松十字丝环的固定螺旋旋正十字丝环上紧固定螺旋 （3）视准轴横轴 检验 视准轴的检验和校正在平坦地面上，选择相距约100m的A、B两点。,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.3 DJ6型光学经纬仪的检校在、连线的中间O点安置仪器,在A点竖立一标志,在B点横置一根有毫米分划的小尺,使之垂直于AB,与仪器大致同高。整平仪器，盘左瞄A点，倒镜，在横尺上得读数B1，盘右瞄A点，再倒镜，在横尺上得读数B2，若B1与B2重合，则满足要求，否则需要校正。校正量取B1B2的四分之一得B3。在盘右，用校正针拨十字丝分划板校正螺丝，使十字丝交点由点移动到,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.3 DJ6型光学经纬仪的检校（）横轴竖轴检验在距墙20m处安置经纬仪。盘右：瞄墙高处P点（仰角约30），固定照准部，放平望远镜，在墙上标出P1。盘右：瞄P点，固定照准部，放平望远镜，在墙上标出P2。若点P1与点P2重合，满足要求，否则需要校正。,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.3 DJ6型光学经纬仪的检校校正由专业人员进行。（5）指标差的检校检验整平仪器，盘左、盘右瞄统一目标，指标水准管气泡居中，盘左时读竖直度盘读数L，盘右时读竖直度盘读数R。计算指标差： X（LR360）2 若指标差超限，需要校正。,2 常用测量仪器2.2 经纬仪及其使用,2.2.3 DJ6型光学经纬仪的检校校正计算出正确的盘右竖直度盘的读数： R正确RX盘右：瞄准原位置不变，调节指标水准管微动螺旋，使盘右读数为R正确。用校正针拨指标水准管校正螺丝，使气泡居中。,2 常用测量仪器2.3 全站仪及其使用,全站仪是一种集电子测角、电子测距于一体的仪器。2.3.1全站仪的构造全站仪由光电测距仪、电子经纬仪和微处理器组成2.3.2全站仪的功能全站仪的功能：角度测量、距离测量、坐标测量、对边测量、悬高测量、数据采集、内存文件管理、数据通讯观看录像认识全站仪。观看录像认识GPS接收机。,3 角度测量,本章内容简介和教学目标3.1 角度测量原理3.2 角度观测3.3 角度测量的主要误差,3 角度测量,本章内容简介：角度测量原理角度观测角度测量的主要误差来源及消减方法本章教学目标：理解水平角与天顶距的概念掌握水平角及天顶距的观测与计算熟悉角度测量的误差来源及消减方法,3 角度测量3.1 角度测量原理,测角仪器有经纬仪（光学经纬仪、电子经纬仪）和全站仪3.1.1角度的概念（1）水平角（）地面上一点至两 个目标的方向线在水平面上的投影，称为水平角。 水平角测量,3 角度测量3.1 角度测量原理,3.1.1角度的概念（2）竖直角和天顶距竖直角（）在同一竖直面内，视线与水平线的夹角称为竖直角。 天顶距与竖直角,3 角度测量3.1 角度测量原理,3.1.1角度的概念仰角为正（090）仰角为负（090）天顶距（Z）在同一竖直面内，视线与铅垂线天顶方向间的夹角。天顶距的取值范围：（0180）竖直角与天顶距的关系 Z90天顶距不存在负值。,3 角度测量3.1 角度测量原理,3.1.2角度测量原理(1)水平角测量原理为测水平角,安置一水平度盘,使度盘中心O与角顶点O位于同一铅垂线上.若水平度盘的读数分别为a、b,则OA与OB之间的水平角为: ba式中:a为夹角右边的读数； b为夹角左边的读数。,3 角度测量3.1 角度测量原理,3.1.2 角度测量原理(2)竖直角和天顶距测量原理为测竖直角和天顶距,安置一竖直度盘,通过竖直度盘中心的铅垂线来指示读数,测得天顶距Z,由 Z90计算竖直角。,3 角度测量3.2 角度观测,3.2.1水平角观测(1)水平角观测方法测回法：适于测2个方向间的水平夹角。方向观测法：适于测2个以上方向间的水平夹角。(2)测回法测水平角如图所示:在测站点安置经纬仪(对中、整平)。盘左:瞄左目标,置数a,顺时针转动照准部,瞄右目标,读数b,则盘左时的角值盘左ba。,3 角度测量3.2 角度观测,3.2.1水平角观测盘右:瞄右目标,读数c,逆时针转动照准部,瞄左目标,读数d,则盘右时的角值盘右cd盘左、盘右分别为上、下半测回。上、下半测回构成一个测回。则一测回角值1： 1（盘左盘右）2观看动画测回法测水平角。观看录像用经纬仪测水平角的操作过程。,3 角度测量3.2 角度观测,3.2.2 天顶距观测（1）观测天顶距在测站点安置仪器（对中、整平）。盘左：用十字丝中丝截取目标，调节竖直度盘指标水准管微动螺旋，使竖直度盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数L。盘右：操作同盘左，读取竖盘读数R。观看动画测天顶距。,3 角度测量3.2 角度观测,3.2.2 天顶距观测（2）计算天顶距天顶距： ZLx指标差： x（LR3600000）2竖直角： 90Z 观看录像用经纬仪测天顶距的操作过程。,3 角度测量3.3 角度测量的主要误差,3.3.1水平角测量的误差（1）仪器误差主要来源：仪器检校不完善的残留误差； 制造加工不完善引起的制造误差。消减方法：正倒镜观测多个测回，去平均值。（2）操作仪器主要来源：对中误差、整平误差、瞄准误差和读数误差。消减方法：严格对中、认真整平。,3 角度测量3.3 角度测量的主要误差,3.3.1水平角测量的误差（3）外界环境的影响主要来源：地面不坚实； 刮风使仪器不稳定； 气温变化引起仪器主要轴线关系的变动； 光线强弱对照准和读数的影响等。削减方法：选择合适的观测点架设仪器； 选择合适的观测时段和气象条件； 撑伞保护等。,3 角度测量3.3 角度测量的主要误差,3.3.2天顶距测量的误差（1）仪器误差主要来源：竖盘分划、误差指标差和竖盘偏心差。消减方法：竖盘分划误差无法消除,本身很小可 忽略不计； 指标差用正倒镜观测消除； 竖盘偏心差采用对向观测(往、返观 测)且标高等于仪高进行消除。,3 角度测量3.3 角度测量的主要误差,3.3.2天顶距测量的误差(2)操作误差主要误差: 指标水准管气泡居中误差； 瞄准误差； 读数误差。消减方法:指标水准管气泡严格居中； 瞄目标时,用十字丝的横丝精确瞄准 目标的某一位置。 仔细对光消除误差。,4 距离测量,本章内容简介和教学目标4.1 钢尺量距4.2 经纬仪视距4.3 测距仪和全站仪测距4.4 直线定向4.5 坐标正、反算,4 距离测量,本章内容简介：钢尺量距经纬仪测距测距仪、全站仪测距直线定向坐标正反算本章教学目标：掌握测量距离的常用方法(量距、视距、测距)掌握直线定向的概念掌握方位角的概念及其推算正确进行坐标正反算,4 距离测量4.1 钢尺量距,4.1.1量距工具钢尺、测钎、标杆、垂球、温度计和弹簧秤4.1.2一般量距(1)钢尺量距的分类按精度不同钢尺量距可分为:一般量距和精密量距一般量距用目估定线观看录像观看直线定线的过程。精密量距用经纬仪定线(2)量距方法量距的方法:平地丈量距离和倾斜地面丈量,4 距离测量4.1 钢尺量距,4.1.3精密量距经纬仪定向步骤:(1)在端点处架经纬仪瞄准另一端点。(2)用钢尺量距进行概量,在视线上依次定出比钢尺略小的尺段,并打下木桩。(3)利用经纬仪定线,依次在各桩面上划一条线,使其一所测方向重合,并在其垂直方向上划“十”做丈量标志。,4 距离测量4.1 钢尺量距,4.1.4量距误差量距误差的主要种类:定线误差；尺长误差；温度误差；拉力误差；钢尺倾斜误差；读数误差。,4 距离测量4.2 经纬仪视距,4.2.1视距测量原理及计算公式(1)视线水平时的测量(水准仪)在平坦地面,在A点安置水准仪在B点立水准尺,读取上丝读数b,下丝读数a,则水平距离: DKl式中: K为视距乘常数(取100)l为上、下丝的间隔lab (m) 视线水平时的视距测量,4 距离测量4.2 经纬仪视距,4.2.1视距测量原理及计算公式(2)视线倾斜时的测量地面起伏较大时,在A点安置仪器,在B点立 水准尺,瞄水准尺读上、中、下三丝读数分别为a、b、v,盘左 视线水平时的视距测量 竖盘读数为L,盘右竖盘读数为R,则:水平距离: DKlsin2Z,4 距离测量4.2 经纬仪视距,4.2.1视距测量原理及计算公式点A到点B的高差: hABDtanZiv式中: K为视距乘常数(取100)； l为上、下丝的间隔 lab (m)； Z为天顶距 ZLx； x为指标差： x（LR3600000）2,4 距离测量4.3 测距仪和全站仪测距,4.3.1测距原理利用光速的光波,在A点安置测距仪,B点安置反光镜,则A、B两点间的距离: 光电测距 DCt2式中: C为光波的传递速度； t为测距仪从发出到接收载波信号的时间。,4 距离测量4.3 测距仪和全站仪测距,4.3.2测距仪和全站仪测距仪和全站仪是用电磁波测距的仪器4.3.3测距仪的基本操作测距仪的基本操作:(1)安置仪器(2)安置反光镜(3)测距步骤,4 距离测量4.4 直线定向,4.4.1标准方向标准方向的分类:真子午线方向、磁子午线方向和坐标纵轴方向。4.4.2方位角与象限角(1)方位角过直线起点的标准方向线北端起,顺时针 两到该直线的水平夹角。 方位角,4 距离测量4.4 直线定向,4.4.2方位角与象限角（2）方位角的特性 方向性：直线AB与BA方向相反。把AB与BA称为正反坐标方位角。 方位角的变化范围：0360。（3）方位角的分类 真方位角、磁方位角和坐标方位角,4 距离测量4.4 直线定向,4.4.2方位角与象限角（4）象限角象限角（R）：某直线与坐标纵轴所夹的锐角。象限角的取值范围：0 90。 象限角,4 距离测量4.4 直线定向,4.4.2方位角与象限角（5）方位角与象限角的关系方位角与象限角的关系：象限：01R01 、象限：02180R02象限：03180R03象限：04360R04,4 距离测量4.4 直线定向,4.4.3方位角的推算（1）左角和右角前进方向左边的角称为左角(左)。前进方向右边的角称为右角(右)。 左角、右角,4 距离测量4.4 直线定向,4.4.3方位角的推算(2)方位角推算某边的方位角,用相邻已知边的方位角按左角和右角公式来计算。左角公式：BCAB180左右角公式：BCAB180右计算结果则小于0，则加360；若大于360，则减360。,4 距离测量4.5 坐标正、反算,4.5.1坐标正算由DAB，AB推算（XAB，YAB）推算B（XB，YB） A（XA，YA） 坐标正算、反算,4 距离测量4.5 坐标正、反算,4.5.1坐标正算A点到B点的坐标增量： XABDABcosAB YABDABsinABB点的坐标： XBXAXAB YBYAYAB,4 距离测量4.5 坐标正、反算,4.5.2坐标反算由A（XA，YA）推算（XAB，YAB）推算DAB，AB B（XB，YB）坐标增量： XAB XB XA YAB YB YA边长：DABX2ABY2AB象限角： RarctanYABXAB 根据坐标增量判断所在象限，将象限角转化方位角。,5 高程测量,本章内容简介和教学目标5.1 水准测量5.2 三角高程测量,5 高程测量,本章内容简介：水准测量三角高程测量本章教学目标：理解水准仪及三角高程测量的原理掌握水准测量及三角高程测量外业观测与内业计算认清水准测量、三角高程测量中的误差来源与消减方法,5 高程测量5.1 水准测量,水准测量使用的仪器和工具有：水准仪、水准尺和尺垫5.1.1水准测量原理（1）一测站的高差及检核一测站的高差求点A到点B的高差hAB 水准测量原理,5 高程测量5.1 水准测量,5.1.1水准测量原理步骤：在、点安置水准尺；在、点中间安置水准仪；在水准尺上读后视读数为a，前视读数为b；计算点A到点B的高差：hABab观看录像普通水准仪测高差的过程。推算高程的方法高差法：h视线高法：（a）b观看录像自动安平水准仪测未知点的高程。,5 高程测量5.1 水准测量,5.1.1水准测量原理测站校核双仪高法：在测站上，安置两次仪器，测两次高差，若两高差吻合，则该测站成果正确。否则，重测双面尺法：在测站上，安置一次仪器，分别读水准尺的黑、红两面，算出黑、红两面对应的高差，若高差之差没有超过允许误差，则该测站成果正确。否则，重测,5 高程测量5.1 水准测量,5.1.1水准测量原理（2）一测段的高差和校核一测段的高差安置一次仪器不能测出A、B两点的高差，要设若干站连续进行观测，求出个测站高差，从而求出一测段的高差（hAB ） hABh1站h2站h3站h4站 hn站 测段校核一个测段，高差是否正确，单从该测段观测资料不能判断。,5 高程测量5.1 水准测量,5.1.2普通水准测量普通水准测量的工作内容：选定测量线路、埋设水准点标志、观测高差、精度评定和推算高程。（1）水准测量的布设形式 附合水准路线 闭合水准路线 支水准路线,5 高程测量5.1 水准测量,5.1.2普通水准测量（2）水准测量观测、记录和计算观测与记录（以附合水准路线为例） 水准测量在A点立尺（后视尺），在转点1立尺，在A点与1点安置水准仪,5 高程测量5.1 水准测量,5.1.2普通水准测量第一站：后视A点 精平 黑面中横丝数据记入手薄。前视TP1 精平 黑面中横丝数据记入手薄。 第一站结束后，TP1点尺不动，仪器搬至下一站，依次测点。计算各站高差，从而计算测段高差。高差计算校核计算h 计算a、b若hab，则计算无误，否则应重算。,5 高程测量5.1 水准测量,5.1.2普通水准测量(3)水准测量成果计算计算目的：判断观测精度,推算未知点的坐标。判断观测精度是否合格：计算高差闭合差允许值,按下式计算平地: fh允40L山地: fh允12n式中 L水准路线的总长度 (km)； n水准路线的测站数。,5 高程测量5.1 水准测量,5.1.2普通水准测量计算高差闭和差，计算式为：附和水准路线高差闭合差： fhh（H终H始）闭和水准路线高差闭合差： fhh0支水准路线高差闭合差： fhh往h返0高差闭合差fh自带符号，计算时要特别注意。,5 高程测量5.1 水准测量,5.1.2普通水准测量高差闭合差的分配计算高差改正数分配原则。山区：反号按站数成正比；平地：反号按路线长成正比。则高差改正数：山区：vifhnin或平地：vifhi式中：fh为 高差闭合差（整个水准路线）；ni为测站数；n为总的测站数；i为路线长（km）； 为路线总长（km）。,5 高程测量5.1 水准测量,5.1.2普通水准测量计算改正后的高差hi改hi改hi测vi支水准路线：不需要计算高差改正数直接计算测段改正后的高差即：hi改（h往h返）式中：h往从已知点到待求点的实测高差；h返从待求点到已知点的实测高差。,5 高程测量5.1 水准测量,5.1.2普通水准测量计算校核闭合水准路线： hi改附合水准路线： hi改终始支水准路线： hi改推算各待求点坐标未知点已知点hi改式中：未知点为未知点的高程；未知点为已知点的高程；hi改为从已知点带未知点间改正后的高差。,5 高程测量5.1 水准测量,5.1.3四等水准测量(1)观测程序后 后 前 前(2)测站计算与校核测站计算计算后视距、前视距、黑面高差和红面高差。测站校核视距部分:前后视距允许值 前后视距差允许值 前后视距差的累积值允许值,5 高程测量5.1 水准测量,5.1.3四等水准测量高差部分:红黑面中丝读数差允许值 红黑面高差之差允许值注：读数与高差部分以mm为单位，视距部分以m为单位（3）成果计算成果计算的程序：精度评定 推算改正后的高差 推求待求点的高程。,5 高程测量5.1 水准测量,5.1.4水准测量的主要误差来源及消减方法（1）水准测量的误差仪器误差、观测误差和外界环境的影响（2）水准测量的误差来源仪器误差的来源（视准轴不平行水准管的误差、运行误差和水准尺的误差）；观测误差（水准管气泡居中误差、估读水准尺的误差和水准尺倾斜误差）；外界环境的影响（地球曲率的影响、大气折光差、仪器及尺子下沉、热辐射和风力的影响）。,5 高程测量5.2 三角高程测量测量,5.2.1三角高程测量原理（1）单向观测步骤：A点安置仪器，B点立水准尺，瞄准读上、中、下三丝读数，测竖直角，量仪器高。中丝读数：目标高v（m）； 三角高程测量 上丝和下丝读数得尺间隔l（m）；仪器高i（m）；计算天顶距Z。,5 高程测量5.2 三角高程测量测量,5.2.1三角高程测量原理计算高差点A到点B的高差： hABDtanZiv式中：D为A、B间的水平距离，DKlsin2Z； K为视距乘常数（取100）。（2）对向观测（直、反砚观测）直砚：已知点安置仪器，未知点立水准尺；反砚：未知点安置仪器，已知点立水准尺。（3）对向观测的高差往返测高差绝对值之较差允许值，取平均值，符号为往测高差的符号。,5 高程测量5.2 三角高程测量测量,5.2.2 三角高程测量施测步骤：A点安置仪器，量仪器高，B点立水准尺；盘左盘右分别读上、中、下三丝读数，测竖直角，求尺间隔l和天顶距Z；B点安置仪器，量仪器高，A点立水准尺；计算往、返测高差，并计算往、返测高差的平均值。,大比例尺地形图的测绘和应用,本章内容简介和教学目标6.1 地形图的基本知识6.2 小区域控制测量6.3 经纬仪测图6.4 数字化测图6.5 地形图的应用,6 大比例尺地形图的测绘和应用,本章内容简介：地形图的基本知识；小区域的控制测量；经纬仪测图；数字化测图和地形图的应用本章教学目标：掌握小区域控制测量测图：能完成地形图的测绘工作识图：能识别地物和地貌，想象出地面的起伏变化状态用图：熟悉阅读和正确使用地形图；能在地形图上求出点的坐标、高程，两点间的水平距离，直线的方位角、坡度；能进行面积计算方量计算绘断面图,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.1 地形图的基本知识,6.1.1地形图和比例尺（1）地形图地形图上反映的内容：主要反映地物和地貌。地形图的投影方法：高斯投影。（2）比例尺地形图比例尺地形图上两点间的距离对应的实际水平距离1M,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.1 地形图的基本知识,6.1.2地物和地貌的表示方法（1）地物地物用地物符号来表示地物符号的分类：比例符号、非比例符号、线形符号和地物注记。（2）地貌地貌用等高线来表示等高线的分类等高线分为：首曲线、计曲线、间曲线和助曲线。观看动画等高线投影的方法。,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.1 地形图的基本知识,6.1.2地物和地貌的表示方法等高距地形图上相邻等高线之间的高差等高线的特性等高性：同一等高线上各点的高程相等；闭合性：等高线为闭合曲线；非交性：不同高程的等高线不相交不重合（除悬崖和陡崖处）；正交性：等高线与山脊线山谷线正交；密陡疏缓性：等高线愈密地面坡度愈陡反之成立；平行均坡性：等高线互相平行，地面坡度均匀。,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.2 小区域控制测量,控制测量的任务平面控制测量：测控制点的坐标（X，Y）；高程控制测量：测控制点的高程H。6.2.1平面控制测量方法：导线测量、小三角测量和交会法一般用导线测量（1）导线的布设形式 附合导线 闭合导线 支导线,A,B,C,D,1,1,A,B,1,2,A,3,B,1,2,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.2 小区域控制测量,6.2.1平面控制测量（2）导线测量的外业工作 选点、测角和测边（3）导线测量的内业计算计算步骤（以闭合导线为例）角度闭合差的计算和调整。角度闭合差： f测（n2）180容许闭合差： f容60n,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.2 小区域控制测量,6.2.1平面控制测量角度改正数：角度闭合差不超过容许闭合差时，可得： v- fn改正后的角度：i改iv推算各边的坐标方位角。计算坐标增量和坐标增量闭合差。计算坐标增量xDcos yDsin,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.2 小区域控制测量,6.2.1平面控制测量计算坐标增量闭合差 fxx fyy计算导线全长闭合差fD和相对误差K fD fx 2 fy2K fD /1/（D/ fD）当KK容时，则调整坐标增量闭合差闭合差的调整。纵坐标增量改正数： vxi-（ fx /D）Di 横坐标增量改正数： vyi-（ fy /D）Di,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.2 小区域控制测量,6.2.1平面控制测量计算改正后的坐标增量 xi改xivxi yi改yivyi计算各导线点的坐标 xixi1 xi1改 yiyi1 yi1改 计算校核改（n2）180 推算终边已知终边 x改0 y改0 x推算起点x起点已知 y推算起点y起点已知,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.2 小区域控制测量,6.2.2高程控制测量高程控制测量的方法：水准测量、三角高程测量（经纬仪视距三角高程、全站仪测距三角高程）测量步骤：测各边的高差（h测）；判断观测精度是否合格；平差，推算出平差后的高差（h改）；推算高程。 三角高程原理图,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.3 经纬仪测图,6.3.1测图前的准备工作（1）准备图纸内容包括：确定图幅规格、地形图的编号、绘制坐标方格网、展绘控制点和展点校核。（2）仪器工具的准备 测量仪器工具； 记录计算工具； 绘图工具。（3）了解测区情况内容包括：控制点的分布、通视情况、地物种类及分布、植被种类、地面起伏变化状态和测区边界等。,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.3 经纬仪测图,6.3.2测图方法测图程序：测站准备 立尺 观测 记录计算 展点 绘图（1）测站准备 包括：安置经纬仪、安置图板、计算高程（H）和水平距离（D）和测站校核。（2）立尺 地貌特征点和地貌特征点。,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.3 经纬仪测图,6.3.3地形图的绘制（1）绘制地物包括：居民点、道路、水系、植被和管线设施。（2）勾绘等高线在测图过程中,要随时注意连接相关特征点,勾绘出山脊线、山谷线、坡脚线等地性线,标注出山头最高点、洼地最低点、鞍部等特征点,再根据特征点、地性线及地形点的分布情况判断出地面起伏变化状态。(3)地形图的拼接为了便于图形拼接,测图范围应超过拼接边510mm。,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.3 经纬仪测图,6.3.3地形图的绘制(4)地形图的检查为了保证地形测量成果的质量,所测图必须经过层层检查,合格及以上等级的图纸才能投入使用。检查方式包括：图面检查和野外检查。（5）地形图的修饰地形图上的字、线及符号应按地形图图式的规定进行绘制和标注。,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.4 数字化测图,6.4.1数字化测图的概念（1）数字化测图的特点 特点：自动化、数字化、高精度（2）数字化测土的步骤 步骤：数据采集、数据处理和图形输出6.4.2获取数字地图的方法（1）地图数字化成图（纸质图 数字化图）成图过程：纸质图 室内数字化 数字化图。作业方法：手扶跟踪数字化和扫描屏幕数字化。,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.4 数字化测图,6.4.2获取数字地图的方法（2）航测数字测图（航测像片 数字化图）成图过程：航空摄影 航测像片 外业判读影像 内业立体测图 数字化地形图（3）地面数字测图（实地测点 数字化图）6.4.3全站仪数字化测图（1）采集的数据信息点的信息点号及三维坐标（X，Y，Z）绘图信息属性信息和连接信息等,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.4 数字化测图,6.4.3全站仪数字化测图（2）野外采集数据前的准备工作仪器工具； 控制测量成果； 作业区域的划分； 人员分工。（3）采集数据步骤在测站点安置全站仪，连接便携机，量取仪器高，开机；选择测量状态； 输入测站点和后视点的点号；,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.5 地形图的应用,定向：在后视点立镜，瞄镜进行定向；测站校核； 测碎部点坐标；确认、关机、搬站。6.5.1地形图的阅读（1）阅读步骤 从图外到图内，从整体到局部。（2）阅读内容 图廓外注记（比例尺、坐标系统、高程系统、图式）； 地物方面； 地貌方面。,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.5 地形图的应用,6.5.2地形图的基本应用（1）求点的坐标和高程求点的坐标在图上查所求点所在方格角点的坐标，从而计算。求点的高程若点在等高线上，则等高线的高程即为该点的高程；若点不在等高线上，则要通过等高线内插，从而求出该点的等高线。,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.5 地形图的应用,6.5.2地形图的基本应用（2）求两点间的水平距离 方法：直接量取法和坐标反算。（3）求直线的方位角 方法：直接量取法和坐标反算。（4）求直线的坡度 求A、B两点间的水平距离DAB； 求A点到B点的高差hAB； 求A点到B点的坡度iAB： iABhABDAB,6 大比例尺地形图的测绘和应用6.5 地形图的应用,6.5.3地形图在规划设计中的应用 应用：（1）在设计线路绘制断面图（2）按设计坡度在地形图上选择最短路线（3）确定汇水面积（4）场地平