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一,测量学的定义:测量学是研究地球表面各个部分以及地球的形状和大小,并进行测绘的一门应用科学。
二,测量学的分类:1、按研究对象可以分为:普通测量学:小区域;地球:大地测量学
2、按测量的技术手段来分:航空摄影测量:应用航空摄影像片来测绘地形图。卫星遥感测量:应用卫星技术到测量中
3、按测量的应用有:工程测量学:为工程建设服务的测量科学。各种测量学都是以普通测量学为基础的。
三,测量学的任务:1、使用测量仪器和工具进行实地测量,将小区域地面的形状和大小按比例测绘成图,以供生产和建设使用(提供技术资料)。
2、将图上规划和设计好的工程或建筑物的位置,准确地测设到地面上,作为施工的依据。
3、测定整个地球形状和大小,作为测量计算和研究地壳升降、大陆变迁、海岸线移动等问题的依据。
总的概括:把地形图测绘出来,竣工图测绘出来。
四,在园林中的主要内容:主要介绍小区域内地面形状和大小的测定方法;进行这种测量工作时所用仪器的构造和使用;测量成果的整理和图的绘制方法(底图和竣工图)等。
五,测量的基本工作:包括距离测量、角度测量、高程测量及制图。
为了提高测量工作的精度,必须遵守三个原则:a在测量布局上,由整体到局部;b在精度上,由高级到低级c在程序上,先测控制点,后测碎部点。
第二章距离测量与直线定向
一,直接量距(直线定线):当丈量的A、B两点间距离较长或地面地势起伏时,为了使尺段沿直线方向进行丈量,就需要在A、B两点间的直线上再标定一些点位,这一工作就称为直线定线。
直线定线的方法一般采用目测定线。有三种情形:
(一)A、B为地面上互相通视的两点
(二)过山岗直线定线
(三)过山各直线定线
二,间接量距:光学测距(视距测量)和光电测距
补充:距离丈量分为直接量距与间接量距:直接用各种尺来量距是直接量距。间接量距包括视距测量与光电测距
三,距离丈量的一般方法:
(一)平坦地面的距离丈量
整尺法:D=n·l+q
其中:n:为整尺法段数,即手中的测钎数;l:为尺段长度;q:为余长
(二)倾斜地面的距离丈量
丈量距离的地面是倾斜的,倾斜面的坡度比较均匀时,用斜量法。
1、斜量法D=LcosαL为斜坡长度;坡度α用测坡器来量。
2、平量法:
a、倾斜地面的地势起伏较复杂,但尺段两端高差不大,用平量法。
b、高地面地势起伏大,地面倾斜大,不可能将尺拉平时,可将一整尺段分成若干小段来丈量。
三,标准方向:真子午线,磁子午线,坐标纵轴线
四,方位角
由标准方向的北端顺时针方向量至某一直线的水平角,称为该直线的方位角,方位角的大小应在0~360°范围内。
真方位角,A
磁方位角,Am
坐标方位角
五,象限角:由标状方向的北端或南端起算到已知直线的水平夹角,称为象限角,以R表示。
。
:A=Am+δ
第四章水准仪
(课本21页)
主要部件
用处
a望远镜
b水准器
c基座:
A——用于瞄准目标与读数
B——圆水准器:粗平
管水准器与望远镜连成一体,气泡居中,表示视线水平。
视准轴;水准管轴;水平线;视准轴与水准管崭相互平行,是水准仪构造上应具备的最重要条件。
C——支承仪器上部,并与三脚架连接。
(课本20页)
水准测量是利用水准仪所提供的水平视线,配合水准直接测定地面上任意面点之间的高差,然后把居其中一已知点的高程,推算其他各点的高程。
如图(图见教材20页):已知A点的高程为HA,Hi是水准仪视线高。a是后视线读数,b是等视读数。
hAB是A、B两点间高差,
∴hAB=a-b(后视一差视)
∴HB=HA+hAB=HA+(a-b)
另外:Hi=HA+a;同时:Hi=HB-b
∴HB=Hi-b=(HA+a)-b
三、测量方法
水准仪的使用包括:水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。
1.
安置:将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。首先打开三脚架并使高度适中,用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固,然后打开仪器箱,用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。
:使仪器的视线粗略水平,利用脚螺旋置园水准气泡居于圆指标圈之中。具体方法用仪器练过程中,气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致。
:是用望远镜准确地瞄准目标。首先是把望远镜对向远处明亮的背景,转动目镜调焦螺旋,使十字丝最清晰。再松开固定螺旋,旋转望远镜,使照门和准星的连接对准水准尺,拧紧固定螺旋。最后转动物镜对光螺旋,使水准尺的清晰地落在十字丝平面上,再转动微动螺旋,使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。
:使望远镜的视线精确水平。微倾水准仪,在水准管上部装有一组棱镜,可将水准管气泡两水准点端,折射到镜管旁的符合水准观察窗内,若气泡居中时,气泡两端的象将符合成一抛物线型,说明视线水平。若气泡两端的象不相符合,说明视线不水平。这时可用右手转动微倾螺旋使气泡两端的象完全符合,仪器便可提供一条水平视线,以满足水准测量基本原理的要求。
:用十字丝,截读水准尺上的读数。现在的水准仪多是倒象望远镜,读数时应由上而下进行。先估读毫米级读数,后报出全部读数。
注意:水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行,不能颠倒,特别是读数前的符合水泡调整,一定要在读数前进行。
转点、海拔仪
第五章经纬仪
(课本43页)
:主要有望远镜、横轴、支架、竖轴、测微器。照准部上装有圆水准器和管水准器。
:度盘部分主要是一个玻璃制精密刻度盘。包括水平度盘和竖直度盘。
:基座部分是支撑仪器的底座。主要有轴座、脚螺旋和连接板。
1、水平角测量原理一点到目标的方向线垂直投影在水平上所夹的角度,称水平角,以“β”表示。
为了测量水平角β的大小,在铅垂线α10上任一点O处,水平地安置一个有分划的圆盘,并使圆盘的中心位于α10线上,则AB和AC在刻度盘上的投影所夹的角就是水平角。其角值可由刻度盘上两相应方向读数之差求得。
β=b-a
2、竖角测量原理在一个竖直面内,一点至观测目标的方向线与水平线面间的夹角,称为竖角,又称垂直角或高度角,以“a”表示。欲测量地面A至B方向的竖角,可在测站点A的铅垂线AO的任意一点O处,垂直方向安置刻度盘,使刻度盘平面位于AB的竖面内。如果横轴的高度与照准点P的高度相等时,OP线的竖角a即为AB线的竖角aAB。
测量方法
经纬仪测水平角
(一)对中(见课本P49-P50)
(二)整平(见课本P50)
、方向观测法及复测法三种。
测回法测回法是测角的基本方法。步骤如下:
1、安置仪器于测站O点上,先以盘左位置,将度读数对准0°00′00”。
2、转动照准部照准左目标A,准确地对准A点,按实际读数a1,记录在观测手簿中。
3、顺时针方向转动照准部照准右目标B,读取度盘读数b1,读取读数,并记入观测手簿中。
4、倒转望远镜逆时针方向旋转照准部再照准右目标B,得读数b2,记入观测手簿中。
5、逆时针方向旋转照准部再照准目标A,得读数a2,记入观测手簿中。
∠AOB==b1—a1
∠AOB==b2—a2
β=(β1+β2)/2
经纬仪测竖角
。
竖盘指标有两种装置形式:一种称为可动式指标,不能随横轴转动,可使竖盘指标棱镜绕横轴微动。一种是竖盘指标装有自动补偿设备,能自动归零,直接读数。竖盘指标管水准器气泡居中时,竖盘指标读数为0°或90°的整倍数。如竖盘指标读数与规定常数不符,其差值称为竖盘指标差,以“i”表示。
(一)安置仪器于测站O点上,量仪器高。以盘左位置转动望远镜照准目标M点,使十字丝中横丝精确地切于M处。
(二)转动竖盘指标管水准器的微动螺旋,使竖盘指标管水准器的气泡居中,然后读出盘左的竖盘读数L,记入观测手簿。
(三)倒转望远镜以盘右位置,再次照准目标M点,待调动使竖盘指标管水准器气泡居中时,读出盘右时的竖盘读数R,读入观测手簿。
aL=(90°-L)aL=(L-90°)
aR=(R-270°)aR=(270°-R)
a=1/2(aL+aR)
i=1/2(aL+aR)
第六章测量误差的基本知识
第一节测量误差概述(课本P88~91)
一、定义:测量误差(在测量时,测量结果与被测物体实际值之间的差值叫误差。)被测量物体的大小是客观存在的,每一个测量的准确值与其观测值之差,称为测量误差。
二、测量误差产生的原因:
a:观测仪器构造不够完善
b:观测者的感觉、视觉限制
c:外界环境的变化影响,(如温、湿)任何观测工作都离不开这三个客观条件,所以观测误差的产生是不可避免的。
d:观测者在测量过程的某种过失。
观测条件三因素:人、仪器、外界环境条件
在观测条件基本相同的情况下进行各项观测,其测量结果是基本一致,称为等精度观测;反之,为非等精度观测。
三、误差分类:测量误差性质可分为:粗差(过失误差)、系统误差、偶然误差。
:粗差是一种大量级的观测误差,是由于观测者疏忽大意,操作不当,或受外界干扰等原因造成的。(在测量记录或计算时读错,算错引起的误差)
Eg:目标读错、目标记错、目标测错等,这些统称粗差。粗差在测量结果中是不允许存在的。
避免粗差:1、加强作业人员的责任心。2、提高操作技能。3、采取必要的检查措施。
:在相同的观测条件下作一系列的测量,误差在大小、符号上表现出系统性,或者在观测过程中,按一定的规律变化,或是一常数。这种误差称为系统误差。
避免系统误差:A校正仪器。B采用适当的观测方法。C计算改正。D系统误差补偿。
(随机误差):在相同的观测条件下,作一系列的观测,误差在大小、符号上都表现出偶然性,误差的大小和符号无规律性,但大量误差就整体而言,具有一定的统计规律,这种误差称为偶然误差。每一项的偶然误差又是由行为偶然(随机)因素引起的小误差的代数和。在没有粗差和系统误差的情况,偶然误差就是观测值与真实值之差。
偶然误差具有的四个特性:a有界性b对称性c大小性d抵偿性
第七章光学测距及光电测距
第一节光学测距概述
A:光学测距定义:光学测距是采用光学仪器应用几何及光学原理,在仪器至测点之间构成一等腰或直角三角形,从三角形中取得两个数据:一是顶角α,一是底边边长L,即可得到测点至仪器之间的距离D。
B:光学测距方式分以下三类:
定角测距:如:经纬仪的望远镜内十字丝分划板上、下两对称丝间的间隔P是固定的,称视距丝测距。顶角α已由仪器的结构性质固定下来成为常数,测量时测定底边长度L即可。
定基线测距:三角形底边L为已知定值,测距时测定顶角α即可。如2m横基尺配合经纬仪测角
变角变基线测距:用于这种测距法的仪器都可直接测定水平距离和高差。一般是顶角α随着距离的倾角作一定规律的变化,从而得出水平距离及高差。如:自动规算视距仪
光电测距
(课本P75~~76):通过测定光波在测线两端点间往返传播的时间t2D,借助光在空气中的传播速度C,计算两点间的距离D:即D=1/2*C*t2D
C为光波在大气中的传播速度C=299792458t2D为光波在被测距离上往、返传播一次所需要的时间(S)
2、相位测距:测出发射和接收光波的相位差得到目标的距离。
相位测距法是通过强度调制的连续光波在往返传播过程中的相位变化来测量光束的往返传播时间,其计算公式如下:
t=Φ/2πf
式中,t为光波往返传播时间(s);Φ为调制光波的相位变化量(rad);f为调制频率(Hz)。相位位移是以2π为周期变化的,因此有
Φ=(N+△n).2π
式中,N为相位变化整周期数;△n为相位变化非整周期数。
光的往返传播时间得到后,目标至参考点的距离可由下式求得
D=(c/2)×(Φ/2πf)=(λ/2)×(Φ/2π)
式中,R为目标至参考点距离(m);c为光波传播速度(m/s);λ为调制光波波长(m)。C=λf
由以上两式可知
D=λ/2×(N+△n)
上式表明,只要测出发射和接收光波的相位差,即可得到目标的距离。因此相位测距可理解为以调制光波半波长为“测量尺度”的距离测量方法。
第八章全站仪坐标测量技术(与软件应用)
一、全站仪基本结构和功能
1、定仪:全站仪(totalstation)是由电子测角、光电测距、微型机及其软件组织而成的智能型光电测量仪器。
测角部分、测距部分、微型机、输入输出、显示屏、键盘、通信接口、电源
2、全站仪的基本功能、基本结构
①测量水平角、竖直角和斜距。
②借助机内的软件,可进行多种测量功能:
a、可计算并显示平距、高差以及镜站点的三维坐标
b、进行偏心测量
c、悬高测量
d、对边测量
e、面积计算
f、放样
全站仪运用(测水平角、测竖直角、测距斜距、测平距)。
全站仪常用的测量模式有:
1、角度测量;2、斜距测量;3、平距测量;4、坐标测量
GPS技术及应用
GPS系统包括三大部分:空间部分—GPS卫星星座;地面控制部分—地面监控系统,用户设备部分—GPS信号接收机。
1、基本原理地面接收机可以在任何地点、任何时间、任何气象条件下进行连续观测,并且在时钟控制下,测定出卫星信号到达接收机的时间△t,进而确定卫星与接收机之间距离ρ为
ρ=c.△t+
式中,C为信号传播速度,为有关的改下数之和。
GPS定位就是把卫星看成是“飞行”的控制点,根据测量的星站距离,进行空间距离后方交会,确定地面接收机的位置。
(1)静态定位(StaticPositioning),即用户接收机相对地固坐标系保持不变。
(2)动态定位(KinematicPositioning),即用户接收机相对地固坐标系不断改变位置。
小面积大比例尺地形图的测绘
——
——图上某直线长度与地面上相应线段的水平长度之比
——地形图用不同的符号表示不同的地物和地貌,这些符号总称为地形图图式
——表示房子、道路、河流、水井物体的符号称为地物符号
——表示地面高低起伏形状的符号称为地貌符号。主要用等高线表示,有些变形地貌如冲沟、悬崖等用特定符号表示
.——地面上相邻等高点连接而成的闭合曲线,也就是不同高程的水平面与地不面相交的曲线
——用1倍等高距描绘的等高线称为首曲线,也称为基本等高线
——五倍等高距的首曲线加粗,注上高程,此加粗的等高线称为计曲线
——要两相邻首曲线之间加1/2等高距的等高线称为间曲线,用长度线表示。
二.
比例符号(课本P178)
非比例符号(课本P178)
地物符号
线形符号(课本P178)
地貌符号
注记符号
:
(一)同一等高线的各点,其高程相等。
(二)每一条等高成必然自然闭合,不在图幅内闭合,就在图幅外闭合。
(三)等高线一般不能相交,也不能重叠。只有悬崖或峭壁的等高线才可能出现相交或重叠。
(五)山谷和山脊有等高线都是向一个方向突出,区别是山脊等高线由高处向低处突出,山谷等高线由低处向高处突出。
(六)鞍部的等高线是两组相对的山丘与山谷等高线对称的组合。
(七)等高线密集表示地势陡峻,稀疏表示地势平缓。
一前方交会(见课件)
二侧方交会法(见课件)
第十一章地形图的应用
对于小地区的地形图测绘,可以把地球表面当作平面,所测的地面点或图形,可直接按比例缩小绘在平面图上。但是,对于国家基本图,由于测区范围较大,不能再将地球表面看成平面,而要看成曲面。在曲面上的图形要描绘到平面上,就必须采用适当的投影方法。因此,认识和使用国家基本图,必须首先了解地图投影的基本概念。
地图投影的概念
从用图的观点来考虑,因为要在图上量测距离和角度,所以要求投影后角度和距离没有变化或变化很小。满足这个条件的投影,就是高斯一克吕格投影,简称高斯投影。它是一种等角投影,在椭球面上小范围的图形投影到平面上,基本上与原图形保持相似。由于这个特点,所以又把等角投影叫做正形投影。
第二节地形图的分幅与编号
第四节读图与实地对图
(一)图面上的标志图幅图名测绘单位及年月比例尺坐标系及高程系三北方向线(又称偏角图)
(二)地物、地貌的读法地形图上表示地物用各种惯用的符号,有的是依比例尺的,有的是不依比例尺的。
二、实地对图地形图是野外调查的重要工具,野外使用地形图时,要将图上的地物地貌与实地一一对照。现将实地对图方法
(一)标定地形方位野外使用地形图,首先要使地形图的方向与实地方向一致,即地形图的北图廓朝北,然后使图上的地物地貌与实地相对应。标定地形图方位的方法有两种:
,先将指北针分划盘上的“北”字朝向地形图上方,使其直尺边与磁北线密合。然后,转动地形图使磁针北端对准“北”字的指标,地形图方位即标定。
:首先在地形图上找到与实地相应的景物,如道路、河流、山顶、独立屋和独立树等。然后,在站立点上转动地形图,使图上与实地景物相对应。
(二)在地形图上决定本人站立点的位置地形图方位标定后,第二步就是决定本人站立点的位置。观察分析站立点附近的明显地物、地貌的特征(如尖山头、冲沟、湖泊、独立树、水塔、道路交叉口等),并与图上相应的地物、地貌一一对照,然后,再目估站立点至各明明显地物、地貌的距离和方位,从而确定站立点在图上的位置
(三)实地对照读图依照图上站立点周围的地物、地貌,在实地找出相应的地物、地貌,或者观察实地的地物、地貌,识别它在图上的位置。
第五节地形图应用的若干问题
一、在地形图上求任一点的坐标
二、在地形图上确定任一点的高程
三、根据等高线确定地面的坡度
四、确定某一坡度的路线
五、按一定方向绘制地面断面图
八、在地形图上勾绘汇水面积的边界线
九、在地形图上计算库容
十、应用地形图平整土地在农田水利、建筑工程等各项建设中,为了合理使用土地,常常要平整土地。在平整时,要注意土方的平衡,即填方与挖方要基本相等。
第十二章面积测定
第一节网格法
第二节纵距和法
一、平行线模片法
一、求积仪法