測量技術(shù) 教學(xué)PPT課件
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模塊一 基礎(chǔ)知識CONTENTS任務(wù)二 測量誤差概述任務(wù)一 測量的基礎(chǔ)知識目錄01測量的基礎(chǔ)知識一、測量學(xué)的任務(wù)及其作用根據(jù)研究的范圍和對象不同,迄今測量學(xué)的發(fā)展已經(jīng)形成以下幾個分支學(xué)科:(1)普通測量學(xué):研究地球表面小范圍測繪的基本理論、技術(shù)和方法,不顧及地球曲率的影響,把地球局部表面當(dāng)作平面看待,是測量學(xué)的基礎(chǔ)。(2)大地測量學(xué):研究整個地球的形狀和大小,解決大地區(qū)控制測量和地球重力場問題的學(xué)科。大地測量必須考慮地球曲率的影響。大地測量學(xué)又可分為常規(guī)大地測量學(xué)和衛(wèi)星大地測量學(xué)。(3)攝影測量與遙感學(xué):研究利用攝影或遙感技術(shù)獲取被測物體的形狀、大小和空間位置(影像或數(shù)字形式),進(jìn)行分析處理,繪制地形圖或獲得數(shù)字化信息的理論和方法的學(xué)科?？煞譃榈孛鏀z影測量學(xué)、航空攝影測量學(xué)、水下攝影測量學(xué)和航天攝影測量學(xué)。(4)地圖制圖學(xué):研究利用測量的成果來繪制各種地圖的理論、工藝和方法的學(xué)科,稱為地圖制圖學(xué)。其內(nèi)容包括地圖編制及電子地圖制作與應(yīng)用等。(5)海洋測繪學(xué):是以海洋水體和海底為對象,研究海洋定位、測定海洋大地水準(zhǔn)面和平均海水面、海底和海面地形、海洋環(huán)境等自然和社會信息的地理分布及編制各種海圖的理論和技術(shù)的學(xué)科。內(nèi)容包括海洋大地測量、海道測量、海底地形測量和海圖編制。(6)工程測量學(xué):研究有關(guān)城市建設(shè)、礦山工廠、水利水電、農(nóng)林牧漁、道路交通、地質(zhì)礦產(chǎn)等領(lǐng)域各種工程的勘測設(shè)計(jì)、建設(shè)施工、竣工驗(yàn)收、生產(chǎn)經(jīng)營、變形監(jiān)測等方面的測繪工作?？煞譃榻ㄖこ虦y量、園林工程測量、線路工程測量、橋隧工程測量等。本教材主要屬于普通測量學(xué)的范疇,也包括一般工程測量的方法,其任務(wù)有以下兩個方面:(1)測圖(測定):使用測量儀器和工具,對小區(qū)域的地形進(jìn)行測量,并按一定的比例尺繪制成圖,供規(guī)劃設(shè)計(jì)使用。(2)測設(shè)(放樣):將圖上已規(guī)劃設(shè)計(jì)好的工程或建筑物的位置和高程,準(zhǔn)確地測設(shè)到實(shí)地上,作為施工依據(jù)。測量的基礎(chǔ)知識測量學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)和科學(xué)研究等各個方面都有著重要作用。(1)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中,諸如城鄉(xiāng)建設(shè)、資源調(diào)查、能源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、江河治理、交通運(yùn)輸、道路管線等工程的勘測設(shè)計(jì)與施工,都離不開測量技術(shù)、地形圖和其他測繪資料。(2)在國防建設(shè)方面,地形圖和電子地圖被稱為“軍事指揮員的眼睛”,一切戰(zhàn)略部署、戰(zhàn)役指揮、戰(zhàn)術(shù)進(jìn)攻和各項(xiàng)國防工程的設(shè)計(jì)與施工等,均需測繪技術(shù)作保障。(3)在科學(xué)研究方面,研究地球的形狀和大小、地震預(yù)測預(yù)報、地殼升降、海陸變遷、土地資源的利用與監(jiān)測、航天技術(shù)的研究等,更需要高科技含量的測繪技術(shù)與方法。測量的基礎(chǔ)知識(4)在農(nóng)林業(yè)科學(xué)中,測量學(xué)也處處大顯身手,如森林和土地資源清查、農(nóng)林業(yè)區(qū)劃、農(nóng)田基本建設(shè);作物產(chǎn)量和病蟲害的預(yù)測預(yù)報;荒山荒地調(diào)查、宜林地的造林設(shè)計(jì)、苗圃的布局與建立;農(nóng)田防護(hù)林、水土保持林的營造;小流域綜合開發(fā)、退耕還林和風(fēng)沙源治理;農(nóng)業(yè)科技示范園、森林公園及園林工程和果園的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工;森林旅游的開展,林區(qū)道路和排灌渠道勘測及設(shè)計(jì)等等,都需要測圖和用圖,測量學(xué)發(fā)揮著其他學(xué)科不可替代的重要作用。二、地球的形狀和大小測量工作是在地球表面上進(jìn)行的,其表面是一個高低不平、極其復(fù)雜的自然表面,陸地最高的珠穆朗瑪峰高達(dá)8844.43m,最低的馬里亞納海溝深達(dá)11022m,但這樣的高低起伏相對于半徑為6371km 的龐大地球而言是可以忽略不計(jì)的。由于海洋約占地球表面面積的71%,陸地僅占29%,因此,地球總的形狀可以認(rèn)為是被海水包圍的球體?？梢约傧雽㈧o止的海水面延伸到大陸內(nèi)部,形成一個封閉曲面,這個靜止的海水面稱為水準(zhǔn)面。海水有潮汐變化,時高時低,所以水準(zhǔn)面有無數(shù)多個,其中與平均海水面重合的封閉曲面稱為大地水準(zhǔn)面,它所包圍的形體稱為大地體。三、地面點(diǎn)位的確定測量工作的實(shí)質(zhì)就是測定地面點(diǎn)的位置,而地面點(diǎn)的位置是用三維坐標(biāo)(即平面位置和高程)表示的。下面介紹幾種用以確定地面點(diǎn)位的坐標(biāo)系。(一)測量坐標(biāo)系1.地理坐標(biāo)系地理坐標(biāo)系屬球面坐標(biāo)系,依據(jù)采用的投影面不同,又分為天文地理坐標(biāo)系和大地地理坐標(biāo)系。地理坐標(biāo)指用“大地經(jīng)度”和“大地緯度”來表示地面點(diǎn)在球面上的位置。過地面上任一點(diǎn)P 的鉛垂線與地球旋轉(zhuǎn)軸NS所組成的平面稱為該點(diǎn)的子午面,子午面與地球表面的交線稱為子午線,也稱經(jīng)線。通過英國格林尼治天文臺G 的子午面為首子午面。過P 點(diǎn)的子午面與首子午面所夾的二面角稱為P 點(diǎn)的經(jīng)度。在首子午面以東0180稱為東經(jīng),以西0180稱為西經(jīng)。2.獨(dú)立平面直角坐標(biāo)當(dāng)測量區(qū)域較小時(半徑小于10km 的范圍),用經(jīng)緯度表示點(diǎn)的平面位置則十分不方便。這時,我們可以用測區(qū)中心點(diǎn)的切平面代替橢球面作為基準(zhǔn)面,在切平面上建立獨(dú)立平面直角5坐標(biāo)系,則點(diǎn)的平面位置可以用該點(diǎn)的直角坐標(biāo)(x,y)表示。為避免坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值,因此通常將坐標(biāo)原點(diǎn)選在測區(qū)的西南角。測量學(xué)上的高斯平面直角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)上的笛卡兒平面直角坐標(biāo)系的不同點(diǎn)可歸納為:(1)坐標(biāo)軸不同:高斯坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)為x,正方向指向北,橫坐標(biāo)軸為y,正方向指向東,而笛卡兒坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸x 為橫坐標(biāo),y 為縱坐標(biāo)。(2)坐標(biāo)象限不同:高斯坐標(biāo)系以北東區(qū)(NE)為第一象限,順時針劃分為四個象限,代號為、。笛卡兒坐標(biāo)也是以北東區(qū)(NE)為第一象限,但逆時針劃分為四個象限。(3)表示直線方向的方位角 起算基準(zhǔn)不同:高斯坐標(biāo)是以縱軸x 的北端起算,順時針計(jì)值。笛卡兒坐標(biāo)系以橫軸x 東端起算,逆時針計(jì)值(圖0-4,圖0-5)。(二)測量高程系地面點(diǎn)至大地水準(zhǔn)面的垂直距離稱為絕對高程或海拔,簡稱高程,如圖0 6中的HA、HB。為使我國的高程系統(tǒng)達(dá)到統(tǒng)一,規(guī)定采用以青島驗(yàn)潮站19501956年測定的黃海平均海水面作為全國統(tǒng)一高程基準(zhǔn)面,凡由該基準(zhǔn)面起算的高程,統(tǒng)稱為“1956年黃海高程系”,該高程系的青島水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.289m。由于觀測數(shù)據(jù)的積累,我國從1987年起,決定采用青島驗(yàn)潮站19531979年潮汐觀測資料計(jì)算出的平均海水面,重新推算出水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.260m,并命名為“1985國家高程基準(zhǔn)”,同時“1956年黃海高程系”即相應(yīng)廢止。若遠(yuǎn)離國家高程控制點(diǎn)或?yàn)楸阌谑┕?在局部地區(qū)亦可建立假定高程系統(tǒng)。地面點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的垂直距離,稱為相對高程或假定高程。如圖0 6所示,A、B 兩點(diǎn)的相對高程分別為HA、HB。兩點(diǎn)高程6 之差稱為高差,以h 表示。(三)水平面代替水準(zhǔn)面的限度在普通測量中,由于測區(qū)小,工程對測量精度要求較低,簡化一些復(fù)雜的投影計(jì)算,不會影響工程質(zhì)量。這時可視橢球面為球面,不考慮橢球曲率的變化,甚至可視大地水準(zhǔn)面為水平面,不考慮地球曲率的影響,直接把地面點(diǎn)沿鉛垂線投影到水平面上,以確定其位置。但是,以水平面代替水準(zhǔn)面是有一定限度的。本部分主要討論地球曲率對測量工作的影響,從中我們可以看出用水平面代替水準(zhǔn)面的限度。1.水準(zhǔn)面曲率對距離的影響設(shè)AB 為水準(zhǔn)面一段弧長D,所對圓心角為,地球半徑為R,另自A 點(diǎn)作切地球曲率的影響線AB,設(shè)長為D。若將切于A 點(diǎn)的水平面代替水準(zhǔn)面的圓弧,則在距離上將產(chǎn)生誤差D取R=6371km,D 值見表0-1。由該表可知,當(dāng)D=10km時,D/D=1122萬,小于目前精密的距離測量誤差,即使在D=20km時,D/D=130萬,實(shí)際上將水準(zhǔn)面當(dāng)作水平面,即沿圓弧丈量的距離作為水平距離,其誤差可忽略不計(jì)。2.水準(zhǔn)面曲率對高差的影響由圖0-7可知,A、B 兩點(diǎn)在同一水準(zhǔn)面上,高程相等,若以水平面代替水準(zhǔn)面,則B 點(diǎn)移到B點(diǎn),高差誤差為h,可知不同D 值的h 仍列于表0 1中。當(dāng)D=1km 時,h 也有8cm 的誤差?？梢姷厍蚯蕦Ω卟畹挠绊?即使在很短距離內(nèi)也必須考慮。四、測量工作概述(一)測量的基本問題測量工作的服務(wù)領(lǐng)域雖然十分廣泛,內(nèi)容也很繁雜,但其中心工作是確定一點(diǎn)的空間位置,一方面將地面上點(diǎn)的位置在圖紙上表示出來,稱之為測繪;另一方面將圖紙上設(shè)計(jì)的點(diǎn)標(biāo)圖0-8 測定點(diǎn)位的基本測量工作定到地面上,稱之為測設(shè)或放樣。如圖0-8所示,設(shè)A、B 兩點(diǎn)為已知點(diǎn),即已知其(x,y,H),欲確定1號點(diǎn)點(diǎn)位,只要知道1 角和距離A1,即可得到1號點(diǎn)的位置,另外還需測量A 點(diǎn)和1點(diǎn)的高差hA1,才能知道1號點(diǎn)的高程,H1=HA+hA1。因此,為了確定一點(diǎn)的空間位置,需要測角1、測距A1 和測高差h,所以高程測量、距離測量和角度測量是測量的基本工作,觀測、計(jì)算和繪圖是測量工作的基本技能。普通測量學(xué)的任務(wù)之一就是測定地球表面的地形并繪制成圖。而地形是錯綜復(fù)雜的,在測量時可將其分為地物和地貌兩大類,地物就是地表面的固定性物體,如居民地、道路、水系、獨(dú)立地物等。地貌是指地球表面各種起伏的形態(tài),如高山峻嶺、丘陵盆地等。地面上的地物和地貌是千差萬別的,那么從何處入手對它們進(jìn)行測繪呢?根據(jù)點(diǎn)、線的幾何關(guān)系可知,地物的輪廓線是由直線和曲線組成的,曲線又可視為許多短直線段所組成,如圖0-9中是一棟房子的平面圖形,它是由表示房屋輪廓的一些折線所組成的。測量時只要確定四個屋角1、2、3、4各轉(zhuǎn)折點(diǎn)在圖上的位置,把相鄰點(diǎn)連接起來,房屋在圖上的位置就確定了。圖0-10為一山坡地形,其地形變化情況可用坡度變換點(diǎn)1、2、3、4各點(diǎn)所組成的線段表示。因?yàn)橄噜忺c(diǎn)內(nèi)的坡度認(rèn)為是一致的,因此,只要把1、2、3、4各點(diǎn)的高程和平面位置確定后,地形變化的情況也就基本反映出來了。上述兩例中的1、2、3、4點(diǎn),分別稱為地物特征點(diǎn)和地貌特征點(diǎn)。綜上所述,地物和地貌的形狀總是由自身的特征點(diǎn)構(gòu)成的,只要在實(shí)地測繪出這些特征點(diǎn)的位置,它們的形狀和大小就能在圖上得到正確反映。因此,測量的基本問題就是測定地面點(diǎn)的平面位置和高程。(二)測量的基本工作為了確定地面點(diǎn)的位置,需要進(jìn)行哪些測量工作呢?如圖0-11所示,設(shè)A、B 為地面上的兩點(diǎn),投影到水平面上的位置分別為a、b。若A 點(diǎn)的位置已知,要確定B 點(diǎn)的位置,除丈量出A、B 的水平距離DAB 之外,還需知道B 點(diǎn)在A 點(diǎn)的哪一方向。圖上a、b 的方向可用過a 點(diǎn)的指北方向與ab的水平夾角 表示,角稱為方位角。有了DAB 和,B 點(diǎn)在圖上的位置b 就可確定。如果還需確定C 點(diǎn)在圖上的位置,需丈量BC 的水平距離DBC 與B 點(diǎn)上相鄰兩邊的水平角。因此為了確定地面點(diǎn)的平面位置,必須測定水平距離和水平角。在圖中還可以看出,A、B、C 三點(diǎn)不是等高的,要完全確定它們在三維空間內(nèi)的位置,還需要測量其高程HA,HB,Hc 或高差hAB,hBC。由此可見,距離、角度和高程是確定地面點(diǎn)位置的三個基本幾何要素,距離測量、角度測量誤差積累對測圖的影響與高程測量是測量的基本工作。(三)測量的基本原則測繪地形圖時,一般情況下,要在一個測站點(diǎn)上將該測區(qū)的所有地物和地貌測繪出來是不可能的。如圖0-12所示,一開始就在測區(qū)內(nèi)的第一點(diǎn)起連續(xù)進(jìn)行測量,即在測完A 站附近的地形之后,測定第二測站B的位置。然后將儀器搬到B 站測繪,繼而又測定C 站位置。又在C 站繼續(xù)測繪,如此將一幅圖測完,是不可行的。由于測定每一測站均有誤差存在,且前一站的誤差傳遞給后一站,使誤差逐站積累。如圖0-12所示,測定B 點(diǎn)時有誤差1及d1,使其位置移至B,測C 點(diǎn)時,由于前站B 誤差的影響,C 點(diǎn)位置移至C,又因測定C 點(diǎn)時的誤差2與d2,致使它的位置移至C,由此所測的房屋,從正確位置5、6、7、8移至5、6、7、8。測站愈多,誤差積累愈大,就不可能得到一張符合精度要求的地形圖。一幅圖如此,就整個測區(qū)而言,就更難保證精度,因此不能采用這種方法測量。五、幾種常見的圖 平面圖原理測量成果之一是以圖的形式表示。根據(jù)成圖要求、測區(qū)面積大小、內(nèi)容表示的特點(diǎn)和制圖方法的不同,又可分為平面圖、地形圖、地圖、影像地圖和斷面圖等。02測量誤差概述一、觀測誤差及其分類測量實(shí)踐證明,不論采用的儀器多么精密,觀測多么仔細(xì),對某一物理量進(jìn)行多次觀測則會發(fā)現(xiàn),各觀測值之間總存在差異。例如對地面上某一距離往返丈量若干次,每次觀測結(jié)果之間都可能存在差值,這說明觀測值中存在誤差。觀測誤差來源于儀器誤差、人的感官能力限制和外界環(huán)境(如溫度、濕度、風(fēng)力、大氣折光等)的影響,這三方面的客觀條件統(tǒng)稱觀測條件。因?yàn)槿魏螠y量工作都離不開觀測條件,所以觀測誤差的產(chǎn)生是不可避免的。按觀測誤差對觀測結(jié)果影響性質(zhì)的不同,可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩類。1.系統(tǒng)誤差在相同的觀測條件下,對某量進(jìn)行一系列觀測,若誤差的出現(xiàn)在數(shù)值大小和符號上均相同,或按一定的規(guī)律變化,這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。如某30m 鋼尺與標(biāo)準(zhǔn)尺比較短1cm,用該尺丈量300m 的距離就會產(chǎn)生10cm 誤差,量距越長,則誤差積累越多。故系統(tǒng)誤差具有積累性,但又有一定規(guī)律,因而可設(shè)法加以消除或減弱。2.偶然誤差在相同的觀測條件下,對某量作一系列觀測,若誤差出現(xiàn)的符號和數(shù)值大小均不一致,從表面上看單個誤差無任何規(guī)律性,這種誤差稱為偶然誤差。例如用刻度至1mm 的鋼尺量距,最多能估讀到1/10mm。且每次估讀又不能絕對正確,但在相同的觀測條件下重復(fù)多次觀測某量后,在大量的偶然誤差中也具有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性,觀測次數(shù)愈多,這種規(guī)律性愈明顯。3.粗差粗差也稱錯誤,是由于觀測者使用儀器不正確或疏忽大意,如測錯、讀錯、聽錯、算錯等造成的錯誤,或因外界條件發(fā)生意外的顯著變動引起的差錯。粗差的數(shù)值往往偏大,使觀測結(jié)果顯著偏離真值。因此,一旦發(fā)現(xiàn)含有粗差的觀測值,應(yīng)將其從觀測結(jié)果中剔除出去。一般來講,只要嚴(yán)格遵守測量規(guī)范,工作中仔細(xì)謹(jǐn)慎,并對觀測結(jié)果作必要的檢核,粗差是可以避免和發(fā)現(xiàn)的。二、評定觀測值精度的標(biāo)準(zhǔn)為了衡量測量結(jié)果的精度,必須有統(tǒng)一的衡量精度的標(biāo)準(zhǔn),才能進(jìn)行比較鑒別。1.中誤差在相同的觀測條件下,假設(shè)對某一量進(jìn)行了n 次觀測,其結(jié)果為L1,L2,Ln,每個觀測值的真誤差為1,2,n。則取各個真誤差的平方總和的平均數(shù)的平方根,稱為觀測值的中誤差,以“m”表示。即2.容許誤差容許誤差又稱極限誤差。根據(jù)誤差理論及實(shí)踐證明,在大量同精度觀測的一組誤差中,絕對值大于2倍中誤差的偶然誤差,其出現(xiàn)的可能性約為5%;大于3倍中誤差的偶然誤差,其出現(xiàn)的可能性僅有0.3%,且認(rèn)為是不大可能出現(xiàn)的。因此一般取3倍中誤差作為偶然誤差極限誤差。容=3m (0-6)有時對精度要求較嚴(yán),也可采用容=2m 作為容許誤差。3.相對誤差在某些測量工作中,有時用中誤差還不能完全反映測量精度,例如測量某兩段距離,一段長200m,另一段長1000m,它們的中誤差均為0.2m,但因量距誤差與長度有關(guān),則不能認(rèn)為兩者的精度一樣。為此,用觀測值的中誤差與觀測值之比,并將其分子化為1,即用1/K 形式表示,稱為相對誤差。本例前者為0.2/200=1/1000,后者為0.2/1000=1/5000,可見后者的精度高于前者。THANK YOU謝謝！項(xiàng)目一 距離測量和直線定向任務(wù)一 距離測量任務(wù)二 直線定向任務(wù)三 視距測量實(shí)訓(xùn)一，二，三CONTENTS目錄01距 離 測 量一、距離測量 距離測量的最終目的與角度測量一樣,都是為了確定地面點(diǎn)的位置。所謂距離是指兩點(diǎn)間的水平長度。目前,最常用的測距方法有三種,即:直接丈量、視距測量和電磁波測距。本任務(wù)介紹直接丈量的工具和方法。(一)丈量工具1.鋼尺 鋼尺是鋼制的帶狀尺,寬1015mm,長度有20m、30m 和50m 三種。一般鋼尺在起點(diǎn)至第一個10cm 間,甚至整個尺長內(nèi)都刻有毫米分劃。根據(jù)鋼尺零點(diǎn)位置的不同,可分為端點(diǎn)尺和刻線尺兩種。端點(diǎn)尺,以尺的最外端邊線作為刻劃的零線?？叹€尺,以刻在鋼尺前端的“0”刻劃線作為尺長的零線。使用時,必須注意鋼尺的零點(diǎn)位置。2.皮尺 皮尺是用麻絲與金屬絲織成的帶狀尺。常用的有20m、30m 和50m 等幾種,尺上刻劃至厘米,它一般為端點(diǎn)尺。皮尺彈性大,只用在精度較低的量距工作中。3.測繩 測繩是由細(xì)麻繩和金屬絲制成的線狀繩尺,長度有50m、100m 等幾種,測繩尺的起點(diǎn)處包有“0”符號金屬圈,每1m 處都有銅箍刻以米數(shù)注記,其精度比皮尺還低。4.標(biāo)桿(花桿、測桿)標(biāo)桿用木材、玻璃鋼或鋁合金制成,長2m 或3m,直徑34cm,用紅、白油漆交替漆成20cm的小段,桿底裝有錐形鐵腳以便插入土中,或?qū)?zhǔn)點(diǎn)的中心,作觀測點(diǎn)覘標(biāo)用。5.測釬 測釬由粗鐵絲加工制成,長3040cm,上端彎成環(huán)形,下端磨尖,常用于標(biāo)定尺端點(diǎn)和整尺段數(shù),一般以11根為一組,穿在鐵環(huán)中。6.垂球 垂球又稱線垂,金屬制成,外形似圓錐形,上端系有細(xì)線,它是對點(diǎn)、標(biāo)點(diǎn)和投點(diǎn)的工具。有時為了克服地面起伏的障礙,垂球常掛在垂球架上使用。(二)直線定線在丈量兩點(diǎn)間距離時,如距離較長或地勢起伏較大,一個尺段不能完成距離丈量,為使多個尺段丈量沿已知直線方向進(jìn)行,就需在兩點(diǎn)間的直線上,再標(biāo)定一些點(diǎn)位,這一工作稱為直線定線。當(dāng)距離丈量精度要求不高時,采用標(biāo)桿目估定線;如果精度要求較高,則采用經(jīng)緯儀定線。1.目估定線法(1)兩點(diǎn)間定線:A、B 為地面上互相通視的兩點(diǎn)。為了在AB 直線上定出中間點(diǎn),可先在A、B 兩點(diǎn)上豎立花桿,一人站在A 點(diǎn)后12m 處,由A 瞄向B,使A、B點(diǎn)、花桿與觀測者成一直線。另一人手持花桿由B 點(diǎn)走向A 點(diǎn)。到離B 點(diǎn)接近一尺段的地方,按照觀測者的指揮,左右移動花桿直到位于AB 直線上為止,插上花桿得點(diǎn)1。同法可定出其他點(diǎn)。(2)兩點(diǎn)的延長線上定線:設(shè)A、B 為直線的兩端點(diǎn),現(xiàn)需將直線AB 延長。觀測者在AB 的延長線方向適當(dāng)距離1處立標(biāo)桿,觀測自己所立標(biāo)桿是否與A、B 兩標(biāo)桿復(fù)合,經(jīng)左右移動標(biāo)桿,直到1點(diǎn)標(biāo)桿在A、B 方向線上,即定出AB 上的1點(diǎn),同法再定出其他點(diǎn)。(3)過山頭定線:如圖1-3所示,A、B 兩點(diǎn)位于山坡兩側(cè),互不通視,現(xiàn)在要在A、B 的連線上標(biāo)定出C、D 點(diǎn),可采用逐漸接近法進(jìn)行目估定線。定線時,先在A、B 兩點(diǎn)立標(biāo)桿,然后甲乙兩人持標(biāo)桿于山坡上,各自能看到B、A 兩點(diǎn)的地方,先由甲在C1處立標(biāo)桿,按照C1B 的方向,指揮乙在D1立標(biāo)桿,使C1、D1、B 三標(biāo)桿在一直線上。再由乙按照D1A 逐漸接近直線,直到C、D、B 三標(biāo)桿在一直線上,D、C、A 三標(biāo)桿也在一直線上結(jié)束,這時A、B、C、D 四點(diǎn)就在一條直線上,完成定線。(4)過山谷定線:過山谷定線,其方法與兩點(diǎn)間定線相同,只是山谷地勢低,由A 看B 時,不可能看到中間一系列標(biāo)桿,因此定線時,由谷頂逐漸向谷底進(jìn)行作業(yè)。先在A、B 立標(biāo)桿,觀測者甲根據(jù)AB 的方向定出a 點(diǎn),再由乙根據(jù)BA 方向定出b 點(diǎn),最后在Ab方向上定出c 點(diǎn)。這樣,根據(jù)地面情況可以在AB 間定出一系列點(diǎn)。2.經(jīng)緯儀定線法 如圖1-5,在待測距離的一端點(diǎn)A 安置經(jīng)緯儀,然后照準(zhǔn)另一端點(diǎn)B 的花桿,固定照準(zhǔn)部,并指揮另一司尺員在距B 小于一整尺段的地方沿垂直于測線方向左右移動,直到與望遠(yuǎn)鏡豎絲完全重合為止。二、距離丈量的一般方法（一）在平坦地段量距1.丈量方法 平坦地面上的直線丈量工作可以先直線定線后再丈量,也可以邊定線邊丈量。下面以邊定線邊丈量的方法介紹。直線丈量至少由2人進(jìn)行,其中走在前面的稱為前司尺員,后面的稱為后司尺員。如圖1 6所示,先在A、B 兩點(diǎn)立標(biāo)桿,標(biāo)出直線方向。后司尺員手持1支測釬和尺的零端立于A 點(diǎn),前司尺員手持5支或10支測釬和尺的終端,直線方向前進(jìn),在后司尺員的指揮下定線,然后前司尺員把尺鋪在直線方向上,2人同時把尺拉緊、拉直、抬平、拉穩(wěn)。當(dāng)后司尺員把尺的零點(diǎn)對準(zhǔn)A 時喊“好”,前司尺員在尺的終端刻線處豎直插1支測釬,得1點(diǎn),這樣便量完一個整尺段的距離。后司尺員拿起A 點(diǎn)的一支測釬,同前司尺員一起把尺抬起共同前進(jìn),當(dāng)司尺員已達(dá)1點(diǎn)時喊“?！?依同樣方法丈量第二尺段。量畢,后司尺員拔起第1點(diǎn)的測釬,繼續(xù)向前丈量,直至不足整尺段時,前司尺員把某一適當(dāng)整分劃對準(zhǔn)B 點(diǎn),后司尺員讀出厘米和毫米數(shù),求出不夠整尺段的余長。在計(jì)數(shù)測釬數(shù)時,不足整尺段的1支測釬不計(jì)算在內(nèi)。則AB 的水平距離為:D=n lq式中:l整尺段長度;n測釬數(shù),即整尺段數(shù);q不足整尺的零尺段長。2.丈量精度的評定 為了防止錯誤和提高丈量的精度距離丈量工作,必須往返丈量。由A 點(diǎn)量到B 點(diǎn)為往測,由B 點(diǎn)量至A 點(diǎn)為返測,并將兩次結(jié)果加以比較,其結(jié)果的差數(shù)稱為較差。較差本身不能說明丈量的精度,必須與所量長度聯(lián)系起來一并考慮,所以直線丈量精度通常采用較差與往返丈量的平均長度之比值來衡量,并化成分子為1的分?jǐn)?shù),稱為相對誤差(K)?！纠?-1】在平坦地區(qū),用鋼尺往返丈量了一段距離,其平均值為306.288m,往返丈量距離之差為61mm,問相對誤差K 達(dá)到多少?是否符合規(guī)范要求?符合規(guī)范要求。一般情況下,平坦地區(qū)相對誤差不應(yīng)大于1/3000;在量距困難地區(qū),相對誤差不應(yīng)大于1/2000。如果超出該范圍,應(yīng)重新進(jìn)行丈量。(二)在傾斜地段量距1.平量法 如圖1-7所示,如果各尺段兩端高差較小,可將尺一端抬高,或?qū)啥送瑫r抬高,目估使尺面水平,尺的末端用垂球?qū)c(diǎn),逐段丈量,最后累加求和即為所求距離。2.斜量法 如果地面坡度比較均勻,可沿斜坡丈量出傾斜距離L,并用羅盤儀或經(jīng)緯儀測出地面測出傾斜角,然后按式D=Lcos(圖1-8)。(三)鋼尺量距的精密方法 鋼尺量得的邊長,一般方法精度只能達(dá)到1/10001/5000,當(dāng)量距精度要求較高時,如果達(dá)到1/400001/10000,這時應(yīng)采用精密方法進(jìn)行丈量。若測距精度要求在1/5000以上,則應(yīng)在外界條件良好的情況下,用彈簧秤施加一定的拉力進(jìn)行丈量,同時考慮尺長、溫度和傾斜對丈量的影響。在一定的拉力下,以溫度t 為變量的函數(shù)式來表示尺長lt,這就是尺長方程式,其一般形式為1.尺長改正 由于尺面的名義長度l0 與實(shí)際長度l 不符而產(chǎn)生尺長誤差,它有累積性,對丈量結(jié)果的影響與所量距離D成正比,求得尺長改正數(shù)l=l-l0 即可消除之。改正數(shù)的計(jì)算公式如下:2.溫度改正 鋼尺長度受溫度的影響而變化,當(dāng)丈量時的溫度與鋼尺檢定時的溫度不一致時,將產(chǎn)生溫度誤差,溫度改正數(shù)為:3.傾斜改正如圖1 9所示,A、B 兩點(diǎn)間的高差為h,沿地面量出斜距為D,則將 按級數(shù)展開,可得h 與D相比一般都很小,二次項(xiàng)以上的各項(xiàng)可忽略不計(jì),故得傾斜改正的公式為若實(shí)際量距為D,經(jīng)過尺長、溫度和傾斜改正后的水平距離D 為(四)鋼尺量距的誤差分析及注意事項(xiàng)1.鋼尺量距的誤差分析 鋼尺量距的主要誤差來源有下列幾種:(1)尺長誤差:如果鋼尺的名義長度和實(shí)際長度不符,則產(chǎn)生尺長誤差。尺長誤差是積累 的,丈量的距離越長,誤差越大。因此新購置的鋼尺必須經(jīng)過檢定,測出其尺長改正值。(2)溫度誤差:鋼尺的長度隨溫度而變化,當(dāng)丈量時的溫度與鋼尺檢定時的標(biāo)準(zhǔn)溫度不一致時,將產(chǎn)生溫度誤差。按照鋼的膨脹系數(shù)計(jì)算,溫度每變化1,丈量距離為30m 時對距離影響為0.4mm。(3)鋼尺傾斜和垂曲誤差:在高低不平的地面上采用鋼尺水平法量距時,鋼尺不水平或中間下垂而成曲線時,都會使量得的長度比實(shí)際要大。因此丈量時必須注意鋼尺水平,整尺段懸空時,中間應(yīng)打托樁托住鋼尺,否則會產(chǎn)生不容忽視的垂曲誤差。(4)定線誤差:丈量時鋼尺沒有準(zhǔn)確地放在所量距離的直線方向上,使所量距離不是直線而是一組折線,造成丈量結(jié)果偏大,這種誤差稱為定線誤差。丈量30 m 的距離,當(dāng)偏差為0.25m時,量距偏大1mm。(5)拉力誤差:鋼尺在丈量時所受拉力應(yīng)與檢定時的拉力相同。若拉力變化2.6kg,尺長將改變1mm。(6)丈量誤差:丈量時在地面上標(biāo)志尺端點(diǎn)位置處插測釬不準(zhǔn),前、后尺手配合不佳,余長讀數(shù)不準(zhǔn)等都會引起丈量誤差,這種誤差對丈量結(jié)果的影響可正可負(fù),大小不定。在丈量中要盡力做到對點(diǎn)準(zhǔn)確,配合協(xié)調(diào)。2.鋼尺的維護(hù)(1)鋼尺易生銹,丈量結(jié)束后應(yīng)用軟布擦去尺上的泥和水,涂上機(jī)油以防生銹。(2)鋼尺易折斷,如果鋼尺出現(xiàn)卷曲,切不可用力硬拉。(3)丈量時,鋼尺末端的持尺員應(yīng)該用尺夾夾住鋼尺后手握緊尺夾加力,沒有尺夾時,可以用布或者紗手套包住鋼尺代替尺夾,切不可手握尺盤或尺架加力,以免將鋼尺拖出。(4)在行人和車輛較多的地區(qū)量距時,中間要有專人保護(hù),以防止鋼尺被車輛碾壓而折斷。(5)不準(zhǔn)將鋼尺沿地面拖拉,以免磨損尺面分劃。(6)收卷鋼尺時,應(yīng)按順時針方向轉(zhuǎn)動鋼尺搖柄,切不可逆轉(zhuǎn),以免折斷鋼尺。02直 線 定 向一、直線定向(一)標(biāo)準(zhǔn)方向的種類測量工作采用的標(biāo)準(zhǔn)方向有真子午線、磁子午線和坐標(biāo)縱軸三種。1.真子午線方向通過地球表面某點(diǎn)的子午線的切線方向,稱為該點(diǎn)的真子午線方向。可用天文測量的方法測定,或用陀螺經(jīng)緯儀測定。在國家小比例尺測圖中采用它作為定向的基準(zhǔn)。2.磁子午線方向磁子午線方向是磁針在地球磁場的作用下,磁針自由靜止時其軸線所指的方向。磁子午線方向可用羅盤儀測定,在小面積大比例尺測圖中常采用磁子午線方向作為定向的基準(zhǔn)。3.坐標(biāo)縱軸方向坐標(biāo)縱軸方向就是直角坐標(biāo)系中的縱坐標(biāo)軸的方向。如果采用高斯平面直角坐標(biāo)，則以中央子午線作為坐標(biāo)縱軸。(二)直線方向的表示方法表示直線的方向有方位角及象限角兩種,由于現(xiàn)代測量中后者很少采用,故重點(diǎn)介紹方位角。1.方位角由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端,順時針方向量至某直線的水平夾角,稱為該直線的方位角,角值從0360,如圖1-13所示。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方向的不同,方位角可分為:以真子午線方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向的,稱為真方位角,用A 表示;以磁子午線方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向的,稱為磁方位角,用Am 表示;若特定方向與縱坐標(biāo)軸的北方向一致(平行),這樣的方位角稱為直線的坐標(biāo)方位角,用 表示2.象限角由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端或南端起,順時針或逆時針到某一直線所夾的水平銳角,稱為該直線的23象限角,以R 來表示。象限角的角值在090之間。象限角不但要寫出角值大小,還應(yīng)注明所在的象限。測量中的象限次序和數(shù)學(xué)中的象限次序相反。象限角和方位角一樣,可分為真象限角、磁象限角和坐標(biāo)象限角三種。(三)方位角與象限角的關(guān)系同一條直線的方位角和象限角存在著固定的關(guān)系,如表1-1。(四)正、反方位角的關(guān)系由于地面上各點(diǎn)的子午線方向都是指向地球南北極,除赤道上各點(diǎn)的子午線是互相平行外,地面上其他各點(diǎn)的子午線都不平行,這給計(jì)算工作帶來不便。而在一個坐標(biāo)系中,縱坐標(biāo)軸方向線均是平行的。在一個高斯投影帶中,中央子午線為縱坐標(biāo)軸,在其各處的縱坐標(biāo)軸方向都與中央子午線平行,因此,在普通測量工作中,以縱坐標(biāo)軸方向作為標(biāo)準(zhǔn)方向,就可使地面上各點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方向都互相平行了。應(yīng)用坐標(biāo)方位角來表示直線的方向,在計(jì)算上就方便了。任一直線都有正、反兩個方向。直線前進(jìn)方向的方位角叫做正方位角,其相反方向的方位角叫做反方位角。由于同一直線上各點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方向都與x 軸平行,因此同一條直線上各點(diǎn)的坐標(biāo)方位角相等。如圖1 14所示,設(shè)直線P1P2的坐標(biāo)方位角12為正坐標(biāo)方位角,則P2P1的方位角為反坐標(biāo)方位角21,顯然,正、反坐標(biāo)方位角相差180,即12=21 180(1-8)(五)幾種方位角之間的關(guān)系1.真方位角與磁方位角的關(guān)系根據(jù)磁偏角的定義,我們可以推出真方位角和磁方位角的換算公式:A=Am+由于地球的磁極是在不斷變化的,所以磁偏角也在不斷變化。一般磁方位角精度較低。定向困難的地區(qū),可用羅盤儀測出磁方位角來代替坐標(biāo)方位角。真方位角主要是用在大地測量中。2.真方位角與坐標(biāo)方位角的關(guān)系真方位角與坐標(biāo)方位角之間的關(guān)系為:A=+3.磁方位角與坐標(biāo)方位角的關(guān)系由前面公式我們可以推出磁方位角與坐標(biāo)方位角的關(guān)系:=Am+-式中的、值,東偏時取正值,西偏時取負(fù)值。(六)用方位角計(jì)算兩直線間的水平夾角已知CB 與CD 兩條直線的方位角分別為CB 和CD,則這兩直線的水平夾角為:=CD-CB 由此可知,求算水平夾角的方法是:站在角頂上,面向所求夾角,該夾角的值等于右側(cè)直線的方位角減去左側(cè)直線的方位角,當(dāng)不夠減時,應(yīng)加360再減。二、羅盤儀測定磁方位角羅盤儀是測定直線磁方位角的儀器。它構(gòu)造簡單,使用方便,廣泛應(yīng)用于各種精度要求不高的測量工作中。(一)羅盤儀的構(gòu)造羅盤儀主要由羅盤、望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器三部分組成1.羅盤羅盤又包括磁針和刻度盤兩部分,磁針支撐在刻度盤中心的頂針尖端上,可靈活轉(zhuǎn)動,當(dāng)它靜止時,一端指南,一端指北。磁針的南端纏一小銅環(huán)用以平衡磁針?biāo)芤?。為了防止磁針的磨損,不用時,可旋緊磁針制動螺旋,將磁針固定。刻度盤有1和30兩種基本分劃,按逆時針從0注記到360。2.望遠(yuǎn)鏡羅盤儀的望遠(yuǎn)鏡一般為外對光望遠(yuǎn)鏡,由物鏡、目鏡、十字絲所組成。用支架裝在刻度盤的圓盒上,可隨圓盒在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,也可在豎直方向轉(zhuǎn)動。望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸與度盤上的0和180直徑方向重合。支架上裝有豎直度盤,供測豎直角時使用。3.水準(zhǔn)器和球臼在羅盤盒內(nèi)裝有一個圓水準(zhǔn)器或兩個互相垂直的水準(zhǔn)管,當(dāng)水準(zhǔn)器內(nèi)的氣泡居中時,羅盤盒處于水平狀態(tài);球臼螺旋在羅盤盒的下方,在球臼與羅盤盒之間的連接軸上安有水平制動螺旋,以控制羅盤的水平轉(zhuǎn)動。腳架的架頭上附有對中用的垂球帽,旋下垂球帽就會露出連接儀器的螺桿。架頭中心的下面有小鉤,用來懸掛垂球。(二)羅盤儀測定磁方位角欲測定一直線的磁方位角,其操作步驟如下:(1)對中:在三腳架頭下方懸掛垂球,移動三腳架使垂球尖對準(zhǔn)地面點(diǎn)中心,即為對中。對中容許誤差為2cm。(2)整平:松開球臼螺旋,用手前后、左右仰俯刻度盤,使刻度盤上的水準(zhǔn)器氣泡居中,然后擰緊球臼螺旋。儀器整平后,松開磁針制動螺旋,讓磁針自由轉(zhuǎn)動。(3)瞄準(zhǔn)目標(biāo):旋松望遠(yuǎn)鏡制動螺旋和水平制動螺旋,轉(zhuǎn)動儀器并利用望遠(yuǎn)鏡上的準(zhǔn)星和照門粗略瞄準(zhǔn)目標(biāo)后,將望遠(yuǎn)鏡制動螺旋和水平制動螺旋擰緊;轉(zhuǎn)動目鏡使十字絲清晰,再調(diào)節(jié)對光螺旋使物像清晰,最后轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡微動螺旋并微動羅盤盒,使十字絲交點(diǎn)精確對準(zhǔn)目標(biāo)。(4)讀數(shù):待磁針自由靜止后,正對磁針并順注記增大方向讀出磁針北端所指的讀數(shù),即為所測直線的磁方位角;若刻度盤上的0分劃線在望遠(yuǎn)鏡的目鏡一端,則應(yīng)按磁針南端讀數(shù)。在傾斜地面的距離丈量中,需要測定地面兩點(diǎn)連線的傾斜角,此時,將十字絲交點(diǎn)對準(zhǔn)標(biāo)桿上和儀器等高之處,然后在豎直度盤上讀數(shù)即可。使用羅盤儀測量方位角時,不要將小刀、鋼尺、測釬等鐵質(zhì)物體接近儀器,也不宜在鐵橋、高壓電線、鐵軌及較大的其他鋼鐵物體旁邊測量;觀測完畢后,應(yīng)隨手?jǐn)Q緊磁針制動螺旋,避免頂針尖端磨損。03視 距 測 量視距測量是根據(jù)幾何光學(xué)和三角學(xué)原理,利用儀器望遠(yuǎn)鏡內(nèi)視距裝置及視距尺測定兩點(diǎn)間的水平距離和高差的一種測量方法。這種方法具有操作方便、速度快、不受地面高低起伏限制等優(yōu)點(diǎn)。但其精度較低,一般只能達(dá)到1/3001/200,僅能滿足測定碎部點(diǎn)精度要求,廣泛應(yīng)用于圖解測圖工作中。視距測量所用的主要儀器工具是經(jīng)緯儀、視距尺。視距尺可以是塔尺或折尺,也可以用水準(zhǔn)尺代替。一、視距測量的原理(一)視準(zhǔn)軸水平時的視距測量原理欲測定A、B 兩點(diǎn)間的水平距離D 和高差h,可在A 點(diǎn)安置經(jīng)緯儀,在B 點(diǎn)豎立視距尺,當(dāng)經(jīng)緯儀視線水平時照準(zhǔn)視距尺,可使視線與視距尺相垂直。為物鏡中心至儀器旋轉(zhuǎn)中心的距離,f 為物鏡焦距,焦點(diǎn)F 至視距尺的距離為d;上、下兩視距絲m、n 分別切于視距尺上的M 和N 處,用l 表示M 和N 間的長度稱尺間隔;p 為兩視距絲在十字絲分劃板上的間距。(二)視準(zhǔn)軸傾斜時的視距測量原理在地面起伏較大的地區(qū)進(jìn)行視距測量時,必須使視線傾斜才能讀取視距尺間隔,此時,由于視線不垂直于視距尺,故上述視距公式不適宜。如果能將尺間隔換算為與視線垂直的尺間隔MN,這樣就可以按上面的公式計(jì)算傾斜距離D,再根據(jù)D和豎直角 可得出水平距離D 及高差h?，F(xiàn)在只需找出MN 與MN之間的關(guān)系即可解決這個問題。設(shè)想將豎直的視距尺R 繞O 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一個 角(為視線的豎直角)變?yōu)镽,使其與視準(zhǔn)軸垂直,得出尺間隔l(MN長)后,再按公式(1-13)求得傾斜距離為D=Kl。于是A、B 兩點(diǎn)間的水平距離為 D=Dcos=Klcos由于NNO=90-/2,MMO=90-/2,且因 很小(約34),故可將NNO 和MMO 近似視為直角。另外,由于NON=MOM=,故 MN=M+NO=MOcos+NOcos=(MO+NO)cos=MNcos即l=lcos 將上式代入公式(1-13),可得D=Klcos=Klcoscos=Klcos2即D=Klcos2 這就是視線傾斜時測定平距的公式。應(yīng)用這個公式時,應(yīng)將傾斜角 的正負(fù)號(仰角為正,俯角為負(fù))一起代入公式中,所得高差自然就有了正負(fù)之分。公式(1-15)、(1-16)分別為視準(zhǔn)軸傾斜時測定水平距離和高差的公式。二、視距測量的方法(一)視距測量觀測水平距、高差的方法用視距測量的方法測定地面點(diǎn)A 到B 之間的水平距離和高差,其觀測步驟如下:(1)在測站上安置儀器,進(jìn)行對中、整平、量取儀器高,記入手簿。(2)在待測點(diǎn)豎立視距尺,注意立直。(3)用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)視距尺,在尺上讀取上絲、下絲、中絲的讀數(shù),讀取豎盤讀數(shù)分別為L 和R,計(jì)算豎直角和豎盤的指標(biāo)差x。注意在讀取豎盤讀數(shù)時,必須調(diào)節(jié)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋,使氣泡居中。(4)計(jì)算水平距離D 及高差h(二)計(jì)算水平距和高差的方法 利用電子計(jì)算器(如CASIOfx 3600P、CASIOfx 4200P、CASIOfx 4500P和CASIOfx4800P等)編制簡短程序的功能,根據(jù)視距測量平距與高差計(jì)算公式D=Klcos2、h=1/2Klsin2+i-v 預(yù)先編制成程序,計(jì)算時輸入已知數(shù)據(jù)及觀測值,即可得到測站至測點(diǎn)的水平距離、高差和測點(diǎn)的高程?！纠?-2】已知1點(diǎn)上、中、下三絲讀數(shù)分別是0.934 m、1.35 m、1.768 m,豎盤讀數(shù)為8026,A 點(diǎn)高程為20.18m,儀器高1.42m,計(jì)算測站A 到1點(diǎn)的水平距離和高差,并求出1點(diǎn)的高程。解:將觀測數(shù)據(jù)代入公式(1-15)和(1-16)得同理可計(jì)算出測站點(diǎn)A 到其他碎部觀測點(diǎn)的水平距離和高差,并計(jì)算出高程。三、視距常數(shù)的測定視距常數(shù)K 值通常為100,但是由于儀器制造的誤差以及溫度變化的影響,使實(shí)際的K值并不準(zhǔn)確等于100。如仍按K=100計(jì)算,就會使所測距離含有誤差。因此,每臺儀器均要嚴(yán)格檢查其視距常數(shù)值,如測得的K 值在99.95100.05之間,使用時便可把它當(dāng)成100,否則應(yīng)采用實(shí)測的K 值。視距常數(shù)K 測定的方法如下:(1)在平坦地面上選擇一段直線,在A 點(diǎn)做一標(biāo)記,從該點(diǎn)起,沿直線方向用鋼尺依次量取30m、60m、90m、120m 等距離,分別得B1、B2、B3、B4各點(diǎn),如圖所示,并做上標(biāo)志。(2)把經(jīng)緯儀安置于A 點(diǎn),使望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸水平,依次照準(zhǔn)B1、B2、B3、B4各點(diǎn)上的視距尺,調(diào)節(jié)螺旋消除視差,然后讀取上、下絲讀數(shù),并計(jì)算其尺間隔分別為l1、l2、l3、l4。(3)根據(jù)觀測的尺間隔和已知的距離,計(jì)算儀器觀測各點(diǎn)時的K 值,即 若精度小于等于1/1000,則K 值仍按100計(jì)算水平距和高差;否則,應(yīng)采用實(shí)測K 的值進(jìn)行水平距離和高差的計(jì)算。04實(shí)訓(xùn)一、二、三實(shí)訓(xùn)一 鋼尺量距與直線定向水平距離是確定地面點(diǎn)平面位置的主要參數(shù)。距離測量是測量的基本工作之一,鋼尺量距是距離測量中方法簡便、成本較低、使用較廣的一種方法。本實(shí)訓(xùn)通過使用鋼尺丈量距離,使同學(xué)們熟悉距離丈量測定的工具,正確掌握其使用方法。一、實(shí)訓(xùn)目標(biāo)1.掌握直線定線的方法。2.能夠正確使用鋼尺、皮尺、標(biāo)桿等量距工具,學(xué)會鋼尺丈量距離的一般方法。二、實(shí)訓(xùn)場所 實(shí)訓(xùn)基地和實(shí)驗(yàn)室。三、實(shí)訓(xùn)形式1.在測量實(shí)訓(xùn)室以班級為單位學(xué)習(xí)各種量距工具的使用與保養(yǎng)。2.在校園實(shí)訓(xùn)場以45人為一組,在教師指導(dǎo)下測量直線距離。四、實(shí)訓(xùn)備品與材料 按45人為一組,每組配備:鋼尺、皮尺各一把;標(biāo)桿3根、測釬1組;記錄板1塊(含 記錄表)、鉛筆、粉筆、記號筆、木樁等。五、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與方法1.定樁 在平坦場地上選定相距約80m 的A、B 兩點(diǎn),打下木樁,在樁頂釘上小釘作為點(diǎn)位標(biāo)志(若在堅(jiān)硬的地面上可直接畫細(xì)十字線做標(biāo)記)。在直線AB 兩端各豎立1 根花桿。2.往測(1)后尺手手持鋼尺尺頭,站在A 點(diǎn)花桿后,單眼瞄向A、B 花桿。(2)前尺手手持鋼尺尺盒并攜帶一根花桿和一束測釬沿A B 方向前行,行至約一整尺長處停下,根據(jù)后尺手指揮,左、右移動花桿,使之插在AB 直線上。(3)后尺手將鋼尺零點(diǎn)對準(zhǔn)點(diǎn)A,前尺手在AB 直線上拉緊鋼尺并使之保持水平,在鋼尺一整尺注記處插下第一根測釬,完成一個整尺段的丈量。(4)前后尺手同時提尺前進(jìn),當(dāng)后尺手行至所插第一根測釬處,利用該測釬和點(diǎn)B 處花桿定線,指揮前尺手將花桿插在第一根測釬與B 點(diǎn)的直線上。(5)后尺手將鋼尺零點(diǎn)對準(zhǔn)第一根測釬,前尺手同法在鋼尺拉平后在一整尺注記處插入第二根測釬,隨后后尺手將第一根測釬拔出收起。(6)同法依次類推丈量其他各尺段。(7)到最后一段時,往往不足一整尺長。后尺手將尺的零端對準(zhǔn)測釬,前尺手拉平拉緊鋼尺對準(zhǔn)B 點(diǎn),讀出尺上讀數(shù),讀至毫米位,即為余長q,做好記錄。然后,后尺手拔出收起最后一根測釬。(8)此時,后尺手手中所收測釬數(shù)n 即為AB 距離的整尺數(shù),整尺數(shù)乘以鋼尺整尺長l 加上最后一段余長q 即為AB 往測距離,即DAB=nl+q。3.返測往測結(jié)束后,再由B 點(diǎn)向A 點(diǎn)同法進(jìn)行定線量距,得到返測距離DBA。4.計(jì)算距離 根據(jù)往、返測距離DAB 和DBA 計(jì)算量距相對誤差 ,與容許誤差K 容=1/3000相比較。若精度滿足要求,則AB 距離的平均值DAB=(DAB+DBA)/2 即為兩點(diǎn)間的水平距離。六、注意事項(xiàng)為了提高距離丈量的精度和避免產(chǎn)生錯誤,在距離丈量時應(yīng)注意以下事項(xiàng):1.使用鋼尺、皮尺等尺子前,要認(rèn)真查看零點(diǎn)、末端的位置和注記情況,以免讀數(shù)錯誤。2.丈量時,直線定線要直;一定要將鋼尺等尺子拉平、拉直、拉穩(wěn),且拉力要均勻;測釬要插豎直、準(zhǔn)確,若地面堅(jiān)硬,也可以在地上做出相應(yīng)記號;尺子整段懸空時,中間應(yīng)有人將其托住,以減少垂直誤差;尺子不能有打結(jié)或扭折等現(xiàn)象。3.避免讀錯和聽錯數(shù)字,例如把“9”看成“6”,或把“4”和“10”聽錯了;丈量最后一段余長時,要注意尺面的注記方向,不要讀錯。4.使用鋼尺時,不得在地面上拖行,更不能被車輛碾壓或行人踐踏;拉尺時,不要用力硬拉;收尺時,不能有卷曲扭纏現(xiàn)象,搖柄不能逆轉(zhuǎn);鋼尺使用完畢后,要用軟布擦去灰塵,如遇雨淋,要擦干后再涂一層機(jī)油,以防生銹。七、實(shí)訓(xùn)報告要求每組完成距離丈量記錄表的填寫和計(jì)算。要求記錄清晰、計(jì)算準(zhǔn)確。往返測量相對誤差在預(yù)定精度要求范圍內(nèi),實(shí)訓(xùn)結(jié)束后將測量實(shí)驗(yàn)報告以小組為單位裝訂成冊上交。實(shí)訓(xùn)二 羅盤儀的認(rèn)識與使用一、實(shí)訓(xùn)目標(biāo)熟悉望遠(yuǎn)鏡羅盤儀的構(gòu)造及各部件的作用;學(xué)會平均磁方位角的計(jì)算方法;掌握羅盤儀測定磁方位角的方法和步驟;學(xué)會方位角與象限角的換算。二、實(shí)訓(xùn)場所測量實(shí)訓(xùn)室、校園實(shí)訓(xùn)場。三、實(shí)訓(xùn)形式在測量實(shí)訓(xùn)室,以45人為一組,實(shí)際操作、識別羅盤儀各部件的名稱和作用。然后到校園實(shí)訓(xùn)場測定某一直線的正、反磁方位角。四、實(shí)訓(xùn)備品與材料按45人一組,每組配備:望遠(yuǎn)鏡羅盤儀、三腳架1套,標(biāo)桿2根,記錄板1塊(含記錄表),鉛筆、小刀等。五、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與方法1.羅盤儀的構(gòu)造及各部件的作用(1)安裝儀器:調(diào)節(jié)三腳架腿的長度,并置于地面;旋下三腳架上的垂球帽露出螺桿,連接羅盤儀;用垂球帽對準(zhǔn)地面任一點(diǎn)。(2)整平:松開球臼螺旋,前后、左右仰俯羅盤盒,使水準(zhǔn)器氣泡居中,然后再旋緊球臼螺旋。(3)實(shí)際操作羅盤儀各部件:放松磁針制動螺旋,讓磁針自由轉(zhuǎn)動;旋松水平制動螺旋,使刻度盤左右轉(zhuǎn)動;松望遠(yuǎn)鏡制動螺旋,使望遠(yuǎn)鏡上、下旋轉(zhuǎn);緊固望遠(yuǎn)鏡制動螺旋,扭動微動螺旋,使望遠(yuǎn)鏡上、下微動;調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡對光螺旋,使被測目標(biāo)的影像清晰;旋轉(zhuǎn)目鏡螺旋,使十字絲清晰等。2.羅盤儀測定磁方位角(1)安置儀器:在地面選擇相距3040cm 的A、B 兩點(diǎn),于B 點(diǎn)豎立標(biāo)桿;旋下三腳架上的垂球帽露出螺桿并連接羅盤儀,移動三腳架,用垂球帽對中A。(2)整平:松球臼,前后、左右仰俯羅盤盒,使水準(zhǔn)器氣泡居中,然后再旋緊球臼螺旋;放開制動螺旋,讓磁針自由轉(zhuǎn)動。(3)瞄準(zhǔn)目標(biāo):旋松望遠(yuǎn)鏡制動螺旋和水平制動螺旋,轉(zhuǎn)動儀器,利用準(zhǔn)星和照門粗略瞄準(zhǔn)B 點(diǎn)標(biāo)桿后,再用十字絲交點(diǎn)精確對準(zhǔn)B 點(diǎn)。(4)讀數(shù):磁針自由靜止后,正對磁針并沿注記增大方向讀記北端所指的讀數(shù),即為所測直線AB 的正磁方位角。同理,將羅盤儀安置于B 點(diǎn),于A 點(diǎn)豎立標(biāo)桿,測定直線AB 的反磁方位角。六、注意事項(xiàng)1.遷站之前,一定要擰緊磁針制動螺旋,避免頂針尖端磨損。2.當(dāng)A、B 兩點(diǎn)相距較近時,其正、反磁方位角應(yīng)相差180,若不等,不符值(即正反方位角應(yīng)相差180相比較)不得大于1,并以平均磁方位角作為該直線的方位角,即七、實(shí)訓(xùn)報告要求1.每人寫出望遠(yuǎn)鏡羅盤儀各部件的名稱、作用及使用羅盤儀的注意事項(xiàng)。2.每組完成磁方位角測定記錄表的填寫與計(jì)算。要求記錄清晰,計(jì)算準(zhǔn)確。實(shí)訓(xùn)結(jié)束后將測量實(shí)訓(xùn)報告以小組為單位裝訂成冊上交。實(shí)訓(xùn)三 經(jīng)緯儀視距測量視距測量是根據(jù)光學(xué)原理,利用望遠(yuǎn)鏡中的視距絲同時測定碎部點(diǎn)距離和高差的一種方法。其特點(diǎn)是:操作簡便、受地形限制小,但精度僅能達(dá)到1/3001/200。通過本實(shí)訓(xùn)可以加深同學(xué)們對視距測量的理解,掌握視距測量的方法。一、實(shí)訓(xùn)目標(biāo)1.進(jìn)一步理解視距測量的原理。2.練習(xí)用視距測量的方法測定地面兩點(diǎn)間的水平距離和高差。3.學(xué)會用計(jì)算器進(jìn)行視距計(jì)算。二、實(shí)訓(xùn)場所測量實(shí)訓(xùn)場。三、實(shí)訓(xùn)形式1.以組為單位,進(jìn)行測量。2.以人為單元,進(jìn)行獨(dú)立觀測計(jì)算距離。3.每人完成一份實(shí)訓(xùn)報告,包括完整的實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)。四、實(shí)訓(xùn)備品與材料1.經(jīng)緯儀1臺、視距尺1根、2m 鋼卷尺1把、木樁2個、小釘2個、斧頭1把、記錄板1塊、測傘2把。2.自備鉛筆、計(jì)算器。五、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與方法1.在地面選定間距大于40 m 的A、B 兩點(diǎn)打木樁,在樁頂釘小釘作為A、B 兩點(diǎn)的標(biāo)志。2.將經(jīng)緯儀安置(對中、整平)于A 點(diǎn),用小卷尺量取儀器高i(地面點(diǎn)到儀器橫軸的距離),精確到厘米,記錄。3.在B 點(diǎn)上豎立視距尺。4.上仰望遠(yuǎn)鏡,根據(jù)讀數(shù)變化規(guī)律確定豎角計(jì)算公式,寫在記錄表格表頭。5.望遠(yuǎn)鏡盤左位置瞄準(zhǔn)視距尺,使中絲對準(zhǔn)視距尺上儀器高i 的讀數(shù)v 處(即使v=i),讀取下絲讀數(shù)a 及上絲讀數(shù)b,記錄,計(jì)算尺間隔l左=a-b。6.轉(zhuǎn)動豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微傾螺旋使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中(電子經(jīng)緯儀無此操作),讀取豎盤讀數(shù)L,記錄,計(jì)算豎直角左。7.望遠(yuǎn)鏡盤右位置重復(fù)第5、6步得尺間隔l右和右。8.計(jì)算豎盤指標(biāo)差,在限差滿足要求時,計(jì)算盤左、盤右尺間隔及豎直角的平均值l、。9.用計(jì)算器根據(jù)l、計(jì)算AB 兩點(diǎn)的水平距離DAB 和高差hAB。當(dāng)A 點(diǎn)高程給定時,計(jì)算B 點(diǎn)高程。10.再將儀器安置于B 點(diǎn),重新用小卷尺量取儀器高i,在A 點(diǎn)立尺,測定BA 點(diǎn)間的水平距離DBA 和高差hBA,對前面的觀測結(jié)果予以檢核,在限差滿足要求時,取平均值求出兩點(diǎn)間的距離DAB 和高差hAB(hAB=-hBA)。當(dāng)A 點(diǎn)高程給定時,計(jì)算B 點(diǎn)高程。11.上述觀測完成后,可隨機(jī)選擇測站點(diǎn)附近的碎部點(diǎn)作為立尺點(diǎn),進(jìn)行視距測量練習(xí)。六、注意事項(xiàng)1.觀測時,豎盤指標(biāo)差應(yīng)在25以內(nèi);上、中、下3 絲讀數(shù)應(yīng)滿足2.用光學(xué)經(jīng)緯儀中絲讀數(shù)前,應(yīng)使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中。3.視距尺應(yīng)立直。4.水平距離往返觀測的相對誤差的限差k容=1/300;高差之差的限差h容=5cm。5.若AB 兩點(diǎn)間高差較小,則可使視線水平,即盤左讀數(shù)90(盤右讀數(shù)為270),讀取上絲讀數(shù)a、下絲讀數(shù)b,計(jì)算視距間隔l=b-a,再使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中,讀取中絲讀數(shù)v,計(jì)算水平距離D=Kl,高差h=i-v。七、實(shí)訓(xùn)報告實(shí)訓(xùn)結(jié)束后將測量實(shí)訓(xùn)報告以小組為單位裝訂成冊上交。THANK YOU謝謝！
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