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一 寸 光 阴 不 可 轻情景一、大比例尺地形图的测绘 单元一:小地区控制测量第一章 (一)测量的基础知识第一节 一、建筑工程测量的任务 1.测量学的概念 研究地球形状、大小和地表(包括地面上各种物体)的几何形状及其空间位置的科学。 测量工作的基本任务:求得点的规定坐标系中的坐标值。 2.建筑工程测量的主要任务 (1) 勘察设计阶段:地形图,提供设计依据; (2) 施工阶段:施工前放线; 施工中轴线(斜)控制、高程(层高)控制; 竣工测量的竣工图; (3) 施工及运营阶段的监测; 3.建筑工程测量工作的分类 第二节 二、测量工作的基准面和基准线1.地球的形状和大小 (1)地球表面起伏最大值/地球 半径20/6371很小;如图1-1所示。 (2)地球表面71%的都是水。图 1-1 地球的形状2.测量工作的基准面和基准线 铅垂线:某点的重力方向线,可用悬挂垂球的细线方同来表示; 水平线:与铅垂线正交的直线; 水平面:与铅垂线正交的平面称为水平面; 水准面:处处与重力方向垂直的连续曲面,任何自由静止的水面都是水准面;大地水准面:与不受风浪和潮汐影响的静止海水面相吻合的水准面。铅垂线、大地水准面是测量工作的基准线和基准面。第三节 三、地面点位的确定1.确定地面点位的方法 测量工作的实质:确定地面点的空间位置。 点的空间位置(三维)=该点在水准面或水平面(球面或平面)的位置(二维)+该点到大地水准面的铅垂距离(一维)。如图1-2所示。图 1-2 三维空间2.地面点的高程 绝对高程地面点到大地水准面的铅垂距离,简称高程:用H表示,如。如图1-3所示。图1-3 地面点高程3.地面点的坐标 (1)地理坐标 (2)平面直角坐标 以西南角为坐标原点,纵轴为X轴,横轴为Y轴, X轴正向为正北方向,负向为正南方向,Y轴正向为正东方向,负向为正西方向(上北下南左西右东),象限以顺时针方向编号。如图1-4所示。 4.空间直角坐标 空间直角坐标主要用于卫星定位。 图1-4 平面直角坐标象限第四节 四、以水平面代替水准面的限度1.在10km为半径的圆面积之内进行距离测量时,可以用水平面代替水准面,而不需考虑地球曲率对距离的影响。 2.就高程测量而言,即使距离很短,也应用水准面作为测量的基准面,即应顾及地球曲率对高程的影响。第五节 五、测量工作的基本内容与基本原则 1.测量工作的基本内容 主要目的:确定点的坐标和高程 测量工作的基本内容:高程测量、角度测量、距离测量 测量工作一般分外业和内业两种。 2.测量工作的基本原则 “从整体到局部、先控制后碎部”基本原则 “步步有检核”第六节 六、测量误差的基本知识 1.测量误差来源(1)误差来源 (2)常用测量形式:按观测条件分为(3)粗差(错误)与误差 不同概念,为避免粗差,一方面要认真,另一方面要有检校措施。 2.测量误差的分类 (1)系统误差 产生原因:仪器、工具制造或校正不完善; 特性:具有规律性、累积性的误差; 影响:有些可用计算改正或用观测方向消除。 (2)偶然误差 产生原因:由人、仪器、外界条件等多方面因素造成。影响:误差值不大,如采用一定方法或计算消除系统误差,则偶然误差居主要地位,其值不可消除,只能随观测次数趋于无限时,误差平均值趋于零。 3.衡量精度的标准 用真误差直接比对,方法简单但难以操作,引入几个指标作为衡量精度的标准。 (1)中误差 n次等精度观测条件下,计算每次观测的真误差,按下式计算中误差。(2)容许误差 偶然误差的绝对值不应超过一定的限值,为容许误差(3)相对误差 对于误差具有累积性的观测应用相对误差来评定。相对误差为绝对误差的绝对值与相应量之比。 4.误差传播定律 用于由直接观测值推导计算出非直接观测值(高差、内角和、视距测量等) (1)一般函数的误差传播 线性函数的误差传播(2)运用误差传播定律的步骤 先写函数式,再求全微分,最后计算观测值函数中误差。 【注】1)角度问题,必先化为弧度; 2)观测值必须独立。 5.等精度直接平差 (1)求最终观测值 时算术平均值为未知量的真值,但测量次数有限,但以算术平均值为未知量的最终观测值。 (2)评定精度 n次等精度观测,计算算术平均值L,计算每次观测值与L间差值的改正数V,第七节 一、控制网的定义与分类1.定义:在测区内选择若干有控制意义的控制点,按一定的规律和要求组成网状几何图形。 2.分类:国家控制网、城市控制网和小地区控制网。 第八节 二、控制测量的定义与内容1.定义:为建立控制网而进行的测量工作。 2.内容:平面控制测量、高程控制测量和三维控制测量。 第九节 三、平面控制测量的定义、方法及等级1.定义:确定控制点平面位置的工作。 2.方法:常规有三角测量和导线测量,还有GPS测量(三维坐标)。 3.国家(一、二、三、四等)、城市、工程。第十节 四、小地区控制网的定义及分类1.定义:一般面积在15km2以下范围内建立的平面控制网。 2.分类:首级控制网和图根控制网。 第二章 (三)高程测量 第一节 一、水准测量原理水准测量的基本测法是:如图3-1所示,已知A点的高程为,只要能测出A点至B点的高程之差,简称高差。图3-1 水准测量原理示意图则点的高程就可用下式计算求得: 用水准测量方法测定高差。的原理如图3-1所示,在A、B两点上竖立水准尺,并在A、B两点之间安置架可以得到水平视线的仪器即水准仪,设水准仪的水平视线截在尺上的位置分别为M、N,过A点作一水平线与过B点的竖线相交于C。因为BC的高度就是A、B两点之间的高差。所以由矩形MACH 就可以得到计算的公式: 综上所述要测算地面上两点间的高差或点的高程,所依据的就是一条水平视线,如果视线不水平,上述公式不成立,测算将发生错误。因此,视线必须水平,是水准测量中要牢牢记住的操作要领。第二节 二、水准仪的技术操作 水准仪的技术操作按以下四个步骤进行:粗平照准精平读数。 1.粗平 粗平就是通过调整脚螺旋,将圆水准气泡居中,使仪器竖轴处于铅垂位置,视线概略水平。具体做法是:用两手同时以相对方向分别转动任意两个脚螺旋,此时气泡移动的方向和左手大拇指旋转方向相同,然后再转动第三个脚螺旋使气泡居中,如此反复进行,直至在任何位置水准气泡均位于分划圆圈内为止。 图3-2 左手原则 在操作熟练后,不必将气泡的移动分解为两步,视气泡的具体位置而转动任两个脚螺旋直接使气泡居中。 2.照准 照准就是用望远镜照准水准尺,清晰地看清目标和十字丝。当眼睛靠近目镜上下微微晃动时,物像随着眼睛的晃动也上下移动,这就表明存在着视差。有视差就会影响照准和读数精度。消除视差的方法是仔细且反复交替地调节目镜和物镜对光螺旋,使十字丝和目标影像共平面,且同时都十分清晰, 3.精平 精平就是转动微倾螺旋将水准管气泡居中,使视线精确水平,其做法是:慢慢转动微倾螺旋,使观察窗中符合水准气泡的影象符合。左侧影像移动的方向与右手大拇指转动方向相同。由于气泡影像移动有惯性,在转动微倾螺旋时要慢、稳、轻、速度不宜太快。 4.读数 读数就是在视线水平时,用望远镜十字丝的横丝在尺上读数。读数前要认清水准尺的刻画特征,呈像要清晰稳定。为了保证读数的准确性,读数时要按由小到大的方向,先估读mm数,再读出m、dm、cm数。 图3-3 第三节 三、附合水准路线施测及计算方法 普通水准测量通常用经检校后的型水准仪施测。水准尺采用塔尺或单面尺,测量时水准仪应置于两水准尺中间,使前、后视的距离尽可能相等。具体施测方法如下: (1)置水准仪于距已知后视高程点A一定距离的处,并选择好前视转点,将水准尺置于A点和点上。 (2)将水准仪粗平后,先瞄准后视尺,消除视差。精平后读取后视读数值,并记入五等水准测量记录表中。 (3)平转望远镜照准前视尺,精平后,读取前视读数值,并记入五等水准测量记录表中。至此便完成了普通水准测量一个测站的观测任务。 (4)将仪器搬迁到第站,把第站的后视尺移到第站的转点上,把原第站前视变成第站的后视。 (5)按(2)、(3)步骤测出第站的后、前视读数值、,并记入五等水准测量记录表中。 (6)重复上述步骤测至终点B为止。 点高程的计算是先计算出各站高差: 再用点的已知高程推算各转点的高程,最后求得点的高程。 即: 将上列左边求和得: 从上列右边可知: 需要指出的是,在水准测量中,高程是依次由 、 等点传递过来的,这些传递高程的点称为转点。转点既有前视读数又有后视读数,转点的选择将影响到水准测量的观测精度,因此转点要选在坚实、凸起、明显的位置,在一般土地上应放置尺垫。第四节 三、校核方法 1 计算校核 由公式 (3-7) 看出, B 点对 A 点的高差等于各转点之间高差的代数和,也等于后视读数之和减去前视读数之和的差值,即: 经上式校核无误后,说明高差计算是正确的。按照各站观测高差和 A 点已知高程,推算出各转点的高程,最后求得终点 B 的高程。终点 B 的高程 H B 减去起点 A 的高程 H A 应等于各站高差的代数和,即: 经上式校核无误后,说明各转点高程的计算是正确的。 2 测站校核 水准测量连续性很强,一个测站的误差或错误对整个水准测量成果都有影响。为了保证各个测站观测成果的正确性,可采用以下方法进行校核。 变更仪器高法 :在一个测站上用不同的仪器高度测出两次高差。测得第一次高差后,改变仪器高度 ( 至少 10cm) ,然后再测一次高差。当两次所测高差之差不大干 3 5mm 则认为观测值符合要求,取其平均值作为最后结果。若大于 3 5mm 则需要重测。 双面尺法 :本法是仪器高度不变,而用水准尺的红面和黑面高差进行校核。红、黑面高差之差也不能大于 3 5mm 。 3 成果校核 测量成果由于测量误差的影响,使得水准路线的实测高差值与应有值不相符,其差值称为 高差闭合差 ,若高差闭合差在允许误差范围之内时,认为外业观测成果合格;若超过允许误差范围时,应查明原因进行重测,直到符合要求为止。一般等外水准测量的高差容许闭合差为: 水准测量的成果校核,主要考虑其高差闭合差是否超限。根据不同的水准路线,其校核的方法也不同,各水准路线的高差闭合差计算公式如下: (1) 附合水准路线:实测高差的总和与始、终已知水准点高差之差值称为附合水准路线的高差闭合差。即: (2) 闭合水准路线:实测高差的代数和不等于零,其差值为闭合水准路线的高差闭合差。即
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