工程测量章(ppt版)

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邹维宝长安(chánɡān)大学地测学院2021工程测量〔非测绘(cèhuì)专业适用〕第一页，共五十三页。

1第一章绪论(xùlùn)§1测量学的概念(gàiniàn)§2地面点位确实定§3测量工作的原那么第二页，共五十三页。

2§1测量学的概念(gàiniàn)测量学是一门非常古老的科学(kēxué)。开展到今天，成为一门综合科学(kēxué)。它应用当代空间、遥感(yáogǎn)、通信、电子、微电子等各种先进技术与设备，以及光学、机械、电子的实用技术设备，采集与地球形状和大小、地球外表上的各种物体的几何形状及空间位置相关的数据和信息，并对其进行处理、解释和管理，为经济建设、国防建设的各个部门和行业提供效劳。第三页，共五十三页。

3张遂(僧一行，公元673-727年)公元724-725年，一行组织(zǔzhī)了全国13个点的天文大地测量。由太史监南宫说等人在河南的测量的数据中，得出了子午线一弧度的弧长为351里80步。这是世界上第一次通过实测进行弧度测量。第四页，共五十三页。

4龙游石窟“龙游石窟〞位于浙江龙游县城以北小南海(nánhǎi)镇东南、衢江北岸的石岩背村。1992年6月几个村民用抽水机抽干了被当地人称为“无底洞〞的小龙潭，发现了一个规模巨大、气势恢宏的由人工开凿的洞窟，此后又在附近相继发现了20余个与此相同的石洞。第五页，共五十三页。

5第六页，共五十三页。

6如何采光洞口狭小，石窟内光线暗淡，开凿年代又无电灯。奇怪的是，石窟四壁及洞顶均未留下任何油烟痕迹，开凿者以何照明？半米壁距石窟群彼此相邻并紧贴，洞与洞之间却绝不相通。即使在现今，从事地下开凿利用最先进的科技和仪器亦很难做到这点，古代开凿者是怎么在地下作出如此精确的测量的？不见史料无论从哪个角度看，龙游石窟群的开凿必是非常人干的非常事。如此宏大的地下工程，却至今尚未能发现在当地的地方誌及其它史料上有所记载，何故？石料去处据估算，现已发现的石窟群的开采石料量至少在８万立方米以上。而开采出来的石料俱是质地较软的红砂岩，很难用作建材。那么，这么多开采出来的石料到那里去了？无从查考。洞壁石刻在１号洞的石壁上发现鸟、马、鱼的石雕图案，有几个石窟壁上还有闪电状石刻线条，究竟代表什么？系何时何人因何而刻？矩形水池据最新考察发现，已开发的５个石窟，在底部靠近中心部位均有一个面积约２０平方米的矩形水池，而且两侧是开凿而成的，另两侧是砌石而成，不知此池有何用途？鱼去何方石窟群在发现之前被称为“无底塘”，旧时作为寺院放生池，养有大鱼，当地村民还常在“无底塘”钓鱼。可当村民抽干７个洞窟的水后，惊讶地发现，洞内竟找不到一条鱼。鱼去哪儿了？石窟数量到目前为止，已探明石窟数量为２４个。到底还有没有其它石窟？浙江地球物理研究所的科研人员试图用先进的检测设备探明地下石窟群的布局结构，却告搁浅，因而石窟的数量仍不能全悉。第七页，共五十三页。

7神舟六号(liùhào)飞船载人航天飞行的测控网是由北京、东风、西安三个指控中心，东风、渭南、青岛、喀什等国内测控站，和位于纳米比亚、马林迪、卡拉奇等三个国外测控站，以及位于太平洋、印度洋、大西洋的四艘远望号测量船组成的陆海基全球S波段统一测控通信网，对火箭、飞船完成测控通信任务。第八页，共五十三页。

8神六测控通信系统中由上海研发的9大子系统1.USB波段信道：完成载人飞船天地间无线通信主通道，能够实现遥控、遥测、图像传输、双向通话、地面跟踪测量任务；2.C波段信道：主要用于飞船的测轨，将返回舱的飞行速度、距离、方位等信息传递回地面指挥中心。其同时作为USB波段信道的辅助；3.图像传输系统；4.话音传输系统；5.飞船遥测系统；6.飞船遥控系统；7.超短波通信系统；8.短波通信系统〔能传送GPS定位信号，在返回舱着陆后能为地面搜索人员提供所在位置的经纬度〕；9.天线。备注：整个测控通信系统除了上海的9大子系统外，还包括北京(běijīnɡ)相关机构研发的GPS定位系统、频率综合器等。第九页，共五十三页。

9其分类大致为：1.大地测量学2.摄影测量(cèliáng)与遥感3.地图制图学4.海洋测量学5.地形(dìxíng)测量学6.工程测量学几何大地测量学物理(wùlǐ)大地测量学〔重力大地〕卫星大地测量学海洋大地测量学空间大地测量学〔天文大地〕航天摄影测量航空摄影测量地面立体摄影测量遥感测量研究地球外表局部地区测绘问题①研究内容有关城市建设、矿山工厂、水利水电、农林牧业、道路交通、地质矿产等领域各种工程的勘测设计，建设施工，竣工验收，生产经营，变形监测等方面的测绘工作。②主要工作测绘测设变形监测第十页，共五十三页。

10大地(dàdì)测量学第十一页，共五十三页。

11摄影测量(cèliáng)与遥感第十二页，共五十三页。

12地图(dìtú)制图学地形图专题地图制作第十三页，共五十三页。

13在西藏拉萨测绘地形图水下地形测量地形(dìxíng)测量学第十四页，共五十三页。

14建筑变形监测城市测量工程(gōngchéng)测量学第十五页，共五十三页。

15§2地面(dìmiàn)点位确实定一、地球的形状和大小二、我国采用的参考椭球三、地面点位平面坐标确实定四、地面点高程位置确实定五、地球曲率(qūlǜ)的影响第十六页，共五十三页。

16一、地球(dìqiú)的形状和大小几个(jǐɡè)概念：继续(jìxù)地球的自然外表——不规那么；海面占外表的71%、扁梨形。大地水准面——假想平均海水面延伸穿过陆地形成的闭合曲面；物理曲面。旋转椭球——以椭圆的短轴为旋转轴形成的椭球；旋转椭球面为数学曲面。总地球椭球——与大地体〔大地水准面包围的球体〕最接近的旋转椭球体。①其中心与地球质心重合；②旋转轴与地轴重合，赤道与地球赤道重合；③体积与大地体体积相等；④其外表与大地水准面之间的高差平方和最小。参考椭球——与某一局部大地水准面密切配合的椭球。第十七页，共五十三页。

17∵大地水准面具有性质：大地水准面上任一点处的垂线〔重力方向〕与该点处切面正交；又：重力是离心力与地心引力的合力〔离心力与地心引力之比约1：300〕，而大地水准面上各点处引力不等，造成各点处垂线方向各异。∴各点处切面组成的曲面——大地水准面亦不规那么，有微小起伏，是一个(yīɡè)具有物理性质的曲面。离心力地心引力重力G返回(fǎnhuí)第十八页，共五十三页。

18二、我国采用(cǎiyòng)的参考椭球大地水准面与椭球面高差最大差为±200m旋转椭球面大地水准面ab继续(jìxù)1932年前——白塞尔椭球1932年后——海福特椭球1952年后——1954北京(běijīnɡ)坐标系：克拉索夫斯基椭球1980年后——国家大地坐标系：国际75椭球〔IAG1975推荐值〕目前BJ-54和国家80两个坐标系并行使用第十九页，共五十三页。

19返回(fǎnhuí)第二十页，共五十三页。

20三、地面点位平面坐标确实(quèshí)定1.地理坐标①大地经度和大地纬度(wěidù)〔L、B〕②天文经度和天文纬度〔λ、j〕NLGP起W始oE子B午赤道平面线SL——P点所在子午面与起始子午面所夹的两面角；分为东经0～180°；西经0～180°B——过P点法线(fǎxiàn)与赤道平面的交角；分为南纬0～90°；北纬0～90°λ——P点所在天文子午面与本初子午面所夹的两面角；j——过P点的重力线与地球赤道平面的交角。第二十一页，共五十三页。

21NSOx2.平面(píngmiàn)直角坐标①高斯(ɡāosī)投影——横轴椭圆柱投影②高斯投影带为了(wèile)限制变形，高斯投影只限于很窄的一条，称投影带。yP1P2Sp1p2s赤道中央子午线边缘子午线第二十二页，共五十三页。

22为满足1/100万～1/2.5万比例尺测图，可采用(cǎiyòng)经差6°的投影，称6°带；为满足1/10000、1/5000比例尺测图，可采用经差3°的投影，称3°带；有些测图还须采用1.5°带等。3°带是6°带的加密。ⅠⅡⅢG0°3°6°9°12°15°18°ⅠⅡⅢⅣⅤ各点y坐标(zuòbiāo)的规定：1〕原点西移500km；2〕y坐标(zuòbiāo)前加带号。例：y0＝18.068km写成y＝36518.068kmy0＝－2.005km写成y＝20497.995km〔我国位于(wèiyú)北半球，东经69°～135°；x值均为正值，y值：6°带12～23带，3°带24～45带〕第二十三页，共五十三页。

23四、地面(dìmiàn)点高程位置确实定点的高程是指点沿与基准面的切平面正交的方向线投影到基准面的距离。高程基准面〔大地水准面〕：1.1956年黄海(huánɡhǎi)高程系统〔中华人民共和国水准原点高程72.289m〕2.1985年国家高程基准〔中华人民共和国水准原点高程72.260m〕H大地水准面eH大参考椭球面继续(jìxù)第二十四页，共五十三页。

24A水准(shuǐzhǔn)原点H自然(zìrán)外表大地(dàdì)水准面〔高程为0〕绝对高程青岛验潮站HAH56年黄海高程系统：H=72.289m85年国家高程基准：H=72.260m第二十五页，共五十三页。

25水准(shuǐzhǔn)原点—中国统一高程基准点返回(fǎnhuí)第二十六页，共五十三页。

26五、地球曲率(qūlǜ)的影响弧：AB=Rq=D平距：AB′=Rtanq=D′⊿D=D′－D=Rtanq－Rq=R(tanq－q)1.地球曲率对水平(shuǐpíng)距离的影响将tanq级数(jíshù)展开，略去五次方以上各项：代入上式，有：相对误差：从相对误差看，此影响很小〔当D=10km时，⊿D=8mm，⊿D/D=1/120万〕。故小区域〔如半径小于10km时〕，可不考虑地球曲率对水平距离的影响。B′D′ADBRROq第二十七页，共五十三页。

272.地球(dìqiú)曲率对高差的影响R2＋D′2=(R+⊿h)2=R2+2R⊿h+(⊿h)2即：D′2=2R⊿h+(⊿h)2=⊿h(2R+⊿h)B′D′⊿hADBRRθO可得：⊿h与R比甚小，忽略不计，D以代D′，可得：当：D=500m⊿h=20mmD=1000m⊿h=80mmD=5000m⊿h=196mm所以，地球曲率(qūlǜ)对高差影响甚大，小范围内进行测量工作亦不可以忽略。第二十八页，共五十三页。

28§3测量工作(gōngzuò)的原那么1.从整体(zhěngtǐ)到局部2.从高级到低级3.先控制后细部第二十九页，共五十三页。

29第二章水准测量§1水准测量的原理§2水准测量的仪器和工具§3水准仪的使用(shǐyòng)§4水准测量的外业§5水准测量的内业§6水准测量的误差分析第三十页，共五十三页。

30§1水准测量的原理(yuánlǐ)①高差法HB=HA+hAB②仪器高〔视线(shìxiàn)高〕法HB=HA+hAB=HA+a-b=(HA+a)-b=Hi-bHi——仪器高〔视线高〕高差法适宜于线路高程测量，仪器高法适宜于较大面积高程测量〔安置一次仪器测定多点高程〕。几何(jǐhé)水准测量的目的——测定两点之间的高差，进而由点高程求出未知点高程。几何水准测量的原理：1.在两点垂直竖立刻有分划的标尺2.在两标尺间建立水平视线3.由水平视线读数，计算出两点的高差：hAB=a-b4.计算点高程HB第三十一页，共五十三页。

31几何(jǐhé)水准测量的原理：后视前视前进方向水准(shuǐzhǔn)尺水准(shuǐzhǔn)尺abABHAhabHBHi（水平视线高程=HA+a）第三十二页，共五十三页。

32高差(ɡāochà)法仪器(yíqì)高〔视线高〕法HB=HA+hABHB=HA+hAB=HA+a-b=(HA+a)-b=Hi-b第三十三页，共五十三页。

33§2水准测量的仪器(yíqì)和工具一、水准仪：建立水平(shuǐpíng)视线的仪器1.水准仪的系列(xìliè)第三十四页，共五十三页。

34水准仪系列标准表等级与型号DS05DS1DS3DS10每千米往返测高差中数偶然中误差不超过（mm/km）±0.5±1±3±10望远镜放大倍数不小于（倍）45382820望远镜物镜有效孔径不小于（mm）55473828水准器角值不大于管状水准器（″/2mm）符合式10102045粗水准器（′/2mm）十字型式圆水泡3——3————8——8测微器测量范围（mm）55————最小分划值（mm）0.050.05————用途国家一等水准测量及地震水准测量国家二等水准测量及其它精密水准测量国家三、四等水准测量及一般工程水准测量一般工程水准测量项目仪器(yíqì)型号DSi中，D、S分别取汉语拼音大地测量仪器、水准仪的字头，i为每千米高差中数中误差。第三十五页，共五十三页。

352.水准仪的构造(gòuzào)①望远镜望远镜成像原理(yuánlǐ)：视准轴：等效(děnɡxiào)物镜光心与十字丝交点的连线C——C物镜调焦透镜十字丝分划板目镜CC望远镜四大光学部件：物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜第三十六页，共五十三页。

36②水准器1〕管水准器〔参见(cānjiàn)P13，图2-6〕水准(shuǐzhǔn)轴：RO过零点(línɡdiǎn)水准管圆弧的纵切线水准管分划值：水准管上一个分划〔2mm〕所对的圆心角t=r·2(mm)/R式中：R——水准管顶面圆弧的曲率半径。2〕圆水准器〔参见P13，图2-6〕圆水准器轴：过圆分划线中心的球面法线第三十七页，共五十三页。

373.水平(shuǐpíng)视线的建立①结构上保证视准轴与水准轴平行，并紧固在一起②调整脚架、脚螺旋及微倾螺旋使水准轴水平(shuǐpíng)〔水准管气泡居中〕二、水准(shuǐzhǔn)尺和尺垫参见P12，图2-3、2-4第三十八页，共五十三页。

38§3水准仪的使用(shǐyòng)1.仪器(yíqì)各部件的认识〔参见P13，图2-6〕2.安放(ānfàng)脚架3.调节脚螺旋，粗平仪器——圆气泡居中〔参见P11，图2-14〕4.瞄准水准尺，调节焦距，消除视差5.调节微倾螺旋，精确符合水准气泡〔参见P14，图2-8〕6.读数第三十九页，共五十三页。

39§4水准测量的外业一、水准点国家测绘部门在全国各地埋设(máishè)的高程的固定点。二、水准(shuǐzhǔn)路线1.单一水准路线2.水准网附合水准(shuǐzhǔn)路线闭合水准路线支水准路线第四十页，共五十三页。

40三、水准测量的实施(shíshī)当A点高程，欲知B点高程，可连续设站如图高差(ɡāochà)hi=ai-bi〔后－前〕∑h=∑(a-b)=∑a-∑bHB=HA+∑h水准测量记录见P16，表2-1ABAB第四十一页，共五十三页。

41水准测量手簿日期仪器(yíqì)观测；天气地点记录。1.4811.3470.1340.6841.2690.5851.4731.47301.4731.5840.1112.7621.6061.156∑=7.873∑=7.279∑a－∑b=+0.5941.2900.696∑h=1.290－0.696=+0.5948.248∑h=∑hAB=HB－HA=+0.594第四十二页，共五十三页。

42四、水准测量的检核(jiǎnhé)1.测站检核——检核测站读、算错误2.计算检核——检核路线计算错误3.成果检核——综合(zōnghé)检验①变动仪器高法：两次高差(ɡāochà)之差，工程〔五等〕水准允许6mm；②双面尺法：黑红面高差之差允许6mm。①变动仪器高法：∑a-∑b=∑h正+∑h负=∑h②双面尺法：(∑h黑+∑h红)/2=∑h正+∑h负①附合水准路线的闭合差：f=∑h测-〔H始-H终〕各等级水准测量之f均有相关规定〔下同〕。②闭合水准路线的闭合差：f=∑h测③支水准路线的闭合差：f=∣h往∣-∣h返∣第四十三页，共五十三页。

43§5水准测量的内业3.高差闭合差的调整闭合差调整，按与测站(或距离)成正比例、反符号(fúhào)分配的原那么进行。①按上述原那么计算每测段的改正数vi②检核：∑vi=-f4.计算改正后的高差各测段实测高差加上改正数。5.计算各待定点高程水准路线计算步骤：1.计算高差(ɡāochà)闭合差fh2.计算闭合差容许值fh容四等：mm或mm五等：mm或mm式中L—路线长度，以千米计n—测站数假设闭合差在容许范围内，可进行闭合差调整。第四十四页，共五十三页。

44高差(ɡāochà)闭合差调整：将高差闭合差反符号按测段长度或测站数成正比进行分配。设vi为第i个测站的高差的改正数，Li和ni分别代表该测段长度和测站数,那么：第四十五页，共五十三页。

45第四十六页，共五十三页。

46高差闭合(bìhé)差的调整(按距离调整)〔1/2〕copyright@Weibao.Zou第四十七页，共五十三页。

47高差闭合差的调整(tiáozhěng)(按距离调整)(2/2)copyright@Weibao.Zou第四十八页，共五十三页。

48§6水准测量的误差(wùchā)分析1.i角误差2.水准尺误差〔刻划(kèhuá)误差，尺长变化，弯曲等〕a′b′iiabSRSV一、仪器(yíqì)误差i角——视准轴与水准轴不平行在铅垂面上投影的交角。使用前检验误差大小，加改正数消除其影响。前后视距相等消除其影响。第四十九页，共五十三页。

49二、观测(guāncè)误差1.水准管居中误差2.估读水准尺误差3.视差的影响4.水准尺倾斜的影响观测时，使符合水准气泡(qìpào)精确重合。限制视距长度(chángdù)D减弱其影响〔当v=24倍，D=30m时，m=±0.36mm〕。观测时，对目镜和物镜仔细调焦。正确扶尺；读取最小读数。第五十页，共五十三页。

50三、外界条件(tiáojiàn)的影响1.仪器下沉2.尺垫下沉3.地球曲率和大气折光的影响(yǐngxiǎng)4.温度的影响采用按时间对称排列的观测(guāncè)程序。采用按时间对称排列的观测程序及往返测。采用限制视线高度、前后视距差和积累差减弱其影响。给仪器打伞，防止阳光直射。第五十一页，共五十三页。

51谢谢！第五十二页，共五十三页。

52内容(nèiróng)总结邹维宝。石窟群彼此相邻并紧贴，洞与洞之间却绝不相通。②天文经度和天文纬度〔λ、j〕。②仪器高〔视线高〕法。仪器高〔视线高〕法。①结构(jiégòu)上保证视准轴与水准轴平行，并紧固在一起。∑a－∑b=+0.594。高差闭合差的调整(按距离调整)〔1/2〕。采用限制视线高度、前后视距差和积累差减弱其影响。给仪器打伞，防止阳光直射第五十三页，共五十三页。