1、一、测量学的概念定义:研究地球的形状和大小，确定地面点的空间位置，将地球表面的形状和其它信息测绘成地图的科学。对象:地球的自然表面分支:大地测量学 摄影测量学 地图学 地形测量学 工程测量学 海洋测量学内容:研究地球形状和大小确定空间位置的技术测制地图的理论与技术 主要研究地球的形状、大小和重力场，测定地面点的几何位置和地球整体与局部运动的理论和技术的学科。基本目标是测定和研究地球空间点的位置、重力及其随时间变化的信息，提供大地基础设施、信息和技术支持。实用大地测量学椭球面大地测量学物理大地测量学卫星大地测量学 研究利用摄影或遥感的手段获取目标物的影象数据，从中提取几何的或物理的信息，并用图形
2、、图象和数字形式表达测绘成果的学科。航空摄影航天摄影航空航天摄影测量学地面摄影测量学 研究模拟地图和数字地图的基础理论、地图设计、地图编制和复制的技术方法及其应用的学科。地图投影地图编制地图设计地图制印地图应用发展阶段发展阶段测量仪器测量仪器测量理论测量理论测量产品测量产品古代古代1717世纪前世纪前 绳尺、步弓、矩尺绳尺、步弓、矩尺 简单机械式简单机械式弧度测量、面积计算弧度测量、面积计算理论原始简单理论原始简单粗糙的粗糙的地图地图近代近代17-2017-20世纪初世纪初望远镜、经纬仪、望远镜、经纬仪、水准仪、平板仪水准仪、平板仪光学机械式光学机械式三角测量、最小二乘三角测量、最小二乘法、地
3、图投影法、地图投影测量走向精确测量走向精确实测的实测的地图地图现代现代2020世纪至今世纪至今电子仪器、航空摄电子仪器、航空摄影、影、GPSGPS电子智能仪器电子智能仪器GISGIS、RSRS、GPSGPS数字测图数字测图测量走向自动化测量走向自动化数字数字地图地图将来将来数字化、自动化、数字化、自动化、小型化、智能化小型化、智能化数字地球数字地球 大众化的大众化的数字地图数字地图测量学发展历史与趋势达芬奇画的地图 依 据SPOT 卫 星 影 像 更 新 后 的 地 形 图 最 新 时 相SPOT 卫 星 正 射 影 像 图二、现代测量学的概念定义研究在野外条件下，将地球表面的地物和地貌直接测
4、绘成地形图的理论、技术和方法的学科。地 物:地面上位置固定、界线分明的物体（河流、桥梁）地 貌:地面上高低起伏的自然形态（高山、丘陵）1.地形测量学的概念地形图:表示地物和地貌的正射投影图对 象:地球的局部区域内 容:控制测量 地形测图2.现代测量学的概念 研究基本测量理论，利用现代测量仪器和测量方法测定地面点的空间位置，将地球表面的自然形态和人工设施测绘成数字地图的理论和技术的学科。三、地形图的成图过程大地测量地形控制测量地形测图制图印刷建立全国范围内骨干控制网控制点加密原图测绘原图清绘制版印刷地物地貌数学法则地物地貌地物地貌地物地貌第一步：地物地貌地物地貌第二步：地物地貌第三步：基准面投影
5、分幅1-2,31-41-8一、地球的自然形体局部特点：高低起伏，极其复杂整体特点：1.近似一个两极略扁的椭球；2.可视为水球（海71%，陆29%）；3.无法用数学公式描述。1.水准面静止的液体表面，称为水准面。特性q 处处与铅垂线正交二、大地水准面及其特性q 略有起伏的不规则曲面，有无穷多q 水准面与铅垂线可作为野外测量的基准面和基准线特性：大地水准面是水准面之一；常作为高程基准面。2、大地水准面 设想的处于静止状态的平均海水面，并向陆地内部延伸而形成的一个封闭形体的表面。其所包含的形体称为大地体。陆地大地水准面三、参考椭球面及其特性参考椭球：形状与大小以及与大地体的相关位置均已确定的地球椭球
6、，其表面叫参考椭球面。椭球元素：长短半轴 a、b或a、扁率=（a-b）/a地球椭球：形状与大小都与大地体十分接近的旋转椭球椭球定位：确定地球椭球与大地体的相关位置的过程。其目的是使地球椭球面的局部与某一地区的大地水准面实现最佳拟合。参考椭球面 特 性：q 是一个规则表面，可用公式表示q 可作为测量计算的基准面q 参考椭球面的确立，标志着测量坐标系 的建立我国：1954年北京坐标系q 选用克拉索夫斯基椭球元素 a=6378245 m,=1:298.3q 与苏联1942年坐标系联测1980年国家坐标系q 选用IUGG 推荐的椭球元素 a=6378140 m,=1:298.257q 原点在陕西泾阳县
7、永乐镇q 选用椭球元素 a=6378137 m,=1:298.257q 我国2008年7月1日启用的第一套3维地心坐标系Chinese Geodetic Coordinate System 20002000国家大地测量坐标系（CGCS 2000）WGS-84坐标系（美国 GPS系统使用）四、圆球在地形测量中，将地球近似看成圆球 R=（a+a+b)/3=6371 km一、大地坐标系大地经度L:过椭球面上M点的子午面与起始子午面所构成的二面角L,叫M点的大地经度。东经：自起始子午面向东量称为东经西经：自起始子午面向西量称为西经各0-1801、坐标系的建立2、大地坐标的定义大地纬度B:过椭球面上M点
8、的法线与赤道面的夹角B,叫M点的大地纬度。北纬：自赤道面向北量称为北纬南纬：自赤道面向南量称为南纬各0-90二、天文坐标系1、坐标系的建立2、天文坐标定义 天文经度：过地面点M的天文子午面与起始天文子午面 之间的夹角。天文纬度：地面点M的铅垂线方向与天文赤道面的夹角。三、高程基准面:大地水准面大地水准面的确定:根据青岛验潮站1950-1956年间的验潮结果，作为黄海平均海水面1956年黄海高程系:水准原点高程：72.289 m根据青岛验潮站1952-1979年间的验潮结果，作为黄海平均海水面1985国家高程基准:水准原点高程：72.260 m定 义:地面点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，通常称
9、为高程、正高、海拔。用H表示。四、地球坐标系和协议地球坐标系1、地心空间直角坐标系 原点与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向首子午面与赤道面的交点，Y轴垂直于XOZ平面，构成右手坐标系。2、协议地球坐标系 地球椭球中心与地球质心重合，椭球短轴与地球自转轴的平均位置（协议地极）重合。(WGS-84 CGCS2000)五、平面直角坐标系1、坐标系的定义 测量上，以X轴为纵轴，Y轴为横轴。2、特点 坐标轴向、象限顺序、角度量测方向均与数学坐 标系相逆；基于数学坐标系推证的所有三角函数公式均可直接使用。oXY六、高差定义:同一高程系中，两点的高程之差。用h表示B点对A点的高程:hAB=HB-HA
10、A点对B点的高程:hBA=HA-HBHAHBBAh大地水准面地球及基准面绪 论 测量学的概念 现代测量学的概念 地形图成图过程测量坐标系 地球的自然表面 大地水准面及其特性 参考椭球面及其特性 大地坐标 高程OGPFNSaab大地水准面参考椭球面NSMLP格林尼日天文台B大地水准面天文赤道面NSM始天文子午面起一、高程测量的方法1.水准测量 根据水准仪的水平视线，在竖立在两点的标尺上读数，以测定两点间的高差2.三角高程 测量已知点与未知点之间的垂直角与距离，计算未知点高程的方法3.GPS高程测量 利用GPS测量数据计算未知点高程的方法4.气压高程测量 根据测量的气压推算未知点高程的方法等级一等
11、二等三等四等作用基础基础地形测量、工程布设沿稳定、平缓交通路线沿铁路、公路、河流等 长度(km)1000-1500500-75030080限差(mm/km)0.51.03.05.0根据需要二、国家高程控制网二、国家高程控制网建立方法：水准测量，因此又称国家水准网布网原则：高级到低级、从整体到局部，分四个等级按用途区分为基本水准标石、普通水准标石、基岩水准标石三、水准点及水准标石三、水准点及水准标石普通水准标石利用水准仪提供的水平视线，在竖立在两点的标尺上读数，以测定两点间的高差，从而由已知点高程推算未知点高程。hAB=a-b HB=HA+hAB hAB一、水准测量的原理二、线水准测量niini
12、iiniiniiABbabahh1111)(iiibahABABhHH三、面水准测量(抄平)A1234aHHA0iAiibaHbHH0ab1b2b3b4视线高程未知点高程一、微倾水准仪望远镜基座符合水准器圆水准器目镜调焦螺旋水平制动螺旋水平微动螺旋物镜调焦螺旋微倾螺旋二、自动安平水准仪 没有水平轴，望远镜只能在照准面内作微小俯仰 管水准器与望远镜固定在一起，管水准轴平行于照准轴 为了提高置平精度，水准仪采用符合水准器水准仪结构特点符合水准器符合水准器三、水准标尺与尺台三、水准标尺与尺台1.三、四等水准测量一般使用全长3米的木质或璃玻钢双面水准标尺。标尺采用黑红两面刻划，最小分划为1厘米。2.每
13、分米注记倒写数字，在望远镜中成正像。3.黑面从0毫米起刻划，红面从4687（或4787）毫米开始刻划。红黑面刻划零点差一般为4687（或4787）毫米。13001374 尺桩尺台（1）标尺必须成对使用，4687 和 4787毫米（3）水准标尺上装有圆水准器，测量时能将标尺竖直（2）标尺零点朝下，在望远镜视场为正像（4）正确使用尺台和尺桩使用标尺应注意使用标尺应注意 圆水准器的水准轴应与仪器的垂直轴平行 十字丝的水平丝应保持水平 符合水准器的水准轴应与照准轴平行1.圆水准器的水准轴应平行于垂直轴检验方法：用基座螺旋使气泡居中，将仪器绕垂直轴旋转180度，若气泡不居中则需要校正一、水准仪的检验校正
14、一、水准仪的检验校正校正方法：用基座螺旋改正气泡偏离的一半，再用校正螺丝改正一半，反复校正水准仪应当满足的基本条件2.十字丝的横丝应保持水平 检验方法：整平仪器后，用十字丝横丝的一端照准一点状目标，然后徐徐转动水平微动螺旋，使目标到达横丝的另一端，若目标始终不离开横丝，则横丝水平；若目标离开横丝一段距离e，则需要校正。校正方法：拧开十字丝护盖，松开十字丝固定螺丝，旋转十字丝环，使十字丝横丝照准e/2处，需反复校正。3.管水准轴应平行于照准轴 交叉角：管水准轴与照准轴在水平面上投影的夹角i 角：管水准轴与照准轴在铅垂面上投影的夹角照准轴管水准轴交叉角i 角 交叉角误差 i 角误差i 角检验111
15、111ba)(b)(a bahAB1a1b2ab22a2bb11aCABAi 角对高差无影响AAABbab)(abah222222)(1122babaACAASi tanCAASi 校正:用微倾螺旋使读数为 ,用校正螺丝使气泡居中Aa 2二、水准标尺的检验校正 标尺上圆水准器的检校 标尺分划面弯曲差的测定 一对标尺零点不等差的测定 标尺基辅分划读数差的测定 一对标尺名义米长的测定 标尺分米分划误差的测定 整置好水准仪，照准标尺的边缘棱线，指挥扶尺员使标尺边缘棱线与望远镜纵丝重合，校正气泡使其居中；旋转标尺90度，重复上述操作，直到气泡居中。悬挂一垂球，竖立标尺，使标尺边缘与垂球线平行，若圆水准
16、器的气泡不居中，改正。选择一处比较平直的墙角，将标尺紧靠在墙角，若气泡不居中，用校正螺丝使气泡居中。标尺圆水准器的检校方法：附合水准路线闭合环线水准网水准支线测段：两个水准点（已知点或待求点）之间的水准路线一、水准路线的布设 二、四等水准测量的实施 1.一般要求 以测段为单位逐段观测 每个测段设偶数个测站 每站观测时，凡已知点和待求高程的控制点，标尺应直接立在点位标志上，而其它作为传递高程的过渡点（称为转点）标尺应立在尺台上 附合水准路线和闭合水准路线，只需进行单程观测，而水准支线必须进行往返观测或单程双转点测量2.观测和记簿 四等水准测量一般采用双面水准标尺和中丝测高法进行 估读前后视距，若
17、视距(差)超限则调整测站或转点 后尺黑面上、下、中丝读数 后尺红面中丝读数 前尺黑面上、下、中丝读数 前尺红面中丝读数注意 读数时调符合水准器使气泡居中 每站观测顺序：后黑-后红-前黑-前红 （三等水准：后黑-前黑-前红-后红）3.每测站的计算与检核 15710739138461711197036305515239+0833+0932+1+0.8325-1037.437.6-0.2-0.2-0.07452121219617471821193466212008679637.437.5-0074-01750-1+1-0.3-0.1前后视距 100 m前后视距差 3 m前后视距累计差 10 m红黑高
18、差之差 5 mm红黑面读数差 后红-前黑-前红 15710739138461711197036305515239+0833+0932+1+0.8325-1037.437.6-0.2-0.2-0.07452121219617471821193466212008679637.437.5-0074-01750-1+1-0.3-0.1S=149.9h=+0.75804.工作间歇 工作间歇时，最好能在水准点上结束观测。否则，应该选择两个坚稳可靠、光滑突出、便于放置标尺的固定点作间歇点。间歇后应进行检测，结果符合限差要求（5mm）即可起测。当无固定点可选择，可用钉有圆帽铁钉的三个木桩打入最后两测站的转点作
19、为间歇点，间歇后检测任意两个间歇点间的高差，若符合限差要求即可由此起测。间歇后检测不合格，须从前一水准点开始观测。三、单一水准路线高程平差计算 1.检查手簿，计算各测段的距离Si、测站数ni、高差hi 及路线全长 L起点闭点2.计算高程闭合差LmmHHhW20)(闭起3.求高差改正数iiSSWV/4.计算高程iiiiVhHH1h1h2h3h4h5h6郑汉8郑密6N1N2N32534260727414905182020320.3372.5440.5950.6640.0140.0140.0150.0270.3642.5590.5810.67846.55345.97248.53145.87548.8
20、9512787902.9500.0703.020点 号测段高差距 离测站数改正数改正后高差点之高程备 考高程误差配赋表H起 H闭 3.020 W=0.070mW限 20mmS 71.7mm1.高程控制网的概念2.水准测量的基本原理3.水准仪及水准标尺4.水准仪与水准标尺的检验校正：i 角误差5.四等水准测量的实施 观测顺序 记录计算规则 限差要求 高程误差配赋器材：水准仪、脚架、尺台、水准标尺 手簿、铅笔、计算器、课本、小凳时间：5月6日（下周三），仪器操作、仪器检校 5月8日 教室上课 5月13、15，四等水准测量计算任务：每个组观测一条闭合水准路线，每人观测一个测段161514131217
21、080706050409545352515055636261605964545352515055624862486248624862486248636261605964624862486248624862486248高程控制测量内容回顾内容回顾 水准测量原理水准测量原理 水准仪及水准标尺水准仪及水准标尺 水准仪及水准标尺的检校水准仪及水准标尺的检校 四等水准测量四等水准测量问题问题为什么限制视线长度？为什么限制视线长度？为什么要求前后视距离大致相等？为什么要求前后视距离大致相等？为什么要求测站数为偶数？为什么要求测站数为偶数？水准测量的误差分析水准仪水准仪水准标尺水准标尺i 角误差角误差交叉误
22、差交叉误差尺长误差尺长误差标尺零点差标尺零点差标尺倾斜误差标尺倾斜误差仪器升沉仪器升沉尺台下沉尺台下沉温度变化温度变化地球弯曲地球弯曲大气折光大气折光气泡居中误差气泡居中误差调焦误差调焦误差读数误差读数误差 观测误差观测误差外界因素误差外界因素误差仪器误差仪器误差水准测量水准测量误差来源误差来源一、仪器误差的影响一、仪器误差的影响 1.1.i 角误差角误差 i 角角对观测高差的影响对观测高差的影响水准测量的误差分析iDiDtantan2211hbababah)()()(21mmhmDDi29.0,3,2021则若b a ba12ii1D2DmmhmDD97.0,1021则）（若iDDhtan)
23、(21212.2.交叉交叉误差误差 交叉角交叉角对观测高差的影响对观测高差的影响水准测量的误差分析当竖轴不铅垂时，交叉角会使水准仪产生当竖轴不铅垂时，交叉角会使水准仪产生i角，对高差角，对高差产生影响，但在三、四等水准测量中可以忽略不计。产生影响，但在三、四等水准测量中可以忽略不计。3.3.标尺的尺长标尺的尺长误差误差21bfafba和设后尺和前尺的每米间隔真长误差为设后尺和前尺的每米间隔真长误差为 f1、f2，则尺长误差，则尺长误差对后尺和前尺读数的影响分别为对后尺和前尺读数的影响分别为对测站高差的影响对测站高差的影响21bfaffhff若若fff21,则则hff,对一个测段对一个测段 若两
24、标尺尺长误差相等，可对各测段高差进行改正若两标尺尺长误差相等，可对各测段高差进行改正 往返测取中数可以消除尺长误差影响往返测取中数可以消除尺长误差影响4.4.标尺零点差标尺零点差 标尺底面与其分划零点的距离标尺底面与其分划零点的距离 若分划零点位于标尺底面上方若分划零点位于标尺底面上方处，使处，使读数减小读数减小。此标尺为后尺时，使所测高差减小此标尺为后尺时，使所测高差减小；为前尺时，使所测高差增大为前尺时，使所测高差增大 。测段内设偶数站可以消除标尺零点差测段内设偶数站可以消除标尺零点差对高差的影响。对高差的影响。水准测量的误差分析404030302020101040403030202010
25、105.5.标尺倾斜误差标尺倾斜误差 标尺有可能左右倾斜或前后倾斜标尺有可能左右倾斜或前后倾斜 检校标尺上的圆水准器，立尺时使气泡尽量居中检校标尺上的圆水准器，立尺时使气泡尽量居中二、外界因素产生的影响二、外界因素产生的影响 水准测量的误差分析前后视距相等可以消除地球弯曲的影响前后视距相等可以消除地球弯曲的影响前后视距差符合限差要求，地球弯曲的影响可忽略不计前后视距差符合限差要求，地球弯曲的影响可忽略不计1.1.地球曲率的影响地球曲率的影响 12D1D2abbaHhiq qq/q/2 2大地水准面大地水准面RABO)()()(2121hbabahAB112DqRDiHRD11tanqRD221
26、1RD2222同理同理RDDhhAB2/)(22212.2.大气折光的影响大气折光的影响 水准测量的误差分析 大气折光是指由于大气密度不均匀，使水平视线在垂直大气折光是指由于大气密度不均匀，使水平视线在垂直方向上折射而弯曲的现象，使观测高差产生误差方向上折射而弯曲的现象，使观测高差产生误差 大气折光受视线高度、视距长度、地形状况、时间、天大气折光受视线高度、视距长度、地形状况、时间、天气等多种因素影响，变化复杂气等多种因素影响，变化复杂 前后视距相等可以消弱大气折光的影响前后视距相等可以消弱大气折光的影响3.3.温度变化的影响温度变化的影响 水准仪各部位受热不均匀，热胀冷缩也不均匀，水准仪各部
27、位受热不均匀，热胀冷缩也不均匀，i角发生角发生变化，使观测高差产生误差变化，使观测高差产生误差 晴天打伞，避免阳光直射仪器晴天打伞，避免阳光直射仪器 前后视距相等可以消弱温度变化的影响前后视距相等可以消弱温度变化的影响4.仪器升沉误差仪器升沉误差 水准测量的误差分析后后前前前前后后 的观测顺序可以减弱仪器升沉误差的观测顺序可以减弱仪器升沉误差222111bbbb2222211111hbahhbah2/)(2/2/212121）（）（hhhhh设设222111bahbah5.尺台下沉误差尺台下沉误差 水准测量的误差分析 由于尺台和标尺的重量、地面松软，尺台会下沉由于尺台和标尺的重量、地面松软，尺
28、台会下沉 尺台下沉主要发生在迁站过程中，使后视标尺的读数尺台下沉主要发生在迁站过程中，使后视标尺的读数偏大，产生系统性影响偏大，产生系统性影响 往返测量可有效消弱尺台下沉误差往返测量可有效消弱尺台下沉误差 迁站过程中将标尺从尺台上取下来，读数前半分钟把迁站过程中将标尺从尺台上取下来，读数前半分钟把标尺放上去标尺放上去三、观测误差的影响三、观测误差的影响 水准测量的误差分析例：例：NSNS3 3水准仪管水准器分划值为水准仪管水准器分划值为20/2mm20/2mm，若气泡偏离，若气泡偏离1/51/5格，视线倾斜格，视线倾斜44，视距，视距100m100m时对读数影响时对读数影响2mm2mm读数前必
29、须认真调整符合水准器，使气泡严格居中读数前必须认真调整符合水准器，使气泡严格居中1.1.气泡居中误差气泡居中误差 调焦使照准轴位置发生变化，从而使调焦使照准轴位置发生变化，从而使 i 角发生变化角发生变化同一测站观测时不得两次调焦同一测站观测时不得两次调焦2.2.调焦误差调焦误差 与视线长度、望远镜放大倍率、观测者经验等因素有关与视线长度、望远镜放大倍率、观测者经验等因素有关限制视线长度可提高读数精度限制视线长度可提高读数精度3.3.读数误差读数误差 三角高程测量一、三角高程测量原理一、三角高程测量原理 HB=HA+hAB hAB=Dtg+i-L hAB=Ssin+i-L ABDihabLMS
30、二、地球曲率和大气折光对高差的影响二、地球曲率和大气折光对高差的影响三角高程测量1.1.地球弯曲差（球差）地球弯曲差（球差）地球曲率对高差的影响（地球曲率对高差的影响（EF）。RDAFEF2221q球差使所测高差减小（球小）球差使所测高差减小（球小）a a HBHAiBB0EM0PFAM大地水准面大地水准面q qORhABLRAFqa a HBHAiBB0EM0PFAM大地水准面大地水准面q qORhABL三角高程测量2.2.大气折光差（气差）大气折光差（气差）大气密度不均匀使视线产生垂直方向的折射对高差的影响大气密度不均匀使视线产生垂直方向的折射对高差的影响（MM）。）。光疏媒质光密媒质Me
31、 eR 气差使所测高差增大（气大）气差使所测高差增大（气大）2222RDPMMMe3.3.两差改正：两差改正：球差及气差对高差的综合影响球差及气差对高差的综合影响)1(2)1(22221fRDRRRDf 称为称为折光系数，折光系数，介于介于0 0与与1 1之间，变化复杂，在我国大部分地区折光系数之间，变化复杂，在我国大部分地区折光系数 f 的平均值取的平均值取0.110.11比较合适。比较合适。三角高程测量直反觇高差中数可以消除球差，减弱气差的影响直反觇高差中数可以消除球差，减弱气差的影响平距（平距（m）400100020004000两差（两差（m）0.0110.0700.2791.167三角
32、高程测量直反觇高差中数可以消除球差，减弱气差的影响直反觇高差中数可以消除球差，减弱气差的影响2/）（反直中hhh21tan直直直直直直aLiDh21tan反反反反反反aLiDh三、高差计算公式三、高差计算公式 三角高程测量1.按斜距计算高差按斜距计算高差qaqacossin)90sin(sin0SPMBM1111cosqAAAHRHRHRaLiShABsin2.利用平距计算高差利用平距计算高差aLiDhABtana a HBHAiBB0EM0PFAM大地水准面大地水准面q qORhABLM三角高程测量四、高程计算四、高程计算BAAABABhHhHH反直hHhHHAAB一、测距高程导线一、测距高
33、程导线测距高程导线和独立交会高程点附合高程导线附合高程导线闭合高程导线闭合高程导线高程支导线高程支导线高程导线网高程导线网1.1.高程导线的布设形式高程导线的布设形式 测距高程导线和独立交会高程点N1N2BAH=126.87H=104.083232.261298.4 1101.5+0 13 15-0 09 57-2 10 03+2 20 08+1 03 04-0 47 50 K=1.55L=3.96K=1.56L=3.60K=1.50L=3.48K=1.49L=4.952.2.测距高程导线的测量测距高程导线的测量 平距、垂直角、仪器高、觇标高平距、垂直角、仪器高、觇标高 3.3.测距高程导线的
34、计算测距高程导线的计算 直反觇高差计算、高程误差配赋直反觇高差计算、高程误差配赋测距高程导线和独立交会高程点间间 接接 高高 程程 计计 算算起起算算点点所所求求点点平平距距(米米)方方向向垂直角垂直角仪器高仪器高(米米)目标高目标高(米米)单向单向高差高差(米米)球气差球气差(米米)高差高差中数中数(米米)A AN1N13232.263232.26往往+0 13 15+0 13 151.5501.5503.6003.600+11.138+11.1380.7300.730+11.082+11.082返返-0 09 57-0 09 571.5601.5603.9603.960-11.026-11
35、.026N1N1N2N21298.401298.40往往-2 10 03-2 10 031.5601.5603.4803.480-50.944-50.9440.1180.118-50.959-50.959返返+2 20 08+2 20 081.5001.5003.6003.600+50.974+50.974N2N2B B1101.501101.50往往+1 03 04+1 03 041.5001.5004.9504.950+16.844+16.8440.0850.085+17.039+17.039返返-0 47 50-0 47 501.4901.4903.4803.480-17.233-17.
36、233测距高程导线和独立交会高程点高程误差配赋表高程误差配赋表点号点号距离距离观测观测高差高差改正数改正数改正改正后高差后高差点之点之高程高程A A126.870126.8703232.33232.3+11.082+11.082+0.028+0.028+11.110+11.110N1N1137.980137.9801298.41298.4-50.959-50.959+0.011+0.011-50.948-50.948N2N287.03287.032 1101.51101.5+17.039+17.039+0.009+0.009+17.048+17.048B B104.080104.080高程导线
37、全长：高程导线全长：5632.25632.2米米 高程闭合差：高程闭合差：-0.048-0.048米米二、独立交会高程点二、独立交会高程点测距高程导线和独立交会高程点三个直觇三个直觇概念：概念：在已知点与未知点间测定三个垂直角，推求单个点在已知点与未知点间测定三个垂直角，推求单个点的高程。通常用来测定平面测角交会点的高程。的高程。通常用来测定平面测角交会点的高程。三个反觇三个反觇两直一反两直一反 垂直角测角误差垂直角测角误差：照准误差、读数误差、指：照准误差、读数误差、指标水准器居中误差标水准器居中误差 边长误差边长误差：电磁波测距精度高：电磁波测距精度高 大气折光误差大气折光误差：选择有利的
38、观测时间；提高：选择有利的观测时间；提高视线高度；测定测区的折光系数；利用短边视线高度；测定测区的折光系数；利用短边传递高程；对向观测取高差中数传递高程；对向观测取高差中数 仪器高、觇标高量测误差仪器高、觇标高量测误差：改进量高工具，：改进量高工具，提高量测精度；设计不用量高的测量方法提高量测精度；设计不用量高的测量方法三角高程的误差分析小 结1.1.水准测量主要误差来源水准测量主要误差来源 仪器误差仪器误差 外界条件引起的误差外界条件引起的误差 观测误差观测误差 3.3.三角高程测量三角高程测量 基本原理、高差计算公式基本原理、高差计算公式 球差和气差球差和气差 三角高程测量的误差分析三角高
39、程测量的误差分析4.4.测距高程导线：观测、计算测距高程导线：观测、计算+0 05 34-0 05 56-0 03 00+0 02 59+0 00 58-0 01 38+0 15 00-0 15 40 49.699109.49847.21831.644B8B9B10B11B12H=113.584K=1.695L=1.695H=113.801K=1.657L=1.657K=1.621L=1.621K=1.622L=1.622K=1.576L=1.576作 业点号点号距离距离测站数测站数高差高差改正数改正数改正后改正后高差高差高程高程II郑汉郑汉8N1N2N3III郑密郑密6四等水准路线的布设与实
40、施高程误差配赋表高程误差配赋表090180270o一、水平角一、水平角 空间空间两条两条相交直线在水平面上相交直线在水平面上投影的夹角投影的夹角mnPABabpb b水平面水平面n nm二、垂直角二、垂直角 空间直线与水平面之间的夹角空间直线与水平面之间的夹角角度测量的概念900180270ap水平面水平面铅垂面铅垂面P a a垂直角与天顶距的关系：垂直角与天顶距的关系：9090Z仰角：仰角：a a 0 0俯角：俯角：a a 0 0垂直指标读数与垂直角关系：垂直指标读数与垂直角关系：9090ZAP光学经纬仪一、一、J6J6级光学经纬仪级光学经纬仪1 1、基本结构、基本结构（1 1）脚架）脚架
41、（2 2）基座）基座竖 轴横 轴照准轴水平度盘垂直度盘水准器（3 3）照准部）照准部三轴三轴水平度盘轴竖 垂直度盘轴架支准照架脚三基座准部照架支横 轴读数显微镜J6 经纬仪经纬仪水平度盘轴竖 垂直度盘轴架支准照架脚三基座准部照架支横 轴读数显微镜光学经纬仪物镜L1调焦透镜L2十字丝板目镜筒物镜调焦螺旋2 2、J6J6经纬仪的照准装置（望远镜）经纬仪的照准装置（望远镜）主要组成：主要组成：物镜、目镜、十字丝板和调焦装置物镜、目镜、十字丝板和调焦装置光学经纬仪（1）成像原理：）成像原理：物镜组和调焦透镜构成一个焦距可变的等效透镜。调整两者间距物镜组和调焦透镜构成一个焦距可变的等效透镜。调整两者间距
42、（调焦），使目标成像于十字丝板。十字丝板安装在目镜的前焦点之内，通过目（调焦），使目标成像于十字丝板。十字丝板安装在目镜的前焦点之内，通过目镜可观测到目标放大的虚像。镜可观测到目标放大的虚像。F1F2十字丝板十字丝板等效透镜等效透镜目镜目镜光学经纬仪（十字丝的形状）纵丝：测定水平角纵丝：测定水平角横丝：测定垂直角横丝：测定垂直角视距丝：与标尺配合测定距离视距丝：与标尺配合测定距离（2 2）十字丝分划板：）十字丝分划板：用于精确照准目标和视距的装置用于精确照准目标和视距的装置191920205水平度盘4 46212179 93 310102 212128 81313141415151616171
43、71818232322221111垂直度盘光源光源光学经纬仪3 3、J6J6经纬仪的读数系统经纬仪的读数系统（1 1）度盘度盘：直径：直径606090mm90mm，最小分划最小分划 1 1视差：视差：度盘影像和测微尺影像不能同时清晰。度盘影像和测微尺影像不能同时清晰。（调整透镜（调整透镜7 7与与1212）行差行差：度盘分划格距与相应测微尺分划格距不一：度盘分划格距与相应测微尺分划格距不一致。（调整透镜致。（调整透镜6 6与与1111）（2 2）光路：水平度盘光路、垂直度盘光）光路：水平度盘光路、垂直度盘光路和对点器光路。路和对点器光路。光学经纬仪（3）测微装置与使用）测微装置与使用度、分度、
44、分直接读出直接读出秒、值秒、值估读估读例：例：水平角读数水平角读数2130124垂直角读数垂直角读数955530 HzHzV V光学经纬仪4、J6经纬仪的安平装置经纬仪的安平装置（1）水准器）水准器有管水准器和圆水准器两种。有管水准器和圆水准器两种。HOH管水准器：管水准器：过管水准器内壁圆弧中过管水准器内壁圆弧中点并与圆弧相切的直线。点并与圆弧相切的直线。光学经纬仪（管水准器的分划值）HHRtHHaat t值越小值越小水准器的水准器的灵敏度灵敏度越高越高相邻分划间弧长一般为相邻分划间弧长一般为2mm2mm：)/2(Rmmt 水准器的水准器的分划值分划值(t)：水准器相邻两分划对应的圆心角水准
45、器相邻两分划对应的圆心角光学经纬仪（圆水准器）O圆水准器水准轴圆水准器水准轴：过圆水准器顶部中心并垂直于顶部的直线过圆水准器顶部中心并垂直于顶部的直线圆水准器用于概略整平，管水准器用于精确整平圆水准器用于概略整平，管水准器用于精确整平圆水准器：圆水准器：t=8 60 光学经纬仪（2 2）竖盘自动归零装置）竖盘自动归零装置有手动和自动两种有手动和自动两种手动手动：光学经纬仪自动：自动：重锤重锤空气阻尼空气阻尼簧片簧片限幅器限幅器光路光路空气阻尼空气阻尼簧片簧片限幅器限幅器光学经纬仪三、三、J2J2经纬仪的使用经纬仪的使用旋转测微螺旋，使度盘对径分划影像旋转测微螺旋，使度盘对径分划影像重合重合，在
46、读数窗中读出，在读数窗中读出度和十分值度和十分值，在测微，在测微窗中读出窗中读出不足十分值和秒值不足十分值和秒值（秒值不足一格四舍五入）。如图读数：（秒值不足一格四舍五入）。如图读数：5 5250025005 5a a6 65 5404050500 00 09 99 90 00 02020101040404 44 45 55 55 5202010100 05050b b水平角和垂直角观测与记录一、经纬仪的整置一、经纬仪的整置1 1、对中、对中：使水平度盘中心与地面点标志中心在同一铅垂线上。使水平度盘中心与地面点标志中心在同一铅垂线上。（1 1）垂球法）垂球法（2 2）光学对点器法）光学对点器法
47、2 2、整平、整平：使经纬仪竖轴处于铅垂线方向。使经纬仪竖轴处于铅垂线方向。经纬仪置平经纬仪置平12水平角和垂直角观测与记录3 3、调焦、调焦：包括物镜调焦和目镜调焦。：包括物镜调焦和目镜调焦。物镜调焦物镜调焦：使目标成像于十字丝分划板上。：使目标成像于十字丝分划板上。目镜调焦：目镜调焦：使目标影像连同十字丝分划所成虚像一起成像于使目标影像连同十字丝分划所成虚像一起成像于 人眼明视距离处。人眼明视距离处。调焦的检验调焦的检验：眼睛在目镜处微微晃动，若十字丝与目标相对：眼睛在目镜处微微晃动，若十字丝与目标相对 移移动，则调焦不正确，此现象称为动，则调焦不正确，此现象称为十字丝视差。十字丝视差。若
48、存在十字丝视差，若存在十字丝视差，将对角度测量产生影响，将对角度测量产生影响，应重新调焦。应重新调焦。调焦方法调焦方法：望远镜对向背景明亮处，旋转目镜调焦螺丝，：望远镜对向背景明亮处，旋转目镜调焦螺丝，使十字使十字丝最黑；照准目标后，旋转物镜调焦螺丝最黑；照准目标后，旋转物镜调焦螺 丝，使目标影像最为清晰。丝，使目标影像最为清晰。水平角和垂直角观测与记录十字丝视差十字丝视差：目标影像与十字丝不重合，当观察位置发生变化：目标影像与十字丝不重合，当观察位置发生变化 时，两者之时，两者之间产生的相对移动现象。间产生的相对移动现象。像平面十字丝平面像平面十字丝平面像平面十字丝平面acabbac水平角和
49、垂直角观测与记录观测准备工作：观测准备工作：（1 1）寻找目标）寻找目标（2 2）选定零方向）选定零方向（3 3）准备手簿，填写相关项目）准备手簿，填写相关项目（4 4）量取仪器高和觇标高，并记录）量取仪器高和觇标高，并记录C CB BA AD DO O二、水平角方向观测法二、水平角方向观测法1 1、目标的照准方法、目标的照准方法水平角和垂直角观测与记录双丝照准双丝照准水平角观测时目标的照准方法水平角观测时目标的照准方法单丝照准单丝照准水平角和垂直角观测与记录2 2、安置度盘、安置度盘：消除或减弱度盘分划误差对角度观测的影响。：消除或减弱度盘分划误差对角度观测的影响。J6J6型型：G G180
50、180/m/m(k-1)+60/m(k-1)+60/m(k-1)(k-1)J2 J2型型：G G180180/m/m(k-1)+10(k-1)+10(k-1)+600/m(k-1)+600/m(k-1/2)(k-1/2)其中：其中：m m为总测回数，为总测回数，k k为测回序号为测回序号3 3、观测步骤、观测步骤（1）上半测回）上半测回(盘左盘左)：1、2、3、4、1（2）下半测回）下半测回(盘右盘右)：1、4、3、2、1一测回一测回4 4、记录与计算、记录与计算水平角的观测和记录观测方向 盘左读数 盘右读数半测回方向值一测回方向值方向中数 第一测回第一测回马头山马头山N7N5黄山黄山马头山马
