第1節

測量學的任務與主要內容一、測量學的產生生產、生活的需要

建筑農田水利建設等

交通運輸的需要

旅行航海等

軍事的需要

測量學(surveying)的定義

根據它的任務與作用，包括兩個方面：◆測定（測繪）(location)

使用測量儀器和工具，通過測量計算，得到一系列測量數據，或把地球表面的地形縮繪成地形圖，供國家建設和科學研究使用。◆測設（放樣）(seting-out)

把圖紙上規劃設計好的建筑物、構筑物的位置，通過野外測量的方法在地面上標定出來，作為施工的依據。普通測量學的任務普通測量學定義：是研究地球形狀和大小以及確定地球表面空間點位的科學研究對象:

地球表面實質:

確定地面點位主要任務:

包括測定和測設兩大部分

(1)測定:

從地面→到圖紙→供使用

是人類認識自然的過程

(2)測設:

從圖紙→到地面→作為施工依據

是人類改造自然的過程

大地測量學

研究測定地球的形狀和大小及地球表面較大地區的點位測定和計算的有關理論與方法的學科。工程測量學

研究測量和制圖的理論和技術在工程建設中的應用。地圖制圖學

研究地圖制圖的理論和方法。地形測量學

研究將地球表面局部地區的地貌、地物測繪成地形圖和編制地籍圖的基本理論和方法。測量儀器學

研究測量儀器的制造、改進和創新的學科。物理大地測量學

研究地球的重力場的測量方法、分布情況極其應用的學科。測量工作的基本概基本原則

控制測量

地形測量

施工放樣

基本觀測量（距離

角度

高差）測量工作的基本原則布局上：由整體到局部精度上：由高級到低級次序上：先控制后細部

測量工作的程序由整體到局部

由高級到低級

先控制后細部測量工作基本內容1.控制測量

（1）.平面控制網

(2)高程控制測量

2碎部測量確定地面點位的三個基本要素距離—斜距、平距；角度—水平角、垂直角；高差—垂直距離第二章

水準測量2-1

高程測量概述地面點的高程

絕對高程

地面點沿鉛垂線到大地水準面的距離。1.高程測量測定地面點高程的工作2.高程測量的方法水準測量——用水準儀進行高程測量的工作。水準儀的主要功能是能指出一條水平視線。3.高程系統與高程基準我國國家高程系統：黃海高程系我國國家高程基準：

1985年國家高程基準水準原點建在青島市內，作為我國的國家高程基準。1956年高程基準的高程為72.289米，1985年高程基準的高程為72.260米。4.

水準測量的等級一等水準測量:僅在國家等級中存在作為國家的高程控制,建立統一的高程基準;科學研究(地殼形變、地面沉降、精密測量）二等水準測量:作為大城市的高程控制；地面沉降；精密工程測量三、四等水準測量:作為小地區的高程控制；普通工程測量圖根水準（普通水準）2-2

水準測量原理水準儀的主要軸線：望遠鏡視準軸（俗稱視線），用于觀察尺子，取讀數水準管軸，水準管是水平狀態指示器。用于把其軸置平儀器要求這兩個軸平行。從而可以借助水準器把視線置平連續安置水準儀的測量方法：兩點間距離較長或高差較大時，在兩點間設若

干轉點，分段測量高差，取各分段高差的總和。2-3

水準尺和的水準儀一.水準尺、尺墊直尺：雙面(黑、紅)水準尺，尺常數4.687m、4.787m，用于三等以下水準路線測量。塔尺：可伸縮，伸足為3米、5米，用于一般工程測量。尺墊：轉點立尺用。二.水準儀望遠鏡、水準器、支架、基座三、水準儀的使用1.安置：

用連接螺旋把儀器固定在三腳架上2、粗平：使三腳架架頭大致水平;轉動腳螺旋使圓水準器的氣泡居中3、瞄準：調節目鏡：照準明亮的物體（如白色的墻）調節目鏡使之適合自己的視力（十字絲最清晰）；粗瞄準：轉動儀器，利用望遠鏡外殼上的準星瞄準目標；

精確瞄準：轉動調焦螺旋使目標象清晰，直至無“視差”。用微動螺旋

慢慢轉動望遠鏡，直至精確瞄準目標為止（十字絲的縱絲靠近水準尺）4、

精平

用微傾螺旋使水準管氣泡居中（符合氣泡符合）5、讀數

用十字絲的橫絲在水準尺上讀數（先讀毫米數，然后米，分米，厘米數。每次讀四位數，“0”也

2-4水準測量的方法及成果處理一、水準點和水準路線（一）水準點埋設在永久、固定的地點（二）水準路線1、支水準路線2、閉合水準路線3、附合水準路線第五節

水準路線測量2-5

水準儀的檢驗與校正一、水準儀的主要軸線及滿足的條件：(一)水準儀的主要軸線視準軸：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線。水準管軸:經過水準管零點的切線

縱軸:儀器旋轉軸

圓水準軸:經過圓水準管零點的法線(二)水準儀滿足的條件圓水準器軸平行于儀器縱軸

L′L′∥VV、十字絲的橫絲垂直于縱軸、水準管軸平行于視準軸LL∥CC二、水準儀檢驗與校正（一）圓水準器軸平行于儀器縱軸的檢驗與校正誤差的影響：不影響讀數，但使縱軸傾斜，影響操作速度1、檢驗：（如何發現誤差？）a)以圓水準器為準（氣泡居中）安置儀器的縱軸b)把儀器連帶水準器繞縱軸旋轉180度。如果氣泡仍然居中，則水準器軸平行儀器縱軸。否則，水準器軸不平行儀器縱軸。2、校正：（如何減少誤差？）氣泡移動量一半所表示的傾斜度就是縱軸的傾斜度。動校正螺絲，使氣泡返回移動量的一半。重復上述檢驗和校正一二次，使這誤差盡可能小。(

二)

十字絲的橫絲垂直于縱軸(三)水準管軸平行于視準軸2-7水準測量的誤差分析測量誤差主要有三種：儀器誤差、操作誤差、外界的影響、其它水準測量也具有這些誤差1、水準測量的儀器誤差2、水準測量的操作誤差：氣泡居中不準引起的誤差、水準尺傾斜引起的誤差、瞄準和讀數的誤差3、外界條件對水準測量的影響地球曲率的影響、大氣折光的影響、大氣抖動的影響、溫度對儀器的影響第三章

角

度

測

量3-1水平角與垂直角觀測原理兩種角度水平角

用于確定點的平面位置（計算坐標）豎直角

用于兩點間高差計算、斜距改正成平距測角儀器：

經緯儀、電子全站儀一.水平角觀測原理水平角—過一點到兩個目標的方向線垂直投影到水平面上所成的夾角。0°<b<360°。二.垂直角觀測原理垂直角—在同一鉛垂面內，瞄準目標的傾斜視線與水平視線的夾角(也叫豎直角)。a=0

°

±~90

°

，仰角為正，俯角為負。3-2經緯儀的構造及度盤讀數經緯儀種類：光學經緯儀、光電經緯儀。二.經緯儀的基本結構有照準器或望遠鏡、望遠鏡可以在豎直面內轉動。望遠鏡+豎盤+水平度盤的指針=照準部、水平度盤靜置在基座上、水準器+腳螺旋>整平基座、照準部、水平度盤、讀數裝置3-3水平角觀測一.經緯儀的安置：對中——整平——瞄準——讀數二.水平角觀測(一).測回法觀測程序(二).方向觀測法

一個測站觀測4個或4個以上方向時，采用方向觀測法，也稱“全圓測回法”。3-5經緯儀的檢驗與校正目的：使經緯儀各軸線間保持正確的幾何關系一.經緯儀的軸線及其應滿足的條件經緯儀的軸線

橫軸

視準軸

水準管軸

豎軸

圓水準軸軸線間應滿足的條件水準管軸垂直于豎軸

LL⊥VV圓水準軸平行于豎軸

L′L′∥VV十字豎絲垂直于橫軸

豎絲⊥HH

視準軸垂直于橫軸

CC⊥HH橫軸垂直于豎軸

HH⊥VV二.經緯儀的檢驗與校正

校正項目

校正目的

1.平盤水準管的檢驗與校正

LL⊥VV

2.圓水準器的檢驗與校正

L′L′∥VV(次要)

3.視準軸的檢驗與校正

CC⊥HH

4.橫軸的檢驗與校正

HH⊥VV

5.十字豎絲垂直于橫軸

6.豎盤指標差的檢驗與校正

7.光學對中器的檢驗與校正3-6

測角誤差分析一、照準部偏心差o1

o不重合度盤偏心差：o’

與

o不重合二、經緯儀軸系誤差的影響

（一）視準軸誤差C不⊥H視準軸誤差C不⊥H（二）橫軸誤差：H不⊥V（三）豎軸誤差：

L不⊥V水準管軸誤差：

L不⊥V三、水平角測量誤差來源與處理方法1.儀器誤差：儀器校正的殘余誤差

視準軸誤差（CC⊥HH）

盤左盤右觀測取平均消除

橫軸誤差

（HH⊥VV）

盤左盤右觀測取平均消除

豎軸誤差

（LL⊥VV）

盤左盤右觀測取平均不能抵消，仔細整平。2.儀器安置誤差：對中誤差，整平誤差

對中誤差：邊長較短時采用光學對中。

整平誤差：管水準器氣泡偏離中心應小于1格。觀測目標垂直角較大時，應特別注意。3.標桿傾斜誤差

豎直標桿，觀測時盡量瞄準目標底部4.觀測誤差：瞄準誤差，估讀數誤差5.外界因素：溫度引起儀器軸線變化，熱輻射引起視線跳動，土壤松軟使儀器安置不穩定第五章

測量誤差基礎知識一、測量誤差的來源1、儀器精度的局限性2、觀測者感官的局限性3、外界環境的影響產生測量誤差的三大因素：儀器原因

儀器精度的局限,軸系殘余誤差,等。人的原因

判斷力和分辨率的限制,經驗,等。外界影響

氣象因素(溫度變化,風,大氣折光)

二、測量誤差的分類與對策（一）分類系統誤差—在相同的觀測條件下，誤差出現在符號和數值相同，或按一定的規律變化。偶然誤差—在相同的觀測條件下，誤差出現的符號和數值大小都不相同，從表面看沒有任何規律性，但大量的誤差有“統計規律”粗差——特別大的誤差（錯誤）（二）處理原則系統誤差——找出規律，加以改正偶然誤差——多余觀測，制定限差粗差——細心，多余觀測三.偶然誤差的特性

偶然誤差的特性有限性：漸降性：對稱性：抵償性：第6章

小地區控制測量6.1控制測量概述控制測量—為建立測量控制網而進行的測量工作

。控制點—具有準確可靠坐標（X，Y，H）的基準點?？刂凭W—

由控制點按一定規律構成的幾何圖形。作用：①可控制全局；②為減少誤差積累；③可分組進行作業?？刂茰y量的原則：1、

分級布網、逐級控制（由高級到低級）2、要有足夠的精度；3、要有足夠的密度；4、要有統一的規格。

內容：平面控制、高程控制?？刂茰y量的概念1.目的與作用為測圖或工程建設的測區建立統一的平面和高程控制網控制誤差的積累作為進行各種細部測量的基準6.2導線測量導線——測區內相鄰控制點連成直線而構成的連續折線。導線測量——在地面上按一定要求選定一系列的點依相鄰次序連成折線，并測量各線段的邊長和轉折角，再根據起始數據確定各點平面位置的測量方法。6.3小三角測量—

在測區內布設邊長較短的小三角網，觀測所有三角形的各內角，丈量1~2條邊的長度（基線），用近似方法對角度進行調整，不考慮地球曲率，應用正弦定理計算各三角形的邊長，再根據已知邊的坐標方位角和已知點坐標推算各三角點坐標。6.4交會定點

分為測角交會和距離交會兩類第七章大比例尺地形圖的測繪

地形圖——按一定的投影方法和比例關系，將地面上所有的地物、地貌，經綜合取舍、用規定的符號，按相似的原理，縮繪在圖紙上的技術資料。圖上僅表示地物，而無等高線表示的地貌時，也稱平面圖或地物圖。一、地形圖的比例尺

1．比例尺

：地形圖上任意線段長度（d）與地面上相應線段的水平長度（D）之比，稱為地形圖的比例尺，一般用分子為1的整分數表示，即二．大比例尺地形圖的分幅、編號和圖外注記1、分幅和編號

?

圖幅指圖的幅面大小，即一幅圖所測繪地貌、地物的范圍。?

矩形分幅的圖幅一般為40cm×40cm、

50cm×50cm或40cm×50cm，以縱橫坐標的整公里數或整百米數作為圖幅的分界線。

?

矩形圖幅的編號一般采用該圖幅西南角的x坐標和y坐標（以公里為單位）加連字符x-y來表示。

2、圖外注記

（1）圖名和圖號

（2）接圖表

（3）圖廓和坐標格網

§7-2地形圖圖式一、地形圖圖式的概念

在地形圖中用于表示地球表面地物、地貌的專門符號規定稱為地形圖圖式

。一個國家的地形圖圖式是統一的，它屬于國家標準。二、地物符號地物符號分為四種類型：

比例符號

：將實際地物的大小、形狀和位置按測圖比例尺縮繪在圖上的符號

非比例符號：不按測圖比例表示實際地物大小與形狀的符號

半比例符號：在寬度上難以按比例表示、

在長度方向可以按比例表示的地物符號

注記符號

：具有說明地物名稱、性質、用途以及帶有數量、范圍等參數的地物符號

三、地貌符號地貌形態可分為四種地形類型：地勢起伏小，地面傾斜角一般在3°以下，稱為平地；地面高低變化大，傾斜角一般在3°～

10°，稱為丘陵；高低變化懸殊，傾斜角一般在10°～

25°，稱為山地；絕大多數傾斜角超過25°的，稱為高山地。

1、等高線表示地貌原理

等高線是地面上高程相同的相鄰各點連成的閉合曲線，如池塘水面邊緣線就是一條等高線。2、等高距和等高線平距（1）等高距

：相鄰等高線之間的高差，用h

表示；（2）等高線平距：相鄰等高線之間的水平距離、用d表示；

（3）地面坡度：等高距h與等高線平距d的比值，

用i表示。7-4大比例尺地形圖的常規測繪方法一、地形圖測繪基本原理

地形圖測繪是以相似形理論為依據，以圖解法為手段，按比例尺的縮小要求，將地面點測繪到平面圖紙上而成地形圖的技術過程。地形圖測繪分為測量和繪圖兩大步驟。地形圖測繪亦稱碎部測量。1、碎部點的概念

?

碎部點：即碎部特征點，有地物特征點和地貌特征點。?

地物特征點：能夠代表地物平面位置，反映地物形狀、性質的特殊點位，簡稱地物點。如圖7－13所示。?

地貌特征點：體現地貌形態，反映地貌性質的特殊點位，簡稱地貌點。如圖7－14所示

2、測定碎部點平面位置的基本方法

極坐標法（一角一距）角度交會法（二角）距離交會法（二距）直角坐標法（二互垂距）

3、碎部點高程的測量

測量碎部點高程可用水準測量、三角高程測量和視距測量等方法。

補充1.測定：是指使用測量儀器和工具，通過測量和計算，得到一系列特征點的測量數據，或將地球表面的地物和地貌縮繪成地形圖。2.測設：是指用一定的測量方法將設計圖紙上規劃設計好的建筑物位置，在實地標定出來，作為施工的依據。3.水準面：處處與重力方向線垂直的連續曲面。4.水平面：與水準面相切的平面。5.大地水準面：人們設想以一個靜止不動的海水面延伸穿越陸地，形成一個閉合的曲面包圍了整個地球稱為大地水準面，即與平均海水面相吻合的水準面。6.鉛垂線：重力的方向線稱為鉛垂線。7.絕對高程：地面點到大地水準面的鉛垂距離。8.相對高程：地面點到假定水準面的鉛垂距離。9.高差：地面兩點間的高程之差。10.高差法：直接利用高差計算未知點高程的方法。11.視線高法（儀高法）：利用儀器視線高程Hi計算未知點高程的方法。12.視線高：大地水準面至水準儀水平視線的垂直距離。13.水準管軸：通過水準管零點與其圓弧相切的切線。14.視準軸：十字絲交點與物鏡光心的連線。15.視差：眼睛在目鏡端上下移動，有時可看見十字絲的中絲與水準尺影像之間相對移動的現象。16.后視點：在同一測站中與前進方向相反的已知水準點。17.前視點：在同一測站中與前進方向相同的未知水準點。18.轉點：在水準測量中起高程傳遞作用的點。19.水準點：用水準測量的方法測定的高程控制點。20.水準路線：在水準點間進行水準測量所經過的路線。21.閉合水準路線：從已知高程的水準點出發，沿各待定高程的水準點進行水準測量，最后又回到原出發點的環形路線。22.附合水準路線：從已知高程的水準點出發，沿待定高程的水準點進行水準測量，最后附合到另一已知高程的水準點所構成的水準路線。23.支水準路線：從已知高程的水準點出發，沿待定高程的水準點進行水準測量，是既不閉合又不附合的水準路線。24.高差閉合差：各測段高差代數和與其理論值的差值。25.水平測量測站校核：用變動儀器高法和雙面尺法進行校核。26.水平測量計算校核：后視讀數總和減前視讀數總和、高差總和、終點高程與始點高程之差進行檢核，這三個數字應相等。27.水平測量成果校核：高差閉合差改正數、改正后高差、推算高程與已知高程的校核。28.水平角：地面上一點到兩目標的方向線垂直投影在水平面上的夾角。29.盤左：豎盤位于望遠鏡的左側。30.盤右：豎盤位于望遠鏡的右側。31.豎直角：在同一豎直面內，一點到目標的方向線與水平線之間的夾角。32.豎盤指標差：由于豎盤水準管與豎盤讀數指標關系不正確，視線水平時讀數與應有讀數有一小角度差。33.水平距離：地面上兩點垂直投影在同一水平面上的直線長度。34.直線定線：在地面上標定出直線丈量的方向線的工作。35.直線定向：確定直線與標準方向之間的角度關系。36.磁子午線方向：確定直線與標準方向之間的角度關系。37.真子午線方向：過地球南北極的平面與地球表面的交線。38.方位角：從直線起點的標準方向北端起，順時針方向量至該直線的水平夾角。39.坐標方位角：由坐標縱軸方向的北端起，順時針量到直線間的夾角，稱為該直線的坐標方位角，常簡稱方位角。40.坐標象限角：由坐標縱軸的北端或南端起，沿順時針或逆時針方向量至直線的銳角，并注出象限名稱。41.真誤差：某未知量的觀測值與其真值（理論值）之差。42.等精度觀測：觀測條件相同的各次觀測。43.非等精度觀測：觀測條件不相同的各次觀測。44.系統誤差：在相同觀測條件下，對某量進行一系列的觀測，如果誤差出現的符號和數值上都相同，或按一定的規律變化，這種誤差稱為系統誤差。45.偶然誤差：在相同的觀測條件下，對某量進行一系列的觀測，如果觀測誤差的符號和大小都沒有表現出一致的傾向，從表面上看沒有任何規律性，這種誤差稱為偶然誤差(或隨機誤差）。46.中誤差：各真誤差平方和的平均值平方根。47.容許誤差：在一定觀測條件下，偶然誤差的絕對值不應超過的限值。48.相對誤差：絕對誤差的絕對值與相應觀測值之比，并化為分子為1的分數。49.誤差傳播定律：50.控制測量：在整個測區范圍內，選定若干個具有控制作用的點（稱為控制點），組成一定的幾何圖形（稱為控制網），通過外業測量，并根據外業測量數據進行計算，來獲得控制點的平面位置和高程的工作。51.圖根控制測量：在首級控制下,用小三角測量、交會定點方法等加密滿足測圖需要的控制。52.導線測量：依次測定各導線邊的長度和各轉折角；根據起算數據，推算各邊的坐標方位角，從而求出各導線點的坐標。53.坐標正算：根據直線的邊長、坐標方位角和一個端點的坐標,計算直線另一個端點的坐標的工作。