1、 1 测量学 课程教案 第 1 章 绪 论 一、学习目的与要求 学习目的 了解 现代普通测量学 概况、清楚学习现代普通测量学的 目的和要求 。 学习要求 1.了解测绘学与测量学的关系、现代测绘学的发展现状。 2.掌握地球空间信息学（ Geomatids）的定义和概念。 3.了解现代测绘学的在国民经济及工程建设中的作用。 4.清楚学习课程的目的和要求。 5.了解测量学的任务及它与专业培养目标的关系。 二、课程内容与知识点 1.测绘学研究的对象，测绘学的分科，现代测绘学的发展现状，我国测绘事业的发展。 2.地球空间 信息学（ Geomatids）与现代测绘学的任务。 3.现代测绘学的在国民经济及工
2、程建设中的作用。 三、习题与思考题 1.测绘学研究的内容是什么？ 2.Geomatids 的含义是什么？ 3.现代测绘学的任务是什么？ 4.测量学在土木工程建设中有哪些作用？ 四、考核目标与要求 识记： 测绘学 的定义， 测绘学研究的对象 。 领会： Geomatids 的含义，现代测绘学发展的特点、涉及的行业。 第 2 章 测量学的基础知识 一、学习目的与要求 1.掌握测量学的基础知识，清楚参照系的选择以及地面点定位的概念。 2.了解水准 面与水平面的关系。 3.明确测量工作的基本概念。 4.深刻理解 测量工作的基本原则。 5.充分认识 普通测量学的主要内容。 2 二、课程内容与知识点 1.
3、地球特征，大地水准面的形成，地球椭球选择与定位。 地球形状和大小。水准面的特性。参考椭球面。 2.确定点位的概念。点的平面位置和高程位置。 3.测量中常用的坐标系统，坐标系间的坐标转换。 天文坐标（ ， ），大地坐标（ L， B），空间直角坐标（ X， Y， Z），高斯平面直角坐标（ x， y），独立平面直角坐标（ x， y）。 高斯投影中计算带号的公式： 取整数部分取整数部分 13/301 16/P PnN 计算中央子午线的公式： nN 336 36 4.地面点的高程。 1985 年国家黄海高程基准。高程与高差的关系： ABABAB HHHHh 。 5.用水平面代替水准面的限度。 对距离的影
4、响：223RDDD 对水平角的影响： “6.0 对高差的影响： RDh 2/2 6.测量工作的基本概念。 测量工作的原则：从整体，到局部；先控制，后碎部；步步检 核。 测量工作的内容：地形图测绘，施工测量。 三、习题与思考题 1.何谓大地水准面？我国的大地水准面是怎样定义的？它在测量工作中起何作用？ 2.参考椭球和地球总椭球有何区别？ 3.测量中常用的坐标系有几种？各有何特点？不同坐标系间如何转换坐标？ 4.北京某点的大地经度为 11620 ，试计算它所在的六度带和三度带带号，相应六度带和三度带的中央子午线的经度是多少？ 5.什么叫绝对高程？什么叫相对高程？两点间的高差如何计算？ 6.什么是
5、测量中的基准线与基准面？在实际测量中如何与基准线与基准面建立联系？ 什么是 测量 计算与制图的基准线与基准面？ 7.测量工作的基本原则是什么？那些是基本工作？ 四、考核目标与要求 识记： 大地水准面， 1985 年国家高程基准，绝对高程与相对高程。定位参照系及定位元素。经度，纬度，直角坐标 。测量工作的基本原则。测量工作的基本内容，测绘地形图及施工测量的概念。 领会： 参照系的形成，大地水准面与参考椭球面、垂线与法线的区别。 高斯投影的3 概念，高斯坐标系的建立、高斯坐标的表示。测量平面直角坐标系与数学平面直角坐标系的不同之处，测量 工作原则 。 简单应用： 高斯 克吕格坐标系横坐标自然值与通
6、用值的关系，高程 与高差的确定。 第 3 章 水 准 测 量 一、学习目的与要求 学习目的 掌握水准测量的相关知识，做好水准测量实施前的技术准备，通过水准测量的实验，达到独立操作水准仪，完成多个测站水准测量的观测、检核、成果整理所必须具备的实践能力。 学习要求 1.深刻理解水准测量的原理和高程传递要领。 2.清楚水准仪的构造，及其主要轴线的关系。 3.掌握水准仪的操作要领，能够完成水准测量中的观测、检核、记录、计算，及水准测量路线的成果计算。 4.认识精密 水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪及数字水准仪。 5.清楚水准仪的检 验与校正方法 6.了解引起水准测量误差的因素，及相应的消除、削弱这些
7、误差的方法。 二、课程内容与知识点 1.水准测量原理。 高差法：前视与后视；仪高法：视线高。转点的概念 。 公式： bahhbah bHHaHHhHHbah ABiii iBAiABABAB2.水准仪及其使用 DS3 微倾式水准仪的构造，内对光望远镜成像原理，望远镜放大率。水准管零点，水准 器的分划值。视准轴、水准管轴、圆水准器轴、仪器竖轴。满足条件：水准管轴平行于望远镜视准轴，圆水准器轴平行于仪器竖轴，十字丝中横丝垂直于仪器竖轴，。 水准仪操作步骤：立尺，置架，粗平， 照准，精平，读数，记录，搬站。 视差及其消除方法。 水准尺： 塔尺，单面尺，双面尺及尺常数。尺垫。 3.精密 水准仪、自动安
8、平水准仪、激光水准仪及数字水准仪的构造及使用。 4.水准测量实施 水准点：永久性水准点。临时性水准点。 水准路线：附合水准路线，闭合水准路线，支水准路线。水准网，水准结点。普通水准测量的一般要求，施测程序。 公式： AB HHhba 测站检核方法：双仪高法，双尺面法。 4 公式： 2/mm1 0 0 2/“mm6“ 红黑 hhh hhhhhbahbah水准测量成果整理：高差闭合差的计算检核、 高差改正数的计算、高差改正数的分配原则。 5.DS3 水准仪的检验与校正 水准仪轴线应满足的条件：圆水准器轴平行于仪器竖轴，水准管轴平行于望远镜视准轴，十字丝中横丝垂直于仪器竖轴。 圆水准器轴的检验校正；
9、 水准管轴的检验校正； 十字丝中横丝的检验校正。 6.水准测量误差 仪器及工具误差： 视准轴与水准管轴不的误差平行，望远镜对光时调焦透镜运行的误差，水准尺的误差。 观测误差：水准管气泡居中的误差 ，估读水准尺的误差 mV，水准尺倾斜的误差b。 公式： D“2 “15.0 Dvmv “60 “2 bb外界条件的影响：地球曲率的影响，大气折光的影响 f，仪器升沉的影响，尺垫下沉的影响，温度变化对视准轴与水准管轴夹角的影响。 公式： RDf 243.0 四、习题与思考题 1.设 A 为后视点， B 为前视点， A 点的高程是 20.123m.当后视读数为 1.456m,前视读数为 1.579m,问
10、A、 B 两点的高差是多少 ?B、 A 两点的高差又是多少？绘图说明 B 点比A 点高还是低 ?B 点的高程是多少 ? 2.何为视准 轴 ?何为视差 ?产生视差的原因是什么 ?怎样消除视差 ? 3.水准仪上圆水准器与管水准器的作用有何不同 ?，何为 水准 器分划值？ 4.转点在水准测量中起到什么作用？ 5.水准仪有哪些主要轴线？它们之间应满足什么条件？什么是主条件？为什么？ 6.水准测量时要求选择一定的路线进行施测，其目的何在？ 7.水准测量时，前、后视距相等可消除那些误差？ 8.试述水准测量中的计算校核方法。 9.水准测量中的测站检核有那几种？如何进行？ 10.数字水准仪主要有那些特点？ 1
11、1.将图中的水准测量数据填入表中， A、 B 两点为已知高程点 HA=23.456m，HB=25.080m，计算并调整 高差闭合差，最后求出各点高程。 5 测站 测点 水准尺读数 实测高差 /m 高差改正数 /mm 改正后高差 /m 高程 /m 后视（ a） 前视（ b） BMA 1 1 2 2 3 3 BMB 计算 检核 12.设 A、 B 两点相距 80m，水准仪安置于中点 C，测得 A 尺上的读数 a1为 1.321m，B 尺上的读数 b1为 1.117m,仪器搬到 B 点附近 ,又测得 B尺上读数 b2为 1.466m,A 尺读数为 a2为 1.695m。试问水准管轴是否平行于视准轴？
12、如不平行，应如何校正？ 13.试分析水准尺倾斜误差对水准尺读数的影响，并推导出其计算公式。 14.调整如图所示的闭合水准测量路线的观测成果，并求出各点高程， HI=48.966m。 四、考核目标与要求 识记： 水准点，转点，水准管分划值，视差，视准轴，水准管零点，水准管轴，圆水准器轴，仪器竖轴，水准尺常数等概念。记录计算、观测及成果检核方法。闭合水准路线，附合水准路线，高差改正数，容许误差的计算，闭合差调整，成果 计算方法。 领会： 高差法、仪高法计算高程。双面尺分划特征。内对光望远镜成像原理。符合水准器与微倾螺旋运动之间的关系。自动安平原理，补偿器的光学特性，平行玻璃板测微器读数原理。圆水准
13、器、管水准器、十字丝中横丝，等三项检校和方法。仪器误差、观测误差、外界条件对观测成果的影响；水准尺尺长误差，水准尺分划误差，水准尺零点差，气泡居中误差，水准尺倾斜的误差，地球曲率的影响，大气折光的影响，仪器升沉的影响，尺垫下沉的影响。 简单应用： 置架、粗平、照准、精平、读数、记录、扶尺、搬站等的操作要领，运用双仪高法和双面尺法作测 站检核。水准测量误差的消除和削弱的相应对策；自动安平水准仪的使用。 6 综合应用： 选点，定标志，闭合或附和水准路线的布设，普通水准测量的实施，水准测量成果的计算。 第 4 章 角 度 测 量 一、学习目的与要求 学习目的 认识经纬仪的组成部分及其用途，清楚角度测
14、量原理，掌握测角方法。通过实验，达到独立操作经纬仪，完成水平角、竖直角的观测、检核、成果整理所必须具备的实践能力。 学习要求 1.理解水平角及竖直角测角原理 2.认识 清楚光学及电子经纬仪的构造及相应的读数系统。 3.清楚经纬仪的主要轴线及其之间的关系。 4.掌握经纬仪的操作要领。 5.学会用测回法测水平角，竖直角，计算竖盘指标差。 6.了解测角误差的来源、性质及消除、削弱误差的对策。 二、课程内容与知识点 1.角度测量原理 水平角的定义，水平角的测量原理。竖直角的定义，仰角，俯角。竖直角的测量原理。 公式：水平角 b a 0 2.经纬仪及角度测量 DJ6 级光学经纬仪的构造：照准部，水平度盘
15、，基座。 视准轴、水准管轴、横轴、仪器竖轴。满足条件：水准管轴垂直于仪器竖轴，望远镜视准轴垂直于横轴，横轴垂直于仪器竖轴；圆水准器轴平 行于仪器竖轴，十字丝竖丝垂直于仪器横轴。 分微尺测微装置，度盘格值，复测机构，读数方法。 光学经纬仪使用操作步骤：对中，整平，瞄准（消除视差），读数，记录。 水平角观测（ 测回法 ）：安置仪器，盘左观测、盘右观测，方向读数。半测回角值。 公式： 右左右左右右右左左左 21“40abab方向观测法： 技术要求。 竖直角观测：竖盘部分： 竖盘，竖盘指标，竖盘指标水准管，竖盘指标水准管微倾螺旋。盘左、盘右读数规律。 竖直角计算公式： 左 L 或 左 L右 R或 右
16、R|竖盘指标差： 右左 211536021 xRLx 3.经纬仪的检验与校正 经纬仪应满足的条件。 照准部水准管轴的检验校正。望远镜 十字丝纵丝的检验校正。 望远镜 视准轴的检验7 校正。 照准部横轴的检验校正。 竖盘指标差 的检验校正。 光学对中器 的检验校正。 4.电子 经纬仪与光学经纬仪的区别 读数系统：编码度盘，光栅度盘，格区式度盘。 5.水平角 测量误差 仪器误差：仪器校正后的残余误差。照准部偏心差、度盘刻划误差。 观测误差：对中误差。标杆倾斜误差，照准误差，读数误差。 外界条件影响。 三、习题与思考题 1.分别说明水准仪和经纬仪的安置步骤，并指出它们的区别。 2.什么是水平角？ 经
17、纬仪为何能测 水平角？ 3.什么是竖直角？观测水平角和竖直角有哪些相同点和不同点？ 4.对中、整平的目的是什么？如何进行？若用光学对中器应如何对中？ 5.计算表中 水平角观测数据。 测 站 竖盘位置 目标 水平盘读数 半测回角值 一测回角值 各测回平均角值 I测回 O 左 A 036 24 B 10812 36 右 A 18037 00 B 28812 54 II测回 O 左 A 9010 00 B 19745 42 右 A 27009 48 B 1746 06 6.经纬仪上的复测板手和度盘位置变换手论的作用是什么？若将水平度盘起始读数设定为 000 00，应如何操作？ 7.简述测回法观 测水
18、平角的操作步骤？ 8.水平角方向观测中的 2c 是何含义？为何要计算 2c，并检核其互差。 9.计算表中方向观测阿 水平角观测成果。 测站 测 回 数 目 标 水平度盘读数 2c =左 -（右 180） 平均读数=左 +（右180） /2 归零后方向值 各测回归零方向值的 平均 值 各测回 方向间的水平角 盘左读数 盘右读数 O 1 A 0 02 36 180 02 36 B 70 23 36 250 23 42 C D A 228 19 24 254 17 54 0 02 30 28 19 30 74 17 54 180 02 36 2 A 90 03 12 270 03 12 B 160
19、24 06 340 23 54 C D A 318 20 00 344 18 30 90 03 18 138 19 54 164 18 24 270 03 12 10.何谓竖盘指标差？如何计算、检核和校正竖盘指标差？ 8 11.整理表中竖角观测记录。 测站 目标 竖盘位置 竖盘读数 竖 直 角 指标差 平均竖直角 备 注 O M 左 7530 04 顺时针注记 右 28430 17 N 左 10117 23 右 25842 50 12.经纬仪上有哪些主要轴线？它们之间应满足什么条件？为什么？ 13.角度观测为什么要用盘左、盘右观测？能否消除因竖轴倾斜引起的水平角测量误差？ 14.望远镜视准轴应
20、垂直于横轴的目的是什么？如何检验？ 15.经纬仪横轴为何要垂直 与仪器竖轴？如何检验？ 16.试述经纬仪竖盘指标自动归零的原理。 17.电子 经纬仪主要特点有哪些？它与光学经纬仪的根本区别是什么？ 18.电子 经纬仪的测角系统主要有哪几种？其中关键的技术有哪些？ 19.简述动态电子测角系统中，为何有粗测和精测之分？ 四、考核目标与要求 识记： 水平角，竖直角， 度盘分划值， 视准轴，横轴，仪器竖轴，照准部水准管轴， 竖盘指标差等概念。垂球对中、 光学对中器对中及整平的目的及方法。测回法测量水平角，竖直角观测方法。 经纬仪 轴线应满足的关系。 领会 :角度测量原理，竖角计算公式的推导规律，盘 左
21、、盘右观测的意义。电子 经纬仪与光学经纬仪的区别。经纬仪检验方法及校正原理方法。仪器误差，观测误差，外界条件等对观测成果的影响。 简单应用： 在测站上对中，整平、照准、读数、记录的操作要领，运用盘左、盘右进行检核。采取角度测量误差的消除和削弱的相应对策。 综合应用： 按瑁操作 DJ6 级光学经纬仪，按测回法的技术要求，正确地观测一个三角形的内角和竖直角。 第 5 章 距 离 测 量 一、学习目的与要求 学习目的 认识距离测量设备的组成部分及其用途，清楚距离测量原理，掌握距离测量方法。通过实验，达到独立操作仪器设备， 完成水平距离的测量、检核、成果整理所必须具备的实践能力。建立直线定向的概念，能
22、够熟练地进行方位角的有关运算。 学习要求 1.认识距离丈量工具，了解钢尺量距的一般方法和精密方法，学会量距成果的整理。了解钢尺检定的方法。 2.清楚视距测量的原理，掌握用视距测量的方法进行水平距离和高差的测定。 3.了 解光电测距仪相位法测距原理，初步掌握用光电测距仪测量距离的方法。 4.认识全站仪，清楚全站仪使用过程。 5.清楚标准方向的建立，方位角之间的关系，方位角的推算。 9 6.了解距离测量过程中的误差影响及其防止、消除、削弱误 差的方法。 二、课程内容与知识点 1.钢尺量距 丈量工具：钢尺、测钎、垂球、标杆。 直线定线：在两点间定线 、两点延长线上定线 。 一般精度量距方法： 前尺手
23、，后尺手。标点、定点、对点、持平投点。往测、返测。相对误差，相对成果。 公式： 1 0 0 012 0 0 013 0 0 01/121容容容 kkkDDkDDDDDDqnlD BAABBAAB 2.钢尺的精密量距 量距工具：钢尺、弹簧秤、温度计、经纬仪、水准仪等。 量距过程：清理现场，经纬仪定线，概量，钉尺段桩，标十字线，尺段丈量。尺段高差测定。 尺段计算：尺长改正、温度改正、倾斜改正、全长计算。 iBAiABhtiiiiihooiotiooiDDDDllllDlhlctclttlllll返往2201/1025.1205 3.钢尺检定 尺长方程式与钢尺检定的方法。 钢尺量距的误差分析 钢尺误
24、差：尺长误差，检定误差。 观测误差：定线误差、拉力误差、倾斜误差、对点及投点误差。 外界条件影响：垂曲反垂曲误差，温度误差，风力影响。丈量注意事项。 4.视距测量 视距测量的原理，视准轴水平、视准轴倾斜。 公式： 2cosklD klD viklh 2s in21 vih 观测方法和步骤。 视距常数测定，视距测量误差分析。 掌握用视距测量的方法进行水平距离和高差的测定。 5.红外光电测距仪 电磁波测距仪的分类：光电测距仪、微波测距仪。光电测距仪：普通光源测距仪、激光测距仪、红外测距仪。 光电测距原理：相位式测距原理。 公式： 2,0,222 uLnuLnL 则时若ND3000 型红外测距仪的工
25、作过程，测距边长改正计算。 10 6.全站仪及其使用 全站仪的组成， SOKKIA SET510 全站仪的介绍， SOKKIA SET510 全站仪 的操作。 7.直线定向 三北方向：真北、轴北、磁北、子午线收敛角、磁偏角。 关系公式： mRL ta n方位角的概念，标准方向线， 真方位角。坐标方位角。磁方位角。 磁偏角与子午线收敛角，不同方位角之间的关系。 公式： mm AAAAA 坐标方位角的推算 公式： 180180 左右后前正反 三、习题与思考题 1.某钢尺名义长为 30m，经检定实长为 29.998m，检定温度为摄氏 20C，检定时的拉力为 100N，用该钢尺 丈量某段距离得 300
26、m，丈量时 的温度为摄氏 35，拉力为 100N，两点高差为 0.95m， 求水平距离。 2.如何衡量距离测量精度？ 用钢尺丈量了 AB、 CD 两段距离， AB 的往测值为307.82m，返测值为 307.72m， CD 的往测值为 102.34m，返测值为 102.44m，问两段距离丈量的精度是否相同 ?哪段精度高 ? 3.下列为 视距测量成果，计算各点所测水平距离和高差。 测站 H0=50.OOm 仪器高 i=1.56m 点号 上丝读数 下丝读数 尺间隔 中丝读数 竖盘读数 竖直角 高差 水平距离 高程 备注 1 1.845 0.960 1.40 86 28 2 2.165 0.635
27、1.40 97 24 3 1.880 1.242 1.56 87 18 4 2.875 1.120 2.00 93 18 4.根据如图所示的四边形的起始边坐标方位角以及各内角值，求其余各边坐标方位角。 5.根据如图所示的起始边坐标方位角以及各水平角 ,计算其余各边坐标方位角。 6.试述相位法测距原理 . 7.何谓全站仪 ?用 TOPOCON 全站仪 测一段斜距 364.251m，竖直角 18 25.5，测距时环境温度 32 C，大气压力 760mmHg。在全站仪中未输入气象改正参数。试计算平距和高差。 四、考核目标与要求 识记： 水平距离，直线定线，量距相对误差，往返测量， 标准拉力、标准温度、钢尺名义长，视距测量，视距常数，相位法测距，距离改正，直线定向， 标准方向线、 方位角，方位角推算等概念 领会 :定线原理，钢尺 量距的方法， 相对误差、 尺长改正、温度改正、倾斜改正计
