測量學(xué)的基本知識

1、第1章測量學(xué)的基本知識11測量學(xué)的研究對象及建筑工程測量的任務(wù)111測量學(xué)的研究對象測量學(xué)是研究地球的形狀、大小和確定地球表面點(diǎn)位的一門學(xué)科。其研究的對象主要是地球和地球表面上的各種物體，包括它們的幾何形狀、空間位置關(guān)系以及其他信息。測量學(xué)的主要任務(wù)有三個(gè)方面：一是研究確定地球的形狀和大小，為地球科學(xué)提供必要的數(shù)據(jù)和資料；二是將地球表面的地物、地貌測繪成圖；三是將圖紙上的設(shè)計(jì)成果測設(shè)到現(xiàn)場。隨著科學(xué)的發(fā)展，測量工具及數(shù)據(jù)處理方法的改進(jìn)，

2、測量的研究范圍已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地球表面這一范疇。20世紀(jì)60年代人類已經(jīng)對太陽系的行星及其所屬衛(wèi)星的形狀、大小進(jìn)行了制圖方面的研究，測量學(xué)的服務(wù)范圍也從單純的工程建設(shè)擴(kuò)大到地殼的變化、高大建筑物的監(jiān)測、交通事故的分析、大型粒子加速器的安裝等各個(gè)領(lǐng)域。112測量學(xué)的學(xué)科分類測量學(xué)是一門綜合性的學(xué)科，根據(jù)其研究對象和工作任務(wù)的不同可分為大地測量學(xué)、地形測量學(xué)、攝影測量與遙感學(xué)、工程測量學(xué)以及地圖制圖學(xué)等學(xué)科。大地測量學(xué)是研究和確定地球形狀、大小、

3、重力場、整體與局部運(yùn)動和地表面點(diǎn)的幾何位置以及它們的變化的理論和技術(shù)的學(xué)科。其基本任務(wù)是建立國家大地控制網(wǎng)，測定地球的形狀、大小和重力場，為地形測圖和各種工程測量提供基礎(chǔ)起算數(shù)據(jù)；為空間科學(xué)、軍事科學(xué)及研究地殼變形，地震預(yù)報(bào)等提供重要資料。按照測量手段的不同，大地測量學(xué)又分為常規(guī)大地測量學(xué)、衛(wèi)星大地測量學(xué)及物理大地測量學(xué)。地形測量學(xué)是研究如何將地球表面局部區(qū)域內(nèi)的地物、地貌及其他有關(guān)信息測繪成地形圖的理論、方法和技術(shù)的學(xué)科。按成圖方式的

4、不同地形測圖可分為模擬測圖和數(shù)字化測圖。攝影測量與遙感學(xué)是研究利用電磁波傳感器獲取目標(biāo)物的影像數(shù)據(jù)，從中提取語義和非語義信息，并用圖形、圖像和數(shù)字形式表達(dá)的學(xué)科。其基本任務(wù)是通過對攝影相片或遙感圖像進(jìn)行處理、量測、解譯，以測定物體的形狀、大小和位置進(jìn)而制作成圖。根據(jù)獲得影像的方式及遙感距離的不同，該學(xué)科又分為地面攝影測量學(xué)、航空攝影測量學(xué)和航天遙感測量學(xué)。工程測量學(xué)是研究各種工程在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營管理各階段所進(jìn)行的各種測量工作的

5、學(xué)科。工程測量是測繪科學(xué)與技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的直接應(yīng)用。地圖制圖學(xué)是利用測量所得的資料，研究如何編繪成圖以及地圖制作的理論，方法和應(yīng)用等方面的學(xué)科。測量學(xué)各分支學(xué)科之間互相滲透、相互補(bǔ)充、相輔相成。本課程主要講述地形測量學(xué)第3頁與工程測量學(xué)的部分內(nèi)容。主要介紹工業(yè)與民用建筑工程中常用的測量儀器的構(gòu)造與使用方法，小區(qū)域大比例尺地形圖的測繪及應(yīng)用，建筑物和管道工程的施工測量以及高大建筑物變形監(jiān)測和測量新技術(shù)在這些方面的應(yīng)用：113建

6、筑工程各階段的測量任務(wù)測量學(xué)的任務(wù)包括測定和測設(shè)兩部分。測定是指通過測量得到一系列數(shù)據(jù)，或?qū)⒌厍虮砻娴牡匚锖偷孛部s繪成各種比例尺的地形圖。測設(shè)是指將設(shè)計(jì)圖紙上規(guī)劃設(shè)計(jì)好的建筑物位置，在實(shí)地標(biāo)定出來，作為施工的依據(jù)。建筑工程測量學(xué)是運(yùn)用測量學(xué)的基本原理和方法為各類建筑工程服務(wù)的一門學(xué)科。具體說就是研究建筑工程在勘測設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營管理階段所進(jìn)行的各種測量工作的理論、技術(shù)和方法的學(xué)科。一項(xiàng)工程，一般都要經(jīng)過勘測設(shè)計(jì)、工程施工、運(yùn)營和管理

7、等幾個(gè)階段。進(jìn)行勘測設(shè)計(jì)，必須要有設(shè)計(jì)底圖。該階段測量工作的任務(wù)就是為勘測設(shè)計(jì)提供地形圖。例如，鐵路在設(shè)計(jì)階段要收集一切相關(guān)的地形資料，以及地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、水文等其他方面的情況，在圖上選擇幾條有價(jià)值的線路，然后測量人員測定所選線路上的帶狀地形圖。最后設(shè)計(jì)人員根據(jù)測得的現(xiàn)狀地形圖選擇最佳路線以及在圖上進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)。在工程施工建設(shè)之前，測量人員要根據(jù)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的要求把建筑物的空間位置關(guān)系在施工現(xiàn)場標(biāo)定出來，作為施工建設(shè)的依據(jù)，這一步即為測

8、設(shè)工作，也就是我們所說的施工放樣。施工放樣是聯(lián)系設(shè)汁和施工的重要橋梁，一般來講，精度要求也比較高。工程在運(yùn)營管理階段的測量工作主要指的是工程建筑物的變形觀測。為了監(jiān)測建筑物的安全和運(yùn)營情況，驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論的正確性，需要定期地對工程建筑物進(jìn)行位移、沉陷、傾斜等方面的監(jiān)測，通常以年為單位。反過來，變形監(jiān)測的數(shù)據(jù)也可以作為我們以后工程設(shè)計(jì)的依據(jù)?？梢姕y量工作貫穿于工程建設(shè)的整個(gè)過程，測量工作直接關(guān)系到工程建設(shè)的速度和質(zhì)量。所以，每一位從事工程建

9、設(shè)的人員，都必須掌握必要22水準(zhǔn)測量的儀器和工具221DS3型水準(zhǔn)儀及其構(gòu)造水準(zhǔn)儀是水準(zhǔn)測量時(shí)用于提供水平視線的儀器，我國對水準(zhǔn)儀按其精度從高到低分為DSos型、DS1型、DS3型和DSl。型四個(gè)等級，DS05型、DS1型主要用于精密水準(zhǔn)測量，DS3型、DS10型則用于普通水準(zhǔn)測量，其中“D”為大地測量儀器的總代號，“S”為“水準(zhǔn)儀”漢語拼音的第一個(gè)字母，下標(biāo)是指水準(zhǔn)儀所能達(dá)到的每公里往返測高差中數(shù)中誤差(mm)。水準(zhǔn)儀是進(jìn)行水準(zhǔn)測量的

10、主要儀器，它可以提供水準(zhǔn)測量所必需的水平視線。目前通用的水準(zhǔn)儀從構(gòu)造上可分為兩大類：一類是利用水準(zhǔn)管來獲得水平視線的水準(zhǔn)管水準(zhǔn)儀，其主要形式稱為“微傾式水準(zhǔn)儀”；另一類是利用補(bǔ)償器來獲得水平視線的“自動安平水準(zhǔn)儀”。此外，尚有一種新型水準(zhǔn)儀——電子水準(zhǔn)儀，它配合條紋編碼尺，利用數(shù)字化圖像處理的方法，可自動顯示高程和距離，使水準(zhǔn)測量實(shí)現(xiàn)了自動化。DS3型微傾式水準(zhǔn)儀由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和基座三個(gè)主要部分組成。儀器通過基座與三腳架連接，基座下三

11、個(gè)腳螺旋用于儀器的粗略整平。望遠(yuǎn)鏡—側(cè)裝有一個(gè)管水準(zhǔn)器，當(dāng)轉(zhuǎn)動微傾螺旋時(shí)，可使望遠(yuǎn)鏡連同管水準(zhǔn)器作俯仰微量的傾斜，從而可使視線精確整平。因此這種水準(zhǔn)儀稱為微傾式水準(zhǔn)儀。儀器在水平方向的轉(zhuǎn)動，由水平制動螺旋和水平微動螺旋控制。水準(zhǔn)儀各部分的名稱如圖2—2所示。1望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡的基本構(gòu)造如圖2—3所示，它由物鏡、對光透鏡、十字絲板和目鏡組成。物鏡由一組透鏡組成，相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡。根據(jù)幾何光學(xué)原理，被觀測的目標(biāo)經(jīng)過物鏡和對光透鏡后，成一個(gè)倒立實(shí)

12、像于十字絲附近。由于被觀測的目標(biāo)離望遠(yuǎn)鏡的距離不同，可轉(zhuǎn)動對光螺旋使對光透鏡在鏡筒內(nèi)前后移動，使目標(biāo)的實(shí)像能清晰地成像于十字絲板平面上，再經(jīng)過目鏡的作用，使倒立的實(shí)像和十字絲同時(shí)放大而變成倒立放大的虛像。放大的虛像與眼睛直接看到的目標(biāo)大小的比值，即為望遠(yuǎn)鏡的放大率。DS3型水準(zhǔn)儀的望遠(yuǎn)鏡放大率第3章角度測量角度測量是測量的基本工作之一。角度測量包括水平角測量和豎直角測量。水平角用來確定地面點(diǎn)的平面位置，豎直角可以間接確定地面點(diǎn)的高程。經(jīng)

13、緯儀是角度測量的主要儀器，本章主要介紹角度測量的基本原理、DJ6型經(jīng)緯儀的使用、角度測量的方法。31水平角測量原理水平角就是測站點(diǎn)到兩觀測目標(biāo)方向線在水平面上的投影所夾的角，一般用“表示。32角度測量儀器和工具經(jīng)緯儀是角度測量的主要儀器，經(jīng)緯儀的種類較多，測量工作中用于測角的經(jīng)緯儀主要有光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀兩大類。光學(xué)經(jīng)緯儀是采用光學(xué)玻璃度盤和光學(xué)測微器讀數(shù)設(shè)備，電子經(jīng)緯儀則采用光電描度盤和自動顯示系統(tǒng)。國產(chǎn)經(jīng)緯儀按精度可分為DJ07