经纬仪实验有关数据.docx
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经纬仪实验有关数据
-33-测量学课程电子教案
第1章绪论
一、学习目的与要求
学习目的
了解测绘学的研究内容,熟悉测量学的主要任务。
学习要求
1、测量学的定义及其分类;
2、测量学的主要任务在工程建设中的作用;
3、地面点位的表示方法;(难点)
4、测量的基本工作和工作原则。
二、课程内容与知识点
1.测量学的定义及其分类,
2.测量学的主要任务在工程建设中的作用,地面点位的表示方法,
3.测量的基本工作和工作原则。
4.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?
5.参考椭球和地球总椭球有何区别?
6.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?
7.北京某点的大地经度为116O20',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?
8.什么叫绝对高程?
什么叫相对高程?
两点间的高差如何计算?
9.什么是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?
10.测量工作的基本原则是什么?
那些是基本工作?
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。
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:
Geomatids的含义,现代测绘学发展的特点、涉及的行业。
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:
高斯一克吕格坐标系横坐标自然值与通用值的关系,高程与高差
的确定。
第2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。
hAB=a—bHb=Ha+hABHi=Ha+aHb=Hi—b
公式:
hj=色-bjhABh=Ea-Eb
2.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:
'a-、bh二Hb-Ha
测站检核方法:
双仪高法,双尺面法
八亠h‘=a'—b'h”=a'—bh'—h"兰6mmh=(h'+h"y2
公式:
h=ha-h红二100mm/2
水准测量成果整理:
咼差闭合差的计算检核、咼差改正数的计算、咼差改正
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;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bo
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:
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?
11.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。
测站
测点
水准尺读数
实测高差
/m
咼差改正数
/mm
改正后咼差
/m
高程
/m
后视(a)
前视(b)
I
BMA
1
n
1
2
川
2
3
IV
3
BMB
计算
检核
艺
12.设AB两点相距80m水准仪安置于中点C,测得A尺上的读数ai为1.321m,B尺上的读数bi为1.117m,仪器搬到B点附近,又测得B尺上读数b?
为1.466m,A尺读数为a?
为1.695m。
试问水准管轴是否平行于视准轴?
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。
Ai=+L224ni«i=10站
A7=-1.424di
肌」0*n】站
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。
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3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2-b-a0<13
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,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:
卩左=b左—a左卩右=b右-a右也PP左一卩右|兰40”P=」(P左+卩右)
2
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
:
右=R—!
-'
或:
•左二L-;>-或:
•右=/C-Ri二<|.;:
f|
竖盘指标差:
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。
二、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
/〃
o
半测回角值
/〃
o
一测回角值
fff
o
各测回平均角值
f〃
o
I
测回
O
左
A
0o36'24〃
B
108o12'36〃
右
A
180o37'00〃
B
288o12'54〃
II
测回
O
左
A
90o10'00〃
B
197045'42〃
右
A
270O09'48〃
B
17o46'06〃
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0。
00'00〃,应如何操作?
7.简述测回法观测水平角的操作步骤?
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
±1800)
H
平均
=[左+
1800)
读数
(右土
]/2
归零后
方向值
/!
!
0
各测回归零方
向值的平均值
/!
!
0
各测回方向
间的水平角
/!
!
0
盘左读数
!
"
o
盘右读数
/!
!
o
O
1
A
00236
1800236
B
702336
2502342
C
2281924
281930
D
2541754
741754
A
00230
1800236
2
A
900312
2700312
B
1602406
3402354
C
3182000
1381954
D
3441830
1641824
A
900318
2700312
10.何谓竖盘指标差?
如何计算、检核和校正竖盘指标差?
11.整理表中竖角观测记录。
测
站
目标
竖盘位置
竖盘读数
/〃
0
竖直角
/〃
0
指标差
〃
平均竖直角
备
注
M
左
75030'
04〃
顺时
O
右
284O30'
仃〃
针注
N
左
101017'
23”
记
右
258042'
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、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4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。
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。
、课程内容与知识点
一.量距工具
有:
钢尺(steeltape)标杆(measuringbar)、垂球(plumbbob)、测钎(measuringrod)、温度计(thermometer)、弹簧秤(springbalanee)。
二.钢尺量距
钢尺量距最基本的要求——平、准、直按精度分:
一般量距和精密量距
(一)一般量距步骤
1•定线(linealignment)。
按精度分:
目估法和经纬仪法。
2.丈量。
(1)喊“预备”、“好”前后尺手同时读数。
(2)在山区丈量时,可采用平量法、斜量法。
3.内业成果整理
丈量精度用“相对误差”来衡量:
D往—D返
K-——=1/XXX
1
D--Dm
要求:
一般量距W1/3000(平坦),<1/1000(山区)。
(二)精密量距步骤(*)
1.经纬仪定线。
在桩顶画出十字线。
2.精密丈量。
(1)前尺手零端用标准拉力拉紧钢尺。
(2)前读尺员发“预备”,后读尺员发“好”;此时前后尺手同时读数。
(3)移动后尺整厘米刻划,按上述方法再测二次,三次较差不超限时(一般不得超过2~3mm),取平均值作为尺段结果。
每测完一尺段,用温度计读取一次温度。
(4)要进行往返测量。
记录格式见课本。
3.测量各桩顶间高差。
4.内业成果整理
某钢尺的尺长方程式:
It=10*1Ho(t-to)
lt――钢尺在t温度时的实际长度;l0――钢尺的名义长度
I――检定时,钢尺实际长与名义长之差;:
――钢尺的膨胀系数t――钢尺使用时的温度;t。
一一钢尺检定时的温度
斜距I的各项改正:
(1)尺长改正
(2)温度改正
•计t=〉l(t-t°)
(3)倾斜改正
£
21
故斜距l经改正后为:
|?
=|IkItlh
三、电磁波测距(electro-magneticdistaneemeasuring)的基本原理
s=ct/2
四、分类
1•按测程分:
短程、中程、远程。
2•按传播时间t的测定方法分:
脉冲法测距、相位法测距。
3•按测距仪所使用的光源分:
普通光源、红外光源、激光光源。
4•按测距精度分:
1级、U级、川级。
注:
测距误差及标称精度
测距仪测距误差可表示为:
222mD=A(BD)简写为:
miD二(ABD)
式中,A――固定误差;B――比例误差系数。
女口:
某测距仪出厂时的标称精度:
±(5+5X10-6D)mm简称“5+5”
五、使用
a)一般安装在经纬仪上使用。
见使用说明书。
b)常数预置
i.设置棱镜常数。
一般原配棱镜为零。
ii.置乘常数。
输入气温、气压或用有关公式计算出值后,再输入。
iii.
3•倾斜改正。
有:
D平二D斜cos〉,由测距仪自动改正。
§4.3直线定向及方位角测量
直线定向(lineorientation):
确定地面直线与标准方向间的水平夹角。
五、标准方向(基本方向)分类
1、真子午线方向(turemeridiandirection)地面上任一点在其真子午线
处的切线方向。
2、磁子午线方向(magneticmeridiandirection)地面上任一点在其磁
子午线处的切线方向。
3、轴子午线(坐标纵轴)方向(ordinatesaxisdirection)地面上任一点与
其高斯平面直角坐标系或假定坐标系的坐标纵轴平行的方向。
磁偏角(magneticdeclination)S地面上同一点的真、磁子午线方向不
重合,其夹角称为磁偏角3。
磁子午线方向在真子午线方向东侧,称为东偏,S
为正。
反之称为西偏,S为负。
子午线收敛角(mappingangle)丫当轴子午线方向在真子午线方向以
东,称为东偏,丫为正。
反之称为西偏,丫为负。
可见在中央子午线上,真子午线与轴子午线重合,其他地区不重合,两者的夹角即为丫。
六、方位角(azimuth)
1•定义:
由子午线北端顺时针方向量到测线上的夹角,称为该直线的方位角。
其范围为0°〜360°。
有:
真方位角A(turemeridianazimuth)、磁方位角
(magneticmeridianazimuth)、坐标方位角(gridbearing)
2•分类及关系:
(1)真方位角人=磁方位角Am+磁偏角S=坐标方位角a+子午线收敛角丫
(2)同一直线正反坐标方位角相差180°,即:
:
正「反-1800
(见图和例题)
七、方位角测量
真方位角可用天文观测方法或用陀螺经纬仪(gyrotheodolite)来测定。
磁方位角一一可用罗盘仪(compass)来测定。
不宜作精密定向。
坐标方位角一一由2个已知点坐标经“坐标反算”求得。
坐标方位角的推算:
a12已知,通过连测求得12边与23边的连接角为B2(右角)、23边与
34边的连接角为B3(左角),现推算a23、a34。
前进方向
t■
lx
x
3
由图中分析可知:
23=「21--2=「12'180--2
〉34「32:
3「23180;:
3
推算坐标方位角的通用公式:
:
前=「后180:
左当B角为左角时,取牛”;若为右角时,取-^o
、、亠
注意:
计算中,若a前>360°,减360°;若a前<0°,加360°。
(方位角推算举例)
二、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20oC,检定时的拉力为100N,用该钢尺丈量某段距离得300m,丈量时的温度为摄氏35o,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H°=50.ocm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
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、倾斜改正计算。
视距测量计算公式中各符号的含义。
光电测距原理。
用左角或右角推算方位角。
在不同的