工程地质构造点类型上的点划线和×划线代表啥

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网页中css如何实现点划线
可以用CSS中的边框虚线来实现,CSS中border是边框,有一个属性dotted就是点划线。div{border-bottom:dotted&1px�}CSS(层叠样式表)级联样式表是一种用来表现HTML(标准通用标记语言的一个应用)或XML(标准通用标记语言的一个子集)等文件样式的计算机语言。
采纳率:34%
ul li{ border-bottom:dotted 1px #000;}
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用这个border-bottom:dotted 1px #000;就可以实现。就是设置下边框的方式来设置下划线。
按照我这样的方式试一下,应该就成了、ul li{ border-bottom:dotted 1px #000;}
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建筑平面图中被剖切的主要建筑构造的轮廓线用()表示。A.点划线B.细实线C.中实
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建筑平面图中被剖切的主要建筑构造的轮廓线用()表示。A.点划线B.细实线C.中实线D.粗实线请帮忙给出正确答案和分析,谢谢!
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1主要反映房屋的长度、高度、层数等外貌和外墙装修构造图样是( )。A.建筑平面图B.建筑立面图C.建筑剖面图D.建筑详图2不应在屋顶平面图中表明的内容是( )等。A.屋顶形状、屋面排水方向B.屋顶坡度、分水线、女儿墙及屋脊线C.屋顶檐沟、檐口、屋面检查人孔D.散水、明沟、雨篷3图样中的某一局部或构件,如需另见详图,应以索引符号索引。索引符号是由直径为( ) ㎜的圆和水平直径组成。A.8B.12C.10D.144在建筑剖面图上不能读到的尺寸标注是( )。A.建筑层高B.建筑总高C.门窗洞口宽度尺寸D.房屋室内外地面高差
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&&&&&&&&&&&&勘探点、勘探线、网的布置要求
勘探点、勘探线、网的布置要求
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&1&勘探线应垂直地貌单元边界线、地质构造及地层界线。
&2&勘探点应按勘探线布置,在每个地貌单元和不同地貌单元交界的部位均应布置勘探点,同时,在微地貌和地层变化较大的地段应予加密。
&3&在工程地质简单的Ⅲ类场地,勘探点可按方格网布置。
&4&勘探线、点间距应符合表3.0.6的规定。
按表3.0.6布置勘探孔时,应充分利用已有勘探资料,当已有勘探点资料能满足表中规定的勘探线、点间距,并符合要求时,可不布置勘探点。
大、中城市的市区、重点开发区,勘探线、点的间距可按表3.0.6中规定的最小值确定;大、中城市的郊区,勘探线、点间距可按表中规定的最大值确定。
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地质地形测量学讲义
《地形地质测量学》讲义编写人:王彬西北大学地质学系 2012 年 2 月第 1 页 共 136 页 第一章 绪论 第一节 概述经典的测量学的含义是, 测量学是研究地球的形状和大小, 测定地面点的平均位置和高 程, 将地球表面形状及其他信息测绘成地形图的科学。 根据测量的目的不同和研究的手段方 法的不同,测量学包括:普通测量学、大地测量学、摄影测量学、地图制图学、工程测量学 等应用测量学学科。 普通测量学 研究地球表面较小区域内测绘工作的基本理论、 技术、 方法和应用的学科, 是测量学的基础。主要研究内容有:图根控制网的建立、地形图的测绘及一般工程的施工测 量。具体内容有: 距离测量、角度测量、 定向测量、 高程测量以及观测数据的处理和绘图等。 大地测量学 研究在广大地面上建立国家大地控制网,测定地球形状、大小和地球重力 场的理论、技术与方法的科学。包括精密三角测量、导线测量、水准测量、天文测量、重力 测量、卫星大地测量、惯性测量、椭球面大地测量、地球形状理论和测量平差计算等内容。 摄影测量学 通过摄影的方法获取被研究对象的信息,对其进行处理、测量、判识和研 究, 以测得物体的形状、 大小和位置的模拟形式或数字形式的成果以及关于环境的可靠信息 的一门科学。摄影测量原先主要用于测绘地形图。随着科学技术,特别是遥感技术的发展, 摄影方式和研究对象日趋多样,摄影测量已在许多科学领域中得到应用。 工程测量学 研究工程建设在勘测设计、 施工和管理阶段所进行的各种测量工作的科学。 主要内容有:工程控制网建立、 大比例尺地形图测绘、施工放样、设备安装测量、竣工测量、 变形观测和维修养护测量的理论和技术方法。 地图制图学 研究地图及其制作的理论、工艺和应用的科学。一般包括地图制图、地图 投影、地图整饰和地图制印等。现代地图制图学还包括利用空间遥感技术获取地球、月球、 火星等天体信息编制各种地图和天体图以及制图自动化技术,它与测量学、地理学、数学、 印刷技术、 电子技术和计算机技术有着密切的联系。 近年来有的学者将信息论引入地图制图 学,将其定义为“空间信息图形转播学科” 。 第二节 地球的形状和大小 地球的形状与大小,自古以来为人类所关注,对它的研究从来没有停止过。因为人类对 自身生存的环境只有深刻地认识和正确地反映, 才能有效地适应利用和改造它, 为生存创造 物质条件。 地球的表面极不规则,有高山大川,有江河湖诲。位于我国西藏与尼泊尔王国边界处 的喜马拉雅山的主峰,海拔 8846.13m,位于太平洋西部的马利亚纳海沟,低于平均海水面 11022m。尽管如此,从宏观上看,这些高低差异与巨大的地球半径(平均 6371km)相比,仍 可忽略不计,地球是个近似的球体。 地心有引力,如图 1―l 所示,地球上每个质点都受到地心引力而不能脱离地球。地球 在自转中又产生离心力,每个质点又受到离心力作用。因此,地球上每个质点 O 所受到的 力是引力 F 与离心力 P 的合力 G,这个力称为重 力。重力的方向线称为铅垂线,铅垂线是测量工 作的基准线。 地球的表面有水域,有陆地,但主要是水域, 水域面积占地球总面积达 71%, 而陆地仅占 29%。 设想将静止的海水面向陆地延伸,形成一个封闭 的曲面,称为水准面。过水准面上的任意一点所 作的铅垂线,在该点均与水准面正交。与水准面 相切的平面称为水平面。由于水面可高可低,因 此水准面有无穷多个.其中通过平均海水面的水第 2 页 共 136 页 准面,称为大地水准面,大地水准面是测量工作的基准面。大地水准面所包围的地球形体称 为大地体,它代表了地球的自然形状和大小。 大地水准面与地球自然表面相比,可算是一个光滑的曲面了。然而,由于地球内部物质 的分布并不均匀, 导致重力的大小和方向发生不规则的变化, 结果大地水准面就成为一个有 微小起伏变化的、不规则的曲面。由此可知,大地体并非是一个规则的几何球体,其表面是 一个不规则的非数学曲面, 测量数据在这个不规则的曲面上是无法进行运算的。 为此需要寻 找一个与大地体极为接近的数学球体,以便在其表面上解决测量计算问题。 地球实际上是一个南北两极略扁,非常 接近数学旋转椭球的椭球体。近两个世纪 中,各国学者都在致力于研究这个椭球大 小,使之最接近大地体。他们利用局部资料 都推算出了表达椭球大小的有关参数,并用 长半轴 a、短半轴 b 和扁率α三个量表征。 表 I―1 列出了几个具有代表性的学者所推 算出的椭球参数。由于这些椭球都有局限 性,只能作为地球形状、大小的参考,故称 参考椭球,简称椭球;其表面称为椭球面, 是一个能用数学公式严格描述的曲面;三个参数 a、b 和α称为椭球元素,其中扁率α= (a-b)/a,表述了椭球不圆的程度,当 a=b 时,α=0,椭球变成圆球。图 1―2 是关于椭球 及其元素的示意图。确定了椭球的形状和大小后,还必须确定椭球与大地体,即椭球面与大地水准面的相 关位置,使椭球与大地体间达到最好的密 合,才能将地面上的观测成果划算到椭球 体上,这―工作称为椭球定位。最简单的 定位是单点定位, 如图 1―3 所示, 在本国 合适的地方选择一个点 P。先将 P 点沿铅 垂线投影到大地水准面上得 P 点,然后使 椭球在 P 点与大地体相切.这时过 P 的法 线(过 P 点与椭球面正交的直线)与过 P 点 的铅垂线重合。于是椭球与大地体的关系 就确定好了,切点 P 称为大地原点,P 点 的球面位置――大地经度 L 和大地纬度 B第 3 页 共 136 页 就作为全国其他点球面位置的起算数据。 世界各国都采用适合本国的椭球元素和定位方法。我国在解放前采用海福特椭球。解 放后一度采用克拉索夫斯基椭球,大地原点设在前苏联普尔科沃(现俄罗斯境内)。20 世纪 80 年代,我国采用了 1975 年“国际大地测量与地球物理联合会”推荐的椭球,其元素如表 1―l 所列, 大地原点选在位于我国中部的西安市附近的泾阳县永乐镇。 由于椭球的扁率很小, 在普通测量中可视椭球为圆球,共半径采用椭球曲率半径的平均值为 6371km。 第三节 地面点位置的表示 测量工作的基本任务是确定地面点的位置。几何学中,空间一点的位置通常由三个量 确定,即(x,y,z);测量学上,地面点的位置则由坐标和高程表示。坐标表示地面点沿基 准线投影到基准面上的位置, 高程表示地面点沿基准线到基准面的距离; 基准线可以是点的 铅垂线,也可以是法线;基准面又称为投影面,可以是椭球面,也可以是平面。 表示地面点位置的坐标和高程是针对一定的坐标系和高程系而言的,本节重点介绍利 用地理坐标,高斯一克吕格平面直角坐标及高程表示地面点的方法。 一、 地理坐标 地面点在球面上的位置用经纬度表示时,称为地理坐标。地理坐标按坐标所依据的基 准线、基准面及求坐标方法的不同,可分为天文坐标和大地坐标两种。 天文坐标 天文坐标又称天文地理坐标,用天文经度 λ 和天文纬度 φ 表示地面点在大地水 准面上的位置。图 l―4 中,O 为地心,PPl 为地球旋转轴,又称地轴,P 为北极,P1 为南极。 通过地轴和地球上任意一点 N 的平面,称为子午面(或真子午面)。子午面与地球表面的交线 称为子午线(真子午线、经线或经圈)。经地心 O 垂直于地轴的平面称为赤道面,赤道面与地 球表面的交线称为赤道。 地面上的 N 点的经度,即通过 N 点的子午面 PNP1 与 子午面 PMP1 的夹角,用 λ 表示。从起始子午面起,向东 从 0 -180°为东经,向西从 0 一 180°为西经。 地面上 N 点的纬度, 即通过 N 点的铅垂线与赤道面的 夹角, φ 表示。 用 从赤道向北自 0-90°为北纬, 向南 0-90° 为南纬。 我国位于北半球和东半球;所以我国的地理坐标都是 东经和北纬,如北京的地理坐标为东经 116°20’50”,北纬 39°55’37”。 大地坐标 大地坐标又称大地地理坐标,用大地经度 L 和 大地纬度 B 表示地面点在旋转椭球面上的位置。N 点的大 地经度 L 就是包含 N 点的子午面和首子午面(起始子午面)所夹的角。N 点的大地纬度 B 就 是过 N 点的法线(与旋转椭球面垂直的线)与赤道面的夹角。 天文经纬度是用天文测量方法测定的。 大地经纬度是根据一个起始的大地点(大地原点, 这点的大地经、纬度与天文经纬度一致)的大地坐标,按大地测量所得的数据推算而得的。 现在我国以永乐镇的大地原点为起算点,由此建立新的统一坐标系,称为 1980 年国家大地 坐标系。在国家各等级平面控制测量中,实际测定和应用的是大地坐标。 二、 高斯-克吕格平面直角坐标 1 投影变形的概念 大地坐标只能用来表示地面点在椭球体上的位置,个能直接用来测图。 人们在规划、 设计和施工中习惯使用平面闻纸来反映地面形态, 旧是在平面上进行数据运算 比在球面上要方便得多。 由于椭球体面是一闭合曲面, 要将曲面展成平面必然产牛破裂与变 形。为了解决这一矛盾,必须研究地图投影的问题。 所谓地图投影就是建立椭球体上的点与平四上的点之间的函数关系,用数学表达式表承为:第 4 页 共 136 页 X=f1(L,B), Y=f2(L,B) 式中:(L,B)为大地坐标,(x,y)为该点投影到平面上的直角坐标。 地球椭球体而是不可展的曲面,无论用什么函数式 f1、f2 将其投影至平面,都会产生变形。 考察椭球面上一个微小的图形(称为微分圆)在投影过程个表象的变化, 投影后将出现图 1―5 所示几种情况: 据图 1―5 所示的变形性质,可特地图投影分为正形投影、等面积投影和任意投影。正 形投影和等面积投影是两种常用的地图投影方式。 正形投影有两个基本条件:一是保角性,二是长度比的固定性。所谓保角性,是指角度 投影后大小不变,这就保证了微分图形投影后的相似性,长度比是投影平面上无穷小线段 ds 与椭球上相应的无穷小线段 dS 之比,以 m 表示,m=ds/dS,长度比是一个变量,在一 般情况下, 它不仅随点位的不同 而变化,即使在同一点上,也随 方向角不向而不同。 正形投影在 无穷小范围内保持椭球面与平 面上的相应图形相似, 其长度比 m 仅随点位而变化, 而与方向无 关, 即正形投影的长度虽然产生 变形, 但在同一点的各个方向上 的微分线段, 投影后长度比为一 常数,即所谓的长度比的固定 性。 2 高斯一克吕格投影的概念 高斯一克吕格投影(简称高斯投影)是正形投影的一种。除了满足正形投影的两个基本条件 外,高斯投影还必须满足本身的特定条件,即:中央子午线投影后为一直线,且长度不变。 设想有一个椭圆柱面横套在地球椭球的外面, 并与某一子午线相切, 椭圆柱的中心轴通过椭 球中心, 与椭圆柱面相切的子午线称为中央子午线或轴子午线。 然后将椭球面上中央子午线 附近有限范围的点线按正形投影条件向椭圆柱面上投影, 投影完毕, 将椭圆柱面通过极点的 母线切开,展为平面,于是不可展曲面上的图形就转换成可展曲面(椭圆柱团)上的图形。高 斯投影的规律是: (1)投影后中央子午线成为―直线,且长度不变,其他子午线投影后均为 曲线,对称地凹向中央子午线; (2)投影后的赤道为一直线,且与中央子午线正交,平行的 纬圈投影后为曲线, 以赤道为对称轴凸向赤道; 经纬线投影后仍保持相互正交的关系. (3) 即 投影后无角度变形。 3 高斯投影分带 高斯投影中,除中央子午线投影后为直线、且长度不变外、其他长度均产 生变形,且离中央子午线愈远,变形愈大。 当长度变形大到一定限度后,就会影响测图、施工的精度,为此必须将长度变形加以控 制。 控制的方法就是将投影区域限制在靠近中央子午线两侧的有限范围内, 这种确定投影带 宽度的工作,叫做投影分带。 投影带宽度是以相邻两子午面问的经度差 l 来划分的.有六度带和三度带两种。六度带 是自英国格林尼治的子午面起, 自西向东每隔 6°将椭球划分为 60 个六度带, 编号为 1―60, 各带的中央子午线的经度 Lo 依次为 3°、9°、15°,??、357。 ;我国疆域内有 11 个六 度带,自西向东编号为 13―23,各带的中央子午线的经度自 75°开始,到 135°。三度带 是自 1.5° 开始以经差 3° 划分的,编号为 1―120,各带的中央子午线的经度 Lo 依次为 3°、6°、9°、??、360° 。在我国范围内,三度带的编号自西向东为 25―45,共 21 个。不难看出,三度带的中央子午线经度一半与六度带中央子午线经度相同,另一半是六度 带分带子午线的经度,如图 1―6 所示。第 5 页 共 136 页 4 高斯一克吕格平面直角坐标系的建立 在椭圆柱内。使椭球绕短轴旋转,依次使各投影带 的中央子午线与椭圆柱内表面相切,分别进行正形投影,然后沿径向将横椭阅柱剪开,展成 平面,则每个投影带就形成一个高斯一克吕格平面直角坐标系。如图 1―7 所示,中央子午 线与赤道为正交的两条直线,其交点 O 为坐标原点,中央子午线为纵坐标轴,以 x 表示, 赤道为横坐标轴,以 y 表示。这样,对六度带而言.形成 60 个高斯平面直角坐标系,对三 度带来说,形成 120 个高斯平面直角坐标系。 地面点在高斯平面直角坐标系的坐标,用点到两个坐标轴的垂直距离量度,其中,点 到横坐标轴的距离 x 为点的纵坐标, 到纵坐标轴的距离 y 为点的横坐标。 点的纵横坐标有正 负之别,位于赤道以北的点,x 值均为正,在赤道以南时,x 值为负;在一个投影带内,位 于中央子午线以东的点.y 值为正,在中央子午线以西时,y 值为负。 点的坐标的实际值称为坐标自然值。但是,为了区别点位 于哪一个投影带,在 y 值前冠以带号;又为使 y 值不出现负值, 就将纵坐标轴向西移动 500km(图 1―8),也就是说,在 y 坐标 的自然值上统统加上一个常数――500km。经过以上两项处理 后, 点的坐标值称为坐标通用值。 例如 A 点位于六度带第 19 带, 共平面坐标的自然值为 x’A=1m y’A=―6m 其平面坐标的通用值则为 xA=lm y’A=(带号)y’A 十 500×103=4m 测绘部门提供的坐标成果均为通用值。 测量学上的高斯平面直角坐标系与数学上的笛卡尔平面直 角坐标系的不同点可归纳为: (1)坐标轴不同。高斯坐标系的纵坐标为 x,正方向指向北,横坐标轴为 y,正方向 指向东,而笛卡尔坐标系的坐标轴 x 为横坐标,y 为纵坐标; (2)坐标象限不同。高斯坐标系以北东区(NE)为第一象限,顺时针划分为四个象限, 代号为 I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。笛卡尔坐标也是以北东区(NE)为第一象限,但逆时针划分为四个象 限; (3)表示直线方向的方位角α起算基难不同。高斯坐标系以纵轴 x 的北端起算,顺 时针计值:笛卡尔坐标系以横轴 x 东端起算,逆时针计值(图 1―9)。第 6 页 共 136 页 三 高程系 地面点沿铅垂线到大地水准面的距离定义为点的绝对高程,简称为高程或标高、海拔, 记为 H,如图 1-10 所示,A 点的高程为 HA。当基准面是一般水准面时.点的高程叫相对高 程或假定高程。可见,建立高程系的核心问题是如何确定高程基准面。 1 1956 年黄海高程系和 1985 年国家高程基准 解放前,我国采用的高程基准面十分 混乱。新中国成立后,国家测绘局统一了高程基准面,以设在山东省青岛市的国家验潮站 1950 年到 1956 年的验潮资料,推算的黄海平均海水面作为我国高程起算面,并以其高程为 零推求出青岛国家水准原点的高程为 72.289m。这个高程系统称为“1956 年黄海平均海水 面高程系统” ,简称“1956 年黄 海高程系” 。全国各地高程控制 点的高程均依此引测而得, 所有 测绘成果,如地形图、控制点高 程等都注有该高程系字样。 20 世纪 80 年代初,国家又 根据 1953 年到 1979 年青岛验潮 站观测资料, 推算出新的黄海平 均海水面零位置, 并以此为起算 面, 测得青岛国家水准原点的高 程为 72.2604m,称为“1985 年国家高程基准” 。 2.假定高程 全国各地的 地圆点的高程, 都是在统一高程 系统下建立的, 即以青岛国家水 准原点的黄海高程为起算数据, 在全国布设各种精度等级的高程网, 主要以水准测量方法求 得各点高程。在局部地区,也可建立假定高程系统,所求点的高程均为相对高程。 需要特别注意的是,我国各地,尤其是水利上有各种各样的高程系统,如上海吴淞口高 程系、黄淮海地区废黄河高程系等,这些高程系统与黄海高程系均有一定的差值,在使用高第 7 页 共 136 页 程时,应特别注意高程系。 3 高程的符号与高差 如图 1―10 所示,高程值有正负之别,在基准面以上的点,其高 程为正,如 A、B 点,反之为负,如 C 点。 相邻的点的高程之差称为高差,记为 h。高差也有正负之别,它反映两相邻点间的地表 是上坡还是下坡,因此.高差值前应冠以正负号。如 HA=72.567m,HB=39.421m,A 到 B 的高差为 hAB=HB―HA=39.421―72.567=―33.146m,表示 A 到 B 是负高差,为 下坡;B 到 A 的高差 hAB=HA―HB=+3.146m,显然是正高差,为上坡。 第四节 地球曲率对测量工作的影响 在普通测量中,由于测区小,工程对测量精度要求较低,简化―此复杂的投影计算,不 会影响工程质量。这时可视椭球面为球面,不考虑椭球曲率的变化,甚至可视大地水准面为 水平面,不考虑地球曲率的影响,直接把地面点沿铅垂线投影到水平面上,以确定其位置。 但是,以水平面代替水准面是有一定限度的。本节主要讨论地球曲率对测量工作的影响,从 中我们可以看出用水平 16 代替水准面的限度。 地球曲率对距离测量的影响 图 1―11 为地表的一个小区域,R 只是地球半径,bac 圆弧表示大地水准面。若在测区 中部选一点 A,沿铅垂线投影到大地水准面上得 a 点。过 a 点做切面 b’a’c’,代替大地水准 面,则这个平而就是该测区的水平面。地面上两点 A,C 投影到大地水准面上位 a,c,两点间 的弧面与直线距离误差为Δ s,则:地球半径 R=6371km,s 为大地水准面上两点间距离,以不同值代入以上两式,计算结果如 表 1―3。计算结果表明:当两点间距离为 10km 时,以平面上直线距离代替曲面上距离所产生的 长度误差为 0.82cm,相对误差为 1/121 万。而目前精密测距的精度也只有 1/100 万。可 见,在以 10km 为半径测区内,可以用平面代替大地水准面,由此带来的测距投影误差可忽 略不计。 地球曲率对水平角的影响 由球面三角知, 球面上多边形内角之和比平面上相应多边形内角之和多出一个球面角超 ε,其值可用多边形的面积求得,即 式 中 P--- 球 面 多 边 形 面 积 , R--- 地 球 半 径 , 取 值 6371km , ρ=206265”。以球面上不同面积代入公式,求得的球面角超如表 1-4。第 8 页 共 136 页 计算结果表明当测区面积为 100km2 时,以平面代替大地水准面,对角度的影响仅 0.51”, 在普通测量中可忽略不计。 地球曲率对高程测量的影响 如图 1―11 所示,用平面 b’ac’代替水准面 bac 时,产生的高差误羌为Δ h,其值可由Δ Oac’ 求得。在Δ Oac’中,(R+Δ h)2=R2+t2,于是有:因Δ h 很小,上式右端的Δ h 可略去,平面距离 ac=t 也可用曲面距离 s 近似代替,则上式简 化为仍设 R=6371km,以不同的距离 s 代入,计算结果如表 1-5计算结果表明:地球曲率对高差的影响较大。在高程测量中,即使测区间积不大,也不 能以平面代替水准面,应顾及地球曲率的影响。 第五节 测量工作的基本内容和程序 一 测量工作的内容 测量工作的服务领域虽然十分广泛,内容也很繁杂,但其中心工作是确定一点的空间位置, 一方面将地面上点的位置在图纸上表示出来, 称之为测绘; 另方面将图纸上设计的点标定到 地面上,称之为测设或放样。 如图 1―12 所示,设 A、B 两点为已知点,即已知 其(x,y,H),欲确定 1 号点点位,只要知道 β1 角和距 离 l1,即可得到 1 号点的位置,另外还需测量 A 点和 l 点的高差 hA1,才能知道 1 号点的高程,H1=HA+hA1。因 此,为了确定一点的空间位置,需要测角 β1,测距 l1 , 和测高差 h,所以高程测量、距离测量和角度测量是测 量的基本工作,观测、计算和绘图是测量工作的基本技 能。 二 测量工作应遵循的原则 测量工作必须遵循两项原则:一是“由高级到低级、先控制后碎部” ;二是“步步有检 核” 。如前所述,为确定 1 号点的位置.需知道 A、B 两点的点位,A、B 两点通常称为控制 点,而 l 号点称为碎部点。控制点的位置需用精度较高的仪器和方法测定,在其精度符合要 求后,再利用控制点测定附近碎部点的位置;测定控制点点位的测量工作称为控制测量,测 定碎部点点位的测量工作称为碎部测量。 由于控制点数量少, 并且用较精密的仪器和方法测 定,易于保证较高的精度,而碎部测量的精度虽较控制测量的精度为低,但由于碎部点是根 据控制点测定的,因此遵循“由高级到低级、先控制后碎部”的原则,可有效地保证测量的 精度;同时,还可保证测绘工作建立在全国统一的坐标系统和高程系统中,或将较大的测区 范围统一在一个坐标系统和高程系统之下。 “步步有检核”的含义是;测绘工作的每项成果必须经过检核,保证无误后才能进行下第 9 页 共 136 页 一步工作,中间环节只要有一步是错的,以后的工作徒劳无益。坚持这项原则,就能保证测 绘成果合乎技术规范要求。 三 测绘工作的基本步骤 1 技术设计 技术设计是从技术上的可行、实践上的可能和经济上的合理三方面,对测 绘工作进行总体策划,选定出优化方案、安排好实施计划。 2 控制测量 其任务是先在全国布设高等级平面控制网和高程控制网, 测定控制点的平 面坐标和高程,作为全国的控制骨架,而后根据国民经济建设的需要,分区、分期进行加密 控制测量.作为测绘工作的控制基础。 3 碎部测量 测定地貌、地物特征点的平面坐标和高程。特征点的平面坐标和高程是由 邻近的控制点确定的,用多个特征点的空间位置,就可真实地描述地物、地貌的空间形态和 分布: 4 检查和验收测绘成果 测绘成果必须经验收合格后才能交付使用。 以上步骤中,有些工作必须在野外进行,称为外业,主要任务是信息(数据、图像等)采 集;有些工作可在室内进行,称为内业,主要任务是信息加工(数据处理和绘图)。现代测绘 技术发展的总趋势, 是逐步实现外业和内业的一体化和自动化, 提高效率并确保测绘成果的 可靠性。 第五节 测量学现代发展 随着空间技术、计算机技术、信息技术和通信技术的发展,产生了以 GPS、GIS 和 RS 所谓“3S”技术为代表的现代测绘科学技术,使测绘科学从理论到手段产生了根本性的变 化,促进了测绘的智能化、自动化发展。 一 GPS 技术 全球定位系统 GPS(Global Positioning System)是美国于 1973 年发展的新一代卫星导 航和定位军事系统,由分布在 6 个轨道上的 21(工作卫星)+3(备用卫星)颗卫星组成。 GPS 定位的基本原理是依据用户和至少 3 颗卫星之间的伪距测量,信号由卫星发出,基本 观测值是由卫星天线到接收机天线信号的传播时间间隔, 然后用信号传播速度将信号传播时 间转换成距离, 并根据卫星在适当参考框架中的已知坐标确定用户接收机天线的坐标。 空间 定位技术除 GPS 之外,还有激光测卫(SLR) 、甚长基线干涉测量(VLBI)等。 二 RS 技术 遥感 RS(Remote Sensing)是不接触被研究的对象,用传感器采集被研究对象的电磁波 信息,对目标的电磁波特性进行处理、分析,从而识别目标物,揭示其几何、物理性质和相 互联系及其变化规律的现代科学技术。一切物体,由于其种类及环境条件不同,因而具有反 射或辐射不同波长的电磁波的特性。 遥感技术就是利用物体的这种电磁波特性, 通过观测电 磁波,从而判读和分析地表的目标及现象,达到识别物体及物体所在的环境条件的技术。 三 GIS 技术 GIS 是 Geographic Information System 的缩写,称为地理信息系统。地理信息系统是在 计算机硬件和软件支持下,把各种地理信息按空间分布及属性以一定的格式输入、存储、检 索、更新、显示、制图和综合分析应用的技术系统。它具有空间操作和分析功能,能为地球 科学、环境科学和工程设计,乃至政府和企业提供对规划、管理和决策有用的信息,并回答 用户提出的有关问题。 人们将 GPS 技术、RS 技术、GIS 技术称为“3S”技术。自“3S”技术产生开始,人们 就致力于“3S”技术的集成技术研究。在“3S”技术的集成中,GPS 主要用于实时、快速 地提供目标的空间位置;RS 用于实时、快速地提供大面积地表物体及其环境的几何与物理 信息, 以及他们的各种变化; GIS 则是对多种来源时空数据的综合处理、 分析和应用的平台。 四 测绘学的现代概念及其作用第 10 页 共 136 页 由于近代科学技术的发展, 常规的大地测量发展到了卫星大地测量; 航空摄影测量发展 到了遥感技术; 野外大比例尺测图实现了数字化自动测图; 测绘科学研究的对象由地球发展 到空间星球;研究的手段实现了电子化,正在向全自动化发展;研究的方式由静态发展到动 态。所以现代测量学又赋予了新的含义,一般认为:测绘科学是研究地球、其他实体以及空 间分布有关信息的采集、测量、分析、显示、管理和利用的科学。研究内容包括:确定地球 的形状、大小和重力场及空间定位,利用各种测量仪器、传感器及其组合系统获取地球及其 他实体以及空间分布有关的信息,制成各种地形图、专题图和建立地理、土地等各种空间信 息系统,为研究地球和其他实体、自然和社会现象,解决人口、资源、环境和灾害等社会可 持续发展中的重大问题以及为国民经济和国防建设提供技术支持和数据保证。 随着现代空间技术、微电子技术、计算机和信息技术的迅猛发展,测绘学科正步入一个 自动化、网络化、实时化的发展阶段,其应用已拓展到资源开发、交通导航、环境监测、防 灾减灾、海洋工程、土地管理等领域;现代摄影测量与遥感技术,在影像获取方面,已由过 去的单一可见光发展到多平台、多传感器、多波段和多时相,在信息处理方面已由原来的模 拟方法、解析方法发展到数字摄影测量方法;在信息表达方面,已由原来的单一硬拷贝图纸 发展到现在的软拷贝数字产品乃至信息系统;地图制图技术已进入数字制图和动态制图阶 段,并成为地理信息系统的支撑技术。测绘工作是经济发展规划、土地资源调查和利用、海 洋开发、农林牧渔业的发展、生态环境保护、灾害监测、疆界的划定、国防建设、科学实验 以及各种工程、 矿山和城镇的建设等领域不可或缺的基础工作, 其成果是规划、 设计、 施工、 管理和决策的重要基础资料。第 11 页 共 136 页 第二章 水准测量第一节 水准测量原理 水准测量是利用能提供一条水平视线的仪器,测定地面两点问的高差,已知一点高程, 推算另一点高程的一种方法。 图 2―1 中,已知 A 点的高程为 HA,要测定 B 点的高程 HB,在 A、B 两点间安置一架 能提供水平视线的仪器,并在 A、正两点上分别竖立水准尺,利用水平视线读出 A 点尺上的读数 a 及 B 点尺上的读数 b,由图可知 A、B 两点间高差为 hAB=a-b。 测量由已知点向未知点方向进行观测:设 A 点为已知点,则 A 点为后视点,a 为后视 读数;B 点即为前视点,b 为前视读数;hAB 为未知点 B 对于已知点 A 的高差,或称由 A 点 到 B 点的高差,它总是等于后视读数减去前视读数。当高差为正时,表明 B 点高于 A 点, 反之则 B 点低于 A 点。 计算高程的方法有两种:一是由高差计算高程,即 HB=HA 十 hAB , 二是由仪器的视线 高程计算未知点高程。由图可知,A 点的高程加后视读数就是仪器的视线高程,用 Hl 表示, 即 Hl=HA+a 由此可求出 B 点的高程为 HB=Hl-b。这种计算方法也称视线高法,在工程测 量中应用较为广泛。 第二节 水准测量仪器和工具的构造及使用 水准仪是能够为水准测量提供一条水平视线的仪器。 一 DS3 型水准仪的构造 我国对水准仪按其精度从高到低分为 DS05、DS1、DS3 和 DS10 四个竿级。 “D”表 示大地测量, “S”表示水准仪,05、1、3、10 分别表示其精度。主要介绍 DS3 型水准仪(图 2―2)。第 12 页 共 136 页 DS3 型水准仪由望远镜、 水准器及基座三个主要部分组成。 仪器通过基座与三脚架连接, 支承在三脚架上。基座上的三个脚螺旋与目镜左下方的圆水准器,用以粗略整平仪器。望远 镜旁装有一个管水准器,转动望远镜微倾螺旋,可使望远镜作微小的俯仰运动.管水准器也 随之俯仰,使管水准器的气泡居中,此时望远镜视线水平。仪器在水平方向的转动,是由水 平制动螺旋和微动螺旋控制的。下面对望远镜和水推器作较为详细的介绍。 (一)望远镜 望远镜由物镜、调焦透镜、十字丝分划板和目镜等部分组成。如图 2―3,根据几何光 学原理可知.目标经过物镜及调焦透镜的作用,在十字丝附近成一倒立实像,由于日标离望 远镜的远近不同, 转动调焦螺旋今调焦透镜在镜筒内前后移动, 可使其实像恰好落在十字丝 平面上, 再通过目镜将倒立的实像和十字丝同时放大, 这时倒立的实像成为倒立而放大的虚 像。放大的虚像与用眼睛直接看到目标视角大小的比值.即为望远镜的放大率 V。国产 DS3 型水准仪望远镜的放大率一般约为 30 倍。十字丝是用以瞄准目标和读数的,其形式一般如图 2―4 所示。其中十字丝的交点与物 镜光心的连线,称为望远镜的视准轴(CC),它是用以瞄准和读数的视线。因此,望远镜的作第 13 页 共 136 页 用一是提供一条瞄准目标的视线,二是将远处目标的像放大,提 高瞄准和读数的精度。而与十字线横丝等距平行的两条短丝称为 视距丝,可用其测定距离。 上述望远镜是利用调焦凹透镜的移动来调焦的,称为内调焦 式望远镜;另有一种老式的望远镜是借助物镜调焦时,是镜筒伸 长或缩短成像,称为外调焦式望眼镜。外调焦式望远镜密封性较 差,灰尘湿气易进入镜筒内,而内调焦式望远镜恰好克服了这些 特点,所以目前测量仪器大多采用内调焦式望远镜。 (二)水准器 水准器是用以整平仪器的器具,分为管水准器和圆水准器两种。 1 管水准器 管水准器亦称水准管,是用一个 内表面磨成圆弧的玻璃管制成(图 2―5),一般 规定以圆弧 2mm 长度所对圆心角表示水准管 的分划值。分划值越小,灵敏度越高,DS3 型 水准仪的水准管分划值一般为 r=20”/2mm。 水准管内盛有酒精和乙醚的混合液,仅留一个 气泡。管内圆弧中点处的水平切线,称为水准 管轴,用 LL 表示。当气泡两端与圆弧小点对 称时,称为气泡居中.即表示水准管轴处于水 平位置 从图 2―2b 可知,水准仪上的水准管 轴与望远镜的视准轴平行、 当水液管气泡居中, 视线也就水平了。因此水准管和望远镜是水准 仪的主要部件,水准管轴与视难轴互相平行是 水准仪构造中的主要要求。 为了提高水准管气泡居中的精度,目前前 生产的水准仪,一般在水准管上方设置一组棱 镜。利用棱镜的折光作用,使气泡两端的像反 映在直角棱镜上, 如图 2―6a 从望远镜旁的气泡观察窗中可看到气泡两端的影像, 当两半个 气泡的像错开时,表明气泡未居中,如图 2―6b:当两半个气泡像吻合时,则表示气泡居中, 见图 2―6c。这种具有棱镜装置的水淮管称为符合水准器,它可以提高安平精度 2 倍以上。2 圆水准器 圆水准器如图 2―7 所示,它是用―个玻璃圆盒制成,装在金属外壳内。玻璃第 14 页 共 136 页 的内表面磨成球面,中央刻有一小圆圈,圆圈中点与球 心的连线叫做圆水准器轴(L’L’)。当气泡位于小圆圈 中央时,圆水准轴器处于铅垂位置。普通水准仪的圆水 准器分划值一般为 8‘/2mm 。圆水准器安装在托板上, 其轴线与仪器的竖轴互相平行、所以当圆水准器气泡居 中时,表示仪器的坚轴已基本处于铅垂位置。由于圆水 准器的精度较低,它主要用于水准仪的粗略整平。 二 水准尺和尺垫 水准尺是水准测量中的重要工具,多用干燥而良好 的木材制成,也有铟钢制成的铟钢尺。尺的形式有 直尺、折尺和塔尺(图 2―8)。水准测量一般使用直 尺,只有精度要求不高时才使用折尺或塔尺。目前 常用的水准尺以 3m 的直尺较为多见, 一面为黑白分 划.另一面为红白分划,俗称黑红两面水准尺,1cm 分划,10cm 注记,黑面底端以零起算,而红面底端 分别以 4.687m 和 4.787m 起算,这种红面起点注 记不同的两根尺子在水推测量时配对使用。 尺垫又称尺台,其形式有三角形、圆形等。测 量时为了防止尺子下沉, 要将尺垫放在地上踏稳, 然后把水准尺竖立在尺垫的半圆球顶上(因 2―8),尺垫只在转点上使用。 三 水准仪的安置和使用 (一)安置与粗平 选好测站,打开三脚架,将三脚架插入土中,在光滑地面使脚架不致打滑,并使架头大 致水平。利用连接螺旋使水准仅与三脚架连接,然后旋转脚螺旋使圆水准器的气泡居中,其 方法如图 2―9 所示,气泡不在圆水准器的中心而在 l 点位置,这表明脚螺旋 A 一侧偏高, 此时可用双手按箭头所指的方向对向旋转脚螺旋 A 和 B,即降低脚螺旋 A,升高脚螺旋 B, 则气泡便向脚螺旋 B 方向移动,气泡运动方向与左手拇指旋转方向一致,移动到 2 点位置 时为止。再旋转脚螺旋 C.如图 2―9b 所示,使气泡从 2 点移到圆水准器的中心,这时仪器 的竖轴大致竖直.亦即视线大致水平。第 15 页 共 136 页 (二)瞄准 当仪器粗略整平后, 松开望远镜的制动螺旋, 利用望远镜筒上的缺口和准星概略地瞄准水准 尺,关紧制动螺旋。然后转动目镜调节螺旋,使十字丝呈像清晰,再转动物镜调焦螺旋,使 水准尺的分划呈像清晰,调焦工作完成。这时如发现十字丝纵丝偏离水准尺,则可利用微动 螺旋使十字丝纵丝对准水准尺(图 2-10) 。 (三)消除视差 在读数前,如果眼睛在目镜端上下晃动,则十字丝交点在水准尺上的读数也随之变动,这 种现象称为十字丝视差。 产生十字丝视差的原因是: 出于目镜调焦不仔细或调焦镜调焦不仔 细形成的,有时两者同时存在。它对读数影响较大,必须予以消除。消除方法是转动目镜调 节螺旋使十字丝成像清晰,再转功调焦螺旋使标尺像清晰,而且要反复调节上述两螺旋,直 至十字丝和水准尺呈像均清晰.眼睛上下晃动时,十字丝横丝所截取的读数不变为止。 (四)精平和读数 转动微倾螺旋使水准管的气泡像吻合,如图 2―6c,其左半 像的上下移动与右手拇指转动螺旋的方向一致。然后立即利用 十字丝横丝读取尺上读数;因为水准仪的望远镜一般是倒像, 所以水准尺倒写的数字从望远镜中看到的是正写的数字,同时 看到尺上刻划的注记是由上向下递增的,因此,读数应由上向 下读,即由小到大,在图 2―l0 中,从望远镜中读得读数为 1.946m。 第三节 水准测量的实施 一 水准点 水准点是用水准测量的方法求得其高程的地面标志点。 为了将水准测量成果加以固定. 必须 在地面上设置水准点。水准点可根据需要,设置成永久性水准点和临时性水准点。永久性水 准点可造标埋石,如图 2―11a 所示.临时性水准点可用地表突出的岩石或建筑物基石,也 可用木桩作为其标志,如图 2―11b 所示,桩顶打一小钉且用红油漆圈点。通常以“BM”代 表水准点,并编号注记于桩点上.如 BM1、BM2 等。为了便于寻找和使用,可在其周围醒 目处予以标记,或在桩上固定一明显标志,这些标记和标志称“点之记” ,并绘出草图。 二 水准测量的实施 水准测量是按一定的水准路线进行的,现就由一已知高程点测定出另一点的高程为例, 说明测定两点间高差,并已知一点高程,求另一点高程的一般方法。 当两点间距离较远或高差过大时,则需将两点之间分成若干测段.逐段安置仪器,依次 测得各段高差,而后计算两点间的高差。如图 2―12,在 4、月两点间依次设三个点,安置 四次仪器,即设四个测站,每一测站可读取后、前视读数,得各段高差为 h1=a1-b1 h2=a2-b2 h3=a3-b3 h4=a4-b4 由图可知,两点间的高差为四个测段高差之和,即 hAB=∑h=∑a-∑b 在实际作业中,应按一定的记录格式随测、随记、随算。以图 2―12 为例,开始将水准 仪安置在已知点 A 及第一点 TP1 之间,测得 a1=1.652m 及 b1=0.550m,分别记人表 2 ―1 中第一测站的后视读数及前视读数栏内,算得高差 h1=+1.102m,记人高差栏内。水 准仪报至Ⅱ站,A 点上的水准尺由持尺者向前选择第二点 TP2,在其上立尺,后视 TP1,前 视 TP2 尺,将测得的后、前视读数及算得的高差记入第二测站的相应各栏中。然后又搬仪 器至Ⅲ、Ⅳ测站继续观测。所有观测值和计算见表 2―1,其中计算校核中算出的∑h 与∑a第 16 页 共 136 页 ∑b 相等,表明计算无误,如不等则计算有错。这种检核可发现计算中的错误,并及时予以 纠正,但不能提高观测精度。从观测过程与表 2―1 可知,A 点高程是通过在地面上临时选择的 TPl、TP2、TP3 传递 到 B 点的,这些点称为转点,它起传递高程的作用,一个转点既作上一测站的前观点,又 是下一测站的后观点,才能起到传递高程的作用。因此,测量过程中转点位置的任何变功, 将会直接影响 B 点的高程,这就要求转点应选择在坚实的地面上,并将尺垫置稳踩实,还 要注意不能有任何意外的变功。第 17 页 共 136 页 第三章 经纬仪与角度测量 第一节 角度测量原理 一 水平角测量原理 地面上两相交直线之间的夹角在水平面上的投影,称为水平角。如图 3―1,在地面上 有 A、O、B 三点。其高程不同,倾斜线 OA 和 OB 所夹的角 AOB 是倾斜面上的角。如果 通过倾斜线 OA、OB 分别作竖直面,与水平面相交,其交线 oa 与 ob 所构成的∠aob,就是 水平角,以 β 表示,其角值范围在 0°一 360°内。 若在角顶 O 点的铅垂线上, 水平地放 置一带有顺时针刻划的圆盘,使圆盘中心 在此铅垂线内.通过 OA 和 OB 的两竖直 面在圆盘上裁取读数为 a 和 b,则水平角 β=b-a。 二 竖直角测量原理 竖直角是在同一竖直面内倾斜视线与 水平线间的夹角,以α来表示,其角值范 围在 0 一 90°间, 倾斜视线在水平视线上 方的为仰角,取正号,在水平视线下方的 为俯角.取负号(图 3―1)。水平角是瞄准 两个方向在水平度盘上的两读数之差,同 理,测量竖直角则是在同一竖直面内倾斜视线与水平线在竖直度盘上两读数之差。 由上可知,测量水平角和竖直角的仪器必须具有两个带刻划的圆盘,一圆盘的中心必 须能处于角顶点的铅垂线上, 且能水平放置。 望远镜不仅能在水平方向带动一读数指标转动, 在水平圆盘上指示读数,而且可以在竖直面内转动,瞄准不同高度的目标,读取竖盘上的不 同方向读数:经纬仪就是基于上述原理设计制造的。 第二节 DJ6 级光学经纬仪 我国对经纬仪按精度从高 到低分为 DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、 和 DJ15 五个等级。 “D”表示大 地测量, “J”表示经纬仪,07、 1、2、6、15 代表测量精度,在 城市和工程测量中, 一般多使用 DJ6 和 DJ2 级光学经纬仪。 一 DJ6 级光学经纬仪的构造 Dj6 级光学经纬仪由照准 部、 水平度盘和基座三大部分组 成。 (一)照准部 如图 3―3 所示,照准部由望远镜、横轴、竖直度盘、读数显微镜、照准部水准管和竖 轴等部分组成。 1 望远镜 用来照准目标和读取读数,它固定在横轴上,绕横轴而俯仰,可利用望远镜 制动螺旋和微动螺旋控制其俯仰运动。第 18 页 共 136 页 2 横轴 是望远镜俯仰转动的旋转轴,由左右两支架所 支承。 3 竖直度盘 用光学玻璃制成,用来测量竖直角。 4 读数显微镜 用来读取水平度盘和竖直度盘的读数。 5 照准部水准管 用来置平仪器,使水平度盘处于水平 6 竖轴 竖轴插入水平度盘的轴套中,可使照准部在水 平方向转动。 7 光路系统 由一系列棱镜和透镜组成,主要作用是将 水平、竖直度盘读数反映到读数显微镜。 (二)水平度盘部分 1 水平度盘 它是用光学玻璃制成的圆盘.如图 3―3 中 19 所示。灰度盘上被顺时针方向刻有 0 一 360°的分划,用来 测量水平角。在度盘的外壳附有照准部制动螺旋和微动螺 旋,用来控制照准部与水平度盘的相对转动。当关紧制动螺 旋,照准部与水平度盘连接,这时如转动微动螺旋,则照准 部相对于水平度盘作微小的转动;若松开制动螺旋,则照准 部相对于水平度盘而旋转。 2 水平度盘转动的控制装置 测角时水平度盘是不动 的,这样照准部转至不同位置,可以在水平度盘上读取不同 的方向值。但有时需要设定水平度盘在某一位置,就要转动 水平度盘。控制水平度盘转动的装置有两种: 一是位置变动手轮,它又有两种形式。如图 3―2 中 17 是其中之一。使用时拨下保险手 柄 18,将手轮推压进去并转动.水平度盘亦随之转动,待转至需要位置后,将手松开,手 轮退出,再拨上保险手柄,手轮就压不进。图 3―7 中 12 所示的水平度盘变换手轮是另一种 形式。使用时拨开护盖,转动手轮,待水平度盘至需要位置后,停止转动,再盖上护盖。具 有以上装置的经纬仪,称为方向经纬仪。 二是复测装置。如图 3―5 中的 6,当扳手拨下时,度盘与照准部扣在一起同时转动, 度盘读数不变; 若将扳手投向上, 则两者分离, 照准部转动时水平度盘不动. 读数随之改变。 具有复测装置的经纬仪,称为复测经纬仪。 (三)基座 基座是用来支承整个仪器的底座,用中心螺旋与三脚架连接。基座上备有三个脚螺旋, 转动脚螺旋,可使照准部水准管气泡居中,从而使水平度盘处于水平位置,即仪器的竖轴处 于铅垂状态。 二 DJ6 级光学经纬仪的读数方法 DJ6 级光学经纬仪的读数装置可分为分微尺测微器和单 平板玻璃测微器两种,其中以前者居多。 (一) 分微尺测微器及其读数方法 国产 DJ6 级光学经纬仪, 其读数装置大多属于此类。图 3―3 表示其光路系统,外来光线由反光镜 11 的反射。穿过 毛玻璃经过棱镜 1,转折 90°后通过水平度盘,此后光线又 通过棱镜 2 和 3 的几次折射到达刻有分微尺的聚光镜 4,再 经棱镜 5 又一次转折, 就可在读数显微镜里看到水平度盘的 分划线和分微尺的成像。 竖直度盘的读数成像与水平度盘相仿。 外来光线经过棱第 19 页 共 136 页 镜 6 的折射,透过竖直度盘,再内棱镜 7 和 8 的转折,到达分微尺的聚光镜 4,最后经过棱 镜 5 的折射,同样可在读数显微镜内看到竖直度盘的分划线和分微尺的成像。 图 3-4 的上半部是从读数显微镜中看到的水平度盘的像,有“水平”或“H”注记,此 时只看到 196°和 197°两根到划线,并看到刻有 60 个分划的分微尺。读数时,读取度盘刻 划线在分微尺内的度盘读数,不足 1°的读数在分微尺上读取,即从 0’开始由小到大读至 刻画盘的刻划线,并估渎到 1’/10。图中读得水平度盘的读数为 196°54’36” ;下半部是 竖直度盘的成像,读数为 89°06’30” 。 (二)单平板玻璃测微器及其读数方法 图 3―5 是北京光学仪器厂生产的该类仪器的 外形,图 3-6 是从读数显微镜中看到的水平度盘、 竖直度盘及测微器的像。 该仪器水平度盘刻划从 0 一 360°共 720 格,每格 30’ ,测微器刻划 0’一 30’ 90 格, 共 每格 20” 可估读到 l/4 格(即 5” , ): 在图 3―6 中,最上的小框为测微器,中间与下面 的两框分别为竖直度盘和水平度盘。读数时,转 动测微手轮,光路中的平板玻璃随之移动,度盘 和测微器的影像也跟着移动,直至度盘分划线精 确的平分双指标线,按双指标线所夹的度盘分划 线读取读数和 30’的整分数,不足 30’的读数从 测微器中读出。 如图 3―6a, 水平度盘的读数为 222°30’ +07’ 20”=222’37’20”,而图 3―6b 中的竖直度盘读 数为 87°00’+19’30“=87°19’30” 。需要说明 的是, 这种读数过程. 当双指标线卡度盘上的某 一刻划线时,度盘上的读数不是增大即为减小, 此时, 测微器上单指标线所指示的读数作反向同 量运动,测量结果不变。 第三节 水平角测量 一 经纬仪的安置 测量水平角时,要将经纬仪安置在测站上。 因此,经纬仪的安置有对中和整平两项工作。 (一)对中 对中的目的是使度盘中心与测站点在同一 铅垂线上。其方法是首先将三脚架安置在测站上,使架头大致水平,高度适中,然后将经纬 仪安放到三脚架上,用中心螺旋连接并拧紧,此后挂上垂球。此时垂球若偏离测站点较大, 可平移三脚架使垂球对准测站点,如果垂球偏离测站较小,可略松中心螺旋,将仪器在三脚 架头的圆孔中移动,令垂球尖端精确对推测站点,再拧紧中心螺旋。对中误差一般应小于 2mm。在对中时应注意,架头应大致水平.以免导致整平发生困难,架腿应牢固插入土中, 否则,仪器会处于不稳定状态,在观测过程中,对中和整平都会随时发生变化。 当经纬仪有光学对点器时,首先将三脚架安置在测站上,使架头大致水平、高度适中、 将经纬仪安放在三脚架上,用中心螺旋连接并拧紧;然后在光学对点器的目镜中观察,同时 手握两个架腿移动使测站点进入视场中;调整(升或降)脚螺旋使仪器对中,升降脚架使圆气 泡居中;最后用脚螺旋精确整平仪器,这时观察光学对点器,又不对中了,但偏差较小,旋 松中心螺旋,在架头上平移经纬仪,使之精确对中,旋紧中心螺旋,再精确整平、对中。后第 20 页 共 136 页 面几步有时需要反复进行,才能完成精确对中与整平。 [二)整平 整平的目的是使水平度盘处于水平位置,仪器的竖轴处于铅垂位置。其方法如下。 首先松开照准部的制动螺旋,使照准部水准管与一对脚螺旋的连线平行(图 3―12a). 两 手同时向内或向外旋转该对脚螺旋,令水准管气泡居中(气泡移动的方向与左手大拇指的转 动方向一致)。然后将照准部旋转 90°,使水准管与前一位置相垂直,旋转第三个脚螺旋(图 3―12b),使气泡居中。这样反复几次,直至水准管的气泡在任何位置都能居中为止,气泡 若有偏离中心的情况出现,一般不应大于半格。 (三)瞄准 仪器安置好后,先松开照准部和望远镜的制动螺旋。利用望远镜上的缺口和准星(或 瞄准器)瞄准目标,在望远镜内看到目标后,旋紧两个制动螺旋,调节目镜,看清十字丝, 并转动对光螺旋,使望远镜看到的目标十分清晰,并消除视差,对准目标尽量瞄准底部。若 目标离仪器较近时,成像较大,可用十字丝单丝平分目标,距离较远时,可使竖丝与目标重 合或使目标夹在双丝之间。 所谓视差就是当瞄准目标后,眼睛在目镜端上、下移动时出现十字丝和目标影像有相 对移动的现象。 产生这种现象的原因是目标影像与十字丝分划板不重合, 当眼睛在目镜处移 动时,十字丝交点不离开目标影像上固定点,说明没有视差现象。视差的存在将使瞄准目标 产生误差,因此必须加以消除。消除的方法是再仔细地反复交替调节目镜和对光螺旋,直至 成像稳定为止。 (四)读数 准确瞄准目标后,打开反光镜,调节读数显微镜调焦螺旋,使度盘成像清晰,然后读 取度盘读数。二 水平角测量测量水平角的方法有多种, 可根据使用的仪器和要求的精度而定。 常用的有测回法和方 向观测法。现以 DJ6 级光学经纬仪为例,叙述其测量 的基本方法。 (一)测回法 在角度观测中,为了消除仪器误差的影响,提高 测角精度, 一般要求用盘左和盘右两个位置进行观测。 所谓盘左位置,就是观测者对着望远镜的目镜时,竖 盘在望远镜的左边(又称正镜)。盘右位置,就是观测 者对着目镜时竖盘在望远镜的右边(又称倒镜)。 测回法测角是观测两个方向之间水平角的基本方 法, 先用盘左位置对水平角的两个方向进行一次观测,第 21 页 共 136 页 再用盘右位置进行一次观测, 最后取两次观测值的平均值作为观测结果。 其具体观测步骤如 下: (1)如图 3.21 所示,欲侧∠AOB 水平角,在测站 O 点安置经纬仅,测点 A、B 上分别竖 立标杆或插测钎。 (2)盘左位置,松开水平制动螺旋和望远镜制动螺旋,瞄准左边目标 A、使标杆或侧钎 准确地夹在双坚丝中间(或单竖丝平分), 旋紧水平制动螺旋, 读取水平度盘读数α左为 0°02’ 24” ,记入观测手簿(表 3―2)中的第五栏内。.松开水平制动螺旋与望远镜制动螺旋,顺时针 转动照准部并瞄准右边目标 B, 旋紧两个制动螺旋。 按式(3―1)计算 β 左=b 左-a 左=79°14’ 36” 一 0°02’24”=79”12’12” ,求得盘左位置测得的水平角值,称为上半测回角值。(3)倒转望远镜成盘右位置,按上述方法先瞄准右边目标 B,读取水平度盘读数 b 右为 259° 14’54” ,记入观测手薄,再瞄准左边目标 A,读取水平度盘读数 a 右为 180°02‘36” ,记 入观测手薄。按公式计算 β 右=b 右-a 右=259°14’54”一 180°02’36”=79°12’18” , 求得盘右位置测得的水平角值,称为下半测回角值。上、下两个半测回为一个测回,两个半 测回角值之差不超过《水利水电工程测量规范》规定的限差,则可取平均值。 对于 DJ6 型光学经纬仪,各测回中上、下半测回之差一般要求不大于+36” 。本例均符合 要求,故分别取平均值填入表 3―2 第七、八栏中。 测角精度要求较高时,需要观测 n 个测回。为了减小度盘分划误差的影响,各测回应根 据测回数 n,按 180°/n 变换水平度盘位置。如果观测两个测回,第一测回盘左起始方向读 数可置在稍大于 0°处,第二测回盘左起始方向读数应置在 180°/2=90°或在 90°附近. (二)方向观测法 方向观测法适用于观测三个以上方向。其操作步骤如下: (1)如图 3.22,安置经纬仅于 O 点,盘左 位置调整水平度盘的读数稍大于 0°,先选一明 显目标作为观测的起始方向如 A, 照准起始方向 A 后, 读取水平度盘读数记入表 3―3 第四栏中, 然后按顺时针方向依次观测 B、C、D。分别读 取读数,记入表 3―3 第四栏内。 再次瞄准起始目标 A,读取读数,称为“归 零” ,两次读数之差称为半测回归零差。第 22 页 共 136 页 (2)倒转望远镜成盘右位置,从起始目标 A 起按逆时针方向顺序依次观测 D、C、B。最 后归零至起始方向。此为“下半测回” 。 现就表 3―3 说明方向观测法的计算步骤: ①计算二倍照准误差 2C 值。 2C=盘左读数一(盘右读数+180°) 将各方向的 2C 填入表 3―3 的第六栏内,各方向 2C 都不能超过《水利水电工程测 量规范》规定的变动范围。 ②计算各方向的平均读数。 平均读数=[盘左读数+(盘右读数土 180°)]/2 将计算的平均读数填入表 3-3 第七栏。 起始方向的平均读数两个, 其差数在容许范围内, 取其平均值,填入第一个平均数上方的括号内。 ③计算归零后的方向值。 将计算出的各方向平均读数分别减去起始方向 OA 的平均读数,即得各方向值“归 零方向值”填入表 3―3 的第八栏。 ④计算各侧回归零后方向值的平均值,作为该方向的最后结果,列入表 3-3 第九栏中。 ⑤计算各水平角值。将相邻西方向值相减即可求得,填入表 3―3 第十栏中方向观测法 观测水平角时,有三项限差要求,表 3―4 列出了一级导线平面控制测量水平角观测的技术 指标。 水平角观测的结果超过表 3-4 的限差要求时,应在原来度盘位置上进行重测。用 DJ6 型光学经纬仪进行观测时,可不考虑 2C 值。 、水平角观测注意事项 (1) 水平度盘刻划是按顺时针方向标注,因此计算水平角值时,重视以右边方向的 读数减去左边方向的读数。若不够减时,则在右边方向加 360°,再减左边方 向的读数,决不可倒过来减。 (2) 要精确对中,特别是对短边测角,对中要求应更加严格。第 23 页 共 136 页 (3) 当观测目标间高低相差较大时,更须注意仪器整平。 (4) 照准标志要竖直,尽量瞄准标志的底部。 (5) 在水平角观测过程中,若水推管气泡偏离中央 2 格时,须重新整乎仪器观测。三 竖直角测量竖盘结构图 一般光学经纬仪多采用水准管竖盘结构形式,如 图是 DJ6 型光学经纬仪竖盘与竖盘水准管关系的示意 图。竖盘固定在横轴的一端,随望远镜一起在竖直面 内转动。竖盘分划线通过一系列棱镜和透镜所组成的 光具组,与分微尺一起成像于读数窗内,光具组和竖 盘指标水准管固定在竖盘水准管微动架上,必须使坚 盘指标水准管轴垂直于光具组的光轴。竖盘水准管气 泡居中时,指标处于正确位置,所以在读取竖盘读数 时一定要使竖盘水准管气泡居中。光学经纬仪竖盘盘 的刻划注记有顺时针与逆时针两种类型。图 3.24 为 顺时针注记,图 3.25 为逆时针注记。当竖盘指标水 准管气泡居中,视线水平时,盘左时竖盘读数均为 90°,盘右时竖盘读数均为 270°,此读数称为竖盘 的始读数。 竖直角计算方法 根据竖直角定义和竖盘及其读数系统的构造可以知道, 竖直角是望远镜视线倾斜和视线 水平时竖盘读数之差求得。由于视线水平时竖盘读数为一定值,称始读数。因此,只要瞄准 目标读取竖盘读数,即可计算竖直角。由于竖盘刻划的方式不同,应用竖盘的读数计算竖直 角的公式也不同。在观测竖直角之前,将望远镜转到大致水平位置,确定竖盘姑读数,然后 将望远镜慢慢向上倾斜,观察其读数是增大还是减少。在盘左位置若读数增大,则瞄准目标 时的读数减去视线水平时的读数(即始读数),就得出竖直角;若读数减少则视线水平时的始 读数减去瞄准目标时的读数,即为竖直角。将盘左 和盘右所得竖直角平均即为所求竖直角。计算出的 角值为“+”时,为仰角,反之为俯角。 竖直角的观测 (1)在测站上安置仪器。 (2)使望远镜大致水平,确定竖盘的始读数。 (3)将望远镜逐渐抬高,观察竖盘读数增减情况确定 竖直角的计算公式。 (4)盘左位置瞄准目标,使十字丝中丝切目标的某一 位置(如瞄准标尺,则应读出中丝读数;若瞄准标牌 或规标上的某个位置,则应量取规标高度),然后调 节竖盘指标水准管气泡居中,读取竖盘读数 L,并 记入竖直角观测手簿内。 (5)同上方法,用盘右位置瞄准原目标,读取竖盘读数 R,记入手簿内。第 24 页 共 136 页 以上是竖直角一个测回的观测方法,记录和计算见表 3-5.第 25 页 共 136 页 第四章 距离测量与直线定向一、距离丈量的工具 距离丈量的常用工具有钢尺、皮尺、测绳及辅助工具,如标杆、测钎、锤秋等。此外在 精密的距离丈量中,还有弹簧秤和温度计以控制拉力和测定温度。 钢尺 钢尺亦称钢卷尺,如图 4―1 所示。固 4―1a 为一 般钢带尺.长度有 30m、50m 等几种。图 4―1b 为有 皮盒的钢尺,长度有 20m、30m 及 50m 几种。钢尺的 基本分划为厘米,在每米及每分米处都有数字注记。 适于一般距离丈量;有的钢尺在起点处一分米内刻有 毫米分划,亦有钢尺,在整个尺内都划有毫米分划, 这两种钢尺适用精密距离丈量。由于钢尺的零点位置 不同, 钢尺有端点尺(图 4―2)和刻线尺(固 4―3) 两种。 端点尺是以尺的员外端作为尺的零点,当从建筑物墙 边开始丈量时使用很方便。 刻线尺是以尺前端的一刻线作为尺的零点, 在距离丈量时可获得 较高的精度。 皮尺 皮尺是用麻丝和金属丝制成的软带尺, 以 厘米为基本分划,它一般为端点尺。常用的皮 尺有 20m、30m、50m 等几种。皮尺因伸缩性较大, 只适应用于低精度的距离丈量。 测绳 测绳是由细麻绳和金属丝制成的线状绳尺, 长度有 50m、l00m 等几种,测绳尺的起点处包 有“0”符号金属圈,每 1m 处都有铜箍到以米数注记,其精度比皮尺还低。 标杆(花杆、测杆) 标杆用木材、玻璃钢或铝合金制成,长 2m 或 3m,直径 3―4cm,用红、白油漆交替漆 成 20cm 的小段,杆底装有锥形铁脚以便插入土中,如图 44a 所示。 测钎 测钎由粗铁丝加工制成, 长 30―40M,上端弯成环形, 下端磨尖,常用于标定尺端点 和整尺段数,一般以 11 根为 一组,穿在铁环中,如图 4― 4b。 锤球 锤球又称线锤,金属制 成,外形似圆锥形,上端系有细线,它是对点、标点和投点的工具。有时为了克服地面起伏 的障碍,锤球常挂在锤球架中使用,如图 4―4c。二 点的标定与直线定线第 26 页 共 136 页 (一)点的标定 点的标定是指确定点在地面上的位置。在距离丈量之 前,需在直线两端标定点位。点的标定可在地面上设立标 志,标志的种类很多,它是根据测量工作的任务与使用时 间的长短来选设。临时性的可用长约 30cm,粗约 5cm 的 木桩打入地下,并在桩顶上钉一小钉或刻一“+” ,以便精 确表示点位。永久性的标志可采用水泥桩或石桩。在山区 的岩石上及水泥地面上可凿一记号,并涂上红漆。为了远 处能明显看到目标,可在点位上竖立标杆,并在杆顶扎一 小旗。如图 4―5。 (二)直线定线 在丈量两点间距离时,如距离较长或地势起伏较大,一个尺段不能完成距离丈量,为使 多个尺段丈量沿已知直线方向进行,就需在两点间的直线上,在标定一些点位,这一工作称 为直线定线。当距离丈量精度要求不高时,采用标杆目估定线;如果精度要求较高时,则采 用经纬仪定线。 1.目估法定线 如图 4―6 所示,设 A、B 为直线的两端点,现需在 A、B 之间标定 C、D 等点,使其与 A、B 在同一直线上。先在 A、B 点上竖立标杆,由一测量员站在 A 点标杆后 约 1―2m 处, A 端瞄向 B 由 点,使单眼的视线与标杆边 缘相切,并以手势指挥手持 标杆者在该直线方向左右移 动,直到 A、C、B 三点位 于同一条直线,然后将标杆 竖直地插在 C 点上,同法继 续定出 D 等点。 2 经纬仪定线 如图 4―7 所示,设 A、B 为地面上互相通视的两点,需在 A、B 方向线上定 出 C、D 等点,使其与 A、B 成一直线。定线由两人进行,方法如下: (1)甲在 A 点安置经纬仪(对中、整平),乙在 B 点竖立标杆。 (2)用望远镜精确瞄准 B 点的标杆(尽量瞄到底部或安置在 B 点的垂球线上), 乙携带标杆由 B 点走向 A 点,甲根据望远镜的视线以手势指挥乙将标杆左右移动,令标杆精确对准视线为 止。 三 距离丈量的一般方法 距离丈量的一般方法是指在距离丈量时采用目估定线, 丈量精度只要求到厘米的一种距 离测量法。该方法采用钢尺量距时精度能达到 1/0。 (一)平坦地面的距离丈量 对于平坦地面,直接沿地面丈 量水平距离。 可先在地面进行直线 定线, 亦可边定线边丈量。 丈量时 由两人进行(图 4―8), 各持钢尺的 一端沿着直线丈量的方向, 前者称 前尺手, 后者称后尺手。 前尺手拿 测钎与标杆, 后尺手将钢尺零点对 推起点, 前尺手沿丈量方向拉直尺 子,并由后尺手定方向。当前、后第 27 页 共 136 页 尺手同时将钢尺拉紧、拉平时,后尺手推确地对推起 点,同时前尺手将测钎垂直插到尺子终点处,这样就 完成了第一尺段的丈量工作。两人同时举尺前进,后 尺手走到插测钎处停下,同时量取第二尺段,然后后 尺手拔起测钎套人环内,再继续前进,依法量至终点。 最后不足一整尺段的长度称为余尺长。为了防止丈量 过程中发生错误及提高丈量精度,应进行往返丈量。 (二)倾斜地面的距离丈量 当地面倾斜或高低不平时,可使用平量法或斜量法。 1.平量法 沿倾斜地面丈量距离,丈量时可将钢尺的 一端抬高使尺子水平。尺子的水平情况可由第二人离 尺子侧边适当距离用目估判定。如图 4―9 所示,将钢 尺的一端对推地面点位,另一端抬高拉成水平,尺子 的高度一般不超过前、后尺手的胸高。如地面倾斜较 大,可将一整尺段分成若干小段来丈量,丈量时自上 坡向下坡为好。 2 斜量法 当倾斜地面的坡度比较均匀时,可采用该 法。如图 4―10 所示,沿斜坡丈量 4B 的斜距 L,并同 时用经纬仪测得地面的倾斜角, 计算得到水平距离 D。三 视距测量视距测量是根据几何光学和三角学原理, 利用仪器望远镜内视距装置及视距尺测定两点 间的水平距离和高差的一种测量方法。这种方法具有操作方便、速度快、不受地面高低起伏 限制等优点。但其精度较低,一般只能达到 l/200 一 l/300,仅能满足测定碎部点精度要求, 广泛应用于图解测图工作中。 视距测量所用的主要仪器工具是经纬仪、视距尺。视距尺可以是塔尺或折尺,也可以 用水准尺代替。 (一)视线水平时的视距测量原理及计算公式如图 4―12 所示,欲测 A、B 两点间的水平距离 D 及高差 h,可在 A 点安置经纬仪,B 点竖立视距标尺。当经纬仪视线水平时照准视距尺,可使视线与视距尺相垂直。若十字丝的第 28 页 共 136 页 上丝为 n,下丝为 m,其间距为 p。F 为物镜的主焦点,f 为物镜焦距,δ 为物镜中心至仪器 旋转中心的距离,则视距尺上 M、N 点按几何光学原理成像在十字丝分划板上的两根视距 丝 m、n 处,MN 的长度可由上、下视距丝读数之差求得,即视距间隔 l。k 称为视距乘常数.C 称为视距加常数,由于 p 与 f 是在仪器生产过程中就已经确定, 为了计算方便, 生产时就选择合适的 p 与 f 的大小, K=l00, C 值, 使 而 对外调焦望远镜. 一 般为 0.3m 左右,而在内调焦望远镜中,经过调整物镜焦距、调焦透镜然距及上、下丝间距 等参数后,C 值接近于零。故内调焦望远镜的视距公式为:D=kl 同时 AB 两点间的高差 h=t C v,式中 t 为仪器高(地面桩点至经纬仪横轴的距离)v 为 瞄准高(为十字丝中丝在视距尺上的读数) (二)视线倾斜时的视距测量原理及计算公式 在地面起伏较大的地区进行视距 测量时,必须使视线倾斜才能读取视 距尺间隔,如图 4-13 所示,此时,由 于视线不垂直于视距尺,故上述视距 公式不适宜。如果能将尺间隔换算为 与视线垂直的尺间隔 M’N’, 这样就可 以按上面的公式计算倾斜距离 D’ .再 根据 D’和竖直角α可得出水平距离 D 及高差 h。 现在只需找出 MN 与 M’ N’ 之间的关系即可解决这个问题。 在图 4-13 中: ∠MQM’=∠NQN’= α(α为视线的倾斜角) 而∠QM’M=90°+φ/2 ∠QN’N==90°-φ/2 由于 φ/2 很小(约为 17’左右) ,所以可把∠QM’M 和∠QN’N 近似看成直角,在直角 Δ M’QM 和Δ N’QN 中,很容易得出:l’=M’Q+QN’=MQcosα+QNcosα=lcosα 2 则 D’=kl’=klcosα,而水平距离 D 则为 D=D’cosα=klcos α AB 两点之间的高差 h 为:h=h’+t-v 在直角Δ OJQ 中,h’=Dtana,故 h=Dtana+t-v 应用这个公式时, 应将倾斜角α的正负号一起代入公式中, 取得高差自然就有了正负之 别。 (三)视距测量观测 (1)在测站上安置仪器,进行对中、整平、量取仪器高,记入手簿。 (2)在待测点上竖立视距尺,注意立直。第 29 页 共 136 页 (3)用望远镜瞄准视距尺,在尺上读取上丝、下丝、中丝的读数,读取竖盘读数分别为 L 和 R,计算竖直角和竖盘的指标差 x。注意在读取竖盘读数时,必须调节竖盘指标水准管 微动螺旋,使汽泡居中。 (4)计算水平距离 D 及高差 h (四)视距测量的计算方法 根据视距测量平距与高差计算公式,可利用计算器分步计算出 D 及 h,具体方法见表 4-1.四 光电测距光电测距是近代的一种较先进的测距方法,它具有测程长、精度高、受地形限制小及作 业效率高等优点。近年来,随着电子技术的迅猛发展,光电测距在各种测量工作中得到了广 泛的使用。光电测距按测程来分,有短程(<3km)、中程(3 一 15km)和远程(>15km)之分。 按测距精度来分,有 I 级(|mD|<5mm)、Ⅱ级(5mm<|mD|<10 删)和Ⅲ级(|mD|≥10mm),|mD| 为 1km 的测距中误差。 光电测距仪所使用的光源有激光光源和红外光光源, 采用红外线波段 (0.76―0.94μ m)作为载波的称为红外测距仪。 光电测距仪的基本原理是通过测定光波在测线两端点间往返传播的时间, 借助光在空气 中传播速度,计算两点间的距离。测定距离的精度,主要取决于测定时间的精度,因此大多 采用间接测定法测定时间,方法主要有脉冲法和相位法两种。光电测距仪的结构 ND 系列测距仪包括主机及反射棱镜, 主机可以安装在经纬仪上组成边角测量 系统或者称为测距经纬仪,既可测距又可测水平角和竖直角。 1、 主机 测距仪主机由发射、接收物镜、电池、操作面板三个部分组成 2、 反射棱镜 测距仪的反射棱镜有单棱镜、三棱镜及手持式反射棱镜。单棱镜适合于 短距离测量,三棱镜适合于较大测程时的距离测量,而手持式反射棱镜仅在精度要 求不高的距离测量中使用。单棱镜、三棱镜在使用时,必须利用基座上的对点器及 水准管进行严格的对中、 整平, 而手持式反射棱镜只需将对中杆直接立于待测点上, 使用非常方便。第 30 页 共 136 页 五 直线定向确定地面上两点之间的相对位置, 仅知道两点之间的水平距离是不够的, 还必须确定此 直线的方向。确定直线方向的工作,称为直线定向。要确定一条直线的方向,首先要选定一 个标准方向作为直线定向的依据, 然后测出了该直线与标准方向间的水平角, 则该直线的方 向也就确定 测量工作中,通常采用的标准方向线有真子午线、磁子午线和坐标纵轴线三种。 [一)真子午线方向 通过地球表面某点的子午线的切线方向. 称为该点的真子午线方向。 用天文测量的方法 测定或用陀螺经纬仪测定。在国家小比例尺侧图中采用它作为定向的基难。 (二)磁子午线方向 磁子午线方向是磁针在地球磁场的作用下, 磁针自由静止时其轴线所指的方向, 磁子午 线方向用罗盘仪测定,在小面积大比例尺测图中常采用磁子午线方向作为定向的基难。 (三)坐标纵轴线方向 坐标纵轴线方向就是直角坐标系中纵坐标轴的方向。 由于地面上各点的子午线方向都是指向地球南北极, 故除赤道上各点的子午线是互相平 行外,其他地面上各点的子午线都不平行,这给计算工作带来不便。在一个坐标系中,坐标 纵轴线方向都是平行的。在一个高斯投影带中,中央子午线为纵坐标轴,在其各处的坐标纵 轴线方向都是与该投影带中央子午线相平行的, 因此在一般测量工作中, 采用坐标纵轴线方 向作为标准方向,就可使测区内地面各点的标准方向都互相平行了。第 31 页 共 136 页 第五章地形图基本知识多年来,我国地图学界对地图比较通用的定义是: “根据一定的数学法则,运用制图综 合的方法, 以专门的图式符号系统把地球表面的自然现象和社会经济现象缩绘在平面上的图 形,称为地图。 ” 地图可分为普通地图及专题地图, 普通地图是综合反映地面上物体和现象一般特征的地 图,内容包括各种自然地理要素(例如水系、地貌、植被等)和社会经济要素(例如居民点、 行政区划及交通线路等),但不突出表示其中某一种要素;专题地图则是着重表示自然现象 和社会现象的某一种或几种要素的地图,如水系分布图、土地利用现状图、交通旅游图等。 地球表面高低起伏的形态,称为地貌,如平原、盆地、丘陵和高山;地面上各种天然或 人工构筑的固定物体,称为地物,天然地物如河流、湖泊、森林、草地、独立岩石等,人工 地物如房屋、高压输电线、铁路、公路、水渠、桥梁等。地物和地貌总称为地形。地形图就 是按一定的比例, 用规定的符号表示地物和地貌的平面位置和高程的正射投影图。 地形图是 普通地图的一种。 如果仅仅表示地物的形状和平面位置而不表示地面起伏的地图则称为平面 图。 第一节 地形图比例尺 在测绘地形图时, 地面上各种被侧对象不可能按真实大小描绘在图纸上, 通常将实地尺 寸缩小若干分之一来描绘。 图上某直线长度与地面上相应线段的水平长度之比, 称为比例尺。 下面主要介绍比例尺的分类和比例尺的精度。 一、比例尺的表示方法与分类 1 地形图比例尺的表示方法 (1)数字比例尺。数字比例尺一般取分子为 1,分母为整数的分数表示。分母越大,则比 例尺越小。 (2)图示比例尺。为了用图方便及减弱由于图纸伸缩而引起的使用中的误差,在绘制地形 图时常在图上绘制图示比例尺,最常见的图示比例尺为直线比例尺。如图为 1:500 的直线 比例尺,取 2cm 为基本单位,从直线比例尺上可以直接量测到基本单位的 1/10,估读到 1 /100.图 5-1 直线比例尺 2 地形图比例尺的种类 通常把 1:500、1:00 和 1:5000 比例尺地形图称为大 比例尺地形图;1:1 万、1:2.5 万、1:5 万和 1:10 万的地形图称为中比例尺地形图;1: 20 万、1:50 万和 1:100 万的地形图称为小比例尺地形图。1993 年 3 月开始实施的《国家 基本比例尺地形图分幅和编号 GBT13989―92》的国家标准.将 1:5 千、1:l 万、1:2.5 万、1:5 万、1:10 万、1:20 万、1:50 万、1:100 万这八种比例尺地形图列为国家基本 地形图。 二 比例尺的精度 人的肉眼能分辨的图上最小距离为 0.1mm,因此一般在图上量度或者实地测图描绘时, 就只能达到图上 0.1mm 的精确性。 我们把图上 0.1mm 所表示的实地水平距离称为比例尺精度。第 32 页 共 136 页 显然, 比例尺越大, 比例尺精度也越高。 比例尺精度的概念对测图和设汁用图都有重要意义。 1 测图时可根据比例尺精度取舍地物 例如在测 1:2000 比例尺地形图时,实地量距只 密精确到 0.2m,因为若量的再精细,在图上也无法表示出来。建筑物的形状凹凸变化如果 小于 0.2m.可以忽略不计。因为这些细微的变化,在图上也是无法表示的。 2 根据设计图所须表述的最小尺寸选取用图的比例尺 比如, 某项工程设计要求在图上 能反映地面上 0.05m 的精度,则所选图的比例尺就不得小于 1:500。 图的比例尺愈大,其表示的地物、地貌就愈详细,精度亦愈高。但测绘工作量就会成倍 地增加,测图费用也成倍增加。因此,应从工程规划、实际用图的精度要求出发,选择适当 的比例尺,避免盲目追求比例尺越大越好的做法。 第二节 地物地貌在地形图上的表示方法 地形图是地球表面的地物和地貌在平面图纸上的缩影, 如何将地球表面的地物和地貌表 示在地形图上是地形图测绘的主要内容。 一 地形图图式 地形图用不同的符号表示不同的地物和地貌, 这些符号总称为地形图图式。 地形图图式 由国家测绘局统一制定。地形图图式中有三类符号,即地物符号、地貌符号和注记符号。地 物符号和地貌符号用来表示地物和地貌, 用数字和文字对地物和地貌加以说明, 称为注记符 号,如房屋的结构和层数、地名、路名、厂名、等高线高程、水流方向等。 二 地物在地形图上的表示方法 地物在地形图上用地物符号来表示。 地物符号分为比例符号、 非比例符号和线形符号三 种。 1 比例符号(轮廓符号) 地面上有些地物的轮廓较大,如房屋、池塘、苗圃等,其形 状和大小可以按测图比例尺缩绘在图纸上, 以表达其位置和轮廓特征。 这类符号与实际地物 的形状相似。 2 非比例符号(不依比例符号) 一些具有特殊意义的地物,轮廓较小,不能按测图比例 尺缩小绘在图纸上时,就采用特定的符号表示,如三角点、水准点、烟囱、消防栓等。这类 符号在图上只能表示地物的中心位置,不能表示其形状和大小。 3 线形符号(半依比例符号) 一些呈带状延伸的地物,其长度能按比例缩绘,而宽度不 能按比例缩绘,须按规定符号表示的,称作线形符号,也称半依比例符号,如铁路、公路、 围墙、通讯线等。线形符号只能表示地物的位置(符号的中心线)和长度,不表示宽度。 对于不同的比例尺,比例符号与半依比例符号的界定是相对的。如公路、铁路等一些地 物,在 1:500、1:1000 和 1:2000 比例尺地形图上是用比例符号绘出的,但在小于 1:5000 比例尺地形图上则需按半依比例符号绘出。同样的情况也出现在比例符号与非比例符号之 间。总之,测图比例尺越大,用比例符号描绘的地物越多;比例尺越小,用非比例符号表示 的地物越多。 三 地貌在地形图上的表示方法 地貌在地形图上用等高线表示。 (一) 等高线的基本知识 1. 等高线原理 等高线是地面上高程相等的各相邻 点所连成的闭合曲线。如图所示,设想有一座小山 与某一静止的水面相交,水面绕山交成一条闭合曲 线,这条曲线上的所有点高程相等。如果这个水平 面的高程为 10m、 则这条曲线就是高程为 10m 的等高 线。如果水面上升到高程为 12m、14m、16m,则依次 与山交出高程为 12m、14m、16m 的等高线。将这些第 33 页 共 136 页 曲线垂直投影到同一个水平面上, 并按一定的比例尺缩绘在图纸上. 这就是地形图上表示这 座小山的等高线,它客观地显示了小山的空间形态。 2 等高线的平距和等高距 相邻两等高线间的高差,称为等高距,以 h 表示。上图中的等高 距为 2m。相邻两条等高线之间的水平距离,称为等高线平距,以 d 表示。由地形图了解实 际地貌的形状,是通过等高线的形状和等高线平距的变化来实现的。在一张图上,等高距是 一个常数。而等高线的平距随地形的陡缓而变化。地势愈陡,平距愈小,等高线愈稠密。反 之,平距愈大,等高线愈稀硫,地势愈平缓。出此。由等高线的疏密可以判断地势的陡缓。 至于地貌的形状,可由等高线的形状看出来。比如,设想一个山的形状是同锥形的.可以想 像,表示这个山的等高线是同心圆。如果山是向某一方向延伸,则等高线也必然向某―方向 弯曲。 等高距愈小,地貌表示的愈细致;等高距愈大. 地貌表示的愈粗略。 然而, 等高距过小, 不但会增加测绘工作量,而且影响图面的清晰和使用。因此,等高距的选择,要根据地势情 况及测图比例尺大小而定。规范对等高距的规定见下表。等高距表(二)地貌的基本形态 地貌虽然千姿百态,比较复杂,但归纳起来不外乎由山、忿地、山脊、山谷和鞍部几种 组成。 较四周明显突起的高地称作山;山的最高部位称作山顶,有尖顶、 圆顶、平顶等形状。 山的倾斜面称山坡.近于垂直的山坡称绝壁,上部凸出,下部凹的称悬崖。山坡与平地的交 界处称山脚。四周高,中间低的地形称盆地。小范围的盆地又称洼地或坑洼;从山顶沿着某 一方向延伸的窄长高地称山脊,山脊最高点的连线称山脊线,它又称分水线。相邻两山脊间 的低洼部称山谷,山谷中最低点的连线称山谷线,又称集水线。两相邻山头间的低洼部,形 似马鞍,故称鞍部。 (三)等高线的特性 (1)同一条等高线上的所有点高程相等。 (2)等高线是闭合曲线。闭合的范围有大有小,可能在本幅图内闭合,也可能在邻幅图内或 相隔若干幅图的图幅内闭合。 (3)悬崖、绝壁等待殊地貌外,不同高程的等高线不能相交;同一条等高线不能分叉。 (4)等高线与山脊线、山谷线正交,并且过山脊处等高线凸向低处,过山谷处凸向高处。 (5)经过河流的等高线横跨而过,必然在接近河岸时折向上游,与河岸相交后,再从对岸趋 向下游,如图所示。这是因为,河床本身类似山谷。由特性 4 知, 等高线在山谷处凸向高处。 (6)在同幅图内,等高线愈密,则地势愈陡;反之,等高线愈稀,则地势愈平缓。第 34 页 共 136 页 (四)等高线的种类 为了用图方便和满足某些工程需要,等高线分为如下几种: (1)首曲线 按规范规定的等高距(基本等高距)勾绘的等高线,称首曲线,又称基本等 高线、以细实线表示,其上不注记高程。 (2)计曲线 加粗等高线称计曲线, 它是从高程起始面起, 每隔四条首曲线加粗的一条首 曲线(即相邻两条计曲线之间高差为五倍的基本等高距)、计曲线增加了图的立体感,同时, 由于在计曲线上注记高程.使图清晰且使用方便。 (3)间曲线 在局部范围内,为了适应工程需要,将地貌表示得更细致、更真实,需要使 用间曲线。间曲线义称半等高距曲线,以虚线表示;它是在两条首曲线之间按基本等高距的 一半绘出的。 (4)助曲线 助曲线是按四分之―基本等高距勾绘的,也是以虚线表示。 (五) 集中典型地貌的等高线表示 1 山顶 山顶是山的最高部分,有很好的控制作用和方位作用。因此对山顶要按实际地形来描绘。山 顶有尖山顶、圆山顶、平山顶等,不同形状的山顶,等高线的表示也不一样,如下图 在尖山顶的山顶附近倾斜比较一致, 测绘时标尺点除立在山顶外, 其周围适当立一些就 够了。在圆山顶的顶部坡度比较平缓,然后逐渐变陡,测绘时山顶最高点应立尺,在山顶附 近坡度逐渐变化的地方也需要立尺。平山顶的顶部平坦,到一定范围时坡度突然变化,测绘 时必须特别注意在山顶坡度变化处立尺,否则地貌的真实性将受到显著影响。第 35 页 共 136 页 2 山脊 山脊是山体延伸的最高棱线,山脊的等高线均向下坡方向凸出,两侧基本对称,山脊的 坡度变化反映了山脊纵断面的起伏状况,山脊等高线的尖圆程度反映了山脊横断面的形状。 山地地朗显示得像不像,主要看山脊与山谷.如果山脊测绘得真实、形象,憋个山形就较逼 真。测绘山脊要真实地表现其坡度和走向,特别是大的分水线倾斜变换点和山脊、山谷转折 点,应形象地表示出来。 山脊的形状可分为尖山脊、 圆山脊和台阶状山脊。 它们都可通过等高线的弯曲程度表现 出来。如下图所示,尖山脊的等高线依山脊延伸方向呈尖角状;圆山脊的等高线依山脊延伸 方向呈圆弧形;台阶状山脊的等高线依山脊延伸方向呈疏密不同的方形。3 山谷 山谷等高线表示的特点与山脊等高线所表示的相反。 山谷的形状也可分为尖底谷、 圆底 谷和平底谷。如下图所示,尖底谷是底部尖窄,等高线通过谷底时呈尖状;圆底谷是底部近 于圆弧状,等高线通过谷底时呈圆弧状;平底谷是谷底较宽,底坡平缓,两侧较陡,等高线 通过谷底时在其两侧近于直角状。第 36 页 共 136 页 4 鞍部 鞍部属于山脊上的一个特殊部位, 是相邻两个山顶之间呈马鞍形的地方, 可分为窄短鞍 部、窄长鞍部和平宽鞍部。鞍部往往是山区道路通过的地方,有重要的方位作用。测绘时在 鞍部的最低点必须有立尺点, 以便使等高线的形状正确。 鞍部附近的立尺点应视坡度变化情 况选择。描绘等高线时要注意鞍部的中心位于分水线的最低位置上,并针对鞍部的特点,抓 住两对同高程的等同线分别描绘, 即一对高于鞍部的山脊等高线, 另一对低于鞍部的山谷等 高线,这两对等高线近似地对称。第 37 页 共 136 页 第六章 地形图的应用第一节 地形图的分幅与编号 为了便于测绘、 管理和使用地形图, 需要将大面积的各种比例尺地形图进行统一的分幅 和编号。 地形图分幅的方法分为两类: ―类是技经纬线分幅的梯形分幅法(又称国际分幅法); 另一类是按坐标格网分幅的矩形分幅法。 前者用于国家基本图的分幅, 后合则用于工程上常 用的大比例尺图的分幅。 一 梯形分幅法 梯形分幅法即国际分幅法。1909 年 11 月在伦敦召开的 1:100 万地图国际会议上通过 了 1:100 万地图的基本章程,之后又进一步确定了地图的投影分幅、统一编号以及地图整 饰要求等具体规范; 1913 年在巴黎又召开了第二届国际 1:100 万世界地图会议,会议决 定了全球 1:100 万世界地图的统一分幅和编号方法。 (一)国际分幅法 1 国际 1:100 万地图的分幅和编号 按国际上规定,全球 1:100 万的世界地图实行统一 的分幅与编号, 即将整个地球表面自 180°子午线起算, 由西向东每隔经差 6°为一行(纵), 全球共分 60 个纵行,依次用阿拉伯数字 l 一 60 表示;同时又从赤道起,向南向北分别按纬 差 4°划分为一列(横)、至北(南)纬 88°各为 22 横列,依次用英文字母 A、B、C、?V 表示 相应的列号。以南北极为中心,纬度 88°为界的圆为极圈,以 Z 标明.采用极方位投影单 独成图。列号前分别冠以 N 和 S,区别北半球和南半球(我国地处北半球,图号前的 N 全部 省赂)。这样,由相隔 6°的经线和 4°的纬线分成的梯形小格为一幅 1:100 万地图, “列号 -行号”相结合即为该图幅的编号。如北京某地的经度为东经 116°24’20” ,北纬 39°56’ 30” ,则所在的 1:100 万地形团的图号为:J―50.如下图所示。根据经纬度可在图中查出 其所在的梯形格及其编号, 但如果没有分幅图, 也可根据测区所在经纬度按下式算出其所在 1:100 万地图的图幅编号:图 6-1 北半球东侧 1:100 万地图的国际分幅与编号由于经线向两极收敛.随着纬度升高地图面积迅速缩小,所以规定在纬度 60°―76° 之间双幅合并,即每幅图经差 12°,纬差 4°。在纬度 76°一 88°之间四幅合并,即每幅第 38 页 共 136 页 图经差 24°,纬差 4°。我国处于纬度 60°以下,故没有合幅的问题。 1:100 万以下图幅是在 1:100 万图幅的基础上划分的,具体划分情况如下图所示图 6-2 地图国际分幅法分幅框图 2 1:50 万、1:20 万和 1:10 万图的分幅与编号 1:50 万、1:20 万和 1:10 万地图编 号都是在 1:100 万图号后分别加上自己的代号组成,即每一幅 1:100 万地形图分为 2 行 2 列共 4 幅 1:50 万地形图,经差 3°、纬差 2°,分别以 A、B、C、D 为代号,如 J-50-A; 每一幅 1:100 万地形图分为 6 行 6 列共 36 幅 1:20 万地形图,经差 1°、纬差 40’ ,分别 以代方括号的[1]-[36]为代号,如 J 一 50 一[3];每一幅 1:100 万地形图分为 12 行 12 列 共 144 幅 1:10 万地形图,经差 30’ 、纬差 20’ ,分别以不带任何修饰的阿拉伯数字为代号, 如 J 一 50 一 112。 3 1:5 万、1:25 万、1:1 万和 1:5000 地形图的分幅与编号 1:5 万和 1:1 万地 形图编号都是在 1:10 万图号后分别加上自己的代号

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