《矿山测量学》PPT课件

矿山测量学目录第一章绪论第二章水准测量第三章距离测量与直线定线第四章角度测量第五章测量误差的基本知识第六章小区控制测量第七章视距及三角高程测量第八章地形图基本知识第一章绪论§1—1测量学的发展及内容§1—2地面点位的确定§1—3测量工作概述§1—1测量学的发展及内容测量学是一古老的地球科学，它自于希腊文的“土地划分”。而近代的测量学已经发展为一门多方面的综合科学，通常叫做测绘科学。◆测量学的发展概况◆本课程的意义及要求◆测量学科的分类一、测量学的发展概况1．我国古代测量学的成就◆大约是公元前2200年，夏禹治水时，使用“左准绳，右规矩”的测量工具和方法。◆长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国地图——世界上现发现的最早的军用地图◆北宋时沈括的《梦溪笔谈》中记载了磁偏角的发现。◆清朝康熙年间，1718年完成了世界上最早的地形图之一《皇兴全图》。注：世界上现存最古老的地图是在古巴比伦北部的加苏古巴城（今伊拉克境内）发掘的刻在陶片上的地图。2．近代测量学的发展◆望远镜普遍用于测量仪器◆最小二乘法理论奠定了测量平差的基础◆电磁波测距仪的问世◆20世纪自动安平水准仪及数字水准仪研制成功◆电子经纬仪产生，陀螺经纬仪与激光经纬仪应用于定向工作。◆1966年开始进行人卫大地测量。3．测量学发展状况及展望◆测量室内外一体化。◆GPS（Globalpositioningsystem）◆RS（Remotesense）◆GIS(Geographicinformationsystem)◆3S技术的结合◆数字地球(DigitalEarth)的概念。二．本课程的意义及要求1．学习本课程的意义◆城市建设、大型厂矿建筑、水利枢纽、农田水利及道路等的修建◆勘测设计、施工放样、竣工验收和工程监测2．学习好本课程的要求◆认真听课，做好笔记；◆独立完成作业，注意总结；◆重实践，认真对待课堂实验；◆认真完成集中实习，积累经验。测设:图纸地面测定:地面图纸三．测量学定义及学科分类1．测量学(surveying)的定义根据它的任务与作用，包括两个方面：◆测定（测绘）(location)◆测设（放样）(seting-out)2．测量学科的分类◆普通测量学◆大地测量学◆摄影测量学◆工程测量学◆制图学§1—2地面点位的确定确定地面点的空间位置需用三个量:某点在水平面上投影位置（x,y）该点离某水平面高度（H）1.测量基准面2.地面点的平面位置3.地面点的高程一．测量基准面1．测量工作基准面——大地水准面。◆水准面——静止海水面所形成的封闭曲面。◆大地水准面——其中通过平均海水面的那个水准面。2.大地水准面的特点◆水准面的特点不规则曲面有无数个处处与铅垂线正交、封闭的重力等势面◆大地水准面的特点唯一的不规则曲面处处与铅垂线正交、封闭的重力等势面◆测量工作的基准面——大地水准面测量工作的基准线——铅垂线旋转椭球由椭圆（长半轴a，短半轴b）绕b轴旋转而成的椭球体。可用数学式表示的光滑曲面。二、地面点的平面位置(一)地理坐标（属于球面坐标系统）适用于：在地球椭球面上确定点位。分为：1.天文地理坐标(天文经度，天文纬度)2.大地地理坐标(大地经度B，大地纬度L)地理坐标系(二)平面直角坐标适用于：研究范围较小。数学平面直角坐标系测量平面直角坐标系坐标系的异同：不同点：1．测量上北方向为X轴正向，东方向为Y轴正向。2．角度方向顺时针度量；象限顺时针编号。相同点:数学中的三角公式在测量中可直接应用。（三）高斯平面直角坐标适用于：研究范围较大。高斯投影方法：目的是将椭球面投影到平面上。使投影带的中央子午线与椭圆柱体相切，展开后为X轴，向北为正；展开后为Y轴，向东为正。高斯平面投影高斯平面投影投影剪开展平1．6°带的划分为限制高斯投影离中央子午线愈远，长度变形愈大的缺点，从经度0°开始，将整个地球分成60个带，6°为一带。计算公式：λ=6N-3λ——中央子午线经度,N——投影带号。方法：（1）先将自然值的横坐标Y加上500000米；（2）再在新的横坐标Y之前标以2位数的带号。2.我国高斯平面直角坐标的表示方法例：国家高斯平面点P（2433586.693，22514366.157）所表示的意义:(1)表示点P在高斯平面上至赤道的距离;X=2433586.693m(2)其投影带的带号为22、P点离38带的纵轴X轴的实际坐标Y=514366.157-500000=-14366.157m三.地面点的高程1.绝对高程H——到大地水准面的铅垂距离。2.相对高程H’——到假定水准面的铅垂距离。3.高差——hAB=HB-HA=H’B-H’A4.我国的高程系统主要有：（1）1985国家高程系统（2）1956黄海高程系统（3）地方高程系统。如：珠江高程系统。注：水准原点：青岛市观象山H0=72.260m（85黄海系）=72.289m（56黄海系）§1.3测量工作概述一．测量的基本工作——测角、量边、测高差二．测量工作中用水平面代替水准面的限度1．对水平角、距离的影响——在面积约320km2内，可忽略不计。2．对高程的影响——即使距离很短也要顾及地球曲率的影响。三．测量工作的基本原则布局上：由整体到局部精度上：由高级到低级次序上：先控制后细部测量工作的又一原则:步步检核四、常用单位及换算1、距离单位1km=1000m=1000*10³mm2、面积单位1亩=666.6667㎡3、角度单位1弧度=206265″第二章水准测量§2—1高程测量概述§2—2水准测量原理§2—3水准仪和水准尺§2—4水准测量的方法及成果整理§2—5水准仪的检验和校正高程测量（HeightMeasurement）根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点的高程的方法。§2—1高程测量概述高程测量的方法1、水准测量(leveling)一、二、三、四等及等外水准测量2、三角高程测量(trigonometricleveling)3、气压高程测量(airpressureleveling)4、GPS测量。(GPSleveling)§2—2水准测量原理一.基本原理利用水准仪提供的“水平视线”，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。大地水准面hABABHAHB=HA+hAB水平视线水准尺水准尺ab前进方向A——后视点a——后视读数B——前视点b——前视读数大地水准面hABABHAHB=HA+hAB水平视线水准尺水准尺ab前进方向bHaHHBAiABABhHH1、A、B两点间高差2.B点的高程3.视线高程bahAB4.转点TP(turningpoint)的概念若A、B两点间布设一些过渡点（转点）1、2、3…，将其分为n段，则用水准仪分别测得各段高差为h1，h2…hn，则有：hAB=h1+h2+……+hn=(a1-b1)+(a2-b2)+……+(an-bn)=a-b二、水准面曲率对水准测量的影响其中：△hAB为地球曲率的影响若Sa=Sb，则△hAB=0，说明当前、后视距的距离相等时，地球曲率对一个测站的高差没有影响。△hAB=（Sa+Sb）（Sa+Sb）/2R§2—3水准仪与水准尺一、水准仪(level)组成1、望远镜(telescope)物镜目镜十字丝（上、中、下丝）三个部分组成。视线——视准轴，十字丝交点与物镜光心连线。2、水准器(bubble)圆水准器(circularbubble)：用于整平。水准管(bubbletube)：用于精平。特性：气泡始终向高处移动。3、基座(tribrach)二、水准尺(levelingstaff)主要有单面尺、双面尺和塔尺。1、尺面分划为1cm，每10cm处（E字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。2、双面尺的红面尺底刻划：一把为4687mm，另一把为4787mm。（三）尺垫(staffplate)放在转点上，以防水准尺下沉。三、水准仪的使用操作程序：粗平—瞄准—精平—读数（一）粗平调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。1．方法：对向转动脚螺旋1、2——使气泡移至1、2方向中间——转动脚螺旋3，使气泡居中。a123b312c3122．规律：气泡总是处在最高处。（二）瞄准1．方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。2．视差：•概念：眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。•产生原因：目标像平面与十字丝平面不重合。•消除方法：反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。（三）精平1、方法：如图所示，调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。2、说明：自动安平水准仪（compensatorlevel），不需进行精平。（四）读数精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。1．方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。2．规律：读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像的，从上往下读；若成正像，即从下往上读。4.水准仪读数实例bca072562521477§2—4水准测量的方法及成果整理一、水准点(BenchMark)通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为水准点，一般用BM表示。有永久性和临时性两种。水准点示意图二、水准路线(levelingline)1．闭合水准路线(closedlevelingline)由已知点BM1——已知点BM12．附合水准路线(annexedlevelingline)由已知点BM1——已知点BM23．支水准路线(spurlevelingline)由已知点BM1——某一待定水准点A。水准路线布设形式3.支水准路线BM121BM2341.闭合水准路线2.附合水准路线BM1BM2123三、水准测量的实施（外业）1、观测要求（1）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。（2）为及时发现错误，通常采用“两次仪器高法”或“双面尺法”。两次仪器高法：高差之差h-h≤5mmBMABMB11341677TP1h1=-0.54314441324TP2h2=+0.12018220876TP3h3=+0.94618201435TP4h4=+0.38514221304h5=+0.118前进方向1、两次仪高法在一个测站测量时，调整水准仪的高度，读取两次水准尺读数，高差测量两次，结果取其平均值。BMABMBTP3前进方向11341780TP1h1=-0.5431236167614241304h5=+0.1181719183514441324TP2h2=+0.1201456133618220870h3=+0.9461096203618201437TP4h4=+0.38508191206BMABMBTP3前进方向11341780TP1h1=-0.5431236167614241304h5=+0.1181719183514441324TP2h2=+0.1201456133618220870h3=+0.9461096203618201437TP4h4=+0.38508191206测站点号后视读数前视读数高差平均高差高程备注1A1134-0.542-0.54320.361123611676-0.54419.8181780211444+0.120+0.120145621324+0.12019.93813362、双面尺法在一个测站测量时，同时观测水准尺的黑面和红面。观测顺序：后—前—前—后，或黑—黑—红—红TP3前进方向11346567TP1h1=-0.5435923167614241304h5=+0.1186506652214441324TP2h2=+0.1206243602318220870h3=+0.9465883672318201437TP4h4=+0.38555065993BMABMB测站点号后视读数前视读数高差平均高差高程备注1A1134-0.542-0.54320.361592311676-0.64419.8186567211444+0.120+0.120624321324+0.22019.9386023TP314241304前进方向11346567TP1h1=-0.54359231676h5=+0.1186506652214