第三章地图数据源.ppt
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1、第第 三三 章章 地地 图图 数数 据据 源源第第三三章章 地地图图数数据据源源测测 量量 演演 示示第第三三章章 地地图图数数据据源源本章教学要求本章教学要求教学重点:水准测量、角度测量、距离测量的基本原理水准测量、角度测量、距离测量的基本原理数据的分类数据的分类量表法数据预处理量表法数据预处理教学难点角度测量原理角度测量原理量表法数据预处理量表法数据预处理第第三三章章 地地图图数数据据源源第三章第三章 地图数据源地图数据源3.1 水准测量原理与仪器操作3.2 角度测量原理3.3 距离测量原理3.4 制图数据与处理第第三三章章 地地图图数数据据源源一、基本原理一、基本原理 利用水准仪提供利用
2、水准仪提供的水平视线,测量的水平视线,测量两点间高差,从而两点间高差,从而由已知点高程推算由已知点高程推算出未知点高程。出未知点高程。大地水准面大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab前进方向前进方向3.1 水准测量原理与仪器操作水准测量原理与仪器操作第第三三章章 地地图图数数据据源源A后视点后视点 a后视读数后视读数B前视点前视点 b前视读数前视读数1 1、A A、B B两点间高差两点间高差2.B2.B点的高程点的高程3.3.视线高程视线高程大地水准面大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab前
3、进方向前进方向第第三三章章 地地图图数数据据源源hAB=h1+h2+hn =(a a1 1-b-b1 1)+(a)+(a2 2-b-b2 2)+)+(a+(an n-b-bn n)=a-a-b b 若若A A、B B 两点间布设一些过渡点(转两点间布设一些过渡点(转点)点)1 1、2 2、3 3,将其分为,将其分为n n段,则用水准段,则用水准仪分别测得各段高差为仪分别测得各段高差为h h1 1,h h2 2 h hn n,则,则有:有:第第三三章章 地地图图数数据据源源二、水准测量的仪器与工具二、水准测量的仪器与工具(一)水准仪(一)水准仪(level)1.望远镜(telescope)u物镜
4、u目镜u十字丝(上、中、下丝)第第三三章章 地地图图数数据据源源2.2.水准器水准器(bubble)(bubble)圆水准器(circular bubble):用于整平。特性:气泡始终向高处移动。3.3.基座基座(tribrach)(tribrach)第第三三章章 地地图图数数据据源源(二)水准尺(二)水准尺(leveling staff)主要有单面尺、双面尺和塔尺。尺面分划为尺面分划为1cm1cm,每,每10cm10cm处处(E E字形刻划的尖端)注有字形刻划的尖端)注有阿拉伯数字。阿拉伯数字。(三)尺垫(三)尺垫(staff plate)放在转点上,以防水准尺下沉。第第三三章章 地地图图数
5、数据据源源 操作程序:操作程序:安置粗平瞄准读数记录计算(一)安置:(一)安置:打开三脚架,三长两短,保持平稳。打开三脚架,三长两短,保持平稳。拿出水准仪,摆放在三脚架上,并旋紧螺拿出水准仪,摆放在三脚架上,并旋紧螺旋。旋。三、水准仪的使用三、水准仪的使用第第三三章章 地地图图数数据据源源(二)粗平(二)粗平 调节脚螺旋,使圆水准气泡居中。调节脚螺旋,使圆水准气泡居中。1 1方法方法 对向转动脚螺旋对向转动脚螺旋1、2使气泡移使气泡移至至1、2方向中间方向中间转动脚螺旋转动脚螺旋3,使气泡居中。使气泡居中。第第三三章章 地地图图数数据据源源粗平的操作方法示意图:粗平的操作方法示意图:a a12
6、3b b312c c3122 2规律规律 气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。第第三三章章 地地图图数数据据源源(三)(三)瞄准瞄准1 1方法:方法:先用准星器粗瞄,再用微动螺旋精瞄。先用准星器粗瞄,再用微动螺旋精瞄。第第三三章章 地地图图数数据据源源(四)读数(四)读数 精平后,用十字丝的中丝在水准尺上读数。精平后,用十字丝的中丝在水准尺上读数。1 1方法:方法:米、分米看尺面上的注记,厘米数尺面上米、分米看尺面上的注记,厘米数尺面上的格数,毫米估读。的格数,毫米估读。2 2规律:规律:读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器读数在尺面上由小到大的方向
7、读。故仪器若成倒像的,从上往下读;若成正像,即从下往若成倒像的,从上往下读;若成正像,即从下往上读。上读。a0.7250.725第第三三章章 地地图图数数据据源源水准仪读数实例:水准仪读数实例:6.2526.2521.4771.4770.7250.725 bc a第第三三章章 地地图图数数据据源源(五)记录(五)记录测测站站点号点号水准尺水准尺读读数数高差高差h h(m)(m)高程高程H H(m m)后后视视(m m)前前视视(m)(m)1BMA1.134TP11.677a=b=a-b=hABA B水平视水平视线线水水准准尺尺水水准准尺尺1.1341.677前进方向前进方向测站测站1测点测点测
8、点测点第第三三章章 地地图图数数据据源源测测站站点号点号水准尺水准尺读读数数高差高差h h(m)(m)高程高程H H(m m)后后视视(m m)前前视视(m)(m)1BMA1.1343.175TP11.6772TP11.444TP21.3243TP21.822TP30.8764TP31.820TP41.4355TP4BMBa=b=a-b=1.4441.4441.3241.324TP2TP2h h2 2=+0.120=+0.1201.8221.8220.8760.876TP3TP3h h3 3=+0.946=+0.9461.8201.8201.4351.435TP4TP4h h4 4=+0.38
9、5=+0.3851.4221.4221.3041.304h h5 5=+0.118=+0.118前进方向前进方向1.1341.1341.6771.677TP1TP1h h1 1=-0.543=-0.543BMABMB12345第第三三章章 地地图图数数据据源源(六)计算(六)计算测测站站点号点号水准尺水准尺读读数数高差高差h h(m)(m)高程高程H H(m m)后后视视(m m)前前视视(m)(m)1BMA1.1343.175TP11.6772TP11.444TP21.3243TP21.822TP30.8764TP31.820TP41.4355TP4BMBa=b=a-b=第第三三章章 地地图
10、图数数据据源源http:/ 地地图图数数据据源源3.2 3.2 角度测量原理角度测量原理一、角度测量原理:一、角度测量原理:uu水平角水平角(horizontal angle)测量测量uu竖直角竖直角(vertical angle)测量测量第第三三章章 地地图图数数据据源源1 1、水平角、水平角、水平角、水平角(horizontal angle)(horizontal angle)概念:概念:概念:概念:从一点出发的两条空间从一点出发的两条空间从一点出发的两条空间从一点出发的两条空间直线在水平投影面上的夹角。直线在水平投影面上的夹角。直线在水平投影面上的夹角。直线在水平投影面上的夹角。范围:顺
11、时针范围:顺时针范围:顺时针范围:顺时针03600360 水平面abcABC0ca水平度盘水平度盘(horizontal circle)090180270090180270第第三三章章 地地图图数数据据源源090180270090180270水平面abc ABC0ca水平度盘水平度盘(horizontal circle)水平度盘上:水平度盘上:=CBO-CBO-ABOABOO第第三三章章 地地图图数数据据源源2 2 2 2、竖直角、竖直角、竖直角、竖直角(vertical angle)(vertical angle)(vertical angle)(vertical angle)天顶天顶铅铅垂
12、垂线线水平线水平线ACB090 180270 概念:概念:在同一竖直面内,倾斜视线与水平视线间的夹角。在同一竖直面内,倾斜视线与水平视线间的夹角。范围:范围:=0=09090度度 ,仰角为正,俯角为负。,仰角为正,俯角为负。第第三三章章 地地图图数数据据源源二、光学经纬仪二、光学经纬仪 (optical(optical(optical(optical theodolite)theodolite)theodolite)theodolite)1、照准部(alidade)、竖直度盘2、水平度盘(horizontal circle)3、基座(tribrach)第第三三章章 地地图图数数据据源源望远镜上
13、下望远镜上下制动螺旋制动螺旋望远镜上下望远镜上下微动螺旋微动螺旋光学对中器光学对中器竖直度盘竖直度盘竖直指标水竖直指标水准管微动螺准管微动螺旋旋水平制动、水平制动、微动螺旋微动螺旋第第三三章章 地地图图数数据据源源 两个基本概念:两个基本概念:两个基本概念:两个基本概念:盘左盘右盘左观测盘左观测盘右观测盘右观测竖直度盘竖直度盘竖直度盘竖直度盘第第三三章章 地地图图数数据据源源 水平度盘由光学玻璃制成水平度盘由光学玻璃制成 顺时针顺时针 0 0 360360刻度。刻度。水平度盘;水平度盘;水平度盘转动控制装置水平度盘转动控制装置(变换手轮或复测扳手变换手轮或复测扳手)。0 90 180 270
14、0 09090180180270270第第三三章章 地地图图数数据据源源B三、经纬仪的安置三、经纬仪的安置 内容及精度要求:内容及精度要求:1.对中对中(centering)2mm 使使使使水平水平水平水平度盘中心与测站点在同一铅垂线上。度盘中心与测站点在同一铅垂线上。度盘中心与测站点在同一铅垂线上。度盘中心与测站点在同一铅垂线上。2.整平整平(leveling)半格半格 使水平使水平使水平使水平度盘度盘度盘度盘处于水平位置,处于水平位置,处于水平位置,处于水平位置,竖轴处于铅垂竖轴处于铅垂竖轴处于铅垂竖轴处于铅垂位置。位置。位置。位置。BCA第第三三章章 地地图图数数据据源源三、仪器的使用三
15、、仪器的使用安置(对中、整平)安置(对中、整平)瞄准瞄准读数读数记录记录计算计算第第三三章章 地地图图数数据据源源(一)安置(一)安置经纬仪的安置包括对中(centering)和整平(leveling)粗对中与粗平:粗对中与粗平:平移三脚架(应注意保持三角架头面基本水平),使垂球尖大致对准测站点的中心,将三脚架的脚尖踩入土中。B第第三三章章 地地图图数数据据源源精对中:精对中:垂球尖准确对准测站点,垂球对中的误差应小于3mm。精平:精平:使管水准气泡在相互垂直的两个方向上居中。注意,旋转脚螺旋精平仪器时,不会破坏前已完成的垂球对中关系。第第三三章章 地地图图数数据据源源气泡居中,气泡居中,1、
16、2等高等高123气泡居中,气泡居中,3与与1、2等高等高123脚螺旋精平图示:脚螺旋精平图示:第第三三章章 地地图图数数据据源源1 1)使照准部水准管与一对脚螺旋)使照准部水准管与一对脚螺旋1 1、2 2的连线平行。的连线平行。对向旋转脚螺旋对向旋转脚螺旋1 1、2 2,使水准管气泡居中。,使水准管气泡居中。2 2)将照准部旋转)将照准部旋转9090 ,旋转脚螺旋,旋转脚螺旋3 3,使气泡居中。,使气泡居中。3 3)反复(反复(反复(反复(1 1 1 1)、()、()、()、(2 2 2 2)两步。)两步。)两步。)两步。脚螺旋精平步骤:脚螺旋精平步骤:第第三三章章 地地图图数数据据源源(二)
17、(二)瞄准瞄准目目镜镜对对光光:松松开开望望远远镜镜制制动动螺螺旋旋和和水水平平制制动动螺螺旋旋,将将望望远远镜镜对对向向明明亮亮的的背背景景(如如白白墙墙、天天空空等等,注注意意不要对向太阳不要对向太阳),转动目镜使十字丝清晰。,转动目镜使十字丝清晰。粗粗瞄瞄目目标标:用用望望远远镜镜上上的的粗粗瞄瞄器器瞄瞄准准目目标标,旋旋紧紧制动螺旋。制动螺旋。精精确确瞄瞄准准:转转动动物物镜镜调调焦焦螺螺旋旋使使目目标标清清晰晰,旋旋转转水水平平微微动动螺螺旋旋和和望望远远镜镜微微动动螺螺旋旋,精精确确瞄瞄准准目目标标。可可用用十十字字丝丝纵纵丝丝的的单单线线平平分分目目标标,也也可可用用双双线线夹夹
18、住目标。住目标。第第三三章章 地地图图数数据据源源注意:瞄准时,尽量瞄准目标基部。注意:瞄准时,尽量瞄准目标基部。第第三三章章 地地图图数数据据源源(三)读数(三)读数读数时先打开度盘照明反光镜,调整反光读数时先打开度盘照明反光镜,调整反光镜的开度和方向,使读数窗亮度适中,旋镜的开度和方向,使读数窗亮度适中,旋转读数显微镜的目镜使刻划线清晰,然后转读数显微镜的目镜使刻划线清晰,然后读数。读数。第第三三章章 地地图图数数据据源源J J6 6光学经纬仪的读数方法光学经纬仪的读数方法光学经纬仪的读数方法光学经纬仪的读数方法水平度盘读数:水平度盘读数:737304042424017373(1 1)分微
19、尺的分划值为)分微尺的分划值为11,估读到,估读到 X X 。(2 2)“H H”水平度盘水平度盘读数,读数,“V V”竖直度竖直度盘读数。盘读数。第第三三章章 地地图图数数据据源源 读读 数数 练练 习习V0 1 2 3 4 5 60 13 4 5 6H2HV0 1 2 3 4 5 620 13 4 5 6115787879116115第第三三章章 地地图图数数据据源源(四)测量方法及记录(四)测量方法及记录测回法及记录测回法及记录方向观测法及记录方向观测法及记录第第三三章章 地地图图数数据据源源 测回法及记录测回法及记录测回法及记录测回法及记录 1.1.适用:两个方向的单角(适用:两个方向
20、的单角(适用:两个方向的单角(适用:两个方向的单角(AOBAOBAOBAOB)2.步骤步骤:(1 1)盘左瞄准左边)盘左瞄准左边A A,配度盘,配度盘至至0 00X0X,读取,读取a a1 1。(2 2)顺时针旋转瞄准右边)顺时针旋转瞄准右边B B,读取读取b b1 1。则上半测回角值则上半测回角值:1 1=b=b1 1-a-a1 1 1测站测站ABOa1b1第第三三章章 地地图图数数据据源源(3 3)倒镜成盘右,瞄准右边)倒镜成盘右,瞄准右边)倒镜成盘右,瞄准右边)倒镜成盘右,瞄准右边B B,读取,读取,读取,读取b b2 2。(4)逆时针旋转瞄准左边A,读取a2。则下半测回角值:2=b2-
21、a2 2测站测站ABOa2b2(5)计算角值)计算角值 若:若:1 1-2 236 36(图根级)(图根级)则有:则有:=(1 1+2 2)/2/2第第三三章章 地地图图数数据据源源3 3 3 3、测回法记录格式、测回法记录格式、测回法记录格式、测回法记录格式254 24 06180 05 0074 19 06右右ABO左左AB00 04 1874 23 42 74 19 2474 19 15ABO 测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标水平度盘水平度盘读数读数 半测回半测回角值角值 一测回一测回角值角值 示示 意意 图图第第三三章章 地地图图数数据据源源u测回法小结测回法小结:u度盘配置方法度盘配
22、置方法:若观测若观测N N个测回,各测回间按个测回,各测回间按180180/N/N的差值来的差值来配置度盘。配置度盘。第第三三章章 地地图图数数据据源源 方向观测法及记录方向观测法及记录 1适用:在一个测站上需要观测两个以上方向。2步骤:(例有四个观测方向)(例有四个观测方向)ABOCD(1 1)上半测回)上半测回)上半测回)上半测回 选择一明显目标选择一明显目标选择一明显目标选择一明显目标A A A A作为起作为起作为起作为起始方向(零方向),用盘左始方向(零方向),用盘左始方向(零方向),用盘左始方向(零方向),用盘左瞄准瞄准瞄准瞄准A A A A,配置度盘,顺时针依,配置度盘,顺时针依,
23、配置度盘,顺时针依,配置度盘,顺时针依次观测次观测次观测次观测A A A A、B B B B,C C C C,D D D D,A A A A。盘盘左左零方向零方向第第三三章章 地地图图数数据据源源(2 2)下半测回)下半测回)下半测回)下半测回 倒镜成盘右,逆时针依次观测A,D,C,B,A。(3)各方向盘左、盘右读数的平均值 平均值=盘左读数+(盘右读数180)/2ABOCD盘盘右右零方向零方向第第三三章章 地地图图数数据据源源(4 4)归零方向值)归零方向值)归零方向值)归零方向值 将各方向平均值分别减去零方向平均值,即得各方将各方向平均值分别减去零方向平均值,即得各方将各方向平均值分别减去
24、零方向平均值,即得各方将各方向平均值分别减去零方向平均值,即得各方 向归零方向值。向归零方向值。向归零方向值。向归零方向值。注意:零方向观测两次,应取平均值。注意:零方向观测两次,应取平均值。注意:零方向观测两次,应取平均值。注意:零方向观测两次,应取平均值。(5 5)各测回归零方向值的平均值)各测回归零方向值的平均值)各测回归零方向值的平均值)各测回归零方向值的平均值 同一方向值各测回间互差同一方向值各测回间互差同一方向值各测回间互差同一方向值各测回间互差:J:J:J:J6 6 6 624(J212 )24(J212 )24(J212 )24(J212 )。同理同理同理同理:各测回间按各测回
25、间按各测回间按各测回间按180180180180/N/N/N/N的差值来配置水平度盘。的差值来配置水平度盘。的差值来配置水平度盘。的差值来配置水平度盘。第第三三章章 地地图图数数据据源源第第三三章章 地地图图数数据据源源3 3计算、记录计算、记录计算、记录计算、记录 (1 1)半测回归零差)半测回归零差 J J6 6 18 18 (J J2 2 12 12 )。(2 2)2C2C值(两倍照准误差)值(两倍照准误差)2C=2C=盘左读数(盘右读数盘左读数(盘右读数180180);一测回内一测回内2C2C互差:互差:J J6 6 60 60 (J J2 218 18 )。第第三三章章 地地图图数数
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