教学目标：掌握三角网外业观测方法和测站平差,了解精密导线测量和...

第2讲
教学目标：掌握三角网外业观测方法和测站平差，了解精密导线测量和精密水准测量的要点及方法。
重点难点：方向观测法

二、 三角网的角度观测
工程测量规范中对各等级三角测量精度和测回数的规定见表2-4。
1. 观测方法和注意事项
三角网的角度观测一般采用方向观测法（即全圆测回法）。表2-5中数据为全圆测回法水平角观测的记录和计算示例。
为了减弱度盘和测微器刻划误差的影响,应将各测回起始方向的读数均匀分布在度盘和
测微器的不同位置上，各测回起始方向的读数可按下列公式计算

式中
m-测回数；
j -测回序号（j =1、2、3...、m）；
i'-水平度盘最小间隔分划值，DJ1型仪器为4'，DJ2型仪器为10'；
w-测微器分格数，DJ1型仪器w=60格，DJ2型仪器w=600"。
有关规范中均根据上述公式编制了方向观测法度盘位置表。
2. 方向观测法的计算与检核
方向观测水平角时，应满足表2-6中的各项限差要求。
（1）检核计算方向观测值：
（2）检核计算半测回归零差：如果归零差超限,该半测回应重测。
（3）计算2c值： 2c互差超过规定应予重测。
（4）计算方向值：
（5）计算归零方向值；
（6）计算各测回同一方向的归零方向值。
3. 方向观测注意事项
（1）选择最有利的时间观测，在通视良好，成象清晰、稳定的时候进行。一般晴天在日出一小时后的1~2小时内和下午3~4时到日落前一小时这段时问最适宜。阴天时全天任何时间都可进行。
（2）要特别注意旁折光对角度观测的影响。
（3）在每半个测回中，照准部只准按一个方向转动，不允许有相反方向的转动。
（4）微动螺旋必须以旋进方向照准目标。测微器以旋进方向使度盘分划线重合。
（5）认真消除视差。在一测回的观测过程中不得重新调焦，以免引起视准轴的变动。
（6）仪器不得受阳光直接照射，三脚架也不要受阳光直接照射。
（7）在观测过程中，照准部水准管不得偏离中心位置一格。
（8）水平角观测的结果超过限差时，应在原度盘位置上进行重测。
方向观测结束后，应立即按各方向的观测值计算三角形的闭合差，三角形角度闭合差的限值Fβ 按下式计算

式中mβ为设计要求的测角中误差。
三角形角度闭合差检查合格，按下式计算测角中误差

式中，w为各三角形的角度闭合差；n为所测三角形的个数。
实际得出的测角中误差mβ 应小于设计要求的测角中

误差。否则应检查原因，首先在角度闭合差较大的有关各测站上进行重测。
三、 基线测量
工程测量规范中规定，选择测距边，应符合下列要求：
1．测距边直接选在地面覆盖物相同的地段，不宜在发热体的上空；
2．测线上不应有障碍物，四等及以上的测线应离开地面或障碍物1.3m以上；
3. 测线应避开高压线等强电磁场的干扰；
另外，对测距的作业、测距边的水平距离计算和精度评定，均有详细规定和要求，实施时应按相应要求执行即可。
2-4 精密导线
一. 工程精密导线的布设
一般原则为：
1． 导线宜布设成直伸形状，在必要的情况下，可以布设成直伸的导线闭合环。
2． 导线边所在位置应便于测距。
3． 导线点彼此之间通视良好，减弱折光的影响。
4． 尽量布置长边，以提高测距的相对精度并使导线点数减少。
5． 导线点所在位置应便于放样和连测。
6． 导线点所在位置应尽量避开滑坡，塌方等地质不稳定的地方，并避免施工的干扰。
二. 工程精密导线的测量方法
导线测量作业与三角测量基本相同，包括图上设计、选点、造标、埋石、测角、侧边和高程测量。
1. 精密导线的角度测量
应以半数测回分别观测导线的前进方向的左角和右角，一般用奇数测回的度盘位置测左角，用偶数测回的度盘位置测右角。但在观测右角时，仍以左角起始方向为准配置度盘位置。不论是左角或右角都用测回法观测。观测结束后，左、右角分别取中数，按下式检查左、右角之和与圆周角的闭合差，即

Δ不应大于表2-9的规定。
为了消除旁折光影响，一个测站的全部测回数，至少应分配在两个不同的时间段观测。
2. 精密导线的边长测量
表2-10列出了《新建铁路工程测量规范》中光电测距仪的精度、仪器和测回数的规定。
3. 工程精密导线的数据处理简介
精密导线测量的结果是各角的角值和各边的边长。依据所布设的导线形式，在对外业观测结果进行整理、检查后，即可选择适宜的平差方法进行处理。
导线环角度闭合差，应不大于按下式计算的限差

导线的测角中误差应按下式计算，并应符合测量设计的精度要求。


导线的平差计算宜采用间接平差、条件平差。当导线精度要求不高时，如四、五等导线亦可采用近似平差。
2-5 高程控制网
高程控制网是进行大比例尺测图和工程建筑物放样的高程控制基础，建立高程控制网的常用方法

是水准测量和三角高程测量。
一. 高程控制网的布设
图上设计应注意以下几点：
1.水准路线应尽量沿坡度较小、土质坚实、施工方便的道路布设，以减弱前后视折光误差的影响。尽量避免跨越河流、湖泊、沼泽与峡谷等障碍物；
2.布设首级高能控制网时，应考虑到高程控制网的进一步加密；
3.水准网应尽可能布设成环形网或结点网，在个别情况下，亦可布设成附合路线。水准点间的距离，一般地区为2～4km,城市建筑区为1～2km，工业区为1km；
4.应与国家水准点进行联网，以求得高程系统的统一。
二. 精密水准仪和水准尺
1. 精密水准仪的特点
(1) 水准器有较高的灵敏度，可借以建立精确的水平视线。
(2) 必须有光学测微器装置，用来精确地在水准尺上读数，以提高测量精度。
(3) 望远镜有良好的光学性能。
(4) 仪器的视准轴与水准轴之间的联系相对稳定，并受外界条件的影响较小。
表12-12列出了我国水准仪系列的有关技术参数。
2. 精密水准仪的类型
微倾式，自动安平，电子
3. 精密水准尺的特点
1） 当空气的温度发生变化时，水准标尺的长度必须稳定或变化甚微。
2） 水准标尺的分划必须十分正确和精密，分划的偶然误差和系统误差都应很小。
3） 水准标尺在构造上必须保证全长笔直，并且不易发生弯曲或扭转。
4） 水准标尺上应附有圆水准器，以便在观测时扶尺者借以保持水准尺的垂直位置。为了扶尺的方便,在水准标尺尺身后面应装配扶尺环.
5） 水准标尺底面应钉有坚固耐磨的金属板，使其不易磨损。
水准测量时，水准标尺应立于特制的尺垫或尺桩上。
三. 精密水准测量的实施
工程测量中，将水准测量分为二、三、四等三个等级，其精度指标与国家水准测量的相应等级一致。
1. 二等精密水准测量作业的一般规定
水准测量中存在各种误差，根据误差的性质及其影响规律，规范中对精密水准测量的实施作出了各种相应的规定，以尽可能消除或减弱各种误差对观测结果的影响。
（1）仪器距前、后视水准尺的距离应尽量相等，其差应小于规定的限值。对二等水准测量，一测站前、后视距差应小于1.0m；前、后视距累计差应小于3m.这样，可消除或减弱与距离有关的各种误差对观测高差的影响，如i角误差和垂直折光及调焦运行误差等。
（2）在两相邻测站上，应按奇、偶数测站的观测程序进行观测，即分别按"后前前后"和"前后后前"的观测程序在相邻测站上交替进行。这样可以消除或减弱与时间成比例均匀变化的误差对观测高差的影响，

如i角的变化和仪器的垂直位移等。
（3）在一测段的水准路线上，测站的数目应安排成偶数。这样，可以消除或减弱两水准标尺零点差和交叉误差在仪器垂直轴倾斜时对观测高差的影响。
（4）每一测段的水准路线上，应进行往、返测。这样可消除或减弱性质相同、正负号也相同的误差影响，如水准标尺垂直位移的误差影响。
（5）一个测段的水准路线往、返测应在不同条件下进行（如上午或下午）。
对于观测时间、视距长度和视线离地面的高度也有相应的规定。观测应在成像稳定的条件下进行。这些规定的主要作用，是为了消除或减弱复杂的大气折光对观测高差的影响。
2. 二等精密水准测量的观测程序与步骤

3. 二等精密水准测量的计算步骤
4. 精度鉴定
计算每公里水准测量单程高差的偶然中误差

往返测每公里水准测量高差中数的偶然中误差为

当水准路线由若干个水准环构成网形时，可根据各环的高差闭合差W来鉴定水准测量的全中误差。其计算往返测每公里高差中数的全中误差的公式为

式中w是经正常位水准面不平行改正后计算的环形闭合差，以mm为单位；F是环形周长，以Km为单位；N是水准环的数目。
规范规定，对于二等水准测量，；四等水准测量，。
土木工程测量学教程（下）教案 2-1