外业测量方法

一测绘基本概念

测绘学研究的对象是地球整体及其表面和外层空间中的各种自然物体和人造物体的有关信息。它研究的内容是对这些与地理空间有关的信息进行采集、处理、管理、更新和利用。它既要研究测定地面点的几何位置、地球形状、地球重力场，以及地球表面自然形态和人工设施的几何形态；又要结合社会和自然信息的地理分布，研究绘制全球和局部地区各种比例尺的地形图和专题地图的理论和技术。

二、测绘学的主要任务

主要任务是测图和测设两大内容。

1、将地面上存在的各种地形、地物利用测量的方法确定具体位置并用规定的符号与一定比例绘制成图的各种，称为测图。

2 、将各种工程设计的点位用测量方法测设到实地。称为测设（又称放样）。

三、测绘学的分科

伴随着社会的进步，科学技术的发展，各方面对测量的要求不断变化和提高，测绘学的分科也越来越细，诸如以下学料：

⑴大地测量学：研究和测定地球的形状、大小和地球重力场，以及测定特定地面上点的空间位置。

⑵工程测量学：研究工程建设和资源开发中，在规划、设计、施工和运营管理各个阶段进行的控制测量、地形测绘和施工放样、变形监测的理论、技术和方法的学科。

⑶地图制图学：研究用地图图形信息反映自然界和人类社会各种现象的空间分布、相互联系及其动态变化。

⑷海洋测绘：研究以海洋水体和海底为对象所进行的测量和海图编制理论、方法的学科。

测量学是一门理论性、实践性、应用性很强的学科，除了懂得理论知识外，还要很强的实践能力。才能对测量有个全面的、系统的认识。

测量工作的主要任务是按照《工程测量规范》规定提供点位的空间信息，在工作中稍有不慎，发生错误，将造成很大损失，这是绝对不允许的。因此在测量中要注意一下几个方面：养成认真细致的工作习惯，尽可能减少粗差；坚持按照规范作业的原则，以保持测量工作和成果的严肃性；树立和加强检核工作的责任感，以保证数据的正确性；测量工作都是外业工作，工作环境较差。因而要有团结集体精神和吃苦耐劳的工作作风，以保证测量工作的顺利进行和成果的高质量。

四、地面点位的确定

由于测量工作都是在地球表面上进行的。所以在说明如何确定地面点位之前，先介绍有关地球形状和大小的知识。

由于地球表面上陆地仅占29%，而海洋却占71%，我们可以将地球总的形状看作一个被海水包围的球体。设想由静止的海水面延伸进大陆和岛屿后包围整个地球的连续表面，称为水准面。由于海水时高时低，因此水准面有无数个，其中与静止的平均海水面重合的闭合曲面叫大地水准面（是测量工作的基准面）。它包围的地球形体称为大地体。如图1所示

图1 大地水准面和参考椭球面

大地水准面虽然比地球的自然表面要规则很多，但是还是没有数学公式表示出来。为了方便于测绘成果的计算，我们选择一个大小和形状与大地水准面极为接近又能用数学公式表示的几何形

体，即椭球体。我国1980年国家大地坐标系采用的是1975年国际椭球参数：长半轴a=6378140m 短半轴b=6356743m 扁率f=(a-b)/a=1:298.257。所以在一般测量工作中，可把地球看作一个圆球，其半径为R=（a+a+b）/3 =6371km

地面上任意一点的位置分为平面位置和空间位置，平面位置可用坐标（地理坐标、平面直角坐标）表示，空间位置是在平面位置的基础上再加上高程。

⑴地理坐标

指用大地经度和大地纬度来表示地面点在球面上的位置，称为地理坐标。

⑵平面直角坐标

在小的区域进行测量时，用经纬度表示点的平面位置不是很方便。通过把局部椭球面看作一个水平面。则点的平面位置就可以用该点在平面直角坐标系中的直角坐标（x,y）来表示。

以南北方向为X轴，向北为正，而以东西方向为Y轴，向东为正。

高程分为绝对高程（海拔高程）、相对高程两种。

⑴绝对高程：地面任意一点到大地水准面的铅垂距离。简称高程。如图2中的H

⑵相对高程:点到任意水准面的距离。用H’

⑶地面上两点间高程差称为高差，用h表示，

图2 高程和高差

我国从1987年开始，采用青岛验潮站1952-1979年的周期平均海水面的平均值，作为新的平均海水面，并命名为“1985国家高程基准”。起算的高程为72.260m.

五、测量工作概述

测绘的内容很多，应用领域也很广泛。归纳起来有两大类，即地形图测绘和土木工程施工测量（简称测设）。为了使测量工作有条不紊，保证测量成果的质量，实测时必须遵循一定的原则和规程、规范。

5.1、测量工作的原理

测量工作应遵循两个原则：一是“由整体到局部，由控制到碎部”，二是“步步检核”。第一项原则是对总体工作而言。任何测绘工作都应先总体布置，然后再分阶段、分区、分期实施。在实施过程中要先布设平面和高程控制网，确定控制点平面坐标和高程，建立全国、全测区的统一坐标系。在此基础上再进行细部测绘和具体建（构）筑物的施工测量。只有这样，才能保证全国各单位各部门的地形图具有统一的坐标系统和高程系统。减少控制测量误差的积累，保证成果质量。

第二项原则是对具体工作而言。对测绘工作的每一个过程、每一项成果都必须检核。在保证前期工作无误条件下，方可进行后续工作，否则会造成后续工作的困难，甚至全部返工。只有这样，才能保证测绘成果的可靠性。

5.2、地形图的测绘

为了保证全国各地区测绘的地形图能有统一的坐标系，并能减少控制测量误差积累，国家测绘局在全国范围内建立了能覆盖全国的平面控制网和高程控制网。

在测绘地形图时，首先应在测区范围内布设测图控制网及测图用的图根控制点。这些控制网应

与国家控制网联测，使测区控制网与国家控制网的坐标系统一致。图根控制点还应便于安置仪器进行测图。如图3中，A、B、C、D为图根控制点，A、B点只能测山前的地形图，山后要用C、D点测量。地物、地貌特征点也称为碎部点，地形图碎部测量中大多采用极坐标法，

设地面上有三个点A、B、C其中A、B为已知点，现要测定C点的平面坐标和高程。将仪器架在B 点，测定水平角P,量测BC的距离和高差，即可得到C点的平面位置和高程。所以测角、量边、测高程是测量的基本工作。

图3 图根点的选取

5.3、施工测量

施工测量包括对建（构）筑物施工放样、建（构）筑物变形监测、工程竣工测量等。施工测量的首要工作也是要做好控制点布测。只有这样才能保证将设计的建（构）筑物位置正确地测设到地面上，作为施工的依据。

六、数据采集

6.1、作业组织

（1）外业数字测图一般以所测区域(测区)为单位统一组织作业和组织数据。当测区较大或有条件时，可在测区内按自然带状地物(如街道线、河沿线等)为边界线构成分区界限，分成若干相对独立的分区。

（2）各分区之间在数据采集和处理时不应存在矛盾，避免造成数据重叠或漏测。

（3）当有地物跨越不同分区时，该地物应完整的在某一分区内采集完成。

6.2、准备工作

（1) 每日施测前，应对控制点数据进行检校，并应对全站仪与电子手簿或电子平板的连接、测图软件或数据采集软件及其全部的通讯连接进行试运行检查，确保无误方可使用。

（2) 一般应在每日施测前、后记录有关的控制点坐标数据。

（3）各小组安排专人对仪器进行收发、充电等。

6.3、仪器设置及测站定向检查

（1) 仪器对中偏差不大于5mm,

（2）以较远一测站点(或其他控制点)标定方向(起始方向)，另一测站点(或其他控制点)作为检核，算得检核点平面位置误差不大于0.2*M*10-3(m)（M为测图比例尺分母）

（3）检查另一测站点(或其他控制点)的高程，其较差不应大于1/6等高距。

（4）每站数据采集结束时应重新检测标定方向，检测结果如超出2), 3)两项所规定的限差，其检测前所测的碎部点成果须重新计算，并应检测不少于两个碎部点。