第五章 大地测量的基本技术与方法(4)PPT课件
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大地测量学基础 PPT课件
我国统一的国家大地控制网的布设开始于20世 纪50年代初，60年代末基本完成，先后共布设一 等三角锁401条，一等三角点6 182个，构成121个 一等锁环，锁系长达7.3万km。一等导线点312个， 构成10个导线环，总长约1万km。1982年完成了 全国天文大地网的整体平差工作。网中包括一等三 角锁系，二等三角网，部分三等网，总共约有5万 个大地控制点，30万个观测量的天文大地网。平差 结果表明：网中离大地点最远点的点位中误差为 ±0.9m，一等观测方向中误差为±0.46″。
11:06:20
（4）优缺点 三角测量的优点是：图形简单，结构强，几何
条件多，便于检核，网的精度较高。 三角测量的缺点是：在平原地区或隐蔽地区易
受障碍物的影响，布设困难，增加了建标费用； 推算而得的边长精度不均匀，距起始边越远边 长精度越低。
（5）适用：山区
11:06:20
2. 导线测量法
11:06:20
5. 中国地壳运动观测网络
中国地壳运动观测网络是中国地震局、总参测绘 局、中国科学院和国家测绘局联合建立的，主要是 服务于中长期地震预报，兼顾大地测量的目的。该 网络是以GPS为主，辅以SLR和VLBI以及重力测量 的观测网络，它由三个层次的网络组成，即25站连 续运行的基准网、56站定期复测的基本网和1 000 站复测频率低的区域网。
5）GPS定位精度应因地制宜
注重点位的适用性和站址的科学性
11:06:20
四、国家水平控制网的布设方案
（一）、常规大地测量方法布设国家三角网 1. 国家一等三角锁的布网方案
一等锁是国家大地控制网的骨干，沿经纬线方向纵
横交叉布满全国。 一等锁在纵横交叉处设置起算边，起算边两端点应
精确测定天文经纬度和天文方位角。 一等锁两起算边之间的锁段长度一般为200km左右，
大地测量学基础：第5章 大地测量基本技术与方法(1)
第五章 大地测量基本技术与方法
§5－1 建立国家平面大地控制网的基本原理 §5－2 建立国家高程控制网的基本原理 §5－3 建立工程测量控制网的基本原理 §5－4 大地测量仪器 §5－5 精密角度测量方法 §5－6 精密距离测量方法 §5－7 精密高差测量方法 备讲1—精密水准仪与水准尺的检验 备讲2—球气差系数和大气折光系数 备讲3—三角高程测量的精度 备讲4—垂线偏差对三角高程的影响
折角，折线上的转折点叫导线点（控制点）。 • 测定导线点平面坐标的工作叫导线测量。通过测量导线边长和转
折角，再根据起算点及附合点的已知数据，可求出所有导线点的 平面坐标。
β
D
• 导线的形式：附合导线、闭合导线、支导线和导线网。
• 导线网是由若干条附合导线或闭合导线构成的网状图形。 • 导线网包括：一个节点的导线网、两个以上节点的导线网和两个
A
a
az B
• VLBI测量长度的相对精度可达10-6。
• 该技术在研究地球极移、地球自转速率的短周期变化、地球固体 潮、大地板块运动的相对速率和方向中得到广泛的应用，在常规 大地测量中很少用。
3*、惯性测量系统(INS)
• 惯性测量是利用惯性力学基本原理，在相距较远的两点之间，对 装有惯性测量系统的运动载体(汽车或直升飞机)从一个已知点到另 一个待定点的加速度，分别沿三个正交的坐标轴方向对加速度分 量进行两次积分，从而求定其运动载体在三个坐标轴方向的坐标 增量，进而求出待定点的位置。
• 因此，在普遍应用全站仪和GPS定位技术的现代，城市控制测量 和工程控制测量基本上不采用三角网。
2. 导线测量法 • 导线：由设站点（控制点）连成的折线（若干条直线首尾相连）。 • 布设控制点时，使点与点之间单线相连形成链状折线，测量出边
§5－1 建立国家平面大地控制网的基本原理 §5－2 建立国家高程控制网的基本原理 §5－3 建立工程测量控制网的基本原理 §5－4 大地测量仪器 §5－5 精密角度测量方法 §5－6 精密距离测量方法 §5－7 精密高差测量方法 备讲1—精密水准仪与水准尺的检验 备讲2—球气差系数和大气折光系数 备讲3—三角高程测量的精度 备讲4—垂线偏差对三角高程的影响
折角，折线上的转折点叫导线点（控制点）。 • 测定导线点平面坐标的工作叫导线测量。通过测量导线边长和转
折角，再根据起算点及附合点的已知数据，可求出所有导线点的 平面坐标。
β
D
• 导线的形式：附合导线、闭合导线、支导线和导线网。
• 导线网是由若干条附合导线或闭合导线构成的网状图形。 • 导线网包括：一个节点的导线网、两个以上节点的导线网和两个
A
a
az B
• VLBI测量长度的相对精度可达10-6。
• 该技术在研究地球极移、地球自转速率的短周期变化、地球固体 潮、大地板块运动的相对速率和方向中得到广泛的应用，在常规 大地测量中很少用。
3*、惯性测量系统(INS)
• 惯性测量是利用惯性力学基本原理，在相距较远的两点之间，对 装有惯性测量系统的运动载体(汽车或直升飞机)从一个已知点到另 一个待定点的加速度，分别沿三个正交的坐标轴方向对加速度分 量进行两次积分，从而求定其运动载体在三个坐标轴方向的坐标 增量，进而求出待定点的位置。
• 因此，在普遍应用全站仪和GPS定位技术的现代，城市控制测量 和工程控制测量基本上不采用三角网。
2. 导线测量法 • 导线：由设站点（控制点）连成的折线（若干条直线首尾相连）。 • 布设控制点时，使点与点之间单线相连形成链状折线，测量出边
《大地测量学》课件
激光雷达地形测量
利用激光雷达技术获取高 精度地形数据，常用于数 字高程模型（DEM）的建 立。
激光雷达遥感
通过激光雷达技术获取地 表信息，用于地质、环境 监测等领域。
其他大地测量技术与方法
重力测量
利用重力加速度的差异来测定地球重力场参数，常用于地球 物理研究。
惯性导航
利用惯性传感器来测定运动物体的姿态、位置和速度，常用 于海洋和航空导航。
大地测量学的应用领域
• 总结词：大地测量学的应用领域非常广泛，包括地理信息系统、资源调 查、城市规划、灾害监测等。
• 详细描述：大地测量学在地理信息系统中的应用主要是提供高精度、高分辨率的地理信息数据，用于地图制作、土地规 划、环境监测等领域。在资源调查方面，大地测量学可以通过对地球的重力场和磁场进行测量，探测地下矿产资源，并 对海洋资源进行调查和监测。此外，大地测量学在城市规划中也有广泛应用，例如通过卫星遥感技术对城市环境进行监 测和评估，以及利用GPS技术对城市交通进行管理和优化。最后，大地测量学在灾害监测方面也发挥了重要作用，例如 通过大地测量技术对地震、火山、滑坡等自然灾害进行监测和预警。
大地测量在地理信息系统中的应用领域
基础地理信息获取
大地测量提供高精度的地 理坐标和地形数据，是GIS 获取基础地理信息的重要 手段。
地图制作与更新
大地测量数据可用于制作 高精度地图，并定期更新 以确保地图的准确性和现 势性。
空间分析与应用
大地测量数据与其他空间 数据结合，可进行空间分 析、规划、决策等应用。
大地测量在地理信
05
息系统中的应用
地理信息系统概述
地理信息系统定义
地理信息系统（GIS）是一种用于采集、存储、处理、分析和显示 地理数据的计算机系统。
第五章 大地测量的基本技术与方法(1)
② 技术设计的内容和方法 [1] 搜集和分析资料 （1）测区内各种比例尺的地形图。 （2）已有的控制测量成果（包括全部有关技术文件、图表、手簿 等等）。 （3）有关测区的气象、地质等情况，以供建标、埋石、安排作业 时间等方面的参考。 （4）现场踏勘了解已有控制标志的保存完好情况。 （5）调查测区的行政区划、交通便利情况和物资供应情况。若在 少数民族地区，则应了解民族风俗、习惯。 对搜集到的上述资料进行分析，以确定网的布设形式，起始 数据如何获得，网的未来扩展等。 其次还应考虑网的坐标系投影带和投影面的选择。 此外还应考虑网的图形结构，旧有标志可否利用等问题。
上海港GPS扩展网网图
2 甚长基线干涉测量（VLBI） 甚长基线干涉测量系统是在甚长基线的两端(相距几千公里)， 用射电望远镜，接收银河系或银河系以外的类星体发出的无线电辐 射信号，通过信号对比，根据干涉原理，直接确定基线长度和方向 的一种空间技术。长度的相对精度可优于10-6，对测定射电源的空 间位置，可达0.001”，由于其定位的精度高，可在研究地球的极移 、地球自转速率的短周期变化、地球固体潮、大地板块运动的相对 速率和方向中得到广泛的应用。
（3）从安全生产方面考虑 点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压电线等应有一定的 距离。 图上设计的方法及主要步骤 图上设计宜在中比例尺地形图（根据测区大小，选用1：25 000～1 ：100 000地形图）上进行，其方法和步骤如下： a 展绘已知点； b 按上述对点位的基本要求，从已知点开始扩展； c 判断和检查点间的通视； d 估算控制网中各推算元素的精度； e 据测区的情况调查和图上设计结果，写出文字说明，并拟定作业 计划。
2. 大地控制网应有足够的精度。 国家三角网的精度，应能满足大比例尺测图的要求。在测图中 ，要求首级图根点相对于起算三角点的点位误差，在图上应不 超过±0.1mm，相对于地面点的点位误差则不超过 ±0.1Nmm(N 为测图比例尺分母)。 为使国家三角点的误差对图点的影响可以忽略不计，应使相邻国 家三角点的点位误差小于(1/3) ×0.1Nmm。
大地测量PPT课件幻灯片资料
1e2 W
sinB 1 V
sin B
taun 1e2taB n W taB n V
dBV2 1e2
2020/8/2
du
2、贝塞尔大地投影
（1） 基本原理（Basic Principles） 建立以椭球中心为中心，以任意长（或单位长）为半径的辅助
球，按以下三个步骤计算。 第一， 按一定条件将椭球面元素投影到辅助球面上。 第二， 在球面上解算大地问题。 第三， 将求得的球面元素按投影关系换算到相应的椭球元素。
L2，B2，A2
2020/8/2
大地问题反解 已知P1点和P2点的大地 坐标（L1，B1），（L2， B2），计算两点间的大地 线长S及正反大地方位角A1 ，A2。即： L1，B1，L2, B2
S, A1, A2
大地问题解算的基本方法
1）、以大地线的三个微分方程为理论基础的。
dL
sin A sec N
lfl(0 ) d d 0 s ls d d2 2 ls 0s 2 2 d d3 3 l s0s 6 3 bfb(0 ) d d B 0 ss d d 2 B 2s 0s 2 2 d d 3 B 3s 0s 6 3 af(0 ) d d A 0 ss d d 2A 2s 0s 2 2 d d 3A 3s 0s 6 3
1、归化纬度
大地纬度与归化纬度之间的关系
x a co us
x2 a2
y2 b2
1
x a cosu y b sin u
2020/8/2
1、归化纬度
x a cosu y b sin u
xWa cosB
y
a(1e2) W
sinB
b
1e2 W
sinB
大地测量(全套教学课件110p)
X
子午圈曲率半径
M dS dB
dS dx sin B
M dx 1 dB sin B
x a cosB W
dx dB
a
sin
BW cosB W2
dW dB
dW d 1 e2 sin 2 B e2 sin B cos B
dB
dB
W
dx dB
a sin B W3
(1
e2 )
N n0 'n2 'cos2 B n4 'cos4 B n6 'cos6 B n8 'cos8 B
m0 ' c a / (1 e2 )
m2
'
3 2
e'2
m0
'
m4
'
5 4
e'2
m2
'
m6
'
7 6
e'2
m4
'
m8
'
9 8
e'2
m6
'
(m10
'
)
11 10
e'2
m8
'
n0 ' c a /
2、空间直角坐标系
定义： 1、坐标原点位于总地 球椭球(或参考椭球)质心； 2、Z轴与地球平均自转轴相重合， 亦即指向某一时刻的平均北极点； 3、X轴指向平均自转轴与平均格 林尼治天文台所决定的子午面与赤道面的交点G； 4、Y轴与此平面垂直，且指向东为正。
地心空间直角系与参心空间直角坐标系之分。
3、子午面直角坐标系
径乘以两截弧平面夹角的余弦。
r N cosB
大地测量学基础ppt课件
处处与重力方向相切的曲线称为力线。力线与所有水准 面都正交，彼此不平行是空间曲线。
3
二、大地水准面
与平均海水面相重合，不受潮汐、风浪及大气压变化影响， 并延伸到大陆下面处处与铅垂线相垂直的水准面称为大地水 准面，由它包围的形体称为大地体，可近似地把它看成是地 球的形状。
我国曾规定采用青岛验潮站求得的1956年黄海平均海水面 作为我国统一高程基准面，1988年改用“1985国家高程基准” 作为高程起算的统一基准。
Z轴：与地球平均自转轴相 重合，亦即指向某一时刻的平 均北极点。
X轴：指向平均自转轴与平 均格林尼治天文台所决定的子 午面与赤道面的交点。
16
五、天文坐标系
1）天文坐标系是以铅垂线为依 据建立起来的。
2）一点的坐标用天文经度 及
天文纬度 表示。
3）所谓天文纬度是P点的铅垂线 与地球赤道面形成的锐角，
A、B两点平均高度(可用近似值代替)
(g
m o
)m
H AB
是ＡＢ路线上的正常重力
42
3.3 高程系统概论
3.3.４ 国家高程基准 一、高程基准面
1956年黄海高程系统：1957年确定青岛验潮站为我国 基本验潮站，该站1950年至1956年7年间的潮汐资料推求 的平均海水面作为我国的高程基准面。
正常重力并不顾及地球内部质量和密度分布的不规 则，而仅仅与纬度有关，其计算公式为：r＝r0－ 0.3086H
(r0:平均椭球面上的重力值）
6
四、 正常椭球和水准椭球 总地球椭球和参考椭球
正常椭球的定位和定向：
其中心和地球质心重合 其短轴与地轴重合 起始子午面与起始天文子午面重合
39
3
二、大地水准面
与平均海水面相重合，不受潮汐、风浪及大气压变化影响， 并延伸到大陆下面处处与铅垂线相垂直的水准面称为大地水 准面，由它包围的形体称为大地体，可近似地把它看成是地 球的形状。
我国曾规定采用青岛验潮站求得的1956年黄海平均海水面 作为我国统一高程基准面，1988年改用“1985国家高程基准” 作为高程起算的统一基准。
Z轴：与地球平均自转轴相 重合，亦即指向某一时刻的平 均北极点。
X轴：指向平均自转轴与平 均格林尼治天文台所决定的子 午面与赤道面的交点。
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五、天文坐标系
1）天文坐标系是以铅垂线为依 据建立起来的。
2）一点的坐标用天文经度 及
天文纬度 表示。
3）所谓天文纬度是P点的铅垂线 与地球赤道面形成的锐角，
A、B两点平均高度(可用近似值代替)
(g
m o
)m
H AB
是ＡＢ路线上的正常重力
42
3.3 高程系统概论
3.3.４ 国家高程基准 一、高程基准面
1956年黄海高程系统：1957年确定青岛验潮站为我国 基本验潮站，该站1950年至1956年7年间的潮汐资料推求 的平均海水面作为我国的高程基准面。
正常重力并不顾及地球内部质量和密度分布的不规 则，而仅仅与纬度有关，其计算公式为：r＝r0－ 0.3086H
(r0:平均椭球面上的重力值）
6
四、 正常椭球和水准椭球 总地球椭球和参考椭球
正常椭球的定位和定向：
其中心和地球质心重合 其短轴与地轴重合 起始子午面与起始天文子午面重合
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大地：工程测量学(共42张PPT)
第十二页，共四十二页。
★掌握(zhǎngwò)测量学的基本概念，基本理论 ★熟练操作常用的测量仪器 ★掌握又快又准确地测、算、绘的技术
★熟练读图和用图
第十三页，共四十二页。
一、地球(dìqiú)形状
地球既围绕太阳(tàiyáng)旋转又绕 自己的轴自转，地球上的物体将 受到地球、太阳(tàiyáng)、月亮引力、 离心力等多种力的作用，而其中 主要是受到离心力和地球质心吸 引力的作用，这两个力的合力称为
第三页，共四十二页。
： 技术 发展 (jìshù)
测量(cèliáng)技术 地面人工测量 摄影测量
数字(shùzì)自动化测量
测量成果 纸质地形图 数字地图
地理信息系统
利用光学仪器
航摄仪进行空中摄影获取像片
利用全站仪
数字测量
GPS
第四页，共四十二页。
◎大地测量学 ◎航空摄影测量与遥感
◎工程 测量学 (gōngchéng) ◎地图制图学 ◎海洋测量学 ◎普通测量学
大
球
地
自
水
然
准
表Hale Waihona Puke 面面第十七页，共四十二页。
1. 要求：①总质量=地球质量，中心与质心重合， 短轴与旋转轴重合。
②旋转角速度与地球自转(zìzhuàn)速度相等。
③表面与大地水准面拟合最好。
大地水准面
b a
第十八页，共四十二页。
旋转椭球面
大地水准面与 椭球面高差 最大差为±200m
2.我国采用(cǎiyòng)的参考椭球体几何参数
p
R
第三十九页，共四十二页。
§1.5 用水平面代替(dàitì)水准面的限度
1. 对距离(jùlí)的影响
★掌握(zhǎngwò)测量学的基本概念，基本理论 ★熟练操作常用的测量仪器 ★掌握又快又准确地测、算、绘的技术
★熟练读图和用图
第十三页，共四十二页。
一、地球(dìqiú)形状
地球既围绕太阳(tàiyáng)旋转又绕 自己的轴自转，地球上的物体将 受到地球、太阳(tàiyáng)、月亮引力、 离心力等多种力的作用，而其中 主要是受到离心力和地球质心吸 引力的作用，这两个力的合力称为
第三页，共四十二页。
： 技术 发展 (jìshù)
测量(cèliáng)技术 地面人工测量 摄影测量
数字(shùzì)自动化测量
测量成果 纸质地形图 数字地图
地理信息系统
利用光学仪器
航摄仪进行空中摄影获取像片
利用全站仪
数字测量
GPS
第四页，共四十二页。
◎大地测量学 ◎航空摄影测量与遥感
◎工程 测量学 (gōngchéng) ◎地图制图学 ◎海洋测量学 ◎普通测量学
大
球
地
自
水
然
准
表Hale Waihona Puke 面面第十七页，共四十二页。
1. 要求：①总质量=地球质量，中心与质心重合， 短轴与旋转轴重合。
②旋转角速度与地球自转(zìzhuàn)速度相等。
③表面与大地水准面拟合最好。
大地水准面
b a
第十八页，共四十二页。
旋转椭球面
大地水准面与 椭球面高差 最大差为±200m
2.我国采用(cǎiyòng)的参考椭球体几何参数
p
R
第三十九页，共四十二页。
§1.5 用水平面代替(dàitì)水准面的限度
1. 对距离(jùlí)的影响
《大地测量学基础》PPT课件
2）按投影面的形状分类
• （1）方位投影：以平面作为投影面，使平面与球面相切或相 割，将球面上的经纬线投影到平面上而成。
• （2）圆柱投影：以圆柱面作为投影面，使圆柱面与球面相切 或相割，将球面上的经纬线投影到圆柱面上，然后将圆柱面 展为平面而成。
• （3）圆锥投影：以圆锥面作为投影面，使圆锥面与球面相切 或相割，将球面上的经纬线投影到圆锥面上，然后将圆锥面 展为平面而成。
4)、投影带的划分
我国规定按经差6º和3º 进行投影分带。
6º带自首子午线开始， 按6º的经差自西向东分成60 个带。
3º带自1.5 º开始，按3 º的经差自西向东分成12 0个带。
高斯投影带划分
6º带与3º带中央子午线之间的关系如图:
3º带的中央子午线与6º带中央子午线及分带子午线重 合，减少了换带计算。
在椭球面上，因为子午线同平行圈 正交，又由于投影具有正形性质，因 此它们的描写线 及 pQ也必p正N交， 由图可见，平面子午线收敛角也就是 等于 在 点上pQ的 切线p 同平面
• 3、中国各种地图投影：
1）中国全国地图投影：斜轴等面积方位投影、斜轴等角方 位投影、伪方位投影、正轴等面积割圆锥投影、正轴等角割 圆锥投影。
• 2）中国分省（区）地图的投影：正轴等角割圆锥投影、正 轴等面积割圆锥投影、正轴等角圆柱投影、高斯-克吕格投 影（宽带）。
• 3）中国大比例尺地图的投影：多面体投影（北洋军阀时期 ）、等角割圆锥投影（兰勃特投影）（解放前）、高斯-克 吕格投影（解放以后）。
注：X轴向北为正， y轴向东为正。
x
高斯 自然 P （X，坐Y标）
赤道
O
y
中央子午线
由于我国的位于 北半球，东西横跨12 个6º带，各带又独自 构成直角坐标系。
大地测量学完整课件
国家和全球天文大地水平控制网、精密水 准网及海洋大地控制网
4)、研究为获得高精度测量成果的仪器和方法
5)、研究地球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关 的大地测量计算
6)、研究大规模、高精度和多类别的地面网、空间网及其 联合网的数学处理理论方法，测量数据库的建立及应用。
现代大地测量 (三个基本分支)
几何大地测量
物理理论大地测量
空间大地测量GPS
1)、几何大地测量学：即天文大地测量学 基本任务 确定地球形状、大小，地面点的几何位置 主要内容 国家大地测量控制网建立的理论、方法，精 密测角、测距、测水准；地球椭球数学性质，椭球面上 的测量计算，椭球数学投影，地球椭球几何参数的数学 模型等
公元827年,阿拉伯人阿尔曼孟通过弧长 测量,推算出纬度35°处的1°子午线弧 长等于111.8Km,比正确值110.95Km 只大1%
2、第二阶段:地球椭球阶段：最先由牛顿提出 在此阶段，理论方面 英国的牛顿:万有引力定律,地球椭球学说. 荷兰的斯涅耳:三角测量法 德国的开普勒:行星运动三大定律 荷兰的惠更斯:摆测重力原理 法国的勒让德:最小二乘法,重力位函数 法国的克莱罗:克莱罗定律 英国的普拉特和艾黎:地壳均衡学说
四、大地测量学的发展简史
1、第一阶段：地球圆球阶段： 将地球看成是圆球进行测量其大小（半径） 公元前六世纪，毕达哥拉斯最先提出地球圆球说。 首次地球半径测量：公元前三世纪，亚历山大学者埃拉托
色尼用子午圈弧长测量法来估算地球半径,与现代数据相比, 误差约 100Km.
亚历山大城
φ
赛尼城
S φ
R
最早一次对地球大小的实测： 我国唐代张遂指导进行。得出子午线上 纬度差一度，地面相距约132Km，与现 代值110.95Km相比，误差约21Km。
4)、研究为获得高精度测量成果的仪器和方法
5)、研究地球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关 的大地测量计算
6)、研究大规模、高精度和多类别的地面网、空间网及其 联合网的数学处理理论方法，测量数据库的建立及应用。
现代大地测量 (三个基本分支)
几何大地测量
物理理论大地测量
空间大地测量GPS
1)、几何大地测量学：即天文大地测量学 基本任务 确定地球形状、大小，地面点的几何位置 主要内容 国家大地测量控制网建立的理论、方法，精 密测角、测距、测水准；地球椭球数学性质，椭球面上 的测量计算，椭球数学投影，地球椭球几何参数的数学 模型等
公元827年,阿拉伯人阿尔曼孟通过弧长 测量,推算出纬度35°处的1°子午线弧 长等于111.8Km,比正确值110.95Km 只大1%
2、第二阶段:地球椭球阶段：最先由牛顿提出 在此阶段，理论方面 英国的牛顿:万有引力定律,地球椭球学说. 荷兰的斯涅耳:三角测量法 德国的开普勒:行星运动三大定律 荷兰的惠更斯:摆测重力原理 法国的勒让德:最小二乘法,重力位函数 法国的克莱罗:克莱罗定律 英国的普拉特和艾黎:地壳均衡学说
四、大地测量学的发展简史
1、第一阶段：地球圆球阶段： 将地球看成是圆球进行测量其大小（半径） 公元前六世纪，毕达哥拉斯最先提出地球圆球说。 首次地球半径测量：公元前三世纪，亚历山大学者埃拉托
色尼用子午圈弧长测量法来估算地球半径,与现代数据相比, 误差约 100Km.
亚历山大城
φ
赛尼城
S φ
R
最早一次对地球大小的实测： 我国唐代张遂指导进行。得出子午线上 纬度差一度，地面相距约132Km，与现 代值110.95Km相比，误差约21Km。
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2
2、电磁波测距仪分类
1）．按测程分：短程（3km以下）、中程（数公里至十余公里）、 远程（几十公里）。
2）．按传播时间t的测定方法分：脉冲法测距、相位法测距。 3）．按测距仪所使用的载波源分：光源（红外光源、激光光源）、
微波。 4）．按测距精度分：Ⅰ级（mD≤5㎜）、Ⅱ级（ 5㎜<mD≤10㎜ ）、
直读数时反光。
测微轮 换像手轮
④、DJ2的读数方法 一般采用对径重合读数法——转动测微轮，使上下分划线精确重合后 读数。
DJ2经纬仪度盘最小刻划
值为20′
测微尺总的读数为10′，分
为600小格，最小刻划为1″。
读数时先调测微轮，使度盘上
下刻划对齐。
右图读数：
度盘：
59º10′
测微尺：Ⅰ 03′06. ″0
346
347
度盘读数： 166º36' 测微器读数：Ⅰ 68.9g
Ⅱ 69.0g
166º38´17."9
166
167
69
68
70
③ 、J2光学经纬仪的构造
竖直读盘 反光镜
如图与J6相比，增加了： 1、测微轮——读数时，对
径分划线影像符合。 2、换像手轮——水平读数
和竖直读数间的互换。 3、竖直读盘反光镜——竖
(3)徕卡的动态角度扫描系统及其测角原理 整个测角系统由绝对式光栅度盘及其驱动系统，与仪器基座固连在 一起的固定光栅探测器及与照准部固连在一起的活动光栅探测器等部 件组成。下图中Ls为固定光栅探测器，LR为活动光栅探测器。
一般光栅度盘上刻有1024条光栅条纹相邻两条纹角距（光栅度 盘的单位角值φ0 ）为：
第五章 大地测量的基本技术 与方法(4)
四 大地测量仪器
（一）精密角度测量仪器 1 精密光学经纬仪：DJ07，DJ1，DJ2，T3等；
（1）精密光学经纬仪的主要特点 ① 角度标准设备：双面（对径）读数 ② 目标照准设备：望远镜经消色差处理。 ③ 有强制归心机构，精密光学对中器，快速安平机构 ④ 制造材料优质。
N3精密水准仪微倾螺旋装置
a
N3水准仪测微装置
当平行玻璃板与水平视线正交时，水准标尺上读数应为a，a在两相 邻 分划148与149之间，此时测微分划上读数为5mm，而不是0。转动测 微螺旋，平行玻璃 板作前俯，使水平视线向下平移与就近的148分划 重合，这时测微分划尺上的读数为6.50 mm，而水平视线的平移量应为 6.50mm-5mm，最后读数为：
012022410.5652
n0
光栅度盘外侧对径处各装一个固定光栅探测器Ls，光栅度盘内侧 对径处各装一个活动光栅探测器LR， Ls 与LR之间的夹角即为所测角 的大小。
（四）、GPS接收机
（五）、超站仪（Smart Station）： 全站仪与GPS 接收机的结合.
（四）、精密水准测量仪器 1、微倾精密水准仪 1）、 N3精密水准仪
Ⅲ级(10㎜<mD≤20㎜) 。
3、测距误差及标称精度 测距仪测距误差可表示为：
m D 2 A 2 ( B D ) 2 简 :m 写 D ( A B 为 D )
式中，A——固定误差；B——比例误差系数。 如：某测距仪出厂时三）、全站仪（Total Station） 1、全站仪(total station)的发展
a＝148cm十(6．50mm一5mm) 即a＝148．650cm一5mm。 由上述可知，每次读数中应减去常数(初始数)5mm．但因在水准测 量中计算高差 时能自动抵消这个常数，所以在水准测量作业时，读数 、记录、计算过程中部可以不考虑。
2）、 Ni004精密水准仪
3）、国产S1型精密水准仪
2、精密水准尺（因瓦水准尺）
1）、编码度盘及其读数系统 电子测角仪器的度盘及其读数系统与光学经纬仪有本质区别为
进行自动化数字电子测角，必须用角-码光电转换系统来代替光学 经纬仪的光学读数系统。这套光电转换系统包括电子扫描度盘及相 应的电子测微读数系统。光电转换系统可以采用编码绝对式电子测 角。
将光学圆盘上刻制n（如 n=4）个码道，再将码道等分成2n （如16）个码区（则度盘分辨率为2π/2n=22.5°），然后在每个 码区将码道由里向外赋予二进制代码，每个代码表示一个方向值。
电子测角是用光传感器来识别和获取度盘位置信息的，因此度盘各码 道的码区有透光和不透光部分，如图5—16中涂黑与不涂黑部分。在上图 中，在编码度盘的一侧安置电源，如发光二极管或红外半导体二极管， 度盘的另一侧直接对着光源安置光传感器，如光电晶体
2）光栅度盘及其测角原理
仪器内安装刻有光栅的玻璃度盘（可旋转） 和与度盘严格平行的固定光栅平面，二者的光 栅相错一固定小角，如果两光栅的相对移动是 沿x方向从一条格线移到相邻的另一条格线，则 干涉条纹将在y方向上移动一整周，即光强由暗 到明，再由明到暗变化一个周期,于是干涉条纹 移动的总周数将等于所通过的格线数。反之， 如果数出和记录光感器所接收的光强曲线总周 数，便可测得移动量，再经过电信号转换，最 后得到角度值。
只讲每种仪器的精度和使用的方法
（2）、精密光学经纬仪（T3）的基本构造及读数方法 ①、T3精密光学经纬仪基本构造
②、T3精密光学经纬仪读数方法 T3度盘最小分划值为4′，测微器总读数为2′，分成600小格，
每小格值为0.2″。 读数前先调测微轮，使上下刻划对齐，取两次读得的格数之和作
为测微读数秒值，如图：
Ⅱ 03′06. ″2
59º13′06. ″1
138 139 240
2
58 59 60
30
1 3
（二）、电磁波测距仪（Electronic Distance Measuring） 1、电磁波测距（EDM）的基本原理
测距仪(EDM instrument)
反光棱镜(reflector)
B S 1 Ct
optical theodolite—electronic theodolite
Steel tape ——— EDM
徕卡TPS700系 列卓越中文全 站仪
拓普康GTS 332W 全站仪
索佳10系列全站仪
尼康DTM801 系列全站仪
宾得全站仪 PTS V2
南方NTS 202 205全站仪
2、全站仪测角原理
2、电磁波测距仪分类
1）．按测程分：短程（3km以下）、中程（数公里至十余公里）、 远程（几十公里）。
2）．按传播时间t的测定方法分：脉冲法测距、相位法测距。 3）．按测距仪所使用的载波源分：光源（红外光源、激光光源）、
微波。 4）．按测距精度分：Ⅰ级（mD≤5㎜）、Ⅱ级（ 5㎜<mD≤10㎜ ）、
直读数时反光。
测微轮 换像手轮
④、DJ2的读数方法 一般采用对径重合读数法——转动测微轮，使上下分划线精确重合后 读数。
DJ2经纬仪度盘最小刻划
值为20′
测微尺总的读数为10′，分
为600小格，最小刻划为1″。
读数时先调测微轮，使度盘上
下刻划对齐。
右图读数：
度盘：
59º10′
测微尺：Ⅰ 03′06. ″0
346
347
度盘读数： 166º36' 测微器读数：Ⅰ 68.9g
Ⅱ 69.0g
166º38´17."9
166
167
69
68
70
③ 、J2光学经纬仪的构造
竖直读盘 反光镜
如图与J6相比，增加了： 1、测微轮——读数时，对
径分划线影像符合。 2、换像手轮——水平读数
和竖直读数间的互换。 3、竖直读盘反光镜——竖
(3)徕卡的动态角度扫描系统及其测角原理 整个测角系统由绝对式光栅度盘及其驱动系统，与仪器基座固连在 一起的固定光栅探测器及与照准部固连在一起的活动光栅探测器等部 件组成。下图中Ls为固定光栅探测器，LR为活动光栅探测器。
一般光栅度盘上刻有1024条光栅条纹相邻两条纹角距（光栅度 盘的单位角值φ0 ）为：
第五章 大地测量的基本技术 与方法(4)
四 大地测量仪器
（一）精密角度测量仪器 1 精密光学经纬仪：DJ07，DJ1，DJ2，T3等；
（1）精密光学经纬仪的主要特点 ① 角度标准设备：双面（对径）读数 ② 目标照准设备：望远镜经消色差处理。 ③ 有强制归心机构，精密光学对中器，快速安平机构 ④ 制造材料优质。
N3精密水准仪微倾螺旋装置
a
N3水准仪测微装置
当平行玻璃板与水平视线正交时，水准标尺上读数应为a，a在两相 邻 分划148与149之间，此时测微分划上读数为5mm，而不是0。转动测 微螺旋，平行玻璃 板作前俯，使水平视线向下平移与就近的148分划 重合，这时测微分划尺上的读数为6.50 mm，而水平视线的平移量应为 6.50mm-5mm，最后读数为：
012022410.5652
n0
光栅度盘外侧对径处各装一个固定光栅探测器Ls，光栅度盘内侧 对径处各装一个活动光栅探测器LR， Ls 与LR之间的夹角即为所测角 的大小。
（四）、GPS接收机
（五）、超站仪（Smart Station）： 全站仪与GPS 接收机的结合.
（四）、精密水准测量仪器 1、微倾精密水准仪 1）、 N3精密水准仪
Ⅲ级(10㎜<mD≤20㎜) 。
3、测距误差及标称精度 测距仪测距误差可表示为：
m D 2 A 2 ( B D ) 2 简 :m 写 D ( A B 为 D )
式中，A——固定误差；B——比例误差系数。 如：某测距仪出厂时三）、全站仪（Total Station） 1、全站仪(total station)的发展
a＝148cm十(6．50mm一5mm) 即a＝148．650cm一5mm。 由上述可知，每次读数中应减去常数(初始数)5mm．但因在水准测 量中计算高差 时能自动抵消这个常数，所以在水准测量作业时，读数 、记录、计算过程中部可以不考虑。
2）、 Ni004精密水准仪
3）、国产S1型精密水准仪
2、精密水准尺（因瓦水准尺）
1）、编码度盘及其读数系统 电子测角仪器的度盘及其读数系统与光学经纬仪有本质区别为
进行自动化数字电子测角，必须用角-码光电转换系统来代替光学 经纬仪的光学读数系统。这套光电转换系统包括电子扫描度盘及相 应的电子测微读数系统。光电转换系统可以采用编码绝对式电子测 角。
将光学圆盘上刻制n（如 n=4）个码道，再将码道等分成2n （如16）个码区（则度盘分辨率为2π/2n=22.5°），然后在每个 码区将码道由里向外赋予二进制代码，每个代码表示一个方向值。
电子测角是用光传感器来识别和获取度盘位置信息的，因此度盘各码 道的码区有透光和不透光部分，如图5—16中涂黑与不涂黑部分。在上图 中，在编码度盘的一侧安置电源，如发光二极管或红外半导体二极管， 度盘的另一侧直接对着光源安置光传感器，如光电晶体
2）光栅度盘及其测角原理
仪器内安装刻有光栅的玻璃度盘（可旋转） 和与度盘严格平行的固定光栅平面，二者的光 栅相错一固定小角，如果两光栅的相对移动是 沿x方向从一条格线移到相邻的另一条格线，则 干涉条纹将在y方向上移动一整周，即光强由暗 到明，再由明到暗变化一个周期,于是干涉条纹 移动的总周数将等于所通过的格线数。反之， 如果数出和记录光感器所接收的光强曲线总周 数，便可测得移动量，再经过电信号转换，最 后得到角度值。
只讲每种仪器的精度和使用的方法
（2）、精密光学经纬仪（T3）的基本构造及读数方法 ①、T3精密光学经纬仪基本构造
②、T3精密光学经纬仪读数方法 T3度盘最小分划值为4′，测微器总读数为2′，分成600小格，
每小格值为0.2″。 读数前先调测微轮，使上下刻划对齐，取两次读得的格数之和作
为测微读数秒值，如图：
Ⅱ 03′06. ″2
59º13′06. ″1
138 139 240
2
58 59 60
30
1 3
（二）、电磁波测距仪（Electronic Distance Measuring） 1、电磁波测距（EDM）的基本原理
测距仪(EDM instrument)
反光棱镜(reflector)
B S 1 Ct
optical theodolite—electronic theodolite
Steel tape ——— EDM
徕卡TPS700系 列卓越中文全 站仪
拓普康GTS 332W 全站仪
索佳10系列全站仪
尼康DTM801 系列全站仪
宾得全站仪 PTS V2
南方NTS 202 205全站仪
2、全站仪测角原理