测量学第二版

本书依据高等学校土木工程专业教学指导委员会编制的测量学课程教学大纲的要求编写。全书共分十六章。在阐述测量基础知识、基础理论和基本测量方法的基础上，结合土木工程施工测量的特点，介绍了一般土木工程施工测量的内容和方法。

本书具有较宽的专业适应面，可作为高等院校土木工程专业本科测量学课程通用教材，也可用作其他非测绘工程专业测量学课程的教材，并可供广大工程技术人员阅读参考。

本书是作者多年从事工程测量学的教学和工程实践的经验总结。全书共9章，第1~2章主要介绍工程测量学的基本理论、基本方法和最新技术；第3~8章分别讲述建筑工程测量、道路工程测量、桥梁工程测量、地下工程测量、管线工程测量、水利工程测量的最新方法与技术；第9章介绍工程建筑物变形监测的基本理论、最新方法与技术。

第一章测量基础知识1

第一节测绘学的任务及作用1

一、测绘学的内容和任务1

二、测绘学的发展概况2

三、测绘科学技术的地位和作用4

四、学习测量学的目的和要求4

第二节地球形状和大小5

一、大地水准面5

二、参考椭球体5

三、参考椭球定位6

第三节测量坐标系7

一、大地坐标系7

二、空间直角坐标系8

三、WGS84坐标系8

四、平面直角坐标系8

五、高程11

第四节测量工作概述12

一、测量的基本工作12

二、测量工作的主要任务12

三、测量工作的基本原则13

第五节用水平面代替水准面的限度14

一、水准面曲率对水平距离的影响14

二、水准面曲率对水平角的影响15

三、水准面曲率对高程的影响15

思考题与习题15

第二章水准测量17

第一节水准测量原理17

一、水准测量原理17

二、转点和测站18

第二节DS3微倾式水准仪19

一、水准仪的分类19

二、DS3微倾式水准仪的基本构造19

三、水准尺和尺垫22

四、DS3水准仪的使用22

第三节自动安平水准仪和精密水准仪24

一、自动安平水准仪24

二、精密水准仪25

第四节电子水准仪27

一、电子水准仪概述27

二、电子水准仪的基本构造和原理27

三、条码水准尺28

四、电子水准仪的使用28

第五节水准测量的外业施测29

一、水准点29

二、水准路线布设29

三、普通水准测量30

第六节单一水准路线的计算33

一、附合水准路线的计算33

二、闭合水准路线的计算34

三、支水准路线的计算34

第七节水准仪的检验与校正35

一、微倾式水准仪的检验与校正35

二、自动安平水准仪的检验与校正38

第八节水准测量的误差分析38

一、仪器误差38

二、观测误差39

三、外界条件的影响39

思考题与习题40

第三章角度测量42

第一节角度测量原理42

一、水平角测量原理42

二、竖直角测量原理42

第二节光学经纬仪43

一、经纬仪的分类43

二、DJ6光学经纬仪的构造与读数方法43

三、DJ2光学经纬仪的构造与读数方法45

第三节电子经纬仪47

一、电子经纬仪概述47

二、电子测角原理47

第四节经纬仪的基本操作49

一、经纬仪的安置49

二、照准目标50

三、配置水平度盘50

第五节水平角观测51

一、测回法51

二、方向观测法51

第六节竖直角观测53

一、竖盘构造53

二、竖直角计算公式53

三、竖盘指标差54

四、竖直角观测55

五、竖盘指标自动补偿装置56

第七节光学经纬仪的检验与校正57

一、经纬仪的主要轴线及应满足的几何条件57

二、经纬仪的检验与校正57

第八节水平角观测的误差分析60

一、仪器误差60

二、观测误差61

三、外界条件的影响62

思考题与习题62

第四章距离测量65

第一节钢尺量距65

一、量距工具65

二、钢尺量距方法65

三、钢尺量距的误差分析67

第二节视距测量67

一、视距测量的基本原理67

二、视距测量方法69

三、视距测量的误差分析69

第三节光电测距70

一、电磁波测距概述70

二、光电测距的基本原理70

三、光电测距仪及其使用72

四、光电测距的误差分析73

第四节全站仪74

一、全站仪概述74

二、全站仪的基本构造及功能75

三、南方NTS660系列全站仪简介76

思考题与习题78

第五章直线定向79

第一节三北方向79

一、基本方向的种类79

二、子午线收敛角与磁偏角79

第二节方位角与象限角80

一、直线定向的表示方法80

二、坐标方位角的计算80

第三节罗盘仪测定磁方位角82

一、罗盘仪82

二、磁方位角的测定83

第四节陀螺经纬仪测定真方位角84

一、陀螺经纬仪84

二、陀螺经纬仪测定真方位角的方法85

三、全自动陀螺经纬仪86

思考题与习题86

第六章测量误差的基本知识88

第一节测量误差88

一、观测条件88

二、测量误差的分类88

三、多余观测89

第二节偶然误差的特性89

第三节评定精度的指标91

一、中误差92

二、极限误差92

三、相对误差93

第四节误差传播定律93

一、线性函数93

二、一般函数95

第五节算术平均值及观测值的中误差95

一、算术平均值95

二、算术平均值的中误差96

三、按观测值的改正数计算中误差96

第六节加权平均值及其精度评定98

一、不等精度观测及观测值的权98

二、加权平均值99

三、定权的常用方法100

四、加权平均值的中误差101

五、单位权中误差的计算101

思考题与习题102

第七章控制测量104

第一节概述104

一、平面控制测量104

二、高程控制测量106

第二节导线测量108

一、导线的布设形式108

二、导线测量的外业工作108

三、导线测量的内业计算109

第三节交会测量113

一、前方交会113

二、后方交会114

三、测边交会115

四、自由设站法115

第四节高程控制测量116

一、三、四等水准测量116

二、跨河水准测量118

三、三角高程测量119

四、三角高程测量的应用121

第五节GPS测量121

一、GPS系统的组成121

二、GPS定位的基本原理123

三、绝对定位和相对定位125

四、GPS测量的作业方式126

五、GPS测量误差127

六、GPS测量的实施128

思考题与习题130

第八章大比例尺地形图测绘132

第一节地形图的基本知识132

一、地形图的内容132

二、地形图的比例尺133

三、地形图符号134

四、图廓及图廓外注记137

第二节地形图的分幅与编号139

一、梯形分幅与编号139

二、20世纪70～80年代我国基本比例尺地形图的分幅与编号139

三、新的国家基本比例尺地形图分幅与编号142

四、1∶500、1∶1000、1∶2000地形图分幅与编号144

第三节传统测图方法145

一、图根控制测量145

二、测图的准备工作145

三、经纬仪测图146

第四节地物测绘146

一、地物测绘的一般原则146

二、地物符号147

第五节等高线和地貌测绘148

一、等高线及其特性148

二、等高线表示地貌150

三、地貌测绘151

第六节地形图的拼接、检查和整饰151

一、地形图的拼接151

二、地形图的检查152

三、地形图的整饰152

第七节地面数字测图152

一、概述152

二、全站仪数据采集的作业模式153

三、全站仪数字测图作业过程153

四、图形信息编码154

五、GPS RTK测图155

第八节航空摄影测量成图简介156

一、航摄相片的基本知识156

二、航测成图方法简介158

第九节地籍图测绘159

一、概述159

二、地籍图的比例尺、分幅与编号159

三、地籍图的基本内容160

四、地籍图的测制160

五、宗地图绘制162

思考题与习题163

第九章地形图的应用164

第一节概述164

第二节地形图应用的基本内容164

一、量取图上点的坐标值164

二、量测两点间的距离165

三、量测直线的坐标方位角165

四、确定地面点的高程和两点间的坡度165

五、按指定方向绘制断面图165

六、确定汇水面积166

七、按限制坡度选线166

八、根据等高线整理地面167

第三节面积和体积计算168

一、面积量算168

二、体积计算170

第四节数字高程模型及应用172

一、概述172

二、数字高程模型的特点173

三、DEM的表示方法173

四、数字高程模型的应用174

第五节地图数据库175

一、数据库概念175

二、地图数据175

三、城市地图数据库的数据分层176

思考题与习题176

第十章施工测量基本工作178

第一节概述178

一、施工测量的任务178

二、施工测量的特点178

三、施工测量的精度178

四、测绘新技术在施工测量中的应用179

第二节施工放样的基本方法180

一、测设已知水平距离180

二、测设已知水平角180

三、测设已知高程181

第三节平面点位的测设181

一、直角坐标法182

二、极坐标法182

三、角度交会法182

四、距离交会法183

五、全站仪测设法183

六、GPS RTK法184

第四节设计坡度的测设184

第五节铅垂线和水平面的测设185

一、铅垂线的测设185

二、水平面的测设186

思考题与习题186

第十一章线路测量188

第一节概述188

一、勘测设计阶段188

二、施工阶段188

三、运营管理阶段188

第二节中线测量188

一、交点和转点的测设188

二、线路转向角的测定190

三、里程桩的设置191

第三节圆曲线测设191

一、圆曲线主点测设191

二、圆曲线细部点测设192

第四节缓和曲线测设196

一、缓和曲线的概念及公式196

二、带有缓和曲线的圆曲线测设197

第五节复曲线测设199

一、复曲线的类型199

二、不设缓和曲线的复曲线测设199

第六节纵断面和横断面测量200

一、纵断面测量200

二、横断面测量204

思考题与习题206

第十二章建筑施工测量208

第一节概述208

一、施工放样应具备的资料208

二、建筑物施工放样的主要技术要求208

第二节建筑施工控制测量209

一、施工平面控制210

二、施工高程控制212

第三节民用建筑施工测量212

一、建筑物的定位213

二、龙门板和轴线控制桩的设置214

三、基础施工测量215

四、主体施工测量216

第四节工业厂房施工测量218

一、厂房柱列轴线测设218

二、基础施工测量218

三、厂房构件安装测量219

第五节竣工测量与竣工图编绘221

一、竣工测量221

二、竣工总平面图的编绘221

思考题与习题222

第十三章道路与地下管道施工测量224

第一节概述224

一、道路施工测量224

二、管道施工测量224

第二节道路施工测量225

一、中线恢复测量225

二、施工控制桩的测设225

三、线路纵坡的测设225

四、竖曲线测设226

五、路基边桩的测设227

六、路基边坡的测设229

七、路面的测试230

第三节地下管道施工测量230

一、复核中线和测设施工控制桩230

二、槽口放线231

三、施工控制标志的测设231

四、顶管施工测量232

思考题与习题233

第十四章桥梁与隧道施工测量234

第一节概述234

第二节桥梁施工测量234

一、桥梁施工控制网的建立234

二、桥梁墩台中心定位235

三、桥墩细部放样236

四、桥梁上部结构的测设236

第三节隧道施工测量236

一、隧道洞外控制测量236

二、隧洞开挖中的测量工作239

第四节竖井联系测量241

一、竖井定向测量242

二、竖井高程传递243

思考题与习题244

第十五章建筑物的变形观测245

第一节概述245

一、变形观测的特点245

二、变形测量点的分类245

三、变形观测的基本要求245

四、变形监测的等级划分及精度要求246

第二节建筑物的沉降观测246

一、沉降观测点的布设247

二、观测方法247

三、观测成果整理247

第三节建筑物的倾斜观测248

一、倾斜观测点的布设248

二、观测方法248

第四节建筑物的水平位移观测249

一、水平位移观测点的布设250

二、观测方法250

第五节建筑物的裂缝观测与挠度观测250

一、裂缝观测250

二、挠度观测251

第六节变形观测方法和自动化251

一、地面摄影测量在变形观测中的应用252

二、GPS在变形观测中的应用252

三、三维激光扫描仪在变形观测中的应用254

四、变形监测的自动化254

思考题与习题254

第十六章测量实验256

实验一DS3水准仪的使用256

实验二普通水准测量256

实验三DS3水准仪的检验257

实验四电子水准仪的使用258

实验五DJ6光学经纬仪的使用258

实验六测回法观测水平角259

实验七方向观测法测水平角260

实验八竖直角观测260

实验九DJ6光学经纬仪的检验261

实验十全站仪的使用262

实验十一四等水准测量263

实验十二经纬仪测绘法测绘地形图263

实验十三测设圆曲线264

实验十四纵断面图测绘265

实验十五建筑物轴线放样266

参考文献267 2100433B