【正文】 ，就得知道地球的形狀和 大小，必須了解測(cè)量的基準(zhǔn)線、基準(zhǔn)面、大地水準(zhǔn)面與高程。以下就這些問題作簡(jiǎn)要敘述。但在陸地上有高山大川、山谷河流、湖泊、丘陵、平原，為了研究地球表面某一點(diǎn)的高程，必須有一個(gè)基準(zhǔn)面，這個(gè)基準(zhǔn)面，這個(gè)基準(zhǔn)面，這個(gè)基準(zhǔn)面就是大地水準(zhǔn)面。在大地水準(zhǔn)面上的任何一個(gè)物體都要受到地球的引力，同時(shí)因?yàn)榈厍虻淖赞D(zhuǎn)，又要受一個(gè)離心力的作用，這兩個(gè)力的合力，就是重力，也就是測(cè) 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 量上的基準(zhǔn)線，稱為鉛垂線。經(jīng)過長(zhǎng)期測(cè)量實(shí)踐證明，地球與一個(gè)以橢圓短半周為旋轉(zhuǎn)軸的橢球體十分相似，測(cè)繪工作便以大小與大地體接近的旋轉(zhuǎn)橢球作為地球的參考形狀和大小，一般稱其表面 為參考橢球面。 幾個(gè)世紀(jì)以來，許多國家的不少科學(xué)家曾計(jì)算出地球的長(zhǎng)、短軸半徑及扁率，其結(jié)果如表 11所示。 （一） 天文地理坐標(biāo) 地球自轉(zhuǎn)，形成了晝夜 24 小時(shí)的變化。過地球中心與地軸垂直的平面成為赤道平面，它與地球表面的交線成為本初子午線。過 p 點(diǎn)與赤道面平行的面成 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 為平行面，它與地球表面的交線稱為緯圈，過 p 點(diǎn)的鉛垂線與赤道平面的夾角成為緯度，由赤道算起，向北為北緯，向南為南緯。 （二） 大地地理坐標(biāo) 大地地理坐標(biāo)是以經(jīng)度 L和緯度 B來表示地面點(diǎn)投影在大地橢球體上的位置，它的基準(zhǔn)是過地球上某一點(diǎn) p的法線和過這一點(diǎn)的子午面。大地地理坐標(biāo)則是通過大地測(cè)量所得的數(shù)據(jù)推算求得。地面一點(diǎn)的法線與鉛垂線不重合。地心坐標(biāo)的坐標(biāo)原點(diǎn)是地球的中心， x軸是赤道平面與本初子午面的交線， y軸與 x 軸垂直， z軸是地球的自轉(zhuǎn)軸。 （四） 高斯直角坐標(biāo) 高斯的基本理論是假設(shè)地球是一透明的球體，用一同樣透明的橫圓柱將地球套住，使圓柱的中心軸與地球的旋轉(zhuǎn)軸垂直，這樣就會(huì)有一條子午線與圓柱相切，如果在地球的中心有一光源，則地球表面的點(diǎn)子就會(huì)投射在圓柱表面，然后過南北極順母線將圓柱剪開并展平，地球上與圓柱相切的子午線（也稱中央子午線）就是 x軸，赤道就是 y 軸，地球上與圓柱相切的子午線，地球上不同緯圈的弧長(zhǎng)愛 AB、 CD、就形成中的 A、 B、 C、 D。為將這種變形控制在一定范圍內(nèi)，在投影時(shí)，一個(gè)投影帶中左右兩條子午線的經(jīng)差不能太大，一般規(guī)定為 6度或 3度。 3帶是中央子午線從 3度開始每 3度一個(gè)帶，共 120 帶。在每個(gè)帶中，地面某一點(diǎn)的縱坐標(biāo)是該點(diǎn)至赤道的距離，橫坐標(biāo)（ y）是該點(diǎn)至中央子午線的距離。如在 3度帶的第 20 帶中，有一點(diǎn) p，該點(diǎn)距赤道的距離為 43975。其經(jīng)度為該子午面與本初子午面的夾角；緯度為該點(diǎn)法線與赤道平面的夾角。我們國家采用的是 1980 大地坐標(biāo)系，大地原點(diǎn)在陜西省涇陽縣的永樂鎮(zhèn)。地心坐標(biāo)的坐標(biāo)原點(diǎn)是地球的中心， x軸是赤道平面與本初子午面的交線， y軸與 x 軸垂直， z軸是地球的自轉(zhuǎn)軸。 四、 點(diǎn)的高程 高程的基準(zhǔn)面是大地水準(zhǔn)面，地 面一點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離是該點(diǎn)絕對(duì)高程，簡(jiǎn)成高程，也到海拔。我國1987 年規(guī)定，以 1952 年至 1979 年觀測(cè)的黃海平均海平面作為全國高程的統(tǒng)一起算面，成為“ 1985 國家高程基準(zhǔn)。 1956年黃海高程系統(tǒng)的原點(diǎn)高程為 現(xiàn)已廢止。 為了計(jì)算或使用方便，在局部的小范圍內(nèi)，可以假定一個(gè)水準(zhǔn)面或水平面鉛垂距離作為這一點(diǎn)的相對(duì)高程。它們的絕對(duì)高程為 Ha、 Hb，但是，這兩點(diǎn)之間的高差是一樣的，即： Hab=HbHa 在建筑施工測(cè)量中，通常是將建筑物首層地面作為假定的水準(zhǔn)面它以上的高程為正，以下的高程為負(fù)。如果再用高程測(cè)量的方法測(cè)得這些點(diǎn)的高程，它們就是已知點(diǎn)了。就可以通過這些已知點(diǎn)進(jìn)行細(xì)部測(cè)量，繪制地形圖或平面圖，也可以用這些點(diǎn)進(jìn)行建構(gòu)筑物的定位放線和其它一些測(cè)量工作。工程測(cè)量中可在半徑 10km 范圍內(nèi)，將地球表面 視為平面，對(duì)距離丈量和角度觀測(cè)可以不考慮地球曲率半徑的影響，但對(duì)于高程測(cè)量，距離再短，也要顧及地球曲率所引起的誤差。自 Ax 點(diǎn)作切線 AxC,設(shè)長(zhǎng)度為 t，如果用切于 Ax點(diǎn)的水平面代替水準(zhǔn)面，即以相應(yīng)的切線線段 AxC 代替圓弧 AxBx，則在距離上將產(chǎn)生誤差，三角形 s=AxC圓弧 AxBx 其中， AxC=Rtana 地球曲率半徑對(duì)距離丈量所產(chǎn)生的相對(duì)誤差 S（ km） 10 20 30 50 100 三角形 s（ cm） K=三角形 s/S 1/1219000 1/304000 1/135000 1/48700 1/12100 目前最精密的測(cè)距儀的測(cè)距精度也很難 達(dá)到 1/1000000,所以在半徑 10km 的圓面積內(nèi)，丈量距離時(shí)可以不考慮地球曲率的影響。 地球表面不同面積的球面角超值 P（平方千米） 10 50 100 200 400 E 從上表可以看出在 100平方千米范圍內(nèi)，將地球表面視為平面對(duì)角度觀測(cè)的影響甚微，達(dá)到可以忽略不計(jì)的程度。要確定一條直線的方向 ，就得有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，通常用“北 ” 作為方向的標(biāo)準(zhǔn)。 一、 標(biāo)準(zhǔn)方向 標(biāo)準(zhǔn)方向的“北”有三種，即真北、磁北和坐標(biāo)北。真子午線是向兩極收斂的，所以在同一條子午線上的方向是一致的，而不同子午線上的方向則是不同的，這種不同稱為子午線收斂角，地面兩點(diǎn)的經(jīng)度差越大，子午線收斂角也越大。地球是個(gè)大磁體，但它的磁極和地理的南北極不一致的，再加上地理環(huán)境與地質(zhì)條件等多種因 素的影響，磁北和真北是不一致的，會(huì)產(chǎn)生磁偏角，磁北偏向真北以西為西偏，磁北偏向真北以東為偏東記為“ +”。北京地區(qū)的磁偏角為 6 度 30 秒 （三） 坐標(biāo)北 高斯投影帶中央子午線是直角坐標(biāo)系的縱軸處處平行，所以坐標(biāo)北也是處處平行的。 （一） 方位角 由直線一端的標(biāo)準(zhǔn)方向起順時(shí)針方向轉(zhuǎn)到與該直線重合的角度叫做這條直線的 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 方位角。在測(cè)量上通常用坐標(biāo)方位角來表示直線方向，只有在初 步勘察或缺少測(cè)量資料的情況下才用磁方位角。一條線有兩個(gè)端點(diǎn)，所以有兩個(gè)坐標(biāo)方位角，這兩個(gè)方位角互為正反方位角，且相差 180 度。象限角用 R 表示 .因測(cè)量坐標(biāo)的縱軸為 x 軸，所以，象限排列為順時(shí)針方向。第一象限為北偏東，簡(jiǎn)稱南西，記作 SW。 象限角與坐標(biāo)方位角的關(guān)系 象限 1 2 3 4 a與 r關(guān)系 a=r a+r=180 ar=180 a+r=360 已知 r求 a a=r 180r=a a=180+r a=360r 已知 a求 r r=a 180a=r r=180+a r=360a 三、羅盤及其使用 羅盤儀由羅盤、望遠(yuǎn)鏡和三腳架組成。望遠(yuǎn)鏡固定在羅盤上方，物鏡始終在 360 度（ 0）的方向，這種羅盤是用來測(cè)定磁方位角的。在要求不太高的情況下也可用手持 進(jìn)行觀測(cè)。測(cè)定磁象限角時(shí)，用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo)， n或 s 指針?biāo)傅牟淮笥?90 的角度就是磁象限角。從事測(cè)量工作，首先要遵守國家法律、法令和法規(guī)如中華人民共和國計(jì)量法建設(shè)法計(jì)量法實(shí)施細(xì)則及鋼尺器的檢驗(yàn)、檢定規(guī)程。防止誤差的累積，在測(cè)量過程中必須遵守先整體后局部高精 度控制低精度原則。 一、 管理體系與核心思想 ISO 是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，它是由各國際標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體（ ISO 成員團(tuán)體）組成的世界性聯(lián)合會(huì)。我國質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)“等同（ idt）”用國際標(biāo)準(zhǔn)，由我國技術(shù)監(jiān)督局于 2021 年 12 月 28 日正式發(fā)布我國的質(zhì)量管理體系推薦性的標(biāo)準(zhǔn)GB/T190002021 族，于 2021 年 6 月 1 日起實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)要求按 p（策劃） D（實(shí)施）、 C（檢查）、 A（改進(jìn)）的管理方法對(duì)“管理職責(zé)”、“資料管理”、“產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)”和“測(cè)量、分析的改進(jìn)”四大活動(dòng)進(jìn)行管理，其具體內(nèi)容描述在質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)要求八個(gè)章節(jié)中。為提高企業(yè)的整體素質(zhì)，應(yīng)將測(cè)量管理工作納入工程的總體管理之中，使其規(guī)范化、正規(guī)化、經(jīng)?；? （一） 組織管理制度 一個(gè)建筑單位有總公司、公司項(xiàng)目經(jīng)理部等好幾級(jí)組織，每級(jí)組織都配有測(cè)量管理及測(cè)量放線人員，這些組織的人員都必須建立相應(yīng)的崗位責(zé)任制，即各級(jí)組織應(yīng)負(fù)責(zé)哪幾方面的工作，比如班組長(zhǎng)、工程師、技術(shù)員、測(cè)量放線員的工作任務(wù)及崗位責(zé)任，還有各類人員技術(shù)與技能的培訓(xùn)及考核等。 （三） 儀器管理制度 依據(jù)計(jì)量法對(duì)儀器進(jìn)行定期檢定、經(jīng)常性的檢驗(yàn)與校正及平時(shí)的維修與保管制度，儀器的操作規(guī)程及安全操作規(guī)程及安全操作制度等。 除此之外，測(cè)量放線人員應(yīng)熟悉并遵守施工的各種規(guī)章制度，以便更好地為施工服務(wù)，保質(zhì)按時(shí)完成任務(wù)。 （二） 遵守先整體后局部的工作程序。 （三） 必須嚴(yán)格審核測(cè)量作業(yè)與計(jì)算工作步步有校核的工作方法。儀器選擇要精心；在滿足工程需要的前提下力爭(zhēng)做到省工 、省時(shí)、省費(fèi)用。 （六） 緊密配合施工，發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作不畏艱難，實(shí)事求是，認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。 小 結(jié) 本章主要內(nèi)容有： 1． 測(cè)量工作的基準(zhǔn)線是鉛垂線，基準(zhǔn)面是大地水準(zhǔn)面“ 1985 國家高程基準(zhǔn)”是我國高程的基準(zhǔn)面 。地面點(diǎn)的高程、相對(duì)高程和絕對(duì)高程。 4． 標(biāo)準(zhǔn)方向三個(gè)北；真北、磁北和坐標(biāo)北。 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 5． 測(cè)量的管理及測(cè)量人員應(yīng)遵守的基本準(zhǔn)則。水準(zhǔn)測(cè)量的方法很多，如氣壓高程測(cè)量、重力測(cè)量和幾何水準(zhǔn)測(cè)量等。 一、 水準(zhǔn)點(diǎn)與高程 水準(zhǔn)點(diǎn)是測(cè)繪部門按照國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的具有高程的點(diǎn)子。多數(shù)是埋于地下，其頂部用鐵質(zhì)或磁質(zhì)做成球冠狀，在山區(qū)也可以在巖石上鑿出一半球形，在城市大多將水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置在永久建筑物的基礎(chǔ)上或墻上。在特殊情況下，也可以一個(gè)假定的水準(zhǔn)面作為高程的起算面，這種高程系統(tǒng)稱為地方高程系統(tǒng)或獨(dú)立高程系統(tǒng)。水準(zhǔn)測(cè)量是利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線，根據(jù)水準(zhǔn)儀在兩點(diǎn)豎立的水準(zhǔn)尺的讀數(shù)，先求得兩點(diǎn)之間的高差。 三、 連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量 當(dāng) A,B 兩點(diǎn)之間的高差過大，或是兩點(diǎn)之間的距離過長(zhǎng)的時(shí)候，安置一次儀器不能測(cè)得兩點(diǎn)之間的高差，就在 A,B 兩點(diǎn)之間多做一些立尺點(diǎn)。為了防止轉(zhuǎn)點(diǎn)觀測(cè)過程中下沉，在尺子的底部應(yīng)安放尺墊。 第二節(jié) 水準(zhǔn)測(cè)量的儀器和工具 水準(zhǔn)測(cè)量所用的儀器和工具有水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)標(biāo)尺、尺墊和三腳架。“ D” 、 S 分為代表“大地測(cè)量”和“水準(zhǔn)儀”的漢語拼音第一個(gè)字母。建筑工程中一般用 DS型水準(zhǔn)儀，它的精度為。 水準(zhǔn)儀是由三大部分組成，即望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和基座。目鏡、物鏡都是凸透鏡，物鏡是對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)的，目標(biāo)通過物鏡后， 成為倒立的實(shí)像目鏡是將該實(shí)像，目鏡是將該實(shí)像放大便于人的眼睛觀測(cè)。 在觀測(cè)之前，先進(jìn)行目鏡調(diào)節(jié)螺旋出半圈至一圈，再慢慢旋進(jìn)，達(dá)到十字絲 清楚時(shí)為止；在將望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦螺旋使目標(biāo)的成像清楚，這稱為物鏡調(diào)焦；最后，眼睛在目鏡后上下晃動(dòng)，觀察目標(biāo)與十字絲之間是否有相互位移產(chǎn)生，如果有這種現(xiàn)象，說明目標(biāo)的像沒有落在十字絲平面上，說明目標(biāo)的像沒有落在十字絲平面上，說明有視差存在，這時(shí)應(yīng)仔細(xì)調(diào)節(jié)目鏡和物鏡的調(diào)焦螺旋，是目標(biāo)的像落在十字絲平面上，稱為消除視差。 望遠(yuǎn)鏡中十字絲的交點(diǎn)與物鏡光心的連線稱為視準(zhǔn)軸，用 CC 表示。它是水準(zhǔn)儀中的主要軸線之一。 1． 長(zhǎng)水準(zhǔn)器 長(zhǎng)水準(zhǔn)器又叫水準(zhǔn)管，水準(zhǔn)管是一個(gè)兩端封閉而縱向內(nèi)壁磨成圓弧的玻璃管，管內(nèi)注滿酒精和乙醚的混合液，加熱封閉，冷卻后在管內(nèi)形成氣泡，過水準(zhǔn)管零點(diǎn)（最高點(diǎn)）圓 弧的縱向切線稱為水準(zhǔn)管軸，用 LL 表示。 在水準(zhǔn)測(cè)量中，為了更精確地整平水準(zhǔn)管，在水準(zhǔn)管的上方安裝了一組棱鏡，把水準(zhǔn)管兩端各一半氣泡觀察窗內(nèi)。在每次讀數(shù)之前，都必須用在望遠(yuǎn)鏡右下方的微傾旋轉(zhuǎn)使氣泡居中，即兩端的影像吻合。它是將一個(gè)頂面磨成圓球面的玻璃圓球。只是在圓水準(zhǔn)器的零點(diǎn)刻一個(gè)圓圈，圓水準(zhǔn)面器的 零點(diǎn)刻一個(gè)圓圈，圓水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)軸是過水準(zhǔn)器最高點(diǎn)（圓圈中心）與球心的連線，或?yàn)檫^零點(diǎn)的球面法線，圓水準(zhǔn)器是用來概略整平儀器的。 （三）基座 基座是由軸座、焦螺旋和三角連接板組成。腳螺旋是供概略整體儀器時(shí)使用的。 （一） 補(bǔ)償器原理 在望遠(yuǎn)鏡物鏡與十字絲之間安裝一個(gè)補(bǔ)償器你，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡水平時(shí)，水平視線，正好過十字絲的交點(diǎn) ，視準(zhǔn)軸為虛線，十字絲交點(diǎn)在 B的位置，因?yàn)橛醒a(bǔ)償器的作用，將水平視線轉(zhuǎn)折一角度 f，也通過十字絲交點(diǎn) B。正確選擇 s 的距離安裝補(bǔ)償器，使其滿足公式fa=se 的關(guān)系，就能起到補(bǔ)償?shù)淖饔谩? （二） 阻尼裝置 補(bǔ)償器的下邊是一個(gè)重錘，如果讓它自由 擺動(dòng)，則需很長(zhǎng)時(shí)間它才停止下來，所以必須要有阻尼裝置。空氣阻尼是將重錘做成活塞形狀，裝在一個(gè)圓筒中，筒的兩端各有一小孔，由于孔很小，活塞擺動(dòng)時(shí)空氣進(jìn)出很慢，使其很快停止擺動(dòng)。 磁阻尼是在重錘的桿上焊一金屬片，在金屬片上下各固定一塊磁鐵，當(dāng)重錘擺動(dòng) 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 時(shí)，金屬片因在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電流，而在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電流又會(huì)使金屬片向 相反方向運(yùn)動(dòng)，這樣重錘也會(huì)很快靜止于垂直狀態(tài)。這些儀器的基本特點(diǎn)是將望遠(yuǎn)鏡豎立，將十字絲用 4根吊絲懸掛起來，吊絲的長(zhǎng)度正好等于物鏡的焦距 f這樣視準(zhǔn)軸與任意兩個(gè)腳螺旋的連線垂直，離儀器 30~40m 的地方豎立水準(zhǔn)尺，在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)，如果三次讀數(shù)都一致，說明補(bǔ)償器在起作用，否則要送回車間修理。 DL102C 型電子數(shù)字水準(zhǔn)儀外形。它是玻璃纖維制成，分為兩節(jié)，每節(jié)為 長(zhǎng)，需要時(shí)可通過連接部件連接達(dá)到 3m長(zhǎng)度。 望遠(yuǎn)鏡除了有普通水準(zhǔn)儀的物鏡、目鏡、十字絲和調(diào)焦透鏡外，還有調(diào)焦發(fā)送器、補(bǔ)償監(jiān)視器、分光鏡和行陣探測(cè)器等。分光鏡是將進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的光分為紅外光和可見光兩部分。行陣探測(cè)器是電子水