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1 绪论1

1.1　土木工程测量学的任务1

1.1.1　概述1

1.1.2 学科分类1

1.1.3　发展简史2

1.1.4　土木工程测量学的任务3

1.2　地面点位的确定3

1.2.1　地球的形状和大小3

1.2.2　地面点位的确定5

1.3　测绘工作的基本原则9

1.3.1　测绘的基本工作9

1.3.2　测绘的基本原则10

1.4　用水平面代替水准面的限度11

1.4.1 地球曲率对水平距离的影响11

1.4.2　地球曲率对高程的影响11

1.4.3 对水平角测量的影响12

思考题与习题12

2　水准仪及水准测量13

2.1　水准测量基本原理13

2.2　水准仪的基本结构及使用14

2.2.1　DS3微倾式水准仪的构造14

2.2.2 自动安平水准仪16

2.2.3　水准尺和尺垫18

2.2.4　水准仪的使用19

2.3　水准测量一般方法及计算20

2.3.1 水准点20

2.3.2　水准路线21

2.3.3 水准测量的实施21

2.3.4　水准测量的检核23

2.3.5 水准测量的内业24

2.4　水准测量误差及仪器检校26

2.4.1　水准测量误差26

2.4.2　微倾式水准仪的检验与校正28

2.4.3 自动安平水准仪的检校30

2.5　精密水准仪及使用30

2.5.1 精密光学水准仪30

2.5.2 电子水准仪32

思考题与习题34

3　经纬仪及角度测量36

3.1　角度测量原理36

3.1.1　水平角测量原理36

3.1.2 竖直角测量原理36

3.2　光学经纬仪的基本结构及使用37

3.2.1 经纬仪的分类37

3.2.2　DJ6光学经纬仪37

3.2.3 DJ6光学经纬仪的使用40

3.3　电子经纬仪的基本结构及使用42

3.3.1 电子经纬仪概述42

3.3.2 电子经纬仪测角原理43

3.3.3 电子经纬仪的使用44

3.4　水平角观测44

3.4.1 测回法44

3.4.2　方向观测法45

3.5　竖直角观测47

3.5.1 竖盘构造47

3.5.2　竖直角计算公式47

3.5.3　竖盘指标差48

3.5.4　竖直角观测49

3.5.5 竖盘指标自动补偿装置50

3.6　光学经纬仪的检验与校正50

3.6.1 经纬仪的主要轴线及应满足的几何条件50

3.6.2　经纬仪的检验与校正51

3.7　水平角观测的误差分析54

3.7.1　仪器误差54

3.7.2　观测误差55

3.7.3　外界条件的影响57

思考题与习题57

4　直线定向及距离测量59

4.1 直线定向59

4.1.1 直线定向的概念59

4.1.2 坐标方位角的计算61

4.1.3 用罗盘仪测定磁方位角64

4.2　钢尺量距66

4.2.1 钢尺量距的一般方法66

4.2.2　钢尺量距的精密方法68

4.2.3　钢尺量距的误差分析及注意事项70

4.3　视距测量70

4.3.1　视距测量概述70

4.3.2　视距测量的原理70

4.3.3　视距测量的观测和计算72

4.3.4　视距测量的误差分析及注意事项73

4.4　光电测距仪原理及使用74

4.4.1 电磁波测距概述74

4.4.2　光电测距仪的基本原理75

4.4.3　红外测距仪及其使用78

4.4.4　光电测距成果整理81

4.4.5　光电测距的误差分析82

4.5　全站仪测量原理及应用83

4.5.1　仪器特点83

4.5.2　发展历史83

4.5.3　仪器结构84

4.5.4　仪器分类85

4.5.5　仪器使用85

思考题与习题88

5　测量误差的基本知识89

5.1　测量误差的来源及分类89

5.1.1　测量误差概述89

5.1.2　测量误差的来源89

5.1.3　测量误差的分类90

5.2　偶然误差的基本特性91

5.2.1　偶然误差的基本特性91

5.2.2 正态分布在误差分析中的意义92

5.2.3　标准差σ对误差扩散的表征作用93

5.3　衡量观测值精度的指标93

5.3.1　精度93

5.3.2 中误差94

5.3.3 平均误差θ94

5.3.4　相对误差95

5.3.5 极限误差△极限和容许误差△容95

5.4　误差传播定律及其应用96

5.4.1　误差传播定律96

5.4.2　误差传播定律的应用97

5.5　等精度直接观测平差99

5.5.1 算术平均值x——真值的最或然值99

5.5.2　观测值改正数υi100

5.5.3　观测值中误差m100

5.5.4　最或然值中误差M101

5.6　不等精度直接观测平差102

5.6.1　权P102

5.6.2 加权平均值x及其中误差Mx103

思考题与习题105

6　小区域控制测量107

6.1　概述107

6.1.1　平面控制测量107

6.1.2 高程控制网109

6.2　导线测量110

6.2.1　导线布设的基本形式111

6.2.2　导线测量的外业工作111

6.2.3 导线测量的内业计算113

6.3 小三角测量118

6.3.1 小三角测量的外业工作119

6.3.2 小三角测量的内业计算120

6.4　交会定点123

6.4.1　前方交会123

6.4.2　后方交会124

6.4.3　测边交会125

6.5　三、四等水准测量126

6.5.1　三、四等水准测量概述126

6.5.2 三、四等水准测量的观测顺序126

6.5.3　测站的计算与检核127

6.6　三角高程测量128

6.6.1 三角高程测量的原理128

6.6.2 地球曲率和大气折光对高差的影响与改正129

6.6.3 三角高程测量的观测与计算130

思考题与习题131

7　全球卫星定位系统（GPS）的原理与应用133

7.1　全球卫星定位系统概述133

7.1.1 GPS133

7.1.2 格洛纳斯（GLONASS）134

7.1.3 北斗（COMPASS）134

7.1.4 伽利略（GALILEO）134

7.2　GPS的组成135

7.2.1 GPS卫星星座135

7.2.2 GPS地面监控系统136

7.2.3 GPS信号接收及信号处理系统137

7.3 GPS坐标系统138

7.4　GPS定位原理138

7.4.1　GPS信号138

7.4.2　GPS定位基本原理139

7.4.3 GPS定位误差源142

7.5　GPS测量的实施143

7.5.1　技术方案设计143

7.5.2 外业工作143

7.5.3 内业工作145

7.5.4　GPS静态定位与快速静态定位145

思考题与习题145

8　大比例尺地形图的测绘146

8.1　地形图的基本知识146

8.1.1 地形图的比例尺146

8.1.2 大比例尺地形图图式149

8.1.3　地貌的表示方法152

8.1.4　地形图分幅与编号157

8.2　测图前的准备工作160

8.2.1 图纸准备160

8.2.2　绘制坐标方格网160

8.2.3　展绘控制点160

8.3　经纬仪测图法161

8.3.1　地形图测绘的基本要求161

8.3.2 经纬仪配量角器测图法162

8.4　地形图的绘制164

8.4.1　地物的绘制164

8.4.2　地貌的绘制164

8.4.3　地形图的拼接165

8.4.4 地形图的检查165

8.4.5　地形图的整饰清绘166

8.5　数字化测图技术166

8.5.1　数字化测图技术概述166

8.5.2 内外业一体化数字测图168

8.5.3 图解地形图的数字化173

8.6　地籍图测绘174

8.6.1　地籍测绘概述174

8.6.2　地籍控制测量175

8.6.3　地籍调查175

8.6.4　地籍图测绘175

8.6.5 面积量算179

思考题与习题179

9　地形图的应用180

9.1　地形图的识读180

9.1.1 地形图的图廓外注记180

9.1.2　地物与地貌的识别182

9.1.3　地形图的精度183

9.2　地形图应用的基本内容183

9.2.1 点位坐标的量测183

9.2.2 两点间的水平距离量测184

9.2.3 直线坐标方位角的量测184

9.2.4 点的高程和两点间的坡度量测184

9.2.5 图上面积量算185

9.3　按设计线路绘制纵断面图188

9.4　按限制坡度在地形图上选线189

9.5　确定汇水面积189

9.6　平整场地中的土方量计算190

9.6.1　平整为水平场地190

9.6.2　整理为倾斜面191

9.7　地形图在土木工程中的应用192

9.7.1 建筑设计中的地形图应用192

9.7.2　给排水设计中的地形图应用193

9.7.3　勘测设计中的地形图应用193

9.7.4　城市规划用地分析的地形图应用193

思考题与习题195

10　施工放样基本方法197

10.1　概述197

10.1.1 施工测量的目的和内容197

10.1.2　施工测量的特点197

10.1.3　施工测量的原则197

10.2　施工控制网的布设198

10.2.1 施工控制网的特点198

10.2.2 平面控制网的建立199

10.2.3 高程控制网的建立200

10.2.4 施工控制网的维护201

10.2.5 工程实例201

10.3　距离、水平角和高程的放样202

10.3.1 水平距离的测设（放样）202

10.3.2　水平角的测设（放样）203

10.3.3 高程的测设（放样）204

10.3.4 已知坡度线的测设（放样）205

10.4　平面位置放样常用方法207

10.4.1　测角前方交会207

10.4.2　距离交会法207

10.4.3 角度后方交会法208

10.4.4　极坐标法209

10.4.5 直角坐标法209

10.4.6　全站仪坐标放样法210

10.4.7 自由设站放样法210

10.4.8 GPS（RTK）放样法211

10.5　曲线测设211

10.5.1 单圆曲线的测设212

10.5.2 带有缓和曲线的曲线测设213

10.5.3　任意设站极坐标法测设曲线214

思考题与习题215

11 民用与工业建筑施工测量216

11.1 民用建筑施工测量216

11.1.1　施工测量的准备工作216

11.1.2 多层建筑施工测量219

11.1.3 高层建筑施工测量223

11.2　工业厂房施工测量227

11.2.1 工业厂房矩形控制网测设227

11.2.2　工业厂房柱列轴线测设227

11.2.3　工业厂房柱基施工测量227

11.2.4　工业厂房构件安装测量229

11.3　烟囱、水塔施工测量231

11.3.1　基础施工测量232

11.3.2　主体施工测量232

11.4　竣工总图的编绘233

11.4.1　竣工总图编绘的目的233

11.4.2　竣工总图的编绘233

11.4.3　竣工总图的实测234

思考题与习题235

12　交通运输工程施工测量236

12.1　概述236

12.1.1　勘测设计测量236

12.1.2　工程施工测量237

12.2　线路勘测设计测量237

12.2.1 线路中线测量237

12.2.2 线路圆曲线测设240

12.2.3 线路纵横断面测量244

12.3　道路工程施工测量251

12.3.1　恢复中线测量251

12.3.2　施工控制桩测设251

12.3.3　路基测设252

12.3.4 竖曲线测设254

12.4　桥梁工程施工测量255

12.4.1　桥梁施工控制测量256

12.4.2　桥梁墩台测设257

12.4.3　桥梁上部结构测设258

12.5　隧道工程施工测量258

12.5.1　洞外控制测量259

12.5.2　隧道施工测量260

12.5.3 洞内控制测量262

12.5.4 隧道断面测量262

12.5.5 竖井联系测量262

12.6　管道工程施工测量263

12.6.1　地下管道施工测量263

12.6.2 架空管道施工测量266

思考题与习题267

13　建筑物变形监测269

13.1　概述269

13.1.1 变形监测的目的269

13.1.2 变形监测的特点270

13.1.3 变形监测的主要内容270

13.1.4 变形监测的精度271

13.1.5 变形监测的周期272

13.2　变形监测系统设计272

13.2.1 变形监测系统设计的原则与内容272

13.2.2 变形监测点的分类273

13.3　水平位移监测276

13.3.1　概述276

13.3.2　测量机器人技术276

13.3.3　GPS在变形监测中的应用277

13.3.4 引张线法测量水平位移278

13.4　垂直位移监测278

13.4.1　概述278

13.4.2　几何水准测量法279

13.4.3　三角高程测量280

13.4.4　GPS高程测量280

13.4.5 液体静力水准测量281

13.5　挠度与裂缝观测282

13.5.1　挠度观测282

13.5.2　裂缝观测283

13.6　深基坑工程监测284

13.6.1　概述284

13.6.2　监测内容284

13.6.3　监测的基本要求285

13.6.4　监测点的布置285

13.6.5 常用监测仪器286

13.6.6　工程实例287

13.7　建筑物倾斜观测287

13.7.1　概述287

13.7.2　观测点位的布设288

13.7.3　全站仪观测建筑物倾斜288

13.8　变形监测数据的整理和分析289

13.8.1　概述289

13.8.2　资料整编289

13.8.3　资料分析290

思考题与习题291

附录1　测量常用的计量单位与换算292

附录2　测量实验和实习293

第一部分　测量实验与实习须知293

第二部分　测量实验项目295

实验一　水准仪的认识与使用295

实验二　普通水准测量297

实验三　微倾式水准仪的检验与校正298

实验四　DJ6级光学经纬仪的使用300

实验五　测回法测量水平角302

实验六　全圆方向观测法测量水平角303

实验七　竖直角测量与竖盘指标差的检验304

实验八　经纬仪的检验与校正305

实验九　电子经纬仪的认识与使用307

实验十　视距测量308

实验十一　量角器配合经纬仪测绘地形图309

实验十二　测设水平角与水平距离310

实验十三　测设已知高程和坡度线310

实验十四　全站仪的认识和使用312

第三部分　测量教学实习313

参考文献318