1、Uuit1 什么是测绘学测绘学定义Geomatics测绘或地球空间信息学，这个名词是怎么来的呢？大地测量学地理信息学GEOMATICS 测绘学或者 geo 代表地球，matics 代表数学，或者 geo 代表地球科学，matics 代表信息学。据说测绘学这个词对不同的人有不同的理解。这个术语作为一个学科第一次形成于加拿大；在过去的几年里被全世界的许多高等教育研究机构所熟知，通常是以前的“大地测量学”或“测量学”在引入了许多计算机科学和 GIS 方向的课程后重新命名的。随着新技术的发展和不断增长的对空间关系的信息类型的需求，尤其是在测量和监测我们的环境方面，现在，传统测量学定义连同日益增长的测量
2、的重要性一起包含在这个术语里了。日益增长的危机来自人口扩张，地价上涨，资源紧缩，还有由于人类活动引起的土地、水、空气质量的持续的压力。这样，测绘学在地球科学，各种工程学，计算机科学，空间规划，土地开发和环境科学相互之间架起了广泛的桥梁。在内的数个国际机构所采用，因此它就这样被普遍接受(be here to stay 习惯用语“被普遍接受”)。surveyor 这个词按惯例用来总指（这换成“总称”较好）那些从事上述活动的人。更具体的工作如土地测量员、工程测量员和水道测量员，一般被业内人士用来更准确的描述他们的专门技术。(直译为：更清楚的工作描述就如如土地测量员、工程测量员和水道测量员，一般被从业
3、者用来更准确的描述他们的专门技术。)geomatics 这个术语是个新词，表达了实体集合和它们相关联的活动的自然科学，并使这些领域的未来技术发展的结合成为可能。这个术语的采用同时也在全世界范围里为行业里和学校建立了一个一致的专业市场。结果，世界上许多一流大学的传统的测量专业的无论是课程还是授予资格都改为“测绘学位”的了。这并不意味着“surveyor”这个词的消亡，测绘毕业生还将从事适合他们专业的土地测量员、摄影测量员及其他的工作。在过去的十年中，在应用硬件和软件的方法来测量和处理地球空间数据工作时有着戏剧性的发展和增长（in the use of 在使用时） 。创造并将继续创造新的应用领域，
4、并为合适的、合格的毕业生提供相关的工作。结果是， “surveyor”的角色大大超越传统实践领域如前面所述的领域，进入到新的的领域。另外，最近的数据采集和处理技术的发展模糊了以前被认为有联系却分离的领域的界限。可以预见，这种发展继续并将为涉猎广泛、学识一流的毕业生创造新的事业。为了使毕业生能充分利用这些发展，教育和训练的重大改革成为必需的。学院的和专业的机构也作出反应，部分地，采用术语“geomatics”作为一门课程和一项授予资格。测绘学的一个现在使用的反映了当前的思想和对未来的预期的定义是：获取、处理、存储，分析和上呈地理参考信息（地理空间信息）的科学和技术。这个广泛的术语应用于科学和技术
5、，以及制图、大地测量学、卫星定位、摄影测量学、遥感、地理信息系统、土地管理、计算机系统、环境可视化和计算机制图等领域。现在一些术语如“测绘学” ， “测绘工程”和“地学信息学”共同应用于某些活动中专属于通常涉及地理信息的活动。这些术语起初被采用用来表示地理信息的采集、管理和应用的总体的方法。连同土地测量学，摄影测量学，遥感和制图学一起，GIS 也是测绘学中重要的一个组成部分。测绘学分支数据获取技术包括普通野外测量，GPS 测量，卫星定位和遥感图像获取，通过航空摄影和卫星成像。它还包括数据库资料的获取通过扫描就有地图和设计图，还有有关机构收集的数据。通过计算机程序，数据管理和处理应用于工程设计，
6、数字摄影测量，图像分析，相关资料库的管理和 GIS。数据成图【数字成图】是通过制图和其他直观的计算机程序进行的；其表达显示在计算机屏幕上（交互式编辑处理） ，也可以通过数字绘图仪输出到纸上。一旦地理实体的位置和属性被数字化并被存储进计算机存储器，就可以有效的为广泛的各种的使用者所用。通过现代【估计 moderm 应该是 modern】信息技术，测绘学将以下学科的专业人员整合到一起：测量学、制图学、遥感、国土注册、土木【civil 民用的】工程和海洋工程，林业，农业，决策与发展，地质学，地理科学，基础设施【infrastructure】管理，导航，环境与自然资源监测和计算机科学。测绘学的其他定义
7、加拿大测量学会在他们的季刊“地球空间信息学”中这样定义：测绘学是利用系统的方法，为生产和处理科学的，行政的，法律的和技术的业务所需的空间信息，将所有获取和管理空间信息的方法整合在一起的活动领域。 【as part of 作为的一部分，这里不翻译出来】测绘学定义在发展。现行的一个定义是“涉及工艺、科学和技术的地理信息的处理” 。测绘学或地球空间信息学包括一个广泛的生产活动从工程学和发展了的测量学领域中特殊点的空间数据的获取和分析到 GIS 和遥感技术在环境管理中的应用。它包括地籍测量、水道测量和海图测量，在土地管理和土地使用中扮演重要的角色。测绘学是一个现代科学术语，用以表示测量、分析、管理，存
8、储和显示基于地球信息，经常被称为空间数据数据的描述和位置的集成方法。这些数据来自各种数据源，包括地球轨道卫星，空载和舰载传感器及地面仪器。利用计算机软件和硬件，借助现代信息技术。它的应用覆盖所有依赖空间数据的学科，包括环境研究，规划，工程学，导航，地质和地球物理学，海洋学，土地开发，土地经营和旅游学。它因而成为所有使用空间数据地球科学学科的基础。摘自新南威尔士大学测绘【或地球空间信息学】工程学院测绘学是测量、表示，分析，处理，重获和显示关于地球物理特征和环境的空间数据的科学。其包括的主要学科有制图学，土地管理，GIS，环境可视化，大地测量学，摄影测量学，遥感和测量学。摘自墨尔本大学测绘学系【或
9、者地球空间信息学系】测绘学包括自然科学，工程学和工艺或【技术】学；对地理信息的收集与管理。地理信息在环境监测，陆地和海洋资源管理，以及房地产交易中扮演重要角色。摘自加拿大纽布朗斯维克大学测量与大地测量学系测绘学测量，表示，分析，管理，重获和显示空间信息，用来描述地球物理特征和环境。测绘学包括的学科有：测量学，大地测量学，遥感和摄影测量学，制图学，GIS，GPS 。摘自塔斯马尼亚大学，测量与空间信息科学系Unit 2 大地测量与平面测量测量传统定义为确定地表、地下和地上的自然与人工地貌特征；并使之按比例测绘成地形图、平面图或图表，或形成报告图表，或以数字形式形成三维立体数学模型存储进计算机。同样
10、的，测量员/大地测量学家处理的就是测量出的物理的和数学的特征。因此精确确定并标定地表点位便成为测量的主要任务。虽然测量工作有不同目的，基本的操作却都一样他们包括测量和计算，或更基本地称之为，外业工作和内业工作。测量分为许多不同的类型，如土地测量，路线测量，城市测量，建筑测量，水道测量等等，但是总的来说，测量分为两个主要的种类：大地测量和平面测量。是考虑地球真实形状的大地测量还是将地球当成一个平面的平面测量。另外，测量还分为确定平面位置的水平测量和确定海拔的高程测量或两者的综合。大地测量考虑地球真实形状的测量工作称为大地测量。这种测量适用于大范围和长距离的测量工作，用来确立基本点的精确位置，用以
11、建立其他测量工作所需的控制网。在大地测量中，站点经常是互相距离很远，那么这种测量就比平面测量需要更精确的仪器和测量方法。广泛间隔开的永久标石就作为计算点位之间距离的基础。这种永久标石点被称为大地控制点，为测量和绘图工作提供可靠和一致的数据。过去，大地经纬仪、卷尺和电子设备是大地测量的野外工作初时的工具。现在，GPS 技术的发展使大地测量工作花费非常小的代价就能获得极为精确的结果成为可能。大地测量工作计划的编制和实施，绝对需要对大地测量学知识有全面的掌握。在大地测量中，地球的形状被看成一个椭球体，虽然在技术角度来看，它不是真正的椭球。因此，在地球表面上或附近测量距离并不是沿着直线或平面进行，而是
12、在一个曲面上。因此，在大地测量距离的计算中，参考椭球的长轴与短轴所带来的误差就显示出来。每个大地站点的位置都与这个椭球有关。这个位置是用纬度（与赤道面所成的角）和经度（与初子午线所成的角）或用在直角坐标系中的北距和东距来表示。大地测量为建立国家范围内的重力场和确定地表架构提供基础。这将由测定布设在大地网和重力网中数量十分巨大的控制点，所得到的坐标和重力值来实现。在这项基础工作中，地球的曲率和重力场都应被考虑。平面测量这种类型的测量把地球平均的表面视作平面，或认为地球曲率带来的误差可以忽略不计，这样的测量工作称为平面测量significant 重大的，不翻译也行。这个术语曾指涉及的距离及范围非常
13、有限的测量工作。由于被当成了水平距离和方向，水平线被当成直线，在这个有限范围内所有点上的铅垂线方向被认为是相同的，所有的角被认为都是平面角。在平面测量的计算中，你可以使用平面三角、代数、和平面解析几何的公式。小范围内，平面测量方法可以获得精确的结果，但是随着范围的扩大，精度和准确度将随之下降。例如，地球表面一条 18.5km 长的弧只比其所对的弦长 7mm，further 进一步，可以省略，在一个面积为 100 平方公里的平面三角形中的内角和与对应球面三角形中的内角和之差只有 0.51 秒。只有在大面积的精密测量工作中地球曲率才必需被考虑。特定区域测量、公路建设、铁路、沟渠等，总的来说与人们工
14、作密切相关的测量工作都是平面测量，不包括州界和国界测量在内的边界测量也同属平面测量。然而，随着工程和其他科学项目越来越大越来越复杂，在限定于从事平面测量工作的测量员在他们可以从事的测量类型上受到严格限制。我们通常把高程的测量与平面测量分开来。高程参考的是大地水准面。大地水准面只是在理论上存在。它是平均海平面在大陆下的自然延伸。我们可以通过挖掘一个的想象中的连通大西洋和太平洋沟渠来阐明这个概念。如果我们允许这条沟渠注满海水，沟渠里的水面就代表大地水准面。因此，从所有的目的和用途出发，大地水准面与平均海平面是一样的。平均海平面是海水表面高度的记录值的平均值。直译：平均海平面是指海水面的最高和最低记
15、录之间纪录值的平均值。我们用平均海平面作为一个数据，或不常用地和不准确地，当作一个基准面，通过它我们可以参考和描述地上、地表、地下的情况。想象一个真正的平面与平均海平面在一个特定点上相切。在离切点 1km 的地方，这个平面高于平均海平面的垂直距离为 7.8cm。很明显，即使在获取粗略的高程值的时候，地球表面曲率也是一个不可忽略的因素。常规的测高程的程序是，例如，在微差水准测量中平衡前后视距，地球曲率和大气折光影响将被自动考虑和低偿，不必经测量者额外改正，至参考曲面的高程就是可靠的了。大地测量和平面测量关系密切。大地测量采用通过测量地球得到的参数，而其计算结果又可以被测量地球确定地球参数的工作所
16、利用。接下来in turn，平面测量，一般依赖于大地测量建立的控制点，在国家地图系列国家地图集的发展和在房地产地籍信息领域提供特别服务。Unit 3 距离测量测量工作的一项基础是距离测量。距离不一定指的是直线的，尤其是在地球曲面上的距离。这里【In this subject 翻译成这里】 ，我们所涉及的是欧几里德空间，我们可以认为一条从一点到另一点或一个特征到另一个特征的线是直线。两点之间的距离可以是平距、斜距、或者是垂距。根据测量结果的精度要求不同，平距或斜距有多种测量方法。如果这些点在不同高程上，那么平距指的是过点的垂线之间的水平长度。这里给出一个简短的相关技术的摘要和它们各自的精度：步测
17、和自动计程仪虽然不精确，但步测是一个非常有用的测量方法，尤其是测量者在野外寻找测量标志时。当在水平场地进行时，步测可以达到 1/100 到 1/500 的相对精度，而当地面起伏较大时，这样的精度就不能保证了。自动计程仪是一个简单的装置，可以附属于【be attached to 附属于】车辆之上并直接记录轮子的旋转周数。由于知道了轮子的周长，转数【revolution 这里有转数的意思】和距离之间的关系就确定下来【fix 确定】 。普通尺距测量和精密尺距测量尺距测量是测量两点之间平距的非常普遍的方法。普通尺距测量使用【refers to 引用】的是我们可以在商店里买到的非常普遍的的尺子，例如塑胶
18、尺或涤纶尺。这种尺的精度低，测距精度只有 1/3000 到 1/5000。精密尺距测量使用的是比塑胶尺贵的多的钢尺，并具有更高的精度1/10000 到 1/30000。因瓦尺是由 35的镍和 65的钢组成。这种合金具有非常低的热膨胀系数，使得这种尺利于精密距离测量。现在许多尺上都在正面标刻了英尺计量单位，而在反面标刻了米制计量单位。米制计量单位是米，厘米和毫米，尺的总长为 20m、30m、50m 或 100m。如果我们想测量 A 点和 B 点之间的平距，我们可以这样来做：将尺的 0 刻度对准较高点 B 点，尺沿向 A 点，我们可以利用在 A 点的铅垂垂线【pump line 应为 plumb
19、line 垂线】测出平距。为了确定准确的水平线，我们应沿垂线方向上下移动尺子，我们在尺上将得到不同的的读数。 【changes of reading 读数的变化】尺子最小的读数就是平距。如果距离比尺长要长，那么我们可以将其分成几段，把每段长加起来获得总长。由于不同的尺有不同的 0 刻度，判断尺的 0 刻度在哪儿十分重要。视距测量和视距仪视距测量是一个光学测距方法。这个词源自于【is derived from 源自于】希腊语的Tacns，意思是“迅速的” ，和 metrot，意思是“方法” 。视距测量包括一个相关距离参数的测量和依靠定角截距的测量【by means of 依靠】 。经纬仪视距测量
20、就是视距仪器的一个例子。将经纬仪【is directed at 被动语态，翻译为将； direct at 对准】对准水准尺，水准尺竖直，望远镜的视线水平。通过望远镜视野里的上下视距丝读数，从仪器到尺的平距可以用视距常数 K 乘视距间隔加上从仪器中心到主焦点的距离 C 得到。也就是【i.e.拉丁文？】 ，D=Ks + C。通常，名义上的视距常数 K 等于 100，只要条件保持不变，它就是个特别装置的常数但在实践中可以通过观测确定。C 值由厂商决定并固定在仪器之内。对于外调焦望远镜，通常情况下，C 被认为是 1 英尺而不会给结果带来错误。内调焦望远镜因此被发明，C 为或近似为 0；这是内调焦望远镜
21、在视距测量中的一个优点。现在大多数视距仪器都使用内调焦望远镜。视距测量的应用包括地形测量中的导线测量和水准测量工作，细部测量中的定位，绘制地形图工作中的水准测量和野外完全化测量，以及水道测图。其相对精度为 1:1000 到1:5000。视距仪是视距测量的一种形式，利用望远镜的十字丝结构帮助测距。一系列的标尺读数由经纬仪测出，并且籍此而得到视距间隔，用来确定距离。电子测距仪电子测距仪的概念是由 Geodimeter 公司的创始人在 20 世纪 50 年代引入的。EDM 测量手段的出现是对所有测量手段的完全的革命，导致了一场技术革命和侧重点的改变。现在距离可以被很容易、快速和精确的测量，而又不受地
22、形影响。EDM 是利用光波和无线电波测距的设备【refer to 译为“是” 】 。光波和无线电波都是电磁波。它们在真空中都有一样的速度 299,792.4580.001km/sec。它们的速度，由于会收到空气密度的影响而降低，在大气中需要重新计算。EDM 的基本原理是距离等于时间乘速度。这样，如果无线电波或光波的速度和其从一点到另一点所需的时间已知了，两点之间的距离就可以计算出来。可以依照产生的电磁能量的类型和波长或根据它们的运作范围给 EDM 分类。EDM 使用三种不同波长的波段：(1)微波系统【波段】 ，其测距范围达 150km，波长 3cm，不受限于视线范围，也不受可见度的影响；(2)
23、可见光波段，有效范围 5km（小型仪器） ，可见光、激光，其距离受可见度的影响会降低；(3)红外线波段，测程 3km，受限于视线范围，并且受限于空气中的微粒影响）尽管不同的 EDM 用到不同的波长，基本上只有两种测量方法在使用，可以将其【即EDM】分为光电测距仪和微波测距仪。这两种基本方法即脉冲法和更流行的相位法。沿着要测的路径发射光波或微波，并测出发射和收到反射信号之间的时间间隔，或者是测出发射和接受反射信号之间的相差，它们通过这种方法来运行。现代的 EDM 全自动化到这样的程度，在一个站点安置，需测距离线的另一处安置有反射棱镜，发射一束已调制的光束到棱镜上。操作者仅仅需要按一个键，斜距就自
24、动显示出来。更完全的 EDM 还具有测水平角、竖直角和天顶角的功能。这种仪器被称为全站仪。Unit 4 角度和方向测量水平角和竖直角是测量的基本测量工作。在描述角度和方向测量之前，有必要熟悉几个基本术语的含义。这里讨论的这些术语与地球的真实形状有关【have reference to 与有关】基本术语地球表面任一点的垂线是指这点上沿着重力的方向的线【可译为：地球表面任一点的垂线方向是过该点的重力方向】 。如果在这点上用线悬挂一个重物，当线自由静止时，这条线所呈现的方向即重力方向。在给定的一个点上只有一条垂线。一点上的水平线是垂直于过该点的垂线的直线。过任一点的水平线有无数条。过一点的水平面是垂
25、直于过该点的垂线的平面。过给定的一个点只有一个水平面。过一点的竖直面是包含过该点的垂线的任一平面。过给定的一点有无数个竖直面。水平角和竖直角水平角是指在一个水平面内由两相交的竖直面形成的角，或者说，两条线之间的水平角是这两条线在水平面上的投影线的夹角。例如，在 A 点观测不同高度的 B 和 C 点，其水平角bac 是由 AB 和 AC 两条线在水平面上的投影构成的。由此得出结论【It follows that 由此得出结论】 ，虽然被观测的点在不同的高度上，测出的总是水平角而不是空间角。水平角主要用来由联测控制点获得相对方向，或者地形测量碎部点、或者放样点。竖直角是在一个竖直面内参考于水平线的
26、正（仰）角或负（俯）角，或者相对于一个天顶方向的垂线的角。正负竖直角有时分别被称为仰角或俯角。竖直角位于【lie 位于】090 度之间。天顶方向是一个术语，用来描述在天球上的点，天球是一个半径无限大的球，其中心在地球中心。天顶距是一个在竖直面内从一个过仪器的被定向为向上的竖直方向线向下测量的角。它的范围是从 0 到 180 度。显然，天顶距等于 90 度减去竖直角。竖直角或天顶距用于斜距化平距的改正或者高程的测量。在极大程度上，用来测角的工具被称为经纬仪，虽然角度可以用倾斜仪、六分仪（用于海道测量） 、或罗盘仪来测。经纬仪有一个玻璃的或镀银的水平度盘和竖直度盘。经纬仪的水平度盘和竖直度盘与顺时
27、针刻了 0 到 360 度刻划的圆分度器相连。测或拨水平角时用水平度盘，测或拨竖直角或天顶距时用竖直度盘【lay off 翻译为拨、放样的意思】 。通常角度测量法使用的单位是六十进制的度、分、秒。角度测量在测的水平角有方向，就是说它是向左测还是向右测，或者是说，顺时针测还是逆时针测。如上图所示，在 A 点由 B 到 C 就是顺时针角，而从 C 到 B 就是逆时针角。经纬仪在A 点安置、对中、整平后，在 B、A 和 C 测量点间的简单的水平角测量可以按下列步骤进行：着手，说【示意】 ， “盘左” ， 【用竖丝】将 B 点的目标仔细分中，水平度盘读数为 25 度水平度盘制动螺旋松开，顺时针转动望远
28、镜至 C 点，水平度盘读数 75 度水平角就是两个方向值的差值，即， (75-25) =50换度盘方向至盘右并照准 C 点，记下读数为 255 度松开水平度盘，逆时针旋转至 B 点并记下读数为 205 度读数或者说是方向值按同样的法则相减，255-205=50如果两个减出来的值的一致性是可接受的，取两个值的平均值。现代的电子数字经纬仪包含编码度盘，能够感知轴和望远镜的旋转，并使之电子地转换为水平角度和竖直角度，并在液晶显示器【LCDs】或发光二极管显示器【LEDs】上显示出来。这些显示可以被一个传统的野外电子手簿或数据收集器【存储卡】记录，以便日后打印或计算。这种仪器具有一个悬挂补偿器或其它装
29、置，使竖盘指标读数指向一个绝对竖直方向。这个度盘可以通过简单的按一个键就将其置零，或初始化成任一值。方位角是从子午面起算按顺时针旋转的角，子午线是在地球平均表面连接北极与南极的线。方位角的取值范围从 0 度到 360 度，超过 360 的值有时会在计算时遇到，只需减去 360 度即可。方向角是一种传统的描述直线方向的方法。实际上，它是从南或北方向开始量测的角。方向角可以从子午线北端或南端以顺时针或逆时针量测，总是伴以字母，用来标明直线所落在的象限。例如：方向角 N32W 代表一条直线从北方向转向西方向 32 度。它等于方位角328 度。方向角 S12W 代表一条直线从南方向转向西方向 12 度
30、。它等于方位角 192 度。需要重点说明的是，方向角和方位角所用的是真北方向。Unit 5 导线测量测量的目的是确定地表或接近地表的点的点位。确定地表任一点的平面位置和确定点高于或低于一个参考面的高程的工作被称为控制测量。这些点的平面位置和高程组成了一个控制网。依照它们建立的地点和目的不同，有不同的控制网类型。一个控制网可能有精确的平面位置而没有高程（称为平面控制网） ，或者有精确的高程而没有平面位置（称为高程控制网） 。有些控制网的点既有精确的平面位置也有精确的高程。控制网的范围从小的、简单的、便宜的网到大的、复杂的、昂贵的网。一个控制网可以是覆盖小范围，使用区域坐标系统，允许你相对于控制网
31、确定地貌特征，但却不告诉你它们在地表的什么地方；或者覆盖一个广大区域，由少数被适当安置并精确测设的控制点组成，有时被称为基础控制。控制网的点的平面位置可以由许多不同方法来获得。一般使用的方法有，三角测量、三边测量、导线测量、交会测量、后方交会测量、和 GPS 测量。这篇课文主要讲的是导线测量。三角测量这种测量方法称为三角测量，基于三角法则， 【that 引导的宾语从句】如果三角形的一条边和三个角已知，剩下的边可以用正弦定理计算出。而且，如果一条边的方向已知，余下的边的方向也可以确定。那么未知点的坐标就可以使用三角法计算出来。三边测量自从远距 EDM 出现以来，一种叫做三边测量的方法用来和三角测
32、量联合使用。三边测量基于三角法则如果三角形的三条边已知，那么三个角可以由余弦定理计算出。三边测量具有一些相对于三角测量的优势，EDM 测距快速、准确、经济，而三角测量所需的角度测量则相对困难和昂贵。在一些精密工程当中，三角测量和三边测量联合使用，被称为边角测量。导线测量【测量工作中的】导线是一系列地球上点之间的有长度和方向的直线， 【导线】由野外角度和距离测量获得，用来确定点位。角度可以使用经纬仪或全站仪来测，而距离可以使用卷尺或 EDM 来测。导线可以用来确定互相连接点的相对位置，如果想控制某些坐标系中的站点，其【指 stations】位置应参考该坐标系。从这些计算出的相对位置，另外的数据可
33、以量出来，用以放样新的地物，如：建筑物和道路。自从 EDM 的出现，导线测量作为最常用的建立控制网的方法显现出来，例如基础区域控制、图根控制、水道测量控制和建筑工程控制。在工程测量当中，导线测量是线型工程测量和立体控制的理想方法，线型工程例如公路、铁路、和管线建筑。总体上，导线总是分为支导线和闭路导线【按说 open traverse 是支导线， closed traverse 是闭合导线，而 connecting traverse 是附合导线】 。支导线起始于一个水平位置已知（相对于一个水平基准【水平坐标系】 ）或水平位置假定的点，终止于相对位置事先未知的站点。由于其终点位置未知并且缺乏图形
34、闭合，支导线不能提供对错误和较大误差的检核。这种图形闭合的缺少意味着没有几何上的检核可能性，对于实际的导线点的确定。 【对于实际导线点的测量来说，这种图形闭合的缺少意味着没有几何检核条件】 。因而，这种测量技术应当提供野外的检核使之精确。至少【minimum 最小值】 ，距离测两遍，角度测两个测回。支导线经常用于道路或铁路的初测。闭路导线可以由下面两种方式的任一种描述：闭合环路导线，正如名字所示，呈一个连续的环，围绕一个区域。这种闭路导线起始于一个平面位置假设或相对于一个水平基准【坐标系统】已知的点，并终止于该点。附合导线起始和终止于不同的点，它们由等于或高于规定精度的测量测设。一个已知的水平
35、位置是由它的大地经纬度或格网系的 X Y 坐标表示。闭合导线，无论它们是否回到起始点，都能提供角度和距离检核。在两种情况中，角度可以在几何上闭合，位置闭合可以数学的确定。因此它们更理想，在控制测量、建筑测量、房地产测量和地形测量使用更广泛。正如我们上面所提到的，闭合导线可以提供角度和距离的检核。例如，在一个 n 边闭合图形当中，内角和应该是：(n-2)180，但是由于测量中系统误差和偶然误差的存在，当闭合导线所有的内角加起来后，其角度和可能等于或不等于其几何理论闭合差值。内角和的理论值和实际值的差值被称为角度闭合差。在导线进行数学分析之前，角度闭合差应该平均分配到每个角上（如果所有的角都是相同
36、观测精度） 。重要的一点是，在这样做之前，所有的闭合差都不得超过测量规范。闭合导线同时提供测量过的距离的检核，位置的闭合差可以计算得到，这就意味着测量的距离同测角一样，应当予以闭合【which 引导非限定性定语从句】 。理论上，从起点闭合到它自己，位置的闭合差应该是 0。但是距离和角度的测量误差，会【tend to 趋向】改变导线的形状，因此我们应当分别计算纵距与横距的代数和，然后与从起点到终点的连线的确定的纵距与横距相比较。精确的说，这里的纵距就是指一条直线的直角坐标的南北分量，横距就是指一条直线的直角坐标的东西分量。对于不同的方向来说，北方向为正，南方向为负。同样的，东为正，西为负。然后差
37、值应以合理的原则进行调整分配闭合差到纵距和横距上去。其位置由平面直角坐标系的 Y 坐标和 X 坐标来定义，Y 轴代表南北方向，而 X 轴代表东西方向。Unit 6 高程测量方法高程是高于或低于一个参考基准的一个垂直距离。虽然垂直距离可以参考任何一个基准，但是在测量上，这个参考基准一般使用的是平均海平面（MSL） 。MSL 被赋予一个 0.000 英尺或 0.000 米的高程。地球上所有其它点可以用高于或低于 0 的高程来描述。高程精确测出的永久点（水准点）被用于大多数区域的测量工作。在中国，利用青岛验潮站从 1950 年到 1956 年 7 年的观测数据处理和平差，建立了 56 黄海高程系统。
38、1987 年，在依照了验潮站 1952 到 1979 年的观测资料后，这个基准被进一步精确反映长时期海潮变化的85 国家高程基准建立起来。虽然，严格说来，国家高程基准在特殊的点上与 MSL 并不恰好吻合，术语 MSL 一般还是用来描述它。MSL 高程的赋值为 0.000 英尺或米。高程的差异【高差】可以由下列方法测得（詹姆斯.安德森和爱德华） 。1.水准测量，直接测得垂直距离。水准测量是高程测量方法中精度最高、使用最普遍的方法。2.三角高程测量，利用测量竖直角和水平或斜距来测高程。3.视距高程测量，利用视距测量，使用工程经纬仪和水准尺；平板仪和照准仪和水准尺；或者自处理视距仪和水准尺测得垂直距
39、离。4.气压水准测量，通过使用气压计测量不同站点大气压力的差值来测高程。5.重力水准测量，通过使用重力计测量不同站点的重力值差值来测高程，用于大地测量学的目的。6.惯性定位系统，含有一个惯性平台，具有三个互相垂直轴，其中一个是“向上”的，所以这个系统产生的输出其中一个就是高程。各自地，据相关报告，在 60 和 100km 的距离上，其精度能达到 15 到 50cm。这种装置成本极高，只限于非常大的项目，这些项目地质、气象、授时、以及施加特殊限制在传统方法上【即，在这些项目上传统测量方法受限】 。7. GPS 高程测量，它的参考面是地球椭球面，但是如果在测区有充分的高程点，可以修正至高程基准上来
40、。在这种情况下，其高差的标准差能够达到 0.053 到 0.094 米。水准测量精度最高、使用最普遍的高程测量方法就是直接测垂直距离的水准测量方法。微差水准测量是利用测量者的水准仪和有刻度的尺来测定远距离的相隔点的高差。例如，确定欲测关于点 A 的点 B 的高程， （如图 1） ，A 点的高程已知（BM 点） ，在 A 和 B 点之间的中点处安置水准尺，分别以 a 和 b 代表在这两处水准尺上的读数。那么，仪器（整平后）的视线高程就是：HA + a） 【怀疑这句话不对 theline of sight of the instrument 多余了】 。B 点的高程可以由方程来确定。HB=HA +
41、 a b。除确定 B 点的高程之外，其它点的高程，低于视线的和水准仪可以看见的点，都可以以相似的方法得到。但是上面的一些术语需要提一下。a 被称为 Backsight【后尺读数】 ，是一个放在已知高程点上的尺的读数，用来求得仪器视线的高程。b 被称为 Foresight【后尺读数】 ，是一个放在转点、水准点、或者是临时水准点之上的尺的读数，用来确定该点的高程。HA + a 指的是仪器高度（HI） ，是过水准仪的视线的高程。由于大气折光的缘故，实际上视线是有些弯曲的，曲率和折光的影响可以被当作【be reduced to 被处理为】可忽略的值，不必加入球气改正，如果在实际工作中后视距和前视距是相
42、等的。三角高程测量三角高程测量适用于困难地形，例如在山区，不能使用常规的微差水准测量。现代的三角高程测量方法是测量到未知点的斜距和垂直角。斜距由电磁波测距仪测得，垂直角（或天顶距）由经纬仪测得，或者利用整合了这两种仪器为一体的全站仪来测。全站仪包含了内置的微处理器，用来根据测得的斜距和垂直角计算和显示水平距离。这种后来的设备导致了三角高程测量被广泛用于多种高度测量工作，包括测绘等高线三角高程测量的基本原理可以看图 2。当我们用 和 S 分别表示垂直角和水平距离时， A 点和 B 点之间的高差为：hAB=Stan+i v。i 是 A 点上仪器中心的高度，v 是 B 点上目标中心的垂直高度。垂直角
43、为仰角时为正，俯角时为负。天顶距总是正的，但是自然的当超过了 90时，它们将产生一个相反的结果。普通精度要求下，三角高程测量方法测高差水平距离不能超过 300m，如果要求高的精度，则要相应缩短距离。因为超过 300m 时，地球曲率和折光影响必需考虑。为了消除地球曲率和折光改正的不确定因素，垂直角观测时应采用在观测方向两端尽量同时相向观测的方法。这种观测称为垂直角对向观测。线两端正确的高程之差是计算得到的两高程值的平均值，不管计算有无考虑球气差。这里需要注意的是，测量者在水准测量工作中使用的是参考地球“平均”表面的正高，这个平均表面描述为 MSL。然而，GPS 方法给出的是地球椭球面到地面站的大
44、地高。Unit 7 智能型全站仪多年以来，光学经纬仪一直是测量人员测角的工具选择。然而，20 世界 70 年代，由于它在水平轴和垂直轴方向上测角更精确，电子经纬仪开始代替经纬仪。80 年代早期，采用EDMs 非常精确的测距的全站仪，成为测量仪器的选择。然后在 90 年代后期，瑞典Dandryd【应该是瑞典的一个地名】Geodimeter【公司名】 ，推出了第一台“智能型全站仪” ，在“目标”或测杆上增加了一个有自动跟踪和无线电通讯功能的信号和数据收集器。这样，第一次，仪器不再需要人除了目标点，减少了测量人员。全站仪全站仪是现在测绘工程中使用最普遍的仪器，完全综合的仪器，可以获取所有的反映 3
45、维空间位置信息所需的空间数据。全站仪整合了电子经纬仪的测角功能和 EDM 的测距功能，以及数字数据和数据存储器的功能。不管他们工艺的年代和水平如何，所有的全站仪的结构都是类似的，都能基本完成相同的功能。在控制点上安置仪器、对中、整平和恰当的定向之后，棱镜目标置于测点之上，测量人员就可以照准目标并按动按钮。然后水平和竖直编码度盘和 EDM 的输出结果可以显示在仪器上，并可以存储在数据收集里，送入内置的微处理器。微处理器可以将测得的斜距利用测得的竖直角或天顶距转化为平距。微处理器还可以计算仪器中心和棱镜目标【目标棱镜】之间的高差。如果仪器中心的高程（HI）和反射目标到地面的高度（HT）输入仪器，微
46、处理器在考虑地球曲率和折光影响后就可以计算出目标站点的高程。此外，微处理器还可以由水平距离和当前水平方向表示为方位角，计算出目标点的坐标。在建筑施工放样测量工作中，在控制点上为建筑点位定位所需的方向和距离数据，可以由键盘或直接由办公室的计算机出入到仪器中去。然后，测量人员引导持棱镜的人沿着计算出的方向线前行，直到到所定点距离于计算出的距离相吻合为止。所有显示的输出结果也可以记录或存储在外业电子手簿当中，用以在计算机中进一步的计算。全站仪使得在观测范围内，非常短时间内对多点进行观测称为可能。智能型全站仪80 年代末，全站仪改进是加入伺服电动机，用以驱动仪器的水平和垂直移动。在智能型全站仪内所有的
47、复杂的电子元件，它们的活动仍然是由简单的带有一个变速齿轮系统的伺服电动机提供的。最终结果必定是，质量轻，耐用的和快速的、有着亚秒级定位精度的。当带有自动目标识别功能的全站仪被设计出后，自动跟踪、测量和记录目标得以实现。当前的技术能够使智能型全站仪在 3500m 的范围内的测角精度达到0.5，测距精度达到1mm+1ppm。最近的样式可以自动搜寻目标并将其精确锁定，自动转角到指定点利用上载的这些点的坐标，通过自动两次置中复测角度，甚至装备了自动数据转换系统。这种仪器，当与一个可被持镜测量者持有的遥控装置结合后，测量工作就可以减少人员的需要。所有这些特性使得智能型全站仪在测绘工程任务当中非常有用。使
48、用带有 ATR 的智能型全站仪时，首先，望远镜必需大致地照准目标棱镜或者手工或者软件控制然后省下的就交给仪器去做了。ATR 模块是一个数字照相机，可以记录反射激光束的偏移量，使得仪器能够自动移动，直至十字丝电子的调整到正好照准那个点。当该点被正好“看到” ，仪器就可以读出并记录角度和距离。有报告指出，该过程所需时间仅是使用常规全站仪获得同样结果所需时间的一半或三分之一。利用基于 ATR 的 Leica TCA2003，测量者将可以从事新的工作，也可以以不同的方式从事现有的工作。因为同轴目标探测系统和常规 EDM 棱镜的使用，例行的操作保留没有变。改变的是数据采集的速度。地形测量自动化，将 TC
49、A 设置为自动记录模式仪器跟踪持镜人并按指定的距离、时间间隔或者当棱镜保持不动超过一定时间就自动记录。在大型项目中，利用测量的速度和复合测杆。当使用者为下个导线点作准备时，TCA2003 可以连贯地转过若干组角度。将自动化更进一步，用于一些“无人”测量工作。智能型全站仪已经被应用于危险领域，用来提供对建筑物或活动的持续的监测。某些场合下将测量系统与民防机构和执法团体联系起来。无人测量的一个产物是机械的导向。TCAs 引导巷道掘进机、隧道掘进机和筑路机械。测量者在预定位置负责智能全站仪的安装，让它通知仪器操作者他们与设计信息相比较所在的位置。仪器操作者在一个小显示器中读出从基准站上传来的的仪器所在位置。这个基准站可以是智能型全站仪站点，GPS 站点或者许多传感器的联合站点。Unit 8 测量工作中的误差测量被定义为确定未知量的观测。它们可以被分为直接观测和间接观测。直接观测就是观测读数即代表了测量量，不需要另外加、取平均或利用几何公式来计算出所需值。用一把刻度尺直接确定两点之间的距离，就是一个直接观测的例子。间接观测需要计算，当直接观测是不可能或不实际时，可以利用它与直接观测量之间的
