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三角測(cè)量
在地面上布設(shè)一系列連續(xù)三角形,采用測(cè)角方式測(cè)定各三角形頂點(diǎn)水平位置的方法。是建立國家大地網(wǎng)和工程測(cè)量控制網(wǎng)的基本方法。1617年由荷蘭W.斯涅耳首創(chuàng)。
三角測(cè)量有兩種擴(kuò)展形式:①向各方向擴(kuò)展,構(gòu)成網(wǎng)狀,稱為三角網(wǎng),它點(diǎn)位分布均勻,點(diǎn)間互相制約,對(duì)低等測(cè)量控制作用較強(qiáng),但推進(jìn)較慢。②向某一定方向擴(kuò)展,構(gòu)成鎖狀,稱為三角鎖,它構(gòu)成控制骨架,中間以次等三角測(cè)量填充,推進(jìn)迅速,比三角網(wǎng)經(jīng)濟(jì),但控制強(qiáng)度不如三角網(wǎng)。
三角測(cè)量作業(yè)分選定點(diǎn)位、造標(biāo)埋石、水平角觀測(cè)、成果計(jì)算等。點(diǎn)位一般應(yīng)選在展望良好、易于擴(kuò)展的有利位置,使構(gòu)成三角形的相鄰點(diǎn)間互相通視。在選定的點(diǎn)位上建造覘標(biāo),供觀測(cè)照準(zhǔn)和升高儀器,同時(shí)埋設(shè)標(biāo)石作為三角點(diǎn)的永久性標(biāo)志。標(biāo)石中心點(diǎn)是三角點(diǎn)的實(shí)際點(diǎn)位。水平角觀測(cè)是三角測(cè)量的關(guān)鍵性工作,觀測(cè)選在通視良好、目標(biāo)清晰穩(wěn)定的有利時(shí)間進(jìn)行。
三角測(cè)量除測(cè)水平角外,還要選擇一些三角形的邊作為起始邊,測(cè)量其長度和方位角。起始邊的長度過去用基線尺丈量,20世紀(jì)50年代后用電磁波測(cè)距儀直接測(cè)量。起始邊的方位角用天文測(cè)量方法測(cè)定。從一起始點(diǎn)和起始邊出發(fā),利用觀測(cè)的角度值,逐一推算各邊的長度和方位角,再進(jìn)一步推算各三角形頂點(diǎn)在大地坐標(biāo)系中的水平位置。
導(dǎo)線測(cè)量
在地面上選擇一條適宜的路線,在其中的一些點(diǎn)上設(shè)置測(cè)站,采取測(cè)邊和測(cè)角方式來測(cè)定這些點(diǎn)的水平位置的方法。它是幾何大地測(cè)量學(xué)中建立國家大地控制網(wǎng)的主要方法之一,也是為地形測(cè)圖、城市測(cè)量和各種工程測(cè)量建立控制點(diǎn)的常用方法。
為導(dǎo)線測(cè)量選擇的測(cè)量路線稱為導(dǎo)線。它應(yīng)當(dāng)盡可能直伸,但由于地形限制,導(dǎo)線一般成一條折線。導(dǎo)線上設(shè)置測(cè)站的點(diǎn)稱為導(dǎo)線點(diǎn)。測(cè)量每相鄰兩點(diǎn)間的距離,并在每一點(diǎn)上觀測(cè)相鄰兩邊之間的夾角,從一起始點(diǎn)坐標(biāo)和方位角出發(fā),利用測(cè)量的距離和角度,便可依次推算各導(dǎo)線點(diǎn)的水平位置。
為建立國家大地網(wǎng)以及某些城市測(cè)量和工程測(cè)量所實(shí)施的導(dǎo)線測(cè)量,稱為精密導(dǎo)線測(cè)量。其等級(jí)和精度要求與三角測(cè)量相同。這些等級(jí)以下的導(dǎo)線測(cè)量,分為經(jīng)緯儀導(dǎo)線測(cè)量、視距導(dǎo)線測(cè)量和視差導(dǎo)線測(cè)量,其精度、使用的儀器和測(cè)量方法各不相同。
傳統(tǒng)的精密導(dǎo)線測(cè)量 用基線尺在地面上直接丈量每相鄰兩點(diǎn)間的距離。由于距離測(cè)量的精度高,導(dǎo)線中不存在尺度誤差積累;而方位誤差積累則比三角測(cè)量嚴(yán)重。因此,導(dǎo)線上每隔一定距離要測(cè)定天文經(jīng)緯度和方位角。由于導(dǎo)線以單線擴(kuò)展,無其他幾何校核,故必須閉合成環(huán),或布設(shè)在高級(jí)控制點(diǎn)之間。當(dāng)測(cè)區(qū)較大時(shí),則構(gòu)成導(dǎo)線網(wǎng)。
在一般地區(qū),由于地面不平,難于用基線尺直接丈量距離,故傳統(tǒng)的精密導(dǎo)線測(cè)量不及三角測(cè)量優(yōu)越。但在平坦的森林地區(qū),為了實(shí)施三角測(cè)量,必須建造過高的測(cè)量覘標(biāo),又為了清除通視障礙,還要砍伐樹木,這樣將使作業(yè)進(jìn)展遲緩,用費(fèi)較大。若改用導(dǎo)線測(cè)量,沿道路、林區(qū)分界地帶或河流推進(jìn),利用平坦地勢(shì)丈量距離,則可降低覘標(biāo)高度,減少輔助工作,達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效果。英國曾在非洲赤道附近平坦的森林地區(qū),廣泛采用傳統(tǒng)的精密導(dǎo)線測(cè)量以代替三角測(cè)量。除了這些特殊地區(qū)之外,傳統(tǒng)的精密導(dǎo)線測(cè)量則很少應(yīng)用。
電磁波導(dǎo)線測(cè)量 自電磁波測(cè)距儀于20世紀(jì)50年代出現(xiàn)后,導(dǎo)線測(cè)量受到了重視。用電磁波測(cè)距儀測(cè)定距離,所受地形限制較小,作業(yè)迅速,精度隨著儀器的不斷改進(jìn)而越來越高。因此,電磁波導(dǎo)線測(cè)量得到日益廣泛的應(yīng)用,有逐漸取代三角測(cè)量之勢(shì)。60年代初,中國利用電磁波測(cè)距儀在自然條件極其困難的青藏高原實(shí)施了精密導(dǎo)線測(cè)量,構(gòu)成了包括10個(gè)閉合環(huán)的導(dǎo)線網(wǎng)。
美國從60年代初開始,用高精度電磁波測(cè)距儀實(shí)施了橫貫大陸的高精度導(dǎo)線測(cè)量,現(xiàn)在已經(jīng)完成,全長達(dá)22000公里。導(dǎo)線上每條邊的方位角都直接觀測(cè),因而不存在尺度誤差和方位誤差的積累。高精度導(dǎo)線測(cè)量的質(zhì)量優(yōu)于一等三角測(cè)量,稱為零等控制測(cè)量。美國正以這種高精度導(dǎo)線為骨干,重新處理原有的三角測(cè)量,提高其精度。
1979年由于三波長電磁波測(cè)距儀的出現(xiàn),測(cè)距精度接近千萬分之一,電磁波導(dǎo)線測(cè)量可以用來建立更高級(jí)的大地測(cè)量控制。
目前有些電磁波測(cè)距儀已同測(cè)角儀器合為一體,并帶有計(jì)算裝置,成為多功能的測(cè)量儀器,稱為全站式電子速測(cè)儀。利用這種儀器布設(shè)導(dǎo)線,經(jīng)濟(jì)效益極高。
經(jīng)緯儀導(dǎo)線測(cè)量 用于建立四等以下的測(cè)量控制。傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀導(dǎo)線測(cè)量是用因瓦尺或鋼卷尺直接丈量距離,用經(jīng)緯儀觀測(cè)角度。這種導(dǎo)線是各種比例尺,特別是大比例尺測(cè)圖所必須的。在勘測(cè)鐵路、公路和運(yùn)河時(shí),必須沿其軸線布設(shè)主干經(jīng)緯儀導(dǎo)線。城市測(cè)量中,由于建筑群形成蔭蔽地區(qū),必須沿街道布設(shè)短邊經(jīng)緯儀導(dǎo)線。隨著電磁波測(cè)距技術(shù)的發(fā)展,目前大都用電磁波測(cè)距儀布設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線,傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀導(dǎo)線的應(yīng)用越來越少。
視差導(dǎo)線測(cè)量和視距導(dǎo)線測(cè)量 完全采用光學(xué)方法,用視差法和視距法測(cè)量導(dǎo)線邊長,不必用因瓦尺或鋼卷尺丈量,因而比傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀導(dǎo)線測(cè)量方便,且具有較高的靈活性,但精度較低。
導(dǎo)線測(cè)量和三角測(cè)量相比較,其優(yōu)點(diǎn)是布設(shè)靈活,要求通視的方向少,邊長直接測(cè)定,粗度均勻。缺點(diǎn)是控制面積小,缺乏有效可靠的檢核方法。