本書比較系統、全面地闡述了測繪科學的基本理論、方法和技術，內容涵蓋了測繪科學的理論體系、測量誤差基礎、水準儀使用、距離測量、經緯儀使用、電子全站儀使用、控制測量基礎、GPS技術、地形圖測繪及應用、測量放樣、土木建筑測量、鐵路測量、管道測量、橋梁測量、地質測量、地球災害監測、鉆采工程測量等基本教學內容和教學環節。在測繪基礎理論的闡述上貫徹了“簡明扼要、深淺適中”的寫作原則，以實用化為目的強化了對實踐環節的詳細介紹，并全面介紹了目前國際新的、流行的、成熟的、普及性的知識、理論和技術。本書適用的專業主要包括本科土建類、水利類、地礦類、交通運輸類、地理科學類、環境科學類、測繪類、環境與安全類、農林類、農業工程類的各個相關專業；本書不僅適用于普通全日制高等教育，也適用于高職高專、網絡高等教育、電視大學、夜大學、高等教育自學考試、職業技能培訓、企業在崗培訓，還可作為國家執業資格考試用書使用，同時也是各類工程建設行業專業技術人員案頭的工具書。
1 原理簡單明了2 內容實用實踐性強3 介紹儀器與技術新
第1章測繪科學概論1
1.1測繪科學的歷史與發展1
1.1.1測繪科學的定義、學科屬性與主要分支學科1
1.1.2測繪科學的作用3
1.1.3測繪科學的過去、現在與未來3
1.2地球外表形態的描述方法5
1.2.1地球的物理形狀5
1.2.2地球的數學形狀6
1.3地球上點位的表示方法7
1.3.1大地坐標8
1.3.2天文坐標8
1.3.3高斯平面直角坐標9
1.3.4獨立平面直角坐標12
1.3.5三維地心坐標12
1.3.6高程12
1.3.7高差13
1.4測量的基本工作與原則13
1.4.1水平面與水準面13
1.4.2普通測量的工作程序與原則15
1.4.3高等測量學課程的基本任務16
思考題與習題16
第2章測量誤差18
2.1測量誤差及特點18
2.1.1觀測值與真值18
2.1.2觀測條件18
2.1.3觀測誤差的來源19
2.1.4觀測誤差的分類19
2.1.5偶然誤差的性質20
2.2測量精度21
2.2.1中誤差21
2.2.2相對誤差21
2.2.3允許誤差22
2.3測量誤差的影響規律22
2.4等精度觀測數據處理23
2.5不等精度觀測數據處理24
思考題與習題25
第3章水準儀的作用與使用方法26
3.1水準儀的測量原理26
3.2水準測量儀器與工具27
3.2.1微傾式水準儀的構造27
3.2.2水準尺29
3.2.3尺墊30
3.2.4三腳架31
3.3水準測量的常規作業過程31
3.4普通微傾式水準儀的使用32
3.4.1安放三腳架33
3.4.2連接水準儀33
3.4.3粗平33
3.4.4后尺測量33
3.4.5前尺測量35
3.5水準測量內業計算36
3.5.1水準路線的形式36
3.5.2水準測量內業計算37
3.5.3算例40
3.6自動安平水準儀40
3.7精密水準儀41
3.8電子水準儀43
3.8.1電子水準儀的主要特征及原理43
3.8.2電子水準儀的使用方法與注意事項45
3.9激光水準儀46
3.10激光掃平儀46
3.10.1激光掃平儀的工作原理47
3.10.2典型的激光掃平儀47
3.10.3激光掃平儀應用示例47
3.11水準儀的檢驗和校正49
3.11.1微傾式水準儀的檢驗和校正49
3.11.2自動安平水準儀的檢驗和校正52
3.12水準儀測量注意事項53
思考題與習題55
第4章距離測量56
4.1鋼尺檢定與鋼尺量距56
4.1.1鋼尺量距設備與工具56
4.1.2鋼尺的長度檢定56
4.1.3鋼尺量距的主要工序57
4.1.4鋼尺丈量的誤差分析60
4.2電磁波測距61
4.2.1光電測距儀的測距原理61
4.2.2光電測距儀測距成果的數據處理62
4.2.3光電測距儀的標稱精度63
4.2.4光電測距氣象改正的精密方法63
4.2.5光電測距儀測距值的歸算64
4.2.6手持式激光測距儀64
4.3視距測量65
思考題與習題66
第5章經緯儀及電子全站儀的作用與使用67
5.1經緯儀分類、構造與測角原理67
5.1.1經緯儀水平角測量原理67
5.1.2經緯儀豎直角測量原理68
5.1.3經緯儀概貌69
5.1.4經緯儀的組成及讀數方法69
5.2經緯儀及電子全站儀的安置方法73
5.2.1經緯儀安置的基本要求73
5.2.2垂球對中經緯儀的安置方法74
5.2.3光學對中經緯儀的安置方法75
5.3經緯儀角度測量76
5.3.1測回法測量水平角76
5.3.2全圓方向觀測法(全圓法)測量水平角78
5.3.3水平角觀測注意事項79
5.3.4豎直角測量的目的80
5.3.5三角高程測量原理80
5.3.6豎直角的觀測方法82
5.3.7豎直角觀測數據的處理82
5.3.8經緯儀豎盤指標自動補償裝置的特點83
5.4直線定向83
5.4.1定向基準方向線83
5.4.2三個定向基準方向線間的關系84
5.4.3直線方向的表示方法84
5.4.4方位角測量方法86
5.5測量平面直角坐標計算的基本法則86
5.5.1坐標正算86
5.5.2坐標反算87
5.5.3坐標方位角的連續推算87
5.6電子全站儀的構造與測量原理88
5.6.1電子全站儀的構造88
5.6.2電子全站儀的基本使用方法88
5.6.3電子全站儀的常規檢校92
5.6.4電子全站儀的大氣改正與軟件的安裝94
5.6.5電子全站儀使用注意事項95
思考題與習題96
第6章控制測量與GPS技術97
6.1控制測量概述97
6.2國家控制網97
6.3工程控制網99
6.4GPS測量技術100
6.4.1衛星測地技術(GNSS)概況100
6.4.2GPS技術的特點101
6.4.3GPS的坐標系基準和坐標系統104
6.4.4GPS靜態定位方法106
6.4.5GPS測量技術設計的基本要求107
6.4.6GPS測量布網方法108
6.4.7GPS基線解算原理111
6.4.8GPS基線解算類型與質量控制112
6.4.9GPS基線解算應關注的問題113
6.4.10GPS基線解算的過程115
6.4.11GPS基線向量網平差的特點116
6.4.12GPS網平差的過程及注意事項117
6.4.13GPS高程的處理方法118
6.4.14GPS測量技術總結的撰寫要求120
6.4.15GPS測量軟件的特點121
6.4.16GPS測量中的常用術語及其含義122
6.5導線測量124
6.5.1導線測量外業125
6.5.2導線測量內業126
6.5.3算例（附合導線）129
6.6交會測量131
6.7高等水準測量133
6.7.1三、四等水準測量實施要點133
6.7.2三、四等水準測量的觀測方法134
6.8跨河水準測量136
6.8.1GPS高精度跨河水準測量的基本要求136
6.8.2GPS高精度跨河水準測量的基本原理及作業過程138
思考題與習題139
第7章地形圖測繪及應用141
7.1地圖概論141
7.2地形圖的基本架構142
7.2.1地形圖的比例尺144
7.2.2地形圖的分幅與編號144
7.2.3地物的表示方法146
7.2.4地貌的表示方法146
7.3地形圖的測繪方法149
7.3.1測圖前的準備工作149
7.3.2控制測量150
7.3.3碎部點的選擇方法151
7.3.4碎部測量151
7.3.5地形圖繪制155
7.4地形圖的閱讀與應用157
7.5地理信息系統160
思考題與習題161
第8章測量放樣162
8.1點位放樣162
8.2高程放樣165
8.3坡度放樣166
8.4曲線放樣167
思考題與習題167
第9章土木建筑工程測量168
9.1土木建筑工程的特點168
9.2土木建筑工程測量的基本工作169
9.2.1建筑施工測量的準備工作169
9.2.2土木建筑施工平面控制測量170
9.2.3土木建筑施工的高程控制測量172
9.2.4建筑定位放線與基礎施工測量173
9.2.5結構施工測量174
9.2.6工業建筑施工測量176
9.2.7建筑裝飾施工及設備安裝測量177
9.2.8特殊工程施工測量179
9.2.9建筑小區市政工程施工測量181
9.2.10變形測量183
9.2.11竣工測量及竣工圖的編繪187
思考題與習題189
第10章鐵路工程測量190
10.1鐵路工程的特點190
10.2鐵路工程測量的基本工作191
10.2.1鐵路新線初測191
10.2.2鐵路新線定測193
10.2.3鐵路圓曲線放樣195
10.2.4鐵路緩和曲線的特性與放樣196
10.2.5鐵路線路施工測量197
10.2.6鐵路既有線測量199
10.2.7鐵路既有站場測量202
10.2.8鐵路線路的歸一化放樣204
10.2.9高速鐵路精準測量204
思考題與習題208
第11章管道工程測量209
11.1管道工程的特點209
11.2管道工程測量的基本工作210
11.2.1管道工程中線測量與縱橫斷面測量210
11.2.2管道工程施工測量211
思考題與習題214
第12章橋梁工程測量215
12.1橋梁工程的特點215
12.2橋梁工程測量的基本工作215
12.2.1橋梁施工測量的基本任務與要求215
12.2.2橋梁施工控制測量216
12.2.3橋梁墩、臺中心放樣217
12.2.4墩臺縱、橫軸線放樣219
12.2.5橋梁施工測量與竣工測量219
12.2.6中、小橋梁施工控制測量221
思考題與習題222
第13章地質工程測量223
13.1地質工程的特點223
13.2地質工程測量的基本工作223
13.2.1地質測繪的野外實測工作224
13.2.2地質工程測量的基本要求225
13.2.3勘探坑道測量226
13.2.4豎井投點及連接測量227
13.2.5定位測量與地質填圖229
13.2.6礦區勘界測量230
13.2.7地質測量成果的整理與編寫231
思考題與習題231
第14章地球災害監測232
14.1地球災害的特點232
14.2測量在地球災害監測中的作用及基本工作233
14.2.1滑坡、崩塌監測233
14.2.2地面沉降監測237
14.2.3地震監測242
思考題與習題243
第15章鉆采工程測量244
15.1鉆采工程的特點244
15.2鉆采工程測量的基本工作245
15.2.1鉆采工程測量的基本要求245
15.2.2井位測量的基本要求246
15.2.3預定井位測量247
15.2.4完鉆井位置測量248
15.2.5海上采油平臺定位與測量248
思考題與習題252
參考文獻253
第13章 地質工程測量13.1 地質工程的特點地質學是研究地球及其演變的一門自然科學。它主要研究地球的組成、構造、發展歷史和演化規律。在當前階段，地質學主要研究固體地球的外層，即巖石圈（包括地殼和上地幔的上部）。因這一部分既是與人類生活和生產密切相關的部分，同時也是容易直接觀測和研究歷史久的部分。隨著科學技術的迅速發展（比如衛星、航天、深鉆技術、海洋物探、高溫高壓實驗、電子顯微鏡、計算機、遙感遙測、紅外攝影、激光等新技術、新手段的不斷應用）地質學的研究范圍也在不斷擴大，從地球表層向深部發展出現了深部地質學，從大陸向海洋發展出現了海洋地質學，從地球向外層空間發展出現了月球地質學、行星地質學、宇宙地質學等。按研究內容和性質的不同地質學可以劃分出許多獨立的分科（見表13-1-1），實際上每一分科還可進一步劃出許多分枝，比如古生物學可、分成古動物學、古植物學、微體古生物學、微體古生物學等，而古動物學又包括古無脊椎動物學、古脊椎動物學等。由此可見，地質學的研究內容是非常繁多而復雜。表13-1-1 地質科學的概略分科研究內容和性質主要分科地殼物質組成、分類、成因及轉化規律結晶學、礦物學、巖石學等。地殼運動、地質構造及成因動力地質學、構造地質學、大地構造地質學等。地殼發展歷史、生物及古地理演化規律古生物學、地層學、地史學、第四紀地質學、區域地質學、古地理學、古氣候學等。地質學應用資源方面礦床學、找礦及勘探學、地球物理探礦、地球化學探礦等。能源方面煤田地質學、石油地質學、放射性礦產地質學、地熱學等。環境、人類生活和災害防護工程地質學、環境地質學、地震地質學等。其他水文地質學邊緣學科、綜合學科及新興學科地球化學、地球物理學、地質力學、數學地質學、行星地質學、板塊構造學、海洋地質學、實驗巖石學、遙感地質學、深部地質學、同位素地質學等。地質學的研究對象主要是地球，屬于地球科學（簡稱地學）范疇。地質學的研究對象及內容既不同于數學也不同于物理和化學，它有著自己的特殊性，因而也具有自己的研究方法。地質學的特點決定了地質學的研究方法是實踐基礎上的推理論證，推理的基本方法是演繹和歸納。野外調查是地質學的基本手段。為了認識地殼發展的客觀規律，了解一個地區的地質構造和礦產分布情況，除了搜集和研究前人資料外必須進行野外調查研究，積累大量感性資料，通過分析對比、歸納分類和“實踐、認識、再實踐、再認識”循環往復的形式，得出反映客觀事物本質的結論。13.2 地質工程測量的基本工作地質測量的任務是測量地質圖，實際上是地形與地質體的相交跡線在水平面上的投影圖，是把出露于地表的所有地質體反映在平面圖上，以便系統地研究區內的地層、構造、巖石、礦產等地質特征，為普查找礦、水文及工程地質、地震地質等提供基礎地質資料。地質測量的準備工作包括是收集和閱讀有關資料（首先收集整理各類測繪資料，施工作業前研究成果資料和原始資料，對各種專題性的研究成果、物化探成果、礦床和礦點等有關資料進行分析，同時還要對礦床、礦點等進行實地考察，以便在地質測量時做到有的放矢）；解釋衛片、航片編制各種圖件（結合實際工作，根據實際地質材料圖，標出全部基巖露頭地點，編制出地質和工程地質略圖等）；編寫設計書（設計書包括自然地理與經濟地理概況、地質和礦產概況、目的和任務等方面）；等。測量工作是整個地質工程準備階段的重點及難點，做好施工準備階段的測量工作十分重要。準確的測量工作是實現設計目標的有力保證。測量工作做不好將直接影響到路線的定線控制，影響到各地質工程施工準備階段的工程質量，同時也直接影響地質工程施工單位的經濟利益。地質找礦一般分為普查、詳查和勘探三個階段，普查是在區域調查的基礎上通過取樣化驗、物探等手段確定可能成礦區帶，詳查是通過布設探槽、鉆孔取樣等地質工作核實成礦區或成礦帶，勘探則是在確定成礦區內核實礦藏的范圍和儲量。地質勘探工程測量主要是在詳查、勘探階段，普查階段基本上不需要。地質勘探工程測量主要工作是布測勘探基線、勘探線，測量勘探線剖面，測量定位勘探線基點、端點、探槽、探井、坑口、取樣鉆孔、地質點，以及勘探坑道及豎井聯系測量、礦石量開采動態儲量測量計算等，每個礦山因工作需要不同地質工作也不盡相同。勘探工程測量需提交礦區地形圖、剖面圖、勘探工程點位布置圖、點位坐標高程及控制資料等。13.2.1 地質測繪的野外實測工作地質測繪野外實測工作包括野外踏勘及實測剖面和路線地質觀察及野外地質圖填繪。1）野外踏勘及實測剖面。開展野外工作時為使野外實測剖面準確、統一，須對測區進行踏勘調查，其目的在于了解測區內地理、地貌和地質構造輪廓。地質踏勘在1∶200000~1∶50000地質測量中，主要是了解區內交通、供應、經濟、氣候和地質概況，應選擇幾條橫貫全區的觀測路線對一些有代表性地層剖面進行輪廓性地質了解。要全面了解地貌、地質條件，搜集有關資料，必要時亦可到測區外對區域地質進行概略觀察以及對礦床、礦點進行檢查等。但在實測剖面工作中，首先要解決以下問題，一是地層層序、巖層厚度、接觸關系、礦產賦存層位及各種技術指標和剖面上各種物化探異常特點及礦點資料，二是確定地質制圖的地層劃分單位和各填圖單位的頂底標志，三是研究工作區內的地質構造。2）路線地質觀察及野外地質圖的填繪工作。按地質測量工作要求，野外實測工作要循著一定的觀察線路進行，如果線路選不好，填圖工作就無法進行。因此，應按規范要求選好地質觀測路線，按一定間距布滿全區，以路線間距的大小確定填圖比例尺和地質構造復雜程度，如1∶50000地質測量，路線間距一般為500m~700m。以穿越地層走向和構造線的路線方向為主，對重要的地質界線應采取沿走向追索方式。在測量地質觀測路線時要隨時記錄地質情況并劃分出地層單位和相帶分界線、斷層面的出露線以及巖體、礦體等。為確保地質圖質量，在觀測線路確定后，首先要選取地質觀測點（地質點要準確定在地形圖上），然后按照地質體分界線的實際出露情況與相鄰路線相應點的延伸線相連（連線方向要根據地質體的產狀與地形的相互關系而定）。野外地質圖是在地質調查的野外工作階段根據實地觀察研究測繪的原始地質圖件，它是地質調查工作野外階段的主要成果，內容應比較詳盡，以此為基礎，根據實驗鑒定資料進行補充、修改和綜合取舍便可編繪出正規的地質圖。地質圖的填繪工作是將各測路線相應點連成線（這些線包括地層間的分界線和巖體與圍巖的接觸界線，以及斷層出露線，它們將地質體的出露線都投影在同一水平面上），同時還要填繪相應數量的產狀符號及其他地質標記，使地質圖能夠清楚地顯現地面的露頭情況，為后續填圖工作打下良好基礎。13.2.2 地質工程測量的基本要求地質勘探普查階段的坐標系統和高程基準一般應采用國家系統（困難及有特殊要求時可采用獨立系統），應提供滿足地質填圖需要的地形圖（其比例尺應大于或等于地質圖比例尺，無相應地形圖時應測制與地質圖相適應的地形圖，若當地質填圖急需可測制地形簡測圖），各種探礦工程、勘查剖面線、礦體和主要地質界線上的地質觀察點應進行定測，進行水源地普查時可根據普查區的具體情況及地質工作發展遠景布設四等水準或等外水準并視需要聯測一定數量的水井或探井的地面高程，水井或探井的平面位置中誤差應小于圖上0.3mm、高程位置中誤差應小于圖上1/5等高距。地質勘探工程測量應根據礦區已有的各等三角點、GPS點、導線點和圖根點進行，其平面與高程系統應保持一致。在尚未建立控制網的礦區應測設勘探基線作為布設和測定地質勘探工程的依據并在礦區控制網建立后進行聯測和改算。勘探線剖面測量的平面位置中誤差對剖面控制點應小于圖上0.1mm、剖面測站點應小于圖上0.3mm、剖面點應小于圖上0.5mm，高程中誤差對剖面控制點應小于圖上1/8等高距、剖面測站點應小于圖上1/6等高距、剖面點應小于圖上1/3等高距，平面及高程中誤差均指對近圖根點而言。勘探工程點定位測量中探槽、探井、坑口、井口取樣鉆孔、地質點等的平面位置中誤差一般應小于圖上0.3mm、高程中誤差應小于圖上1/5等高距，鉆孔定位的平面位置中誤差一般應小于圖上0.1mm、高程中誤差應小于圖上1/8等高距。勘探坑道測量中近井點、坑口、井口位置點的平面位置中誤差一般應小于圖上0.1mm、高程中誤差應小于圖上1/10等高距。勘探坑道導線測量終點的平面位置中誤差對導線起始點一般應不大于0.3m、高程中誤差應不大于0.1m。礦區開展地質勘探工程測量工作前應編寫技術設計書，工作結束后應編寫測量工作成果報告。當礦區控制點密度不足時可利用礦區已有控制點用
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