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三角測量
在地面上布設一系列連續(xù)三角形,采用測角方式測定各三角形頂點水平位置的方法。是建立國家大地網和工程測量控制網的基本方法。1617年由荷蘭W.斯涅耳首創(chuàng)。
三角測量有兩種擴展形式:①向各方向擴展,構成網狀,稱為三角網,它點位分布均勻,點間互相制約,對低等測量控制作用較強,但推進較慢。②向某一定方向擴展,構成鎖狀,稱為三角鎖,它構成控制骨架,中間以次等三角測量填充,推進迅速,比三角網經濟,但控制強度不如三角網。
三角測量作業(yè)分選定點位、造標埋石、水平角觀測、成果計算等。點位一般應選在展望良好、易于擴展的有利位置,使構成三角形的相鄰點間互相通視。在選定的點位上建造覘標,供觀測照準和升高儀器,同時埋設標石作為三角點的永久性標志。標石中心點是三角點的實際點位。水平角觀測是三角測量的關鍵性工作,觀測選在通視良好、目標清晰穩(wěn)定的有利時間進行。
三角測量除測水平角外,還要選擇一些三角形的邊作為起始邊,測量其長度和方位角。起始邊的長度過去用基線尺丈量,20世紀50年代后用電磁波測距儀直接測量。起始邊的方位角用天文測量方法測定。從一起始點和起始邊出發(fā),利用觀測的角度值,逐一推算各邊的長度和方位角,再進一步推算各三角形頂點在大地坐標系中的水平位置。
導線測量
在地面上選擇一條適宜的路線,在其中的一些點上設置測站,采取測邊和測角方式來測定這些點的水平位置的方法。它是幾何大地測量學中建立國家大地控制網的主要方法之一,也是為地形測圖、城市測量和各種工程測量建立控制點的常用方法。
為導線測量選擇的測量路線稱為導線。它應當盡可能直伸,但由于地形限制,導線一般成一條折線。導線上設置測站的點稱為導線點。測量每相鄰兩點間的距離,并在每一點上觀測相鄰兩邊之間的夾角,從一起始點坐標和方位角出發(fā),利用測量的距離和角度,便可依次推算各導線點的水平位置。
為建立國家大地網以及某些城市測量和工程測量所實施的導線測量,稱為精密導線測量。其等級和精度要求與三角測量相同。這些等級以下的導線測量,分為經緯儀導線測量、視距導線測量和視差導線測量,其精度、使用的儀器和測量方法各不相同。
傳統(tǒng)的精密導線測量 用基線尺在地面上直接丈量每相鄰兩點間的距離。由于距離測量的精度高,導線中不存在尺度誤差積累;而方位誤差積累則比三角測量嚴重。因此,導線上每隔一定距離要測定天文經緯度和方位角。由于導線以單線擴展,無其他幾何校核,故必須閉合成環(huán),或布設在高級控制點之間。當測區(qū)較大時,則構成導線網。
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)的精密導線測量不及三角測量優(yōu)越。但在平坦的森林地區(qū),為了實施三角測量,必須建造過高的測量覘標,又為了清除通視障礙,還要砍伐樹木,這樣將使作業(yè)進展遲緩,用費較大。若改用導線測量,沿道路、林區(qū)分界地帶或河流推進,利用平坦地勢丈量距離,則可降低覘標高度,減少輔助工作,達到較好的經濟效果。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)的精密導線測量以代替三角測量。除了這些特殊地區(qū)之外,傳統(tǒng)的精密導線測量則很少應用。
電磁波導線測量 自電磁波測距儀于20世紀50年代出現(xiàn)后,導線測量受到了重視。用電磁波測距儀測定距離,所受地形限制較小,作業(yè)迅速,精度隨著儀器的不斷改進而越來越高。因此,電磁波導線測量得到日益廣泛的應用,有逐漸取代三角測量之勢。60年代初,中國利用電磁波測距儀在自然條件極其困難的青藏高原實施了精密導線測量,構成了包括10個閉合環(huán)的導線網。
美國從60年代初開始,用高精度電磁波測距儀實施了橫貫大陸的高精度導線測量,現(xiàn)在已經完成,全長達22000公里。導線上每條邊的方位角都直接觀測,因而不存在尺度誤差和方位誤差的積累。高精度導線測量的質量優(yōu)于一等三角測量,稱為零等控制測量。美國正以這種高精度導線為骨干,重新處理原有的三角測量,提高其精度。
1979年由于三波長電磁波測距儀的出現(xiàn),測距精度接近千萬分之一,電磁波導線測量可以用來建立更高級的大地測量控制。
目前有些電磁波測距儀已同測角儀器合為一體,并帶有計算裝置,成為多功能的測量儀器,稱為全站式電子速測儀。利用這種儀器布設導線,經濟效益極高。
經緯儀導線測量 用于建立四等以下的測量控制。傳統(tǒng)的經緯儀導線測量是用因瓦尺或鋼卷尺直接丈量距離,用經緯儀觀測角度。這種導線是各種比例尺,特別是大比例尺測圖所必須的。在勘測鐵路、公路和運河時,必須沿其軸線布設主干經緯儀導線。城市測量中,由于建筑群形成蔭蔽地區(qū),必須沿街道布設短邊經緯儀導線。隨著電磁波測距技術的發(fā)展,目前大都用電磁波測距儀布設經緯儀導線,傳統(tǒng)的經緯儀導線的應用越來越少。
視差導線測量和視距導線測量 完全采用光學方法,用視差法和視距法測量導線邊長,不必用因瓦尺或鋼卷尺丈量,因而比傳統(tǒng)的經緯儀導線測量方便,且具有較高的靈活性,但精度較低。
導線測量和三角測量相比較,其優(yōu)點是布設靈活,要求通視的方向少,邊長直接測定,粗度均勻。缺點是控制面積小,缺乏有效可靠的檢核方法。