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三角测量和导线测量
 
三角测量和导线测量

三角测量
    在地面上布设一系列连续三角形,采用测角方式测定各三角形顶点水平位置的方法。是建立国家大地网和工程测量控制网的基本方法。1617年由荷兰W.斯涅耳首创。
    三角测量有两种扩展形式:①向各方向扩展,构成网状,称为三角网,它点位分布均匀,点间互相制约,对低等测量控制作用较强,但推进较慢。②向某一定方向扩展,构成锁状,称为三角锁,它构成控制骨架,中间以次等三角测量填充,推进迅速,比三角网经济,但控制强度不如三角网。
    三角测量作业分选定点位、造标埋石、水平角观测、成果计算等。点位一般应选在展望良好、易于扩展的有利位置,使构成三角形的相邻点间互相通视。在选定的点位上建造觇标,供观测照准和升高仪器,同时埋设标石作为三角点的永久性标志。标石中心点是三角点的实际点位。水平角观测是三角测量的关键性工作,观测选在通视良好、目标清晰稳定的有利时间进行。
    三角测量除测水平角外,还要选择一些三角形的边作为起始边,测量其长度和方位角。起始边的长度过去用基线尺丈量,20世纪50年代后用电磁波测距仪直接测量。起始边的方位角用天文测量方法测定。从一起始点和起始边出发,利用观测的角度值,逐一推算各边的长度和方位角,再进一步推算各三角形顶点在大地坐标系中的水平位置。
导线测量
    在地面上选择一条适宜的路线,在其中的一些点上设置测站,采取测边和测角方式来测定这些点的水平位置的方法。它是几何大地测量学中建立国家大地控制网的主要方法之一,也是为地形测图、城市测量和各种工程测量建立控制点的常用方法。
    为导线测量选择的测量路线称为导线。它应当尽可能直伸,但由于地形限制,导线一般成一条折线。导线上设置测站的点称为导线点。测量每相邻两点间的距离,并在每一点上观测相邻两边之间的夹角,从一起始点坐标和方位角出发,利用测量的距离和角度,便可依次推算各导线点的水平位置。
    为建立国家大地网以及某些城市测量和工程测量所实施的导线测量,称为精密导线测量。其等级和精度要求与三角测量相同。这些等级以下的导线测量,分为经纬仪导线测量、视距导线测量和视差导线测量,其精度、使用的仪器和测量方法各不相同。
    传统的精密导线测量 用基线尺在地面上直接丈量每相邻两点间的距离。由于距离测量的精度高,导线中不存在尺度误差积累;而方位误差积累则比三角测量严重。因此,导线上每隔一定距离要测定天文经纬度和方位角。由于导线以单线扩展,无其他几何校核,故必须闭合成环,或布设在高级控制点之间。当测区较大时,则构成导线网。
    在一般地区,由于地面不平,难于用基线尺直接丈量距离,故传统的精密导线测量不及三角测量优越。但在平坦的森林地区,为了实施三角测量,必须建造过高的测量觇标,又为了清除通视障碍,还要砍伐树木,这样将使作业进展迟缓,用费较大。若改用导线测量,沿道路、林区分界地带或河流推进,利用平坦地势丈量距离,则可降低觇标高度,减少辅助工作,达到较好的经济效果。英国曾在非洲赤道附近平坦的森林地区,广泛采用传统的精密导线测量以代替三角测量。除了这些特殊地区之外,传统的精密导线测量则很少应用。
    电磁波导线测量 自电磁波测距仪于20世纪50年代出现后,导线测量受到了重视。用电磁波测距仪测定距离,所受地形限制较小,作业迅速,精度随着仪器的不断改进而越来越高。因此,电磁波导线测量得到日益广泛的应用,有逐渐取代三角测量之势。60年代初,中国利用电磁波测距仪在自然条件极其困难的青藏高原实施了精密导线测量,构成了包括10个闭合环的导线网。
    美国从60年代初开始,用高精度电磁波测距仪实施了横贯大陆的高精度导线测量,现在已经完成,全长达22000公里。导线上每条边的方位角都直接观测,因而不存在尺度误差和方位误差的积累。高精度导线测量的质量优于一等三角测量,称为零等控制测量。美国正以这种高精度导线为骨干,重新处理原有的三角测量,提高其精度。
    1979年由于三波长电磁波测距仪的出现,测距精度接近千万分之一,电磁波导线测量可以用来建立更高级的大地测量控制。
    目前有些电磁波测距仪已同测角仪器合为一体,并带有计算装置,成为多功能的测量仪器,称为全站式电子速测仪。利用这种仪器布设导线,经济效益极高。
    经纬仪导线测量 用于建立四等以下的测量控制。传统的经纬仪导线测量是用因瓦尺或钢卷尺直接丈量距离,用经纬仪观测角度。这种导线是各种比例尺,特别是大比例尺测图所必须的。在勘测铁路、公路和运河时,必须沿其轴线布设主干经纬仪导线。城市测量中,由于建筑群形成荫蔽地区,必须沿街道布设短边经纬仪导线。随着电磁波测距技术的发展,目前大都用电磁波测距仪布设经纬仪导线,传统的经纬仪导线的应用越来越少。
    视差导线测量和视距导线测量 完全采用光学方法,用视差法和视距法测量导线边长,不必用因瓦尺或钢卷尺丈量,因而比传统的经纬仪导线测量方便,且具有较高的灵活性,但精度较低。
    导线测量和三角测量相比较,其优点是布设灵活,要求通视的方向少,边长直接测定,粗度均匀。缺点是控制面积小,缺乏有效可靠的检核方法。

 

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