第四节　测量工作概述

一、测量的基本问题

普通测量学的任务之一就是将地球表面的地形测绘成图。而地形是错综复杂的，在测量时可将其分为地物和地貌两大类，地物就是地表上人工的或天然的固定性物体，如居民地、道路、水系、独立地物等。地貌是指地球表面各种起伏的形态，如高山峻岭、丘陵盆地等。

地面上的地物和地貌是千差万别的，可以根据点、线、面的几何关系，视地物的轮廓线由直线和曲线组成的，曲线又可视为许多短直线段所组成，如图1-12所示是一栋房子的平面图形，它是由表示房屋轮廓的一些折线所组成。测量时只要确定出房屋的四个转折点1、2、3、4在图上的位置，把相邻点连接起来，房屋在图上的位置就确定了。

如图1-13所示为一山坡地形，其地形变化可在地形线上用坡度变换点1、2、3、4各点所组成的线段表示。因为相邻点内的坡度认为是一定的，因此，只要把1、2、3、4各点的高程和平面位置确定后，地形变化的情况也就基本反映出来了。

上述两例中的点1、2、3、4，分别称为地物特征点和地貌特征点。

综上所述，不难看出：地物和地貌的形状总是由自身的特征点构成的，只要在实地测绘出这些特征点的位置，它们的形状和大小就能在图上得到正确反映。因此，测量的基本问题就是测定地面点的平面位置和高程。

二、测量的基本工作

为了确定地面点的位置，如图1-14所示，设A、B为地面上的两点，投影到水平面上的位置分别为a、b。若A点的位置已知，要确定B点的位置，除测量出A、B的水平距离DAB之外，还需知道A、B的方向。图上a、b的方向可用过a点的指北方向与ab的水平夹角α表示，α角称为方位角。有了DAB和α，B点在图上的位置b就可确定。如果还需确定c点在图上的位置，需测量BC的水平距离DBC与B点上相邻两边的水平角β。因此为了确定地面点的平面位置，必须测定水平距离和水平角。

在图中还可以看出，A、B、C三点不是等高的，要完全确定它们在三维空间内的位置，还需要测量高差hAB和hBC，根据已知点A的高程，推算HB、HC。

由此可见，距离、角度和高程是确定地面点位置的三个基本几何要素；距离测量、角度测量与高程测量是测量的基本工作；测量、计算及绘图是测量工作的基本技能。

三、测量的基本原则

为了防止误差积累，确保测量精度，首先在整个测区内选择一些密度较小，分布合理且具有控制意义的点，如图1-15（a）中的A、B、C、D、E、F点，构成一个几何图形，然后用测量仪器，测定出距离、两方向水平角和高差，通过解析计算，最终求得这些点的X、Y及H值，此项工作称为控制测量。

当精确求出这些控制点的平面位置和高程后，将各点展绘到图上。以这些控制点为测站测绘周围的地形，直至测完整个测区，该部分工作称为碎部测量。

总之，在测量的布局上，是“由整体到局部”，在测量次序上，是“先控制后碎部”，在测量精度上，是“从高级到低级”，这就是测量工作应遵循的基本原则。同时要注意做到步步有检核。

测量工作有外业与内业之分。在野外利用测量仪器和工具，在测区内进行实地勘查、选点、测定地面点间的距离，测量角度和高程，称为外业；在室内将外业测量的数据进行处理、计算和绘图，称为内业。

四、几种常见的图

图有多种形式，一般按其投影性质和表示的内容，将图分为平面图、地形图、地图、影像地图和断面图等。

（一）平面图

将地球表面的地物正射投影到水平面上，按一定比例缩小绘制的图形称为平面图。其特点是平面图形与实际地物的位置成相似关系。平面图一般只表示地物，不表示地貌。

（二）地形图

按一定的比例尺，表示地物、地貌平面位置和高程的正射投影图。是普通地图的一种。地貌一般用等高线表示，能反映地面的实际高度、起伏特征，具有一定的立体感。地物用图式符号加注记表示。具有存储和传输地物、地貌的类别、数量、形态等信息的空间分布、联系和变化的功能。地形图是经过实地测绘或根据遥感图像并配合有关调查资料编制而成，是编制其它地图的基础。

（三）地图

按一定的法则，将地球表面的自然和社会现象缩小，经过制图综合，用地图符号展现在平面上，以反映地表现象的地理分布、相互联系、相互制约关系的图称为地图。它具有严格的数学基础、统一的符号系统和文字注记。按表示内容，分为普通地图、专题地图；按比例尺，分为大、中、小比例尺地图；按表示方法、制作材料、使用情况分，有挂图、立体地图、桌图、影像地图、地球仪等。广义的地图包括剖面图、三维空间图（如地理模型、地球仪等）和其他星球图。随着计算机技术和数字化技术的发展，还包括数字地图、电子地图等。

（四）影像地图

地形图是通过对地形作正射投影获取的，航测像片则是由投影线交于一点的中心投影所获取的影像。由于地面的起伏和航空摄影时不能把投影轴线处于绝对垂直位置，致使初始航摄像片，存在地面起伏引起的投影误差和像片倾斜造成的像点位移。所以，各点的比例尺不一致，把初始的像片经过倾斜纠正和投影差纠正，像片各点比例尺就均一了。把这种经过纠正的像片拼接起来，再绘上图廓线和千米网格制成的图就成为像片平面图。

像片平面图在平面位置上可以像地形图一样使用，但像片上没有注记和等高线，阅读和量算不太方便。因此，在像片平面图上加绘了等高线、注记和某些地物、地貌符号，得到一种新的地形图，称为影像地图。其特点是：信息丰富，成图速度快，现势性强，便于读图和分析，既有航摄像片的内容，又有地形图的特点，因此得到日益广泛的应用。

（五）断面图

断面就是铅垂面切入地面的截面。过地面上某一方向的铅垂面与地表面的交线称为该方向的断面线，为了了解地面某一方向起伏情况，就要绘出该方向的断面线，这种图形称为断面图。断面图分为纵断面图和横断面图，常用在线路工程中，如渠、路、管线等。