工程測量學（李章樹）（第二版）

《工程測量學》（第二版） 是根據(jù)高等學校及大中專院校、職業(yè)技術(shù)院校土木大類專業(yè)的實際需要, 結(jié)合現(xiàn)行工程測量規(guī)范、新技術(shù)編寫的。主要內(nèi)容有： 高程測量、角度測量、距離測量、測量誤差基本理論、3S 技術(shù)簡介、小區(qū)域控制測量、大比例尺地形圖測繪、地形圖的應用、施工測量的基本工作、工業(yè)與民用建筑施工測量、道路工程測量、橋梁與隧道工程測量、變形監(jiān)測、航空攝影測量。
本書可作為高等學校及大中專院校、職業(yè)技術(shù)院校土木工程等土木類專業(yè)及工程管理類專業(yè)的教材, 也可以作為成人大中專、技工學校土木專業(yè)及施工單位新職工的培訓用書, 還可供從事土木工程工作的管理人員、職工學習參考。

隨著測繪科學技術(shù)的發(fā)展，工程測量技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)采集和處理的數(shù)字化、自動化。為更好地服務新形勢下的經(jīng)濟建設，本教材在編寫內(nèi)容和要求上，以全面介紹土木工程測量為主，以現(xiàn)行有關規(guī)章、國家標準、行業(yè)標準為依據(jù)，對測量技術(shù)的發(fā)展和測量方法的更新如GPS 技術(shù)、GIS 技術(shù)和RS 技術(shù)，以及新型的測量儀器和設備，如全站儀、電子經(jīng)緯儀、數(shù)字水準儀等內(nèi)容作了相應介紹，并簡單介紹了航空攝影測量的相關內(nèi)容，力求體現(xiàn)教材的科學性、系統(tǒng)性，使土木建筑類專業(yè)的學生在了解當前測繪科學發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上，能更好地結(jié)合專業(yè)及工程實際的要求，拓寬視野，開拓思路，更好地應用測繪新技術(shù)為專業(yè)服務。
黨的二十大指出“推進教育數(shù)字化”。本教材以點位的確定為中心，以數(shù)字化、信息化測量為主線，以測繪基本理論、技術(shù)、方法、新儀器的使用為重點進行敘述；明確非測繪專業(yè)測量學課程的特點，力求建立由淺入深、先易后難、循序漸進的教材體系，同時又力求符合實際應用。本教材的主要內(nèi)容包括： 測量學基礎、水準測量、角度測量、距離測量與直線定向、測量誤差的基本知識、控制測量、地形圖的基本知識、地形圖測繪、地形圖的應用、施工測量的基本工作、工業(yè)與民用建筑中的施工測量、道路工程測量、橋梁與隧道工程測量、建筑物變形監(jiān)測和竣工總平面圖的編繪、3S 技術(shù)簡介、航空攝影測量。
本書為土木工程專業(yè)一流本科專業(yè)建設成果。本教材由李章樹和倪家明負責全書的統(tǒng)稿及審核工作，并編寫了第1章、第2章和第6章部分內(nèi)容及第15章的內(nèi)容；劉蒙蒙編寫了第3章部分內(nèi)容；梁耀文編寫了第14章的部分內(nèi)容；劉琳編寫了第4章和第8章的部分內(nèi)容；陳維超、蘇淼編寫了第3章、第4章、第7章、第8章的部分內(nèi)容；曾全英編寫了第11章的部分內(nèi)容；參編人員有黃敬林（負責第12章、第13章的部分編寫任務）、孔令奇（負責第5章的編寫任務) 、楊雪飛（負責第12章的部分編寫任務）；張金鳳（負責第2章的部分編寫任務）、魯會軍（負責第3章、第4章的部分編寫任務) 、楊凱（負責第2章、第9章的部分編寫任務）、陳學昊（負責第10章的部分編寫任務）、鄒宇（負責第7章、第12章的部分編寫任務）、張萬志（負責第5章、第10章的部分編寫任務）。向各位老師表示深深的謝意。
本教材為新形態(tài)教材，配有在線視頻、在線題庫等數(shù)字資源。本書設計了推薦閱讀板塊，幫助讀者拓展專業(yè)視野；設計了在線視頻，幫助讀者了解儀器及其使用（坐標測量、四等水準測量、RTK 坐標測量、低空無人機攝影、閉合導線測量）；每章還配有在線題庫，方便讀者在線自測和教師班級管理。
由于編者的水平有限，書中難免出現(xiàn)不當之處，敬請讀者指正。

編者
2024年4月

第1章　緒論001 
1.1　工程測量學簡介001
1.1.1　工程測量學概述及任務001
1.1.2　測繪學的分類001
1.2　地面點位的表示方法002
1.2.1　地球形狀和大小002
1.2.2　參考橢球體003
1.2.3　測量坐標系003
1.2.4　我國大地坐標系的建立006
1.2.5　高程006
1.3　地球曲率對測量工作的影響007
1.3.1　水準面曲率對水平距離的影響007
1.3.2　水準面曲率對水平角的影響008
1.3.3　水準面曲率對高差的影響008
1.4　測量工作概述008
1.4.1　測量的基本工作008
1.4.2　測量的基本原則009
習題009
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第2章　高程測量011 
2.1　水準測量原理011
2.1.1　水準測量的原理012
2.1.2　連續(xù)水準測量012
2.2　普通水準儀的構(gòu)造與原理013
2.2.1　DS3 型微傾水準儀的構(gòu)造013
2.2.2　水準尺和尺墊015
2.2.3　水準儀的使用016
2.2.4　自動安平水準儀017
2.3　水準路線測量與成果計算018
2.3.1　水準路線的擬定019
2.3.2　水準測量的外業(yè)施測021
2.3.3　水準測量的測站檢核023
2.3.4　水準測量的內(nèi)業(yè)計算023
2.4　三、四等水準測量027
2.4.1　觀測方法027
2.4.2　計算與檢核028
2.4.3　觀測成果的處理029
2.5　微傾式水準儀的檢驗和校正030
2.5.1　微傾式水準儀的主要軸線及應滿足的幾何條件030
2.5.2　水準儀的檢驗與校正030
2.6　水準測量的誤差及其消減方法033
2.7　數(shù)字水準儀簡介035
2.7.1　數(shù)字水準儀的基本原理035
2.7.2　數(shù)字水準儀特點036
2.7.3　常用數(shù)字水準儀簡介036
2.7.4　數(shù)字水準儀的應用038
習題039
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第3章　角度測量041 
3.1　角度測量原理041
3.1.1　水平角測量原理041
3.1.2　豎直角測量原理042
3.2　光學經(jīng)緯儀042
3.2.1　照準部042
3.2.2　水平度盤043
3.2.3　基座044
3.2.4　讀數(shù)設備044
3.3　電子經(jīng)緯儀（全站儀） 045
3.3.1　電子經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造046
3.3.2　電子經(jīng)緯儀的測角原理046
3.4　經(jīng)緯儀的安置和使用049
3.4.1　經(jīng)緯儀的對中和整平049
3.4.2　照準目標及讀數(shù)050
3.4.3　置零051
3.5　水平角測量051
3.5.1　測回法051
3.5.2　方向觀測法(全圓測回法) 053
3.6　豎直角測量054
3.6.1　豎直度盤裝置054
3.6.2　豎直角的觀測055
3.6.3　豎直角的計算055
3.6.4　豎盤指標差056
3.7　經(jīng)緯儀的檢驗和校正057
3.7.1　經(jīng)緯儀應滿足的主要條件057
3.7.2　經(jīng)緯儀的檢驗和校正057
3.8　角度測量的誤差分析061
3.8.1　儀器誤差061
3.8.2　觀測誤差063
3.8.3　外界環(huán)境影響064
3.8.4　角度測量的注意事項064
習題065

第4章　距離測量066 
4.1　鋼尺量距066
4.1.1　直線定線067
4.1.2　鋼尺量距的一般方法068
4.1.3　鋼尺精密量距069
4.1.4　鋼尺量距的誤差分析和注意事項070
4.2　視距測量071
4.2.1　視距測量原理071
4.2.2　視距測量的觀測、計算072
4.2.3　視距測量誤差與注意事項073
4.3　光電測距074
4.3.1　電磁波測距原理074
4.3.2　全站儀測距方法076
4.3.3　測距成果改正計算078
4.3.4　全站儀的測距誤差和標稱精度079
4.4　直線定向079
4.4.1　三北方向079
4.4.2　直線定向的基本方向080
4.4.3　方位角與象限角081
4.4.4　正、反坐標方位角082
4.4.5　坐標方位角的推算083
4.5　用羅盤儀測定直線的磁方位角083
4.5.1　羅盤儀083
4.5.2　磁方位角測定的注意事項084
習題084
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第5章　測量誤差基本理論087 
5.1　概述087
5.1.1　測量誤差產(chǎn)生的原因087
5.1.2　測量誤差的分類088
5.2　評定精度的指標090
5.2.1　中誤差090
5.2.2　極限誤差091
5.2.3　相對誤差091
5.3　誤差傳播定律092
5.3.1　倍數(shù)函數(shù)092
5.3.2　和差函數(shù)093
5.3.3　一般線性函數(shù)093
5.3.4　非線性函數(shù)094
5.4　算術(shù)平均值及其中誤差095
5.4.1　算術(shù)平均值095
5.4.2　算術(shù)平均值的中誤差095
5.4.3　用改正數(shù)求中誤差096
5.5　加權(quán)平均值及其中誤差097
5.5.1　權(quán)的概念097
5.5.2　權(quán)與中誤差的關系097
5.5.3　加權(quán)平均值及其中誤差098
習題099

第6章　3S 技術(shù)100 
6.1　3S 技術(shù)概述100
6.1.1　什么是3S 技術(shù)100
6.1.2　3S 技術(shù)的集成100
6.2　全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)101
6.2.1　全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)概述101
6.2.2　全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)類型101
6.2.3　全球定位技術(shù)104
6.3　遙感科學與技術(shù)109
6.3.1　遙感的概念109
6.3.2　遙感的電磁波譜110
6.3.3　遙感的信息獲取111
6.4　地理信息系統(tǒng)113
6.4.1　地理信息系統(tǒng)的概念113
6.4.2　地理信息系統(tǒng)的含義以及空間對象的計算機表達114
6.4.3　地理信息系統(tǒng)的硬件構(gòu)成115
6.4.4　地理信息系統(tǒng)的功能與軟件構(gòu)成117
習題120

第7章　小區(qū)域控制測量121 
7.1　控制測量概述121
7.1.1　平面控制測量121
7.1.2　高程控制測量124
7.1.3　控制測量的一般作業(yè)步驟125
7.1.4　平面控制點坐標計算基礎126
7.2　導線測量128
7.2.1　導線的布設形式128
7.2.2　導線外業(yè)測量工作128
7.2.3　導線測量的內(nèi)業(yè)計算129
7.2.4　以坐標為觀測值的導線測量131
7.3　控制點加密136
7.3.1　前方交會136
7.3.2　后方交會137
7.3.3　測邊交會139
7.4　三角高程測量140
7.4.1　三角高程測量的原理140
7.4.2　三角高程測量的基本公式141
習題142

第8章　大比例尺地形圖測繪145 
8.1　地形圖的基本知識145
8.1.1　地形圖的比例尺146
8.1.2　比例尺精度147
8.1.3　地形圖符號147
8.1.4　圖廓及圖廓外注記149
8.1.5　地物和地貌在地形圖上的表示方法151
8.2　大比例尺地形圖解析測繪方法154
8.2.1　地形圖的分幅與編號154
8.2.2　大比例尺地形圖的測繪工作159
8.3　大比例尺數(shù)字化測圖167
8.3.1　數(shù)據(jù)采集168
8.3.2　地形圖要素分類和代碼168
8.3.3　地形圖符號的自動繪制169
8.3.4　數(shù)字地形圖編輯和輸出169
8.4　地籍測量簡介170
8.4.1　地籍測量的任務和作用170
8.4.2　地籍測量平面控制測量171
8.4.3　地籍調(diào)查171
8.4.4　地籍圖測繪171
8.4.5　識讀地籍圖示列172
習題174

第9章　地形圖的應用175 
9.1　地形圖的基本應用175
9.1.1　量取點的坐標175
9.1.2　量測兩點間的距離175
9.1.3　量測直線的坐標方位角176
9.1.4　確定地面點的高程和兩點間的坡度176
9.1.5　面積量算176
9.2　地形圖在工程上的應用177
9.2.1　繪制斷面圖177
9.2.2　按限制坡度選線177
9.2.3　確定匯水面積178
9.2.4　根據(jù)等高線整理地面178
9.2.5　體積計算179
習題181

第10章　施工測量的基本工作183 
10.1　概述183
10.1.1　施工測量概述183
10.1.2　施工測量的精度183
10.2　施工控制測量184
10.2.1　平面控制測量184
10.2.2　高程控制測量185
10.3　施工測量的基本工作185
10.3.1　測設已知水平距離185
10.3.2　測設已知水平角187
10.3.3　測設已知高程188
10.4　平面點位的測設方法189
10.4.1　直角坐標法189
10.4.2　極坐標法190
10.4.3　角度交會法190
10.4.4　距離交會法191
10.4.5　全站儀坐標測設法191
10.4.6　GPS 坐標測設法193
10.5　已知坡度線的測設194
10.5.1　水平視線法194
10.5.2　傾斜視線法194
習題195

第11章　工業(yè)與民用建筑施工測量196 
11.1　概述196
11.2　施工控制測量196
11.2.1　施工場地的平面控制測量197
11.2.2　施工場地的高程控制測量201
11.3　民用建筑施工測量202
11.3.1　施工測量前的準備工作202
11.3.2　建筑物的定位和放線204
11.3.3　建筑物的基礎施工測量206
11.3.4　墻體施工測量207
11.4　工業(yè)廠房施工測量208
11.4.1　廠房矩形控制網(wǎng)的建立208
11.4.2　廠房柱列軸線與柱基施工測量209
11.4.3　廠房預制構(gòu)件安裝測量210
11.4.4　煙囪、水塔施工測量213
11.5　高層建筑施工測量214
11.5.1　外控法214
11.5.2　內(nèi)控法215
11.6　建筑竣工總平面圖的編繪217
11.6.1　編制竣工總平面圖的目的217
11.6.2　竣工測量217
11.6.3　竣工總平面圖的編繪218
習題219

第12章　道路工程測量220 
12.1　概述220
12.2　鐵路勘測設計階段的測量工作221
12.2.1　初測221
12.2.2　定測223
12.3　鐵路線路施工測量238
12.3.1　線路復測238
12.3.2　護樁的設置239
12.3.3　路基邊坡放樣240
12.3.4　豎曲線測設242
12.4　鐵路線路竣工測量243
12.5　公路工程測量243
12.5.1　公路勘測設計階段的測量工作244
12.5.2　公路施工測量245
習題246

第13章　橋梁與隧道工程測量248 
13.1　概述248
13.2　橋梁施工控制測量248
13.2.1　橋梁平面控制測量249
13.2.2　橋梁高程控制測量251
13.3　橋梁施工放樣252
13.3.1　橋梁墩、臺定位放樣252
13.3.2　橋梁墩、臺細部施工放樣255
13.3.3　橋梁架設施工測量257
13.4　橋梁變形監(jiān)測257
13.5　隧道施工控制測量258
13.5.1　隧道貫通誤差估算258
13.5.2　隧道洞外平面控制測量261
13.5.3　隧道洞外高程控制測量263
13.5.4　隧道洞內(nèi)外聯(lián)系測量263
13.5.5　隧道高程聯(lián)系測量267
13.5.6　隧道洞內(nèi)平面控制測量267
13.5.7　隧道洞內(nèi)高程控制測量268
13.6　隧道施工測量與竣工測量269
13.6.1　隧道平面掘進時的測量工作269
13.6.2　隧道豎直面掘進方向的測量工作272
13.6.3　隧道結(jié)構(gòu)物的施工放樣272
13.6.4　竣工測量273
習題273

第14章　變形監(jiān)測275 
14.1　變形監(jiān)測的內(nèi)容、目的和意義275
14.1.1　變形監(jiān)測的基本概念275
14.1.2　變形監(jiān)測的內(nèi)容275
14.1.3　變形監(jiān)測的目的和意義276
14.2　變形監(jiān)測的特點和方法277
14.2.1　變形監(jiān)測的特點277
14.2.2　變形監(jiān)測的方法279
14.3　建筑物的變形監(jiān)測281
14.3.1　變形監(jiān)測網(wǎng)的布設281
14.3.2　建筑物的沉降觀測282
14.3.3　傾斜觀測286
14.3.4　建筑物的水平位移觀測289
14.3.5　撓度觀測289
14.3.6　裂縫觀測290
14.4　變形分析與成果整理291
14.4.1　變形分析概述291
14.4.2　變形分析的一般過程292
14.4.3　觀測成果的整編293
14.4.4　變形觀測成果的分析294
習題295

第15章　航空攝影測量296 
15.1　攝影測量概述296
15.2　航空攝影與航攝像片296
15.2.1　航空攝影296
15.2.2　航空攝影的基本要素297
15.2.3　航空像片299
15.3　攝影測量常用坐標系介紹302
15.3.1　像空間坐標系302
15.3.2　物空間坐標系303
15.4　攝影測量內(nèi)方位元素、外方位元素303
15.4.1　內(nèi)方位元素304
15.4.2　外方位元素304
15.5　無人機航測外業(yè)工作304
15.5.1　無人機航測外業(yè)工作一般要求304
15.5.2　無人機航測外業(yè)工作一般流程306
15.6　無人機航測內(nèi)業(yè)工作307
15.6.1　航測數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理一般流程307
15.6.2　航測數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理工作原理307
習題309

參考文獻310