2014年注冊測繪師《測繪案例分析》精選知識點(diǎn)(7)

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    渾儀和簡儀是一種什么儀器
    到南京紫金山天文臺參觀,人們會看到兩架奇特的古代儀器。其中結(jié)構(gòu)復(fù)雜,環(huán)環(huán)相套的叫渾儀;兩組支柱支撐著雙環(huán)的叫簡儀。它們是明代制造的,是我國珍貴的文化遺產(chǎn)。渾儀高約2.75米,長約2.48米,寬約2.46米。簡儀高約2.5米,長約4.4米,寬約2.9米。都用青銅鑄成,結(jié)構(gòu)牢固,工藝華美,近看高大,遠(yuǎn)看玲瓏,是我國古代科學(xué)技術(shù)、冶鑄技巧,機(jī)械制造等方面高度發(fā)展的結(jié)晶,真是巧奪天工的天文儀器,罕見的藝術(shù)珍品。在我國古代,渾儀是用來測量天體球面坐標(biāo)的一種儀器。在戰(zhàn)國時代已經(jīng)開始制造了,不過那時不一定稱為渾儀。渾儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜,是由一環(huán)套一環(huán)的同心圓環(huán)構(gòu)成,好像一個鏤空的球體,這些圓環(huán)分別代表地平圈、子午圈、赤道圈、赤經(jīng)圈、黃道圈和白道圈。東漢時的天文學(xué)家張衡說過:“立圓為渾”,因此稱這種儀器為渾儀。 渾儀在應(yīng)用過程中,不斷得到改進(jìn),但總的思路是增多圓環(huán),致使結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜,遮擋星空的范圍增多,影響觀測。此外,要求多重圓環(huán)安裝要同心,這是十分困難的,由此導(dǎo)致渾儀產(chǎn)生偏心差。到了北宋,科學(xué)家沈括首先在渾儀上取消了白道環(huán),開辟了渾儀向簡化方向發(fā)展的新途徑。到了元代,郭守敬、王恂等科學(xué)家在沈括的基礎(chǔ)上對渾儀又進(jìn)行了大規(guī)模改進(jìn),創(chuàng)造了新的簡儀,簡儀進(jìn)一步取消了黃道環(huán)。這樣,簡儀從渾儀的復(fù)雜結(jié)構(gòu)中分離出來,分解成由赤道環(huán)和赤經(jīng)環(huán)組成的赤道經(jīng)緯儀和由地平環(huán)及地平經(jīng)環(huán)組成的地平經(jīng)緯儀兩個獨(dú)立的儀器。這樣的簡儀結(jié)構(gòu)十分簡單,大大增加了觀測的視野,克服了渾儀的兩個缺陷,大大提高了觀測精度。赤道經(jīng)緯儀和地平經(jīng)緯儀是分裝在同一個長方形的銅基座上,總稱為簡儀。觀測時只要轉(zhuǎn)動赤道經(jīng)緯儀的赤經(jīng)雙環(huán)和窺管,就可以觀測到天球上任何位置的星星,并從赤經(jīng)雙環(huán)刻度上讀得該天體的去極度。至于天體的赤經(jīng)值,則可在轉(zhuǎn)動南端的赤道環(huán)上求得。簡儀的地平經(jīng)緯儀實(shí)際上是一個新的創(chuàng)造。觀測時,只要轉(zhuǎn)動立運(yùn)雙環(huán)和窺管,就可以測得任一天體的方位角和高度角。在歲月滄桑中,渾儀和簡儀飽經(jīng)風(fēng)霜。1900年八國聯(lián)軍進(jìn)占北京,法軍將簡儀搶到法國大使館,過了幾年才歸還;德軍將渾儀搶到德國波茨坦,到1921年才歸還我國。“九·一八”事變后,渾儀和簡儀遷至南京紫金山。日軍占領(lǐng)南京后肆意損毀儀器。新中國成立后,這些儀器才得到很好的保護(hù)。
    空中三角測量是立體攝影測量中,根據(jù)少量的野外控制點(diǎn),在室內(nèi)進(jìn)行控制點(diǎn)加密,求得加密點(diǎn)的高程和平面位置的測量方法。其主要目的是為缺少野外控制點(diǎn)的地區(qū)測圖提供絕對定向的控制點(diǎn)??罩腥菧y量一般分為兩種:模擬空中三角測量即光學(xué)機(jī)械法空中三角測量;解析空中三角測量即俗稱的電算加密。模擬空中三角測量是在全能型立體測量儀器(如多倍儀)上進(jìn)行的空中三角測量。它是在儀器上恢復(fù)與攝影時相似或相應(yīng)的航線立體模型,根據(jù)測圖需要選定加密點(diǎn),并測定其高程和平面位置。
    解析空中三角測量是指用計算的方法,根據(jù)遙感像片上量測的像點(diǎn)坐標(biāo)和少量地面控制點(diǎn),采用較嚴(yán)密的數(shù)學(xué)公式,按最小二乘法原理,用數(shù)字電子計算機(jī)解算待定點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程。20世紀(jì)40年代,隨著電子計算機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用,解析空中三角測量首先在英國的軍事測量局投入應(yīng)用。20世紀(jì)60年代以來,由于電子計算機(jī)技術(shù)和計算數(shù)學(xué)的發(fā)展,解析空中三角測量取得了長足的進(jìn)步,形成了一套比較完善的測算方法。由于精度高,效果好,解析空中三角測量被認(rèn)為是測地定位的一種精密方法。解析空中三角測量目前常用的方法是區(qū)域網(wǎng)平差。區(qū)域網(wǎng)平差是指在由多條航線連接成的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行控制點(diǎn)加密,并對加密點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程進(jìn)行的整體平差。按照構(gòu)網(wǎng)的方法和平差單元的劃分,區(qū)域網(wǎng)平差的基本方法有:航線法、獨(dú)立模型法和光束法。
    橋梁在勘察設(shè)計、施工和運(yùn)營管理各階段所進(jìn)行的測量工作。測量的繁簡程度隨橋梁的類型、大小、長短與河道地形情況而異。
    勘測設(shè)計階段 為了選擇橋址,需要搜集比例尺為1:25000或1:50000的地形圖,為橋梁設(shè)計需測繪較大比例尺(1:10000)的橋渡位置圖及1:1000或1:500的橋址地形圖,并選擇水文斷面測定水深、流向、流速及計算流量。
    施工階段 建立施工平面和高程控制網(wǎng)點(diǎn)(見工程控制測量),用以放樣橋梁中線和墩臺、保證橋梁架設(shè)的質(zhì)量。對于干涸及淺水河道,可用鋼尺直接丈量或間接測距方法測設(shè)橋軸線和墩臺中心位置;對于深水河道則采用測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角網(wǎng),建立平面控制。高程控制,一般采用水準(zhǔn)測量方法,布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)(還兼作運(yùn)營階段沉降觀測的高程依據(jù))與施工水準(zhǔn)點(diǎn)。過河水準(zhǔn)測量可采用水準(zhǔn)儀傾斜螺旋法或經(jīng)緯儀傾角法和光學(xué)測微法等進(jìn)行對向觀測(見工業(yè)建設(shè)施工測量)。
    橋墩 施工時的定位測量多采用前方交會角差圖解法、前方交會法、距離交會法等。施工中除了檢測圍囹、沉箱、沉井的穩(wěn)定性之外,需要隨著它的下沉,測定其在平面上的偏移值、下沉深度以及傾斜度。橋梁墩臺竣工后,應(yīng)測定其中心的實(shí)際坐標(biāo)及其間的實(shí)際距離,進(jìn)行水準(zhǔn)測量,建立墩臺頂上的水準(zhǔn)點(diǎn),檢查墩臺頂各處和墊石的高程,丈量墩臺各部分的尺寸,繪制竣工平面圖,編制墩臺中心間距和墩臺頂水準(zhǔn)點(diǎn)高程一覽表,為架設(shè)上部結(jié)構(gòu)提供資料。上部結(jié)構(gòu)架設(shè)的測量工作有支座底板(見橋梁支座)的放樣,縱軸線的檢查。主柱豎直性的檢查以及拱度測定等。架設(shè)完畢后,應(yīng)對它進(jìn)行竣工測量,編繪平面圖,拱度曲線圖、縱斷面圖等。
    運(yùn)營管理階段 為了保證行車安全和及時維修加固,應(yīng)觀測墩臺的沉陷和水平位移。沉陷觀測采用精密水準(zhǔn)測量。墩臺沿上下游方向的水平位移,可利用視準(zhǔn)線法和波帶板激光準(zhǔn)直法測定,墩臺順橋中線方向的位移觀測,應(yīng)用特制的鋼線尺或精密光電測距儀測定。上部結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)在堅(jiān)直方向的變形值用水準(zhǔn)測量方法測定。沉陷和位移觀測需要定期進(jìn)行,初始周期應(yīng)短些,其后可適當(dāng)增長。