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《测绘案例分析》强化考点:浑仪和简仪

  浑仪和简仪是一种什么仪器

 

  到南京紫金山天文台参观,人们会看到两架奇特的古代仪器。其中结构复杂,环环相套的叫浑仪;两组支柱支撑着双环的叫简仪。它们是明代制造的,是我国珍贵的文化遗产。浑仪高约2.75米,长约2.48米,宽约2.46米。简仪高约2.5米,长约4.4米,宽约2.9米。都用青铜铸成,结构牢固,工艺华美,近看高大,远看玲珑,是我国古代科学技术、冶铸技巧,机械制造等方面高度发展的结晶,真是巧夺天工的天文仪器,罕见的艺术珍品。在我国古代,浑仪是用来测量天体球面坐标的一种仪器。在战国时代已经开始制造了,不过那时不一定称为浑仪。浑仪结构复杂,是由一环套一环的同心圆环构成,好像一个镂空的球体,这些圆环分别代表地平圈、子午圈、赤道圈、赤经圈、黄道圈和白道圈。东汉时的天文学家张衡说过:“立圆为浑”,因此称这种仪器为浑仪。 浑仪在应用过程中,不断得到改进,但总的思路是增多圆环,致使结构愈加复杂,遮挡星空的范围增多,影响观测。此外,要求多重圆环安装要同心,这是十分困难的,由此导致浑仪产生偏心差。到了北宋,科学家沈括首先在浑仪上取消了白道环,开辟了浑仪向简化方向发展的新途径。到了元代,郭守敬、王恂等科学家在沈括的基础上对浑仪又进行了大规模改进,创造了新的简仪,简仪进一步取消了黄道环。这样,简仪从浑仪的复杂结构中分离出来,分解成由赤道环和赤经环组成的赤道经纬仪和由地平环及地平经环组成的地平经纬仪两个独立的仪器。这样的简仪结构十分简单,大大增加了观测的视野,克服了浑仪的两个最大缺陷,大大提高了观测精度。赤道经纬仪和地平经纬仪是分装在同一个长方形的铜基座上,总称为简仪。观测时只要转动赤道经纬仪的赤经双环和窥管,就可以观测到天球上任何位置的星星,并从赤经双环刻度上读得该天体的去极度。至于天体的赤经值,则可在转动南端的赤道环上求得。简仪的地平经纬仪实际上是一个新的创造。观测时,只要转动立运双环和窥管,就可以测得任一天体的方位角和高度角。在岁月沧桑中,浑仪和简仪饱经风霜。1900年八国联军进占北京,法军将简仪抢到法国大使馆,过了几年才归还;德军将浑仪抢到德国波茨坦,到1921年才归还我国。“九·一八”事变后,浑仪和简仪迁至南京紫金山。日军占领南京后肆意损毁仪器。新中国成立后,这些仪器才得到很好的保护。

  空中三角测量是立体摄影测量中,根据少量的野外控制点,在室内进行控制点加密,求得加密点的高程和平面位置的测量方法。其主要目的是为缺少野外控制点的地区测图提供绝对定向的控制点。空中三角测量一般分为两种:模拟空中三角测量即光学机械法空中三角测量;解析空中三角测量即俗称的电算加密。模拟空中三角测量是在全能型立体测量仪器(如多倍仪)上进行的空中三角测量。它是在仪器上恢复与摄影时相似或相应的航线立体模型,根据测图需要选定加密点,并测定其高程和平面位置。

  解析空中三角测量是指用计算的方法,根据遥感像片上量测的像点坐标和少量地面控制点,采用较严密的数学公式,按最小二乘法原理,用数字电子计算机解算待定点的平面坐标和高程。20世纪40年代,随着电子计算机的发明和应用,解析空中三角测量首先在英国的军事测量局投入应用。20世纪60年代以来,由于电子计算机技术和计算数学的发展,解析空中三角测量取得了长足的进步,形成了一套比较完善的测算方法。由于精度高,效果好,解析空中三角测量被认为是测地定位的一种精密方法。解析空中三角测量目前常用的方法是区域网平差。区域网平差是指在由多条航线连接成的区域内进行控制点加密,并对加密点的平面坐标和高程进行的整体平差。按照构网的方法和平差单元的划分,区域网平差的基本方法有:航线法、独立模型法和光束法。

  桥梁在勘察设计、施工和运营管理各阶段所进行的测量工作。测量的繁简程度随桥梁的类型、大小、长短与河道地形情况而异。

  勘测设计阶段 为了选择桥址,需要搜集比例尺为1:25000或1:50000的地形图,为桥梁设计需测绘较大比例尺(1:10000)的桥渡位置图及1:1000或1:500的桥址地形图,并选择水文断面测定水深、流向、流速及计算流量。

  施工阶段 建立施工平面和高程控制网点(见工程控制测量),用以放样桥梁中线和墩台、保证桥梁架设的质量。对于干涸及浅水河道,可用钢尺直接丈量或间接测距方法测设桥轴线和墩台中心位置;对于深水河道则采用测角网、测边网、边角网,建立平面控制。高程控制,一般采用水准测量方法,布设基准点(还兼作运营阶段沉降观测的高程依据)与施工水准点。过河水准测量可采用水准仪倾斜螺旋法或经纬仪倾角法和光学测微法等进行对向观测(见工业建设施工测量)。

  桥墩 施工时的定位测量多采用前方交会角差图解法、前方交会法、距离交会法等。施工中除了检测围囹、沉箱、沉井的稳定性之外,需要随着它的下沉,测定其在平面上的偏移值、下沉深度以及倾斜度。桥梁墩台竣工后,应测定其中心的实际坐标及其间的实际距离,进行水准测量,建立墩台顶上的水准点,检查墩台顶各处和垫石的高程,丈量墩台各部分的尺寸,绘制竣工平面图,编制墩台中心间距和墩台顶水准点高程一览表,为架设上部结构提供资料。上部结构架设的测量工作有支座底板(见桥梁支座)的放样,纵轴线的检查。主柱竖直性的检查以及拱度测定等。架设完毕后,应对它进行竣工测量,编绘平面图,拱度曲线图、纵断面图等。

  运营管理阶段 为了保证行车安全和及时维修加固,应观测墩台的沉陷和水平位移。沉陷观测采用精密水准测量。墩台沿上下游方向的水平位移,可利用视准线法和波带板激光准直法测定,墩台顺桥中线方向的位移观测,应用特制的钢线尺或精密光电测距仪测定。上部结构各节点在坚直方向的变形值用水准测量方法测定。沉陷和位移观测需要定期进行,初始周期应短些,其后可适当增长。

 

 

 

 

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