工程測量的儀器與方法.ppt

主要內(nèi)容,4.1 工程測量的測量定位方法 4.2 角度測量 4.3 距離測量 4.4 高程測量 4.5 準(zhǔn)直測量 4.6 坐標(biāo)測量 4.7 水深測量 4.8 其他測量儀器,4.1 工程測量的測量定位方法,工程測量點(diǎn)坐標(biāo)的測定方法主要有極坐標(biāo)法、交會法、導(dǎo)線法等。除了坐標(biāo)外，方位角也是一個(gè)重要的概念。,工程測量的平面坐標(biāo)系一般采用高斯-克呂格平面直角坐標(biāo)系或獨(dú)立的平面直角坐標(biāo)系，高程采用正常高程系統(tǒng)。通常用點(diǎn)的二維平面坐標(biāo)和海拔高程來表示點(diǎn)的位置。在小范圍的施工和工業(yè)測量中，一般還可采用獨(dú)立的空間三維直角坐標(biāo)系。,工程測量最基本的任務(wù)有二個(gè)，一是測量或測定，即確定被測對象上任意一點(diǎn)在某一特定坐標(biāo)系中的位置，可用二維或三維坐標(biāo)來描述，二是放樣或測設(shè)，即根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（如已知坐標(biāo)）放樣出測設(shè)對象在現(xiàn)實(shí)空間中的位置。測量和放樣都是通過角度、距離、高差等觀測量來最終確定點(diǎn)的位置,4.2 角度測量,光學(xué)經(jīng)緯儀的基本組成 經(jīng)緯儀水平角觀測 經(jīng)緯儀豎直角觀測 電子經(jīng)緯儀 目標(biāo)照準(zhǔn)與測角自動(dòng)化 全自動(dòng)陀螺經(jīng)緯儀,4.2 角度測量,全自動(dòng)陀螺經(jīng)緯儀,經(jīng)緯儀與陀螺儀配合使用，成為陀螺經(jīng)緯儀。利用陀螺儀尋找真北方向，因此陀螺經(jīng)緯儀可以測出某一方向與真北方向的夾角，也就是該方向的地理方位角。,因陀螺經(jīng)緯儀定向不需要外部基準(zhǔn)，并不受地形、氣候、外界磁場等因素的影響，因此在礦山、隧道、地鐵等地下工程測量以及遠(yuǎn)程武器機(jī)動(dòng)發(fā)射等軍事領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。,4.2 角度測量,全自動(dòng)陀螺經(jīng)緯儀,對于懸掛式的陀螺經(jīng)緯儀按結(jié)構(gòu)可分為兩類：一類是陀螺儀架在經(jīng)緯儀之上，陀螺儀作為上架附件，不定向時(shí)可將其卸下，經(jīng)緯儀可單獨(dú)使用；另一類是將陀螺儀安裝在經(jīng)緯儀的下部，兩者緊密相連，經(jīng)緯儀不能單獨(dú)使用。,自動(dòng)化陀螺經(jīng)緯儀一般由自動(dòng)陀螺儀和電子經(jīng)緯儀組成。陀螺經(jīng)緯儀按靈敏部的結(jié)構(gòu)方式，可分為懸掛式、液體漂浮式幾混合式。,4.2 角度測量,全自動(dòng)陀螺經(jīng)緯儀,經(jīng)緯儀與陀螺儀配合使用，成為陀螺經(jīng)緯儀。目前，自動(dòng)化陀螺經(jīng)緯儀的主要產(chǎn)品有德國威斯特發(fā)倫采礦聯(lián)合公司的Gyromat2000和日本索佳公司(SOKKIA)的AGP1等,4.3 距離測量,一、鋼尺量距 二、電磁波測距 脈沖式測距原理 相位式測距原理 三、雙頻激光干涉測距 四、偏距測量 在許多精密工程測量的實(shí)際工作中，往往需要測定一點(diǎn)至一條直線的垂直距離，我們叫它偏距。這種偏距測量工作的特點(diǎn)是垂直距離一般比較小，如不超過2m，絕對精度很高，一般要求達(dá)到幾十個(gè)微米。 1、用帶有探測器的尼龍絲準(zhǔn)直系統(tǒng)測量偏距 2、用帶有跟蹤接收機(jī)的激光準(zhǔn)直系統(tǒng)測量垂距,4.4 高程測量,一、幾何水準(zhǔn)測量 二、液體靜力水準(zhǔn)測量 幾何水準(zhǔn)測量是依據(jù)水平視線來測定兩點(diǎn)間高差的，而水平視線靠調(diào)平水準(zhǔn)管來實(shí)現(xiàn)。若直接依據(jù)靜止的水平面來測定兩點(diǎn)（或多點(diǎn)）之間的高差，則稱為液體靜力水準(zhǔn)測量。,4.4 高程測量,三、三角高程測量,4.4 高程測量,四、傾斜測量 地面或建筑物的傾斜除了用常規(guī)的測量方法測定兩點(diǎn)間高差的變化之外，也可以用傾斜儀測量。目前傾斜儀的種類很多，大體可以分為“短基線”傾斜儀和“長基線”傾斜儀兩種。前者一般用垂直擺錘或水準(zhǔn)氣泡作為參考線；后者一般根據(jù)靜力水準(zhǔn)測量的原理做成。,4.5 準(zhǔn)直測量,準(zhǔn)直測量用于測定某一方向上點(diǎn)位的相對變化，可以是水平方向，也可以是垂直方向。準(zhǔn)直測量方法很多，有測小角法、活動(dòng)標(biāo)牌法、激光準(zhǔn)直法和引張線法等。,激光準(zhǔn)直法根據(jù)其原理分為兩類： 利用激光方向性強(qiáng)的特點(diǎn)，進(jìn)行直接測量； 利用激光單色性好的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行衍射法準(zhǔn)直。,垂直激光準(zhǔn)直（激光鉛直儀）可用于測定高層建筑物的擺動(dòng)。,機(jī)械法垂直準(zhǔn)直有正錘或倒錘兩種，它們用于觀測建筑物的撓度和傾斜。埋設(shè)在穩(wěn)固基巖上的倒錘還可以用作變形觀測的基準(zhǔn)點(diǎn)。,4.6 坐標(biāo)測量,一、全站儀測量 二、GPS測量 三、激光跟蹤儀 和全站儀一樣，激光跟蹤儀是一種精密三坐標(biāo)測量儀器，它具有測量精度高、實(shí)時(shí)快速、動(dòng)態(tài)測量、便于移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。在航空航天、汽車制造、電子工業(yè)、高能粒子加速器工程的設(shè)備檢測與安裝，以及大尺寸計(jì)量等行業(yè)中，有廣泛應(yīng)用。目前，國際上主要有三家儀器公司生產(chǎn)激光跟蹤儀，分別是瑞士徠卡公司，美國SMX公司、API公司。,4.6 坐標(biāo)測量,三、激光跟蹤儀,4.6 坐標(biāo)測量,三、激光跟蹤儀,4.6 坐標(biāo)測量,四、激光掃描儀,4.7 水深測量,水深測量的主要儀器有回聲測深儀、多波束測深儀以及近年來發(fā)展起來的機(jī)載激光測深系統(tǒng)等,一、水深測量的簡單工具,測深桿（sounding rod）適用于水深小于5m且流速不大的淺水區(qū)。測深桿一般用烘直的竹桿制成，也可以用硬質(zhì)塑料管、玻璃鋼管或金屬管制成。桿底裝一直徑約10cm的木圈，目的是不讓測深桿插入淤泥中而影響測深精度。桿身漆成分劃，例如把1m、3m、5m漆成白色，2m、4m、6m漆成紅色，分別用白色與紅色細(xì)線標(biāo)明0.1m的位置，黑色細(xì)線標(biāo)明0.5m的位置。全部分劃要從木圈底面起算。,4.7 水深測量,一、水深測量的簡單工具,測深繩（lead）可用于水深較大的情況。它一般用柔性、耐拉、伸縮性小的繩索（如多芯電纜，夾有鋼絲的棉、麻繩等）制成。下端結(jié)一34kg的測深錘。在繩上用色帶標(biāo)明尺度，例如可以每1、3、7、9整米處結(jié)上白色帶（或繩），2、4、6、8整米處結(jié)上紅色帶，5m和10m處結(jié)白黑或紅黑兩種色帶。尺度一般自錘底起算。用這樣的繩測深時(shí)，可以估讀到0.1m。用測深繩可以測量小于20m的水深，它適用于流速小、船速小、底質(zhì)較硬的條件下工作。,4.7 水深測量,二、回聲測深儀,回聲測深儀由換能器和控制儀兩大部分組成。在控制儀指揮下發(fā)射換能器按預(yù)定的時(shí)間間隔發(fā)生短促的電脈沖，并轉(zhuǎn)換成超聲波向水下發(fā)射。該聲波自水底反射后向上，其中一部分反射波被接收換能器接收，并轉(zhuǎn)換為電脈沖，經(jīng)放大后輸入控制儀。發(fā)射脈沖與接收脈沖之時(shí)間間隔即，從而就可以求出水深了。例如，有的儀器把發(fā)射脈沖在紙或記錄器上記錄為基線，而回聲波脈沖因有延遲而與基線有一段距離，兩記錄線的間隔代表了水的深度。,4.8 其他測量儀器,手持式激光測距儀采用相位式激光測距，載波為紅色可見激光，測距時(shí)測量員只需將測距儀放置在被測距離一端，利用可見紅色激光目視瞄準(zhǔn)另一端，啟動(dòng)測量即可測出距離，測量不需任何反射棱鏡，且可得到3毫米以內(nèi)的測量精度。如徠卡新近推出的Pro4a手持測距儀，測距精度（2倍標(biāo)準(zhǔn)差）優(yōu)于1.5mm，測距范圍0.3m100m以上，單次測距時(shí)間為0.54秒。,一、手持式激光測距儀,4.8 其他測量儀器,激光掃平儀能提供一個(gè)水平或垂直的基準(zhǔn)面，通過目視或帶光敏探測器的標(biāo)尺在一定范圍內(nèi)測設(shè)一水平或垂直平面。激光掃平儀在建筑施工中的場地平整、設(shè)備安裝、室內(nèi)