lecture4-第四章-工程測量的儀器與方法

1、第四章：工程測量的儀器與方法主要內容角度測量距離測量高程測量準直測量坐標測量其他測量儀器工程測量的儀器與方法工程測量的任務可以歸結為確定物體與地表面之間、物體之間或物體構成之間的相對幾何位置關系，一般是通過間接測量的方法（如角度測量、距離測量、高差測量等）來獲取物體的幾何信息。測量儀器在工程測量中占有相當重要的地位和作用，工程測量儀器必須和測量方法結合才能完成特定的工程測量任務。1. 角度測量角度是幾何測量的基本元素，包括水平角和垂直角。角度測量的儀器主要是經緯儀，分為光學經緯儀和電子經緯儀兩大類1. 角度測量光學經緯儀的基本結構照準部（望遠鏡）讀數裝置（度盤）安平設備及基座對點器1. 角度測

2、量水平角觀測對儀器進行對中和整平盤左，粗略瞄準一個目標仔細對光，消除視差精確瞄準目標，取水平度盤讀數不動調焦鏡，盤右，精確照準目標，取水平度盤讀數對準下一個目標，重復上述操作1. 角度測量垂直角觀測（三絲法垂直角觀測的具體操作程序）盤左，按上、中、下三根水平絲的順序依次照準同一目標各一次，并分別讀豎盤讀數；盤右，同上一樣的觀測；分別計算三根水平絲所測得的指標差和垂直角，并取垂直角的平均值作為一個目標的一測回之值。如果僅使用中間的水平絲進行觀測，則稱為“中絲法”1. 角度測量電子經緯儀在光學經緯儀的照準部中，將讀數系統(tǒng)用電子度盤代替光學模擬度盤，實現(xiàn)度盤讀數的自動化，則成為電子經緯儀。用于電子經

3、緯儀的角度傳感器主要有兩種：編碼度盤和動態(tài)測角系統(tǒng)1. 角度測量目標照準自動化1. 角度測量目標照準自動化，在角度測量時，ATR自動識別并照準目標主要三個過程：目標搜索過程目標照準過程測量過程1. 角度測量全自動陀螺經緯儀經緯儀與陀螺儀配合使用，成為陀螺經緯儀。目前，自動化陀螺經緯儀的主要產品有德國威斯特發(fā)倫采礦聯(lián)合公司的Gyromat2000和日本索佳公司AGP1等1. 角度測量全自動陀螺經緯儀基本結構自動定向原理1. 角度測量全自動陀螺經緯儀測量步驟：將儀器安置到三腳架上并精確對中、整平；連接陀螺儀與經緯儀之間的數據通信電纜；經緯儀開機，陀螺儀開機；啟動測量程序進行定向測量；經緯儀照準測線

4、目標，盤左、盤右觀測兩測回，將結果輸入到陀螺儀中，即可計算并顯示測線方位角。1. 角度測量全自動陀螺經緯儀2. 距離測量距離是幾何測量的基本元素，距離測量的方法主要有三種：直接丈量間接視距測量物理測距2. 距離測量剛尺量距，一般包括以下幾方面的工作：定線量距測量定向樁之間的高差成果整理2. 距離測量電磁波測距電磁波測距是通過測定電磁波在待測距離上往返傳播的時間，利用下列基本公式來計算待測距離的。2. 距離測量電磁波測距：相位式原理相位式測距是通過測量調制波在測線上往返傳播所產生的相位移，間接地測定電磁波在測線上往返傳播時間的。2. 距離測量電磁波測距儀分類按載波分：光波測距儀、微波測距儀和多載

5、波測距儀；按測程分：短程測距儀、中程測距儀、遠程測距儀和超遠程測距儀；按精度分：超高精度測距儀、高精度測距儀、一般精度測距儀；按測距方式分：脈沖式測距儀、相位式測距儀和混合式測距儀2. 距離測量電磁波測距儀的使用測距儀一般有照準頭、控制器、電源和反射器四部分組成，一般與經緯儀連接使用：儀器加常數和乘常數改正氣象改正傾斜改正2. 距離測量雙頻激光干涉測距2. 距離測量雙頻激光干涉儀檢定測距儀2. 距離測量偏見距測量尼龍絲準直系統(tǒng)：系統(tǒng)由三部分組成，尼龍絲，帶有探測器的尺子及控制裝置激光準直系統(tǒng)：該系統(tǒng)有一帶有專門光學系統(tǒng)的激光源及一臺差示光電管接收機組成3.高程測量幾何水準測量電子水準儀基本結構

6、：基本構造由光學機械部分、自動安平補償裝置和電子設備組成。電子設備主要包括：調焦編碼器、光電傳感器（即線陣CCD器件）、讀數電子元件、單片微處理機、接口（外部電源和外部存儲記錄）、顯示器件、鍵盤以及影像數據處理軟件等，標尺采用條形碼標尺供電子測量使用。3.高程測量幾何水準測量3.高程測量電子水準儀的測量原理由于生產電子水準儀的各廠家采用不同的專利，測量標尺也各不相同，因此讀數原理各異，下面主要介紹徠卡和蔡司兩家公司生產的電子水準儀的測量原理：3.高程測量徠卡電子水準儀原理3.高程測量蔡司電子水準儀原理3.高程測量電子水準儀的性能及特點：3.高程測量電子水準儀的應用由于電子水準儀的優(yōu)點顯著，目前

7、已經廣泛應用于大地測量、工程測量、工業(yè)測量等領域。3.高程測量液體靜力水準測量3.高程測量三角高程測量3.高程測量傾斜測量雖然地面或建筑物的傾斜可用常規(guī)的測量方法測定兩點間高差的變化，從而求出傾斜值，但在一些工作面傾斜測量和連續(xù)自動化傾斜監(jiān)測中，一般采用專用的傾斜測量儀。目前傾斜儀的種類很多，大體可以分為“短基線”傾斜儀和“長基準”傾斜儀兩種。前者一般用垂直擺錘或水準氣泡作為參考線；后者一般根據靜力水準測量的原理做成。4. 準直測量光的相干性原理因為光具有波動性，所以如機械波那樣，當兩列光波頻率相同、方向相同、相位相同或相位差恒定時，這兩列光波將產生于干涉現(xiàn)象。4. 準直測量波帶板激光準直測量

8、的設備4. 準直測量波帶板激光準直測量方法在基準點A安裝激光器；在另一基準點B安裝探測器；在待測點i安置一特定“焦距”的波帶板4. 準直測量激光準直測量的精度與應用實驗表明這種裝置準直，測定偏離值的精度可達測線長度的10-6；由于激光準直受大氣的影響，如果將高精度的激光準直系統(tǒng)安裝在真空管道內，則準直精度還可達到10-7 -10-8由于波帶板激光準直測量的高精度，目標已被廣泛應用于線狀工程建筑物的變形觀測，如大壩變形觀測，精密導軌標定和高能粒子加速器直線段的安裝與變形檢測中，也用于高能粒子加速器環(huán)形網三角高的測量中。5.坐標測量全站儀測量速測術與速測儀全站型電子速測儀全站儀的體系結構全站儀的分

9、類全站儀的發(fā)展趨勢5.坐標測量全球定位系統(tǒng)偽距法定位原理載波相位測量原理GPS作業(yè)方式GPS數據處理GPS定位的誤差來源5.坐標測量激光跟蹤儀目前，國際上主要有三家儀器公司生產激光跟蹤儀，分別為瑞士徠卡公司，美國SMX公司（現(xiàn)已加入FARO）、API公司。5.坐標測量激光跟蹤儀：激光跟蹤儀的基本組成角度測量部分距離測量部分跟蹤部分控制部分支撐部分5.坐標測量激光跟蹤儀：激光跟蹤儀的測量原理和坐標系5.坐標測量激光跟蹤儀的測量原理和坐標系5.坐標測量激光跟蹤儀應用5.坐標測量激光掃描儀6. 水深測量回聲探測儀6. 水深測量多波束測探儀與傳統(tǒng)的單波束測探儀比較，多波束測深儀具有測量范圍大、速度快、精度高、記錄數字化以及成圖自動化等優(yōu)點，它把測深技術從點、線擴展到面，并進一步發(fā)展到立體測深和自動成圖，從而使水下地形測量技術發(fā)展到了一個較高的水平。6. 水深測量水位測量水深測量需與陸地上平面位置與高程聯(lián)系起來才具有地下地形測繪等實用價值。測深的平面定位可籍助陸地測量技術，如傳統(tǒng)的方向交會、距離交會、極坐標法等，目前主要采用GPS動態(tài)定位方法和無線電定位等。6. 水深測量深度基準面的概念在