第四讲 工程测量仪器(1)

第四讲工程测量仪器（1）内容提要§4.1角度测量§4.2距离测量§4.3高程测量§4.1角度测量水平角指地面上一点到两个目标点的连线在水平面上投影的夹角，或者说水平角是过两条方向线的铅垂面所夹的两面角,用β表示0≤β≤360§4.1角度测量竖直角在同一竖直平面内，目标方向线与水平方向线之间的夹角成为竖直角。当目标方向线高于水平方向线时，称仰角，取正号，反之为俯角，取负号。用α表示:-90≤α≤90§4.1角度测量根据水平角和竖直角测量原理，要制造一台既能够观测水平角又能观测竖直角的仪器，它必须要满足几个必要条件：1.仪器的中心必须位于过测站点的铅垂线上。2.照准部设备（望远镜）要能上下、左右转动，上下转动时所形成的是竖直面。3.要具有能安置成水平位置和竖直位置并有刻划的圆盘。4.要有能指示度盘上读数的指标。4.1角度测量经纬仪分光学经纬仪和电子经纬仪两大类。按精度分:DJ07，DJ1，DJ2，DJ6按技术分:光学经纬仪、电子经纬仪、电子速测仪（积木式全站仪）、全站仪、超级全站仪D：大地；J：经纬仪；数字：表示每测回方向观测值中误差的秒数4.1角度测量瑞士Leica公司的光学经纬仪按其精度划分的型号为:T4、T3、T2、T1、T16，其中字母T为单词“THE0DOLITE”(经纬仪)的第一个字母，以秒为单位的一测回方向观测中误差分别为±0.5″、±1″、±2″、±6″、±16″。4.1角度测量水平角观测（测回法）①盘左：当目镜对着观测者时竖盘在望远镜的左边；如图②盘右：当目镜对着观测者时竖盘在望远镜的右边；如图4.1角度测量二、测回法观测步骤①在测站点安置仪器，目标点竖立目标；②上半测回（盘左测回）a：精确瞄准A目标配置水平度盘至0度稍大处，并读水平度盘读数a左，并记录b：顺时针转动照准部，精确瞄准B目标，读取b左，并记录；c：计算β左=b左－a左4.1角度测量③下半测回（盘右测回）a：倒转望远镜，逆时针转动照准部精确瞄准B目标，读取b右，并记录；b：逆时针转动照准部重新瞄准A读取a右;c：计算β右=b右－a右④检查a：计算△β=β左－β右≤±25”b：计算β=（β左＋β右）/2竖直角观测步骤⑴在测站点安置仪器⑵判断注记形式，确定计算公式⑶观测：①盘左：用横丝切住目标，使竖盘指标水准管气泡居中，读竖盘读数L，并计算αL;②盘右：用横丝切住目标原处，使竖盘指标水准管气泡居中，读竖盘读数R，并计算αR。⑷计算竖盘指标差及竖直角①X＝（αR－αL）／2②α＝（αR＋αL）／2§4.2距离测量端点尺：尺前端正某一条刻度线为尺的零点刻线尺：尺的端点为尺的零点，即拉环外为零点§4.2距离测量直接测距---钢尺、皮尺测量。间接测距---光学仪器和三角几何关系测算水平距离。§4.3高程测量高程测量主要有几何水准测量、三角高程测量、液体静力水准测量以及GPS高程测量等方法。1水准测量hAB=a-bHB=HA+(a-b)2传统三角高程测量tiDtghABtiDHHhHHABABABtan2传统三角高程测量三角高程测量的基本公式是以水平面为基准面和视线成直线为前提的。因此，只有当A，B两点间的距离很短时，才比较准确。当A，B两点距离较远时，就必须考虑地球弯曲和大气折光的影响。传统的三角高程测量方法中我们可以看出，它具备以下两个特点：1、全站仪必须架设在已知高程点上2、要测出待测点的高程，必须量取仪器高和棱镜高。§4.3高程测量水准测量是一种直接测高法，测定高差的精度是较高的，但水准测量受地形起伏的限制，外业工作量大，施测速度较慢。三角高程测量是一种间接测高法，它不受地形起伏的限制，且施测速度较快。在大比例地形图测绘、线型工程、管网工程等工程测量中广泛应用。但精度较低，且每次测量都得量取仪器高，棱镜高。麻烦而且增加了误差来源。3全站仪进行三角高程测量的新方法如果我们能将全站仪象水准仪一样任意置点，而不是将它置在已知高程点上，同时又在不量取仪器高和棱镜高的情况下，利用三角高程测量原理测出待测点的高程，那么施测的速度将更快。如图一，假设B点的高程已知，A点的高程为未知，这里要通过全站仪测定其它待测点的高程。首先由（1）式可知:HA=HB-(Dtanа+i-t)（2）全站仪进行三角高程测量的新方法假设V为全站仪望远镜和棱镜之间的高差（V=Dtanа）上式除了Dtanа即V的值可以用仪器直接测出外，i,t都是未知的。但有一点可以确定即仪器一旦置好，i值也将随之不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，假定t值也固定不变。从（2）可知：HA+i-t=HB-Dtanа=W（3）全站仪进行三角高程测量的新方法由(3)可知，基于上面的假设，HA+i-t在任一测站上也是固定不变的.而且可以计算出它的值W。这一新方法的操作过程如下:1、仪器任一置点，但所选点位要求能和已知高程点通视。2、用仪器照准已知高程点，测出V的值，并算出全站仪进行三角高程测量的新方法W的值。（此时与仪器高程测定有关的常数如测站点高程，仪器高，棱镜高均为任一值。施测前不必设定。）3、将仪器测站点高程重新设定为W，仪器高和棱镜高设为0即可。4、照准待测点测出其高程。全站仪进行三角高程测量的新方法将全站仪任一置点，同时不量取仪器高，棱镜高。仍然可以测出待测点的高程。测出的结果从理论上分析比传统的三角高程测量精度更高，因为它减少了误差来源。整个过程不必用钢尺量取仪器高，棱镜高，也就减少了这方面造成的误差。同时需要指出的是，在实际测量中，棱镜高还可以根据实际情况改变，只要记录下相对于初值t增大或减小的数值，就可在测量的基础上计算出待测点的实际高程。小结1.工程测量中所使用的测量仪器；2.全站仪测三角高程的新方法；3.测量仪器的使用方法；