水准仪、经纬仪、全站仪、GPS测量使用基本理论与方法

测量基本理论内容提要：•1.高程测量原理与水准仪操作•2.角度测量原理与经纬仪操作•3.全站仪功能介绍•4.测量计算基本常识•5.GPS定位原理及应用简介第二章水准测量高程测量概念根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点的高程的方法。§1.高程测量原理与仪器操作高程测量的方法分类•1、水准测量•2、三角高程测量•3、GPS测量利用水准仪提供的“水平视线”，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。大地水准面hABABHAHB=HA+hAB水平视线水准尺水准尺ab前进方向一、高程测量原理A——后视点a——后视读数B——前视点b——前视读数bHaHHBAiABABhHH1、A、B两点间高差2.B点的高程3.视线高程bahAB大地水准面hABABHAHB=HA+hAB水平视线水准尺水准尺ab前进方向hAB=h1+h2++hn=(a1-b1)+(a2-b2)++(an-bn)=a-b4.转点的概念若A、B两点间布设一些过渡点（转点）1、2、3…，将其分为n段，则用水准仪分别测得各段高差为h1，h2…hn，则有：1、望远镜物镜目镜十字丝（上、中、下丝）三个部分组成。二.水准测量的仪器与工具水准仪按精度分为：DS05、DS1、DS3，其中DS3表示每公里往返测高差中误差。（一）水准仪组成圆水准器：用于整平。水准管：用于精平。特性：气泡始终向高处移动。3、基座作用：把仪器固定在三脚架上，下部脚螺旋用于整平仪器2、水准器（二）水准尺主要有单面尺、双面尺和塔尺。1、尺面分划为1cm，每10cm处（E字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。2、双面尺的红面尺底刻划：一把为4687mm，另一把为4787mm。（三）尺垫放在转点上，以防水准尺下沉。操作程序：粗平—瞄准—精平—读数（一）粗平调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。1．方法：对向转动脚螺旋1、2——使气泡移至1、2方向中间——转动脚螺旋3，使气泡居中。三、水准仪的使用图形：粗平的操作方法示意图a123b312c3122．规律：气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。（二）瞄准1．方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。2．视差：•概念：眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。•产生原因：目标像平面与十字丝平面不重合。•消除方法：反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。（三）精平1、方法：如图所示，调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。2、说明：自动安平水准仪，不需进行精平。（四）读数精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。1．方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。2．规律：读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像的，从上往下读；若成正像，即从下往上读。图形：水准仪读数实例4.水准仪读数实例6.2521.4770.725bca§2角度测量原理与经纬仪操作内容提要:2.1角度测量概念2.2光学经纬仪的使用2.3角度的测量方法2.4经纬仪的检验与校正角度测量包括：水平角测量竖直角测量2.1角度测量概念一、水平角定义从空间一点出发的两条空间直线在水平投影面上的夹角。范围：顺时针00~3600abcABCca水平度盘计算公式cacABCa水平度盘=右(终)边c-左(始)边a当c≥a时β=c–a当ca时β=c+3600–a二.竖直角定义天顶铅垂线水平线ACAZCZACB0°90°180°270°在同一竖直面内，瞄准目标的视线与水平视线的夹角。其范围：=090，仰角为正，俯角为负。2.2光学经纬仪的使用经纬仪是测角的仪器，按精度，有：DJ6、DJ2、DJ1，其中“DJ6”表示经纬仪“一测回方向观测中误差为6”。一、DJ6经纬仪的构造1、照准部2、水平度盘3、基座1.照准部照准部(水平)制动、微动望远镜(竖直)制动、微动圆水准器水准管望远镜目镜调焦，物镜调焦，粗瞄准器，十字丝读数显微镜竖直度盘光学对点器望远镜十字丝2.水平度盘水平度盘由光学玻璃制成顺时针0360刻度；水平度盘与照准部相互脱离；0901802703.基座作用：把仪器固定在三脚架上，下部脚螺旋用于整平仪器二、J6经纬仪读数方法水平度盘读数：7304240173（1）分微尺的分划值为1ˊ，估读到0.1ˊ(6)。（2）“H”——水平度盘读数，“V”——竖直度盘读数。三、J2光学经纬仪的构造如图与J6相比，增加了：1、测微轮——读数时，对径分划线影像符合。2、换像手轮——水平读数和竖直读数间的互换。3、竖直读盘反光镜——竖直读数时反光。测微轮换像手轮竖直读盘反光镜四、DJ2的读数方法一般采用对径重合读数法——转动测微轮，使上下分划线精确重合后读数。五、经纬仪的安置（1）大致水平大致对中眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚,使仪器大致对中,并保持“架头”大致水平。（2）伸缩脚架粗平根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水准气泡居中。（3）脚螺旋精平——左手大拇指法则气泡居中，1、2等高123气泡居中，3与1、2等高1231）转动仪器，使水准管与脚螺旋1、2连线平行。2）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1、2。3）转动仪器900，运用法则，旋转脚螺旋3。气泡居中，1、2等高123气泡居中，3与1、2等高123（4）架头上移动仪器，精确对中(5)脚螺旋精平(6)反复（4）、（5）两步。角度测量方法包括：测回法方向观测法2.3角度测量方法一、测回法1、适用：2个方向的单角（∠AOB）2、步骤：（边讲边操作示范）（1）盘左瞄准左边A，配度盘至000X´，读取a1。（2）顺时针旋转瞄准右边B，读取b1。则上半测回角值:β1=b1-a11测站ABOa1b1（3）倒镜成盘右，瞄准右边B，读取b2。（4）逆时针旋转瞄准左边A，读取a2。则下半测回角值:β2=b2-a22测站ABOa2b2（5）计算角值若：β1-β2≤±40（图根级）则有：β=（β1+β2）/23、测回法记录格式25424061800500741906右ABO左AB000418742342741924741915ABO测站竖盘位置目标水平度盘读数半测回角值一测回角值示意图测回法小结:度盘配置方法:若观测N个测回，各测回间按180/N的差值来配置度盘。ABBA左边盘右右边右边盘左左边逆时针倒镜顺时针二、方向观测法1．适用：在一个测站上需要观测两个以上方向。2．步骤：（有四个观测方向）ABOCD（1）上半测回选择一明显目标A作为起始方向（零方向），用盘左瞄准A，配置度盘，顺时针依次观测A、B，C，D，A。零方向（2）下半测回倒镜成盘右，逆时针依次观测A，D，C，B，A。同理各测回间按1800/N的差值，来配置水平度盘。ABOCD零方向3．计算、记录（1）半测回归零差:J2≤12；J6≤18。（2）2C值（两倍照准误差）:2C=盘左读数－（盘右读数±180°）。一测回内2C互差：J2≤18；J6不作要求。（3）各方向盘左、盘右读数的平均值：平均值=[盘左读数+（盘右读数±180º）]/2注意：零方向观测两次，应将平均值再取平均。（4）归零方向值将各方向平均值分别减去零方向平均值，即得各方向归零方向值。（5）各测回归零方向值的平均值同一方向值各测回间互差:J2≤12；J6≤24。三、竖直角的计算公式顺时针注记α左=90°-Lα右=R-270°故一测回竖直角α=（α左+α右）/22、逆时针注记故有:α左=L-90°α右=270°-R一测回竖直角:α=（α左+α右）/2四、经纬仪放样方法后视点测站点待测量点经纬仪常用的放样方法有极坐标法和交会法，极坐标法需要经纬仪和钢卷尺配合放样，其具体过程如下图所示：1）分别计算出测站点到后视点和待测量点的方位角，确定出放样的转角α，并计算出待测量点到测站点的距离S。2）将经纬仪架在测站点上，后视后视点，转动转角α，确定出待测量点的方向。3）顺着测站点到待测量点的方向上用钢卷尺拉出距离S，确定处待测量点。若：在放样时，只有经纬仪或者只有钢卷尺的时候怎样放样？角度交会法ABP(XA,YA)(XB,YB)(XP,YP)设计1、适用：不便量距时2、方法：（1）计算测设元素1、2。（2）拨水平角，交出P点。12测设时，通常先沿AP、BP的方向线打“十字桩”，然后交会出P点位置。注意交会角30150距离交会法1、适用：距离较短，便于量距时。2、方法：（1）计算平距AP、BP。（2）量取AP、BP，交会出点P。ABP(XA,YA)(XB,YB)(XP,YP)设计2.4经纬仪的检验与校正经纬仪的主要轴线:1、竖轴VV2、水准管轴LL3、横轴HH4、视准轴CC5、圆水准器轴L’L’LLHHCCVVL’L’一、经纬仪轴线应满足的条件1、VV⊥LL——照准部水准管轴的检校。2、HH⊥十字丝竖丝——十字丝竖丝的检校3、HH⊥CC——视准轴的检校LLHHCCVVL’L’4．HH⊥VV——横轴的检校5．竖盘指标差应为零——指标差的检校6．光学垂线与VV重合——光学对中器的检校7.LL∥VV——圆水准器的检验与校正(次要)LLHHCCVVL’L’二、光学对中器的检校（1）检验：精密安置仪器后，将刻划中心在地面上投下一点，再旋转照准部，每隔120°投下一点，若三点不重合，则需校正。（2）校正：用拨针使刻划中心向三点的外接圆心移动一半。三、圆水准器的检校（1）检验：精平（水准管气泡居中）后，若圆水准气泡不居中，则需校正。（2）校正：用圆水准气泡校正螺丝使其居中。内容提要:全站仪简介全站仪的功能全站仪中线测设及断面测量简介3.全站仪功能介绍全站仪简介一、全站仪的发展opticaltheodolite—electronictheodoliteSteeltape———EDM(图片)二、全站仪构造徕卡TPS700系列卓越中文全站仪拓普康GTS332W全站仪索佳10系列全站仪尼康DTM801系列全站仪宾得全站仪PTSV2南方NTS202205全站仪棱镜全站仪的功能介绍1．角度测量（1）功能：•测水平角•竖直角（2）方法：与经纬仪相同。若要测出水平角∠AOB，则：aobAOB当精度要求不高时——只需半测回：瞄准A点——置零（0SET）——瞄准B点，记下水平度盘HR的大小。aobAOB当精度要求高时：——可用测回法步骤同用经纬仪操作，配置度盘时，可以用“置盘”（HSET）AaobBO2.距离测量（1）功能：可测量平距、高差和斜距（全站仪镜点至棱镜镜点间高差及斜距）（2）方法：照准棱镜点，按MEAS。全站仪(totalstation)反光棱镜(reflector)S=cΔt/23．坐标测量（1）功能：测出目标点的(X,Y,H)（2）原理1)平面坐标（X，Y）测量原理2）高程（Z）测量原理（3）方法后视点测站点待测量点•1)输入测站X，Y，H，仪器高i，棱镜高t。•2)瞄准后视点，将水平度盘读数设置为测站至后视点的坐标方位角。•3)瞄准目标棱镜点，按MEAS（测量）键。4、点位放样（1）功能：根据设计的待放样点P及已知点的坐标，在实地标出P点的平面位置及填挖高度。XY后视点测站点待放样点P（2）原理1）先在待放样点的大致位置立棱镜对其进行观测，测出当前棱镜位置的坐标。XY后视点测站点待放样点P位置当前棱镜位置2）将当前坐标与放样点的坐标相比较，计算出其差值。距离差值dD和角度差dHR或纵向差值ΔX和横向差值ΔY。XY后视点测站点当前棱镜位置待放样点PdDdHR3）根据显示的dD、dHR或ΔX、ΔY，逐渐找到放样点的位置。XY后视点测站点当前棱镜位置待放样点PdDdHRdHR=0000’00”dHD=0m全站仪中线测设及断面测量简介基本原理•中线测设：计算中桩坐标——全站仪点位放样（极坐标法）•纵断面测量：全站仪测量点的高程（三角高程测量）•横断面测量：确定横断面点位——全站仪测量点的高程（三角高程测量）1.中桩坐标的计算（1）直线段中桩由起始点坐标和桩号里程，按“坐标