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第一节表面变形观测仪器第二节内部变形观测仪器第三节压力测量仪器等第三讲监测仪器与工作方法简介第一节表面变形观测仪器一、表面变形观测方法（外观法）概述：外观法是以被观测物体的表面变形为观测对象的一种方法。特点：观测点在被观测物体的表面；测点或仪器具有可接触、可更换、非完全埋入等特点。外观仪器可分通用仪器和专用仪器。通用仪器：光学经纬仪、光学水准仪、电磁波测距仪、电子全测仪、电子水准仪等。通用仪器主要是工程测量仪器。专用仪器：主要应用在精密工程测量领域。其中，包括机械式、光电式及光机电(子)结合式的仪器或测量系统。特点是：高精度、自动化、遥测和持续观测。如正、倒锤与垂线观测仪、引张线，激光准直仪、铅直仪、自准直仪、静力水准测量系统等。一、表面变形观测方法（外观法）概述：外观法中以精密大地测量技术昀为成熟、精度较高，是目前广泛使用的昀有效的外观方法。精密大地测量技术是从工程测量方法发展起来的。工程测量的主要功能为定位：测点的三维座标。精密大地测量的主要功能是：测点三维座标随时间的变化。其精度要求较高。对精度要求较高的变形监测，一般应形成变形观测控制网进行观测，包括水平位移监测网和垂直位移监测网。变形监测网由三种点（基准点、工作基点、变形监测点）和两种等级的网：基准网、次级网（由工作基点、变形监测点形成）。观测方法：测距、测角、测水准、准直线等。视准线、边角网、交会法、导线法等。第一节表面变形观测仪器§1二、水准仪水准仪的基本结构及功能（一）水准测量仪器水准测量用的仪器、工具：1.水准仪水准仪的作用就是提供一条水平视线(视准轴)。2、水准尺和尺垫水准尺是水准测量中用于高差量度的标尺，水准尺制造用材有优质木材、合金材和玻璃钢等几种，有2m，3m，5m等多种长度和整尺、折尺、塔尺等多种类型。水准尺按精度高低可分为精密水准尺和普通水准尺。(1)普通水准尺材料：用木料、铝材和玻璃钢制成。结构：尺长多为3m，两根为一副，且为双面（黑、红面）刻划的直尺，每隔1cm印刷有黑白或红白相间的分划。每分米处注有数字，对一对水准尺而言，黑、红面注记的零点不同。黑面尺的尺底端从零开始注记读数，两尺的红面尺底端分别从常数4687mm和4787mm开始，称为尺常数K。即K1=4.687m，K2=4.787m。设尺常数是为了检核用。§1二、水准仪（2）精密水准尺材料：框架用木料制成，分划部分用镍铁合金做成带状。结构：尺长多为3m，两根为一副。在尺带上有左右两排线状分划，分别称为基本分划和辅助分划，格值1cm。这种水准尺配合精密水准仪使用。（3）尺垫（尺台）水准测量中有许多地方需要设置转点(中间点)，为防止观测过程中尺子下沉而影响读数的准确性，应在转点处放一尺垫。尺垫一般由平面为三角形的铸铁制成，下面有三个尖脚，便于踩入土中，使之稳定。上面有一突起的半球形小包，立水准尺于球顶，尺底部仅接触球顶昀高的一点，当水准尺转动方向时，尺底的高程不会改变。§1二、水准仪按精度水准仪可分为DS05、DS1、DS3、DS10等几个等级：DS05-----每千米水准测量的全中误差为±0.5mm，用于高等级水准测量；DS1-----每千米水准测量的全中误差为±1.0mm，用于高等级水准测量；DS3-----每千米水准测量的全中误差为±3.0mm，用于一般工程测量和地形测量；DS10-----每千米水准测量的全中误差为±10.0mm，用于一般工程测量和地形测量。DS为“大地”、“水准仪”的汉语拼音缩写。§1二、水准仪水准仪由照准部和基座两部分组成。1）基座用于支撑照准部，上有三个脚螺旋，其作用是整平仪器。2)照准部照准部由望远镜，水准器和控制螺旋等组成，能绕水准仪的竖轴在水平面内作全圆转。望远镜:作用是照准和提供一条水平线(视准轴)，并在水准尺上读数。水准器：照准部上有两个水准器。—个是圆水准器，其水准管轴与竖轴平行，水准器格值8′／2mm，；另一个是管水准器(又称水准管)，格值为20″／2mm，用于视准轴精密置平。控制螺旋：制动螺旋，使照准部固定水平微动螺旋：用于精确瞄准；微倾螺旋，用于精确整平。§1二、水准仪水准仪的使用方法（一）水准仪的操作步骤在安置仪器之前，应选择合适的地点放好仪器的三脚架，其位置应位于两标尺中间。高度适中，架头大致水平，上架后的仪器要立即用中心螺丝固定于三脚架上，脚架要踩实。用水准仪进行水准测量的操作程序如下：粗平——瞄准——精平——读数1、粗平转动脚螺旋，使圆水准器气泡居中，称为粗平。§1二、水准仪2、瞄准松开制动螺旋，先用望远镜的外瞄准器瞄准水准尺，制动照准部，调焦使水准尺成像清晰，调目镜使十字丝清晰，消除视差，该过程称粗略瞄准。在望远镜内找到水准尺像，再用微动螺旋使十字丝的竖丝与水准尺的一边重合，称为精确瞄准。3、精平调节微倾螺旋，使水准管观察孔中的两半部分气泡精确吻合，此时望远镜的视准轴精平。§1二、水准仪4、读数水准仪精平后，应立即用十字丝的中横丝在水准尺上读数。读数时先看估读的毫米数，然后以毫米为单位报出四位读数，如2.753米读成2753，这样读数可防止读、记及计算中的错误和不必要的误会。§1二、水准仪1、水准点位：水准高程的标志，有永久和临时点两类。2、两水准点间高差测定的基本方法：当两水准点间的距离较近，可设站一次测定两点间的高差，此时水准尺应直接立于水准点上。当两水准点相距较远，需在两点间设若干站，分别测出各站的高差，各测站高差之和，即为两水准点AB间的高差hAB。§1二、水准仪索佳自动安平水准仪DS30DS32等(天津欧波)苏光DSZ3水准仪高精度水准仪---美国天宝徕卡精密水准仪精密水准仪威尔持N3型精密水准仪威尔特N3型精密水准仪的外形如图所示。该仪器物镜的有效孔径为50mm，望远镜放大倍率为40倍，水准器格值为10″／2mm。倾斜螺旋上有分划盘，其转动范围约七周。转功测微螺旋可使水平视线在—厘米范围内平移，测微器分划尺相应有100格．故测微器分划尺昀小格值为0.1mm。§1二、水准仪3—1N3型精密水堆仪的外形1—望远镜目镜；2—照亮水准气泡的反光镜；3—倾斜螺旋；4—调焦螺旋；5—平行玻璃板测微螺旋6—平行玻璃板旋转轴；7—水平微动螺旋；8一水平制动螺旋；9—脚螺旋；10—脚架§1二、水准仪蔡司Ni004型精密水准仪主要持点是对热影响的感应较小，外界温度变化时，水准轴与视准轴之间的交角i的变化很小，这是因为望远镜、管状水准器和平行玻璃板的倾斜设备等部件，都装在一个附有绝热层的金属套筒内，这样就保证了水准仪上这些部件的温度迅速达到平衡。仪器物镜的有效孔径为56Mh望远镜放大倍率为44倍。水准器格值为10″／2mm。§1二、水准仪3—2Ni004型精密水准仪的外形1—望远镜目镜；2—调焦螺旋；3—概略置平水准器；4—倾斜螺旋；5—望远镜物镜；6—测微螺旋；7—读数放大镜；8—水平微动螺旋；9—脚螺旋国产Sl型精密水淮仪该仪器是北京测绘仪器厂生产的。物镜的有效孔径为50mm，望远镜放大倍率为40倍，水准器格值为10″／2mm。§1二、水准仪瑞士Leica公司生产的DN03精密数字水准仪数字水准仪将编码了的水准尺影像进行处理，由传感器从望远镜中获得在刻有二进制条码的专用水准尺上的测量信号，由微处理器自动计算水准尺上的读数及仪器到水准尺的水平距离，所测数据可显示，也可存储在PCMCIA卡上。§1三、经纬仪按测角精度分：DJ07——一测回水平方向中误差0.7″:用于一等三角;DJ1——一测回水平方向中误差1.0″:用于一、二等三角;DJ2——一测回水平方向中误差2.0″:用于三、四等三角;DJ6——一测回水平方向中误差6.0″:用于地形测图、一般工程。DJ为“大地”、“经纬仪”的汉语拼音缩写。经纬仪用于测角，包括水平角和竖直角测量。经纬仪的分类：游标经纬仪、光学经纬仪电子经纬仪。2″级光学经纬仪J2型光学经纬仪有我国苏州光学仪器厂生产的JGJ2经纬仪，与J2型同等精度的由德国蔡司厂生产的010经纬仪和瑞土威尔持厂生产的T2经纬仪等。这些仪器的基本结构和读数测微原理都是相仿的。威尔特T2经纬仪测微设备的构造原理是采用双平行玻璃板光学测微器。T2经纬仪水平度盘格值为20′，测微器格值为1″。读数方法是使用测微螺旋使度盘对径分划线重合，然后进行读数，这种读数方法一般称为重合法读数。§1三、经纬仪光学经纬仪的结构与功能1、基座部分基座构成与功能同水准仪。2、照准部照准部是经纬仪的主要部件，照准部部分的部件有水准管、光学对点器、支架、横轴、竖直度盘、望远镜、度盘读数系统等。3、度盘部分光学经纬仪度盘有水平度盘和垂直度盘，均由光学玻璃制成。水平度盘沿着全圆从0°～360°顺时针刻画，昀小格值一般为1°或30′。§1三、经纬仪4、度盘读数装置及读数方法光学经纬仪的读数系统包括水平和垂直度盘、测微装置、读数显微镜等几个部分。水平度盘和垂直度盘上的度盘刻划的昀小格值一般为1°或30′，在读取不足一个格值的角值时，必须借助测微装置，光学经纬仪的读数测微器装置有测微尺和平行玻璃测微器两种。5、水准器光学经纬仪上有2～3个水准器，其作用是使处于工作状态的经纬仪垂直轴铅垂、水平度盘水平，水准器分管水准器和园水准器两种。光学经纬仪的结构与功能§1三、经纬仪3—4T2外形l—垂直度盘照明反光镜；2—望远镜制动螺旋；3—望远镜微动螺旋；4—垂直度盘水准管微动螺旋；5—水平度盘照明反光镜；6—测微螺旋；7—读数显微镜目镜；8—换像螺旋；9—照准部微动螺旋；10—光学对准器。§1三、经纬仪威尔特T2经纬仪测微设备的构造原理是采用双平行玻璃板光学测微器。T2经纬仪水平度盘格值为20′，测微器格值为1″。读数方法是使用测微螺旋使度盘对径分划线重合，然后进行读数，这种读数方法一般称为重合法读数。图3—5(a)是威尔特T2经纬仪读数显微镜视场图。昀近生产的T2经纬仪，读数显微镜视场略有改进，旋转测微螺旋使对径分划线重合后．按照三角形标志指示直接读出大数，如图3—5（b）所示．大数为94°20′，小宽度盘昀小分格值—半的尾读数为2′44″，全部读数为94°22′4″。§1三、经纬仪3—5T2的读书窗§1三、经纬仪国产JGJ2型光学经纬仪的外形和部件说明；图3—7是JGJ2型光学经纬仪读数显微镜的视场图。图3—8是蔡司010型光学经纬仪的外形和读数显微镜的视场图。它的度盘分划线是双线。J2外形1—垂直度盘反光镜；2—垂直度盘指标水准器观察镜；3—垂直度盘指标水准微动螺旋；4—光学对中器目镜；5—水平度盘反光镜；6—望远镜制动螺旋；7—光学粗照准器；8—测微螺旋；9—望远镜微动螺旋；10—换像螺旋；11—照准部微动螺旋；12—水平度盘变位螺旋；13—纵轴固定螺旋；14—照准部制动螺旋；15—照准部水准器；16—读书目镜筒§1三、经纬仪3—7J2经纬仪的读数窗3—8010型经纬仪外形及读数窗1—照准部微动螺旋；2—度盘换像轮；3—望远镜微动螺旋；4—测微轮；5—望远镜制动钮；6—光学照准器；7—指标水准器观察棱镜；8—望远镜焦环；9—读数目镜；10—照准部制动钮§1三、经纬仪利用激光对中器可以快速地对中仪器，且可通过调激光亮度获得昀理想的光斑。电子气泡也是一个非常有用的工具，它使整平变得更简单、精确。大显示屏增加了数据的易读性。亲切的图标引导您熟练地操作仪器，轻轻按键即可轻松进入各设置界面。内置的电子补偿器提高了测量精度。水平垂直方向皆使用先进的无限位微动螺旋，没有制动螺旋，目标照准更流畅自由。§1三、经纬仪电子经纬仪：目前电子经纬仪已基本取代了光学经纬仪。名称使用区域精度可靠性修理效率外型用途方便程度自动化程度价格电子经纬仪较发达国家人为误差少较高容易高美观应用面广可配成全站仪直接显示可自动采集光经、电经价格一样光学经纬仪国内外落后地区人为误差大一般光路调整麻烦一般普通常规测量人工判读手工记录§1三、经纬仪§1四、电磁波测距仪以电磁波(光波或微波)作为载波传输测距信号测量两点间距离的光电测距技术已成为距离测量的主要手段。电磁波测距仪测距具有工作轻便、测距精度高、测程远、作业效