园林工程测量与放样电子教案.doc

阜阳职业技术学院生化工程学院退伍军人阜阳职业技术学院生化工程学院退伍军人 培训之园林工程测量与放样讲义培训之园林工程测量与放样讲义 生化工程学院 二 一四年一月一日 1 目目 录录 第一章第一章 水准测量水准测量 1 第一节第一节 水准测量概念水准测量概念 1 第二节第二节 水准测量原理水准测量原理 3 第三节第三节 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具 5 1 3 1 水准仪水准仪 5 1 3 2 三角架三角架 9 1 3 3 水准尺水准尺 9 1 3 4 尺垫尺垫 10 第四节第四节 水准仪的使用步骤水准仪的使用步骤 以微倾水准仪为例以微倾水准仪为例 11 1 4 1 测站位置的确定测站位置的确定 11 1 4 2 测站的仪器放置测站的仪器放置 11 1 4 3 粗平粗平 11 1 4 4 在测点位置放置水准尺在测点位置放置水准尺 12 1 4 5 照准目标照准目标 12 1 4 6 精平精平 13 1 4 7 读数读数 13 第五节第五节 水准路线及成果检核水准路线及成果检核 14 1 5 1 转点与测点转点与测点 14 1 5 2 水准路线水准路线 15 第二章第二章 角度测量角度测量 19 第一节第一节 角度测量基本原理角度测量基本原理 19 2 1 1 水平角测量基本原理水平角测量基本原理 19 2 1 2 竖直角测量基本原理竖直角测量基本原理 19 第二节第二节 角度测量仪器角度测量仪器 经纬仪经纬仪 21 2 2 1 经纬仪的分类经纬仪的分类 21 第三节第三节 电子经纬仪的基本操作电子经纬仪的基本操作 以全站仪为例以全站仪为例 23 2 3 1 全站仪简介全站仪简介 23 2 3 2 全站仪角度观测步骤全站仪角度观测步骤 23 第四节第四节 水平角的观测方法水平角的观测方法 28 2 4 1 测回法测回法 28 2 4 2 全圆方向测回法全圆方向测回法 29 第五节第五节 竖直角的观测方法竖直角的观测方法 32 2 5 1 竖直角指标差竖直角指标差 32 2 5 2 竖直角观测方法竖直角观测方法 32 第三章第三章 距离测量距离测量 35 2 第一节第一节 距离丈量工具距离丈量工具 35 3 1 1 测尺测尺 35 3 1 2 量距的辅助工具量距的辅助工具 36 第二节第二节 钢尺测量钢尺测量 38 3 2 1 直线定线直线定线 38 3 2 2 丈量方法丈量方法 40 3 2 3 丈量成果处理与精度评定丈量成果处理与精度评定 43 第三节第三节 光电子仪器测距光电子仪器测距 44 3 2 1 光电仪器测距的原理光电仪器测距的原理 44 3 2 2 光电仪器测距使用光电仪器测距使用 以全站仪为例以全站仪为例 45 第四章第四章 大比例尺地形图测量大比例尺地形图测量 47 第一节第一节 地形图概述地形图概述 47 4 1 1 地形图概念地形图概念 47 4 1 2 地形图比例尺地形图比例尺 47 4 1 3 地形图分类地形图分类 47 4 1 4 地形图的表示方法地形图的表示方法 地图符号地图符号 49 第二节第二节 地形图测绘内容地形图测绘内容 51 4 2 1 地物的测绘地物的测绘 51 4 2 2 地貌的测绘地貌的测绘 54 第三节第三节 大比例尺地形图测绘大比例尺地形图测绘 以全站仪为例以全站仪为例 56 4 3 1 测图准备测图准备 56 4 3 2 测区布控测区布控 56 4 3 3 导线测量导线测量 58 4 3 4 野外碎部点的选择野外碎部点的选择 65 第五章第五章 园林施工放线园林施工放线 67 第一节第一节 施工放线概述施工放线概述 67 5 1 1 施工放线基本概念施工放线基本概念 67 5 1 2 施工放线目的施工放线目的 67 第二节第二节 施工放线基本工作施工放线基本工作 69 5 2 1 施工放线的工具施工放线的工具 69 5 2 2 施工放线前的准备施工放线前的准备 69 5 2 3 施工放线方法施工放线方法 70 第三节第三节 全站仪施工放线全站仪施工放线 72 5 3 1 边角放样边角放样 72 5 3 2 坐标放样坐标放样 75 5 3 3 直线点放样直线点放样 75 3 图图 1 1 1 高程 绝对基面示意图高程 绝对基面示意图 第第 1 章章 水准测量水准测量 测量地面上各点高程的工作叫做高程测量 根据使用仪器和施测方法的不 同分为水准测量 三角高程测量 气压高程测量 液体静力水准测量 GPS 高 程测量 其中水准测量精度较高 是高程测量中最主要的方法 在工程测量中 应用较为广泛 1 1 水准测量基本概念水准测量基本概念 高程 指的是某 点沿铅垂线方向到绝 对基面的距离 称绝 对高程 简称高程 绝对基面 指的 是以某一海滨地点平 均海水平面高程定为 零的水准基面 我国 沿用的有大连 大沽 黄海 废黄河口 吴 淞 珠江等基面 水准 在测量 学中 指大地水准 面或与之平行的面 水准点 我 们将用水准测量的 方法测定的高程控 制点 称为水准点 水准点记为 BM Bench Mark 水准点有永久 图图 1 1 2 水准面示意图水准面示意图 4 性水准点和临时性水准点两种 在工程测量中 需根据已知高程的水准点来测 量未知水准点 水准测量 又名 几何水准测量 是用水准仪和水准尺测定地面上两点间 高差的方法 在地面两点间安置水准仪 观测竖立在两点上的水准标尺 按尺 上读数推算两点间的高差 通常由水准原点或任一已知高程点出发 沿选定的 水准路线逐站测定各点的高程 1 2 水准测量原理水准测量原理 水准测量是利用水准仪提供一条水平视线 配合水准尺 测得两点间的高 差 根据已知点的高程计算待定点高程的方法 如图 1 2 1 所 示 已知 A 点高 程 HA 欲求 B 点高程 HB 首先 将水准仪安置在 两点之间 在 A B 两点上竖 立水准尺 确定 观测方向 已知点 A 为后视点 待定点 B 为前视 后视点上水准尺读数称为后 视读数 a 前视点上水准尺读数称为前视读数 b 则 B 点对 A 点的高差 1 1 bahAB 待求点 B 的高程 1 2 ABAB hHH 式 1 2 利用高差推算高程的方法 称为高差法 在地形测量和各种工程的施工测量中 安置一次仪器常常要求出若干个前 视点的高程 这时 为了便于计算 可以先求出水准仪的水平视线的高程 记 作 再分别计算各待定点的高程 Hi 视线高程 1 aHH Ai 3 图图 1 2 1 水准测量原理水准测量原理 高差法高差法 5 待求点高程 1 4bHH iB 式 1 4 利用视线高程 推算高程的方 法称为视线高 程法 高差有 正负之分 当 a b 时 0 此 AB h 时 B 点比 A 点 高 反之 B 点比 A 点低 若测定两点之间高差时 观测方向相反 则所侧高 差理论上数值相等 符号相反 即 AB h BA h 1 3 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具 水准常用的仪器和工具有水准仪 水准尺和尺垫 三角架 1 3 1 水准仪水准仪 水准仪按其结构可分为微倾式水准仪 自动安平水准仪 电子水准仪 激 光水准仪等 按其精度可分为 DS05 DS1 DS3 DS10 DS20 其中 D 代表 大 地测量 S 代表 水准仪 下脚标 05 1 3 10 20 是指该仪器精度为每千 米往返高差中误差 mm 的大小 其型号及主要用途见表 1 3 1 表表 1 3 1 水准仪的型号及主要用途水准仪的型号及主要用途 水准仪型号DS05DS1DS3DS10DS20 每千米往返测高 差中误差 0 5mm 1mm 3mm 10mm 20mm 主要用途 国家一等水 准测量及科 学研究工作 国家二等水 准测量及其 他精密水准 国家三 四 等水准及一 般工程水准 一般工程水 准测量 建筑和农田 水准测量 图图 1 2 21 2 2 水准测量原理水准测量原理 视线高差法视线高差法 6图图 1 3 21 3 2 圆水准器圆水准器 图图 1 3 11 3 1 微倾水准仪微倾水准仪 测量测量 1 3 1 1 DS3型微倾水准仪型微倾水准仪 借助微倾螺旋获得水平视线 其管水准器分划值小 灵敏度高 望远镜与 管水准器联结成一体 凭借微倾螺旋使管水准器在竖直面内微作俯仰 符合水 准器居中 视线水平 DS3型微倾水准仪由望远镜 水准器 基座三部分组成 望远镜用于观测 目标 水准器用来判读水准仪是否处于水准面上 基座用于支承水准仪上部 调整水准仪的水准器气泡位置和与三角架连接的作用 水准器的分类水准器的分类 水准器是绝大多数测绘仪器都存在的部件 主要是用于判读仪器是否处于 水准面上 水准仪的水准器有三个类 1 圆水准器 圆水准器又叫做水准 盒 圆水准器顶面内壁是半径为 0 5 2cm 的 球面 球面中央刻有 7 8mm 的小圆圈 圆圈 的中点即是圆水准器的零点 过零点的法线 即圆水准器的轴线 常以 L0 L0表示 当气 泡居中时 L0 L0处于铅直状态 由于圆水 准器分化值一般为 8 10 2mm 所以 灵敏度低 7 图图 1 3 41 3 4 符合水准器符合水准器 图图 1 3 31 3 3 管水准器管水准器 图图 1 3 51 3 5 自动安平水准仪自动安平水准仪 2 管水准器 管水准器简称水准管 为一圆柱形玻璃管 管内表面的 纵向被研磨成一圆弧 管内充以乙醚和酒精的混合液 装满后加热 液体膨胀 而溢出一部分后封口 冷却后 由于液体体积缩小 形成一充满蒸汽的气泡 称为水准管气泡 因重力作用 气体比液体轻 所以气泡向高处游动 当管内 液体的自由表面成水平时气泡就位于中央 3 符合水准器 为了提高判定气泡居中的准确度和提高工作效率 现代 水准仪都采用符合棱镜水准器 简称符合水准器 在水准管的上方有一组棱镜 通过棱镜将气泡两端 1 4 弧的影像符合到一起形成圆弧 气泡不居中时 影像 错开 通过调节微倾螺旋使气泡完全符合到一起 这时水准器望远镜处于水准 状态 1 3 1 2 自动安平水准仪自动安平水准仪 自动安平水准仪的特点是没有管水准器 和微倾螺旋 在粗略整平后 即在圆水准器 8 图图 1 3 61 3 6 激光安平水准仪激光安平水准仪 图图 1 3 71 3 7 数字水准仪数字水准仪 图图 1 3 81 3 8 三角架三角架 气泡居中的条件下 利用仪器内部的自动安平补偿器 就能获得水平视线 从 而省略了精平过程 提高了观测速度和整平速度 1 3 1 3 激光水准仪激光水准仪 利用激光束代替人工读数 将激 光器发出的激光束导入望远镜筒内使 其沿视准轴方向射出水平激光束 在 水准标尺上配备能自动跟踪的光电接 收靶 即可进行水准测量 1 3 1 4 数字水准仪数字水准仪 数字水准仪是在自动安平水准仪的基 础上发展起来的 是目前最先进的水准仪 配合专门的条码水准尺 通过仪器中内 置的数字成像系统 自动获取水准尺的条 码读数 不再需要人工读数 这种仪器可 大 大降低测 绘作业的劳动强度 避免人为的主观读数误差 提高测量精度和效率 1 3 2 三角架三角架 三角架的作用主要是定位 将水准仪固定在 某一指定点和指定高度 保证水准仪正常的放置 9 图图 1 3 101 3 10 双面水准尺双面水准尺 图图 1 3 91 3 9 塔尺塔尺 图图 1 3 111 3 11 尺垫尺垫 1 3 3 水准尺水准尺 水准尺是进行水准测量时与水准仪配合使用的标尺 常用的水准尺有塔尺 和双面尺两种 1 3 3 1 塔尺塔尺 塔尺是一种逐节缩小的组合尺 其长度为 2m 5m 有两节或三节连接在一起 尺的底 部为零点 尺面上黑白格相间 每格宽度为 1cm 有的为 0 5cm 在米和分米处有数字注记 1 3 3 2 双面水准尺双面水准尺 尺长为 3m 或 5m 两根尺为一对 尺的双面均有刻度 一面为黑白相间 称为黑面尺 也称主尺 另一面为红白相 间 称为红面尺 也称辅尺 两面的刻划 均为 1cm 在分米处注有数字 两根尺的 黑面尺尺底均从零开始 而红面尺尺底 一根从 4 687m 开始 另一根从 4 787m 开 始 在视线高度不变的情况下 同一根水 准尺的红面和黑面读数之差应等于常数 4 687m 或 4 787m 这个常数称为尺常数 用 K 来表示 以此可以检核读数是否正确 1 3 4 尺垫尺垫 尺垫是由生铁铸成 一般为三角形板座 10 其下方有三个脚 可以踏入土中 尺垫上方有一突起的半球体 水准尺立于半 球顶面 尺垫用于转点处 11 1 4 水准仪的使用步骤水准仪的使用步骤 以微倾水准仪为例以微倾水准仪为例 1 4 1 测站位置的确定测站位置的确定 测站的位置一般位于待测亮点的中间位置 或者是到带测量点距离相近的 位置 图图 1 4 1 测站的确定测站的确定 1 4 2 测站的仪器放置测站的仪器放置 1 4 2 1 放置三角架放置三角架 松开三角架螺旋 将三脚架伸至适当高度 使脚架高度适中 与观测者第 二个纽扣同高 拧紧螺旋 打开三角架 架头大致水平 1 4 2 2 放置水准仪放置水准仪 将水准仪平放在三角加上 并利用三角架底盘上的固定螺旋将水准仪与三 角架固定相连 AB 测站 站 AB 测站 12 1 4 3 粗平粗平 1 松开三角架腿上的箍套旋钮 升降架腿 使经纬仪圆水准气泡远离边 缘 尽量控制调整到黑色圆圈内 后拧紧箍套旋钮 图图 1 4 2 移动脚架粗平移动脚架粗平 气泡 气泡 箍套旋钮 13 图图 1 4 3 用螺旋粗平用螺旋粗平 1 4 4 在测点位置放置水准尺在测点位置放置水准尺 1 放置尺垫 将尺垫放置在测点处 夯实 2 放置水准尺 以双面水准尺为例 水准尺立于半球顶面 1 4 5 照准目标照准目标 1 将照准部旋转至测点方向 用照门和准星对准水准尺 2 旋转目镜调焦螺旋 使目镜视像清晰 3 通过水平微动螺旋 水平调整目镜 使十字丝中心对准水 准尺边缘 1 4 6 精平精平 通过微倾螺旋 调整水准管气泡的位置 从气泡观察窗中观察 气泡两端成像的符合情况 缓慢转动微倾螺旋 直到水准管两侧的 两个半气泡汇成一个圆弧 此时水准管气泡居中 确保了望远镜位 于水准面 14 图图 1 4 51 4 5 读数读数 图图 1 4 4 符合气泡居中符合气泡居中 1 4 7 读数读数 读取水准数据 观测目镜中十字丝中心 的位置 十字丝中心位置是应读数的位置 读数时 要估读一位 左图中 数字 16 左下的 E 的最下端表示 16 分米 每一个黑色横线的宽度和黑色横线的间隔都为 1CM 左图 读数应为 16 07 分米 末位的 7 是估读数 15 第五节第五节 一测站的水准测量与记录一测站的水准测量与记录 为了增加测量精度 往往在实际测绘中 对一个观测点需要进 行多次测量检验 在一个测站的测量方法主要有仪器高法和双面尺 法两种方法 1 5 1 仪器高法仪器高法 主要通过调整水准仪的高度 改变仪器高度应在 10cm 以上 使水准仪处在不同的水准面上 实现对后视和前视的多次观测 然 后检验观测成果 确定最终结果的方法 仪器高法使用的水准尺可 以是塔尺 也可以是相同的两个双面水准尺 表表 1 5 1 仪器高法观测记录手薄仪器高法观测记录手薄 水准尺读数 m 测站测点 后视读数前视读数 高差 m 平均高差 m 高程 m备注 1 4 5 2 3 6 7 8 2 014 BMA 1 901 0 7910 00 1 223 TP1 1 108 0 793 0 792 0 792 表中 序号 1 2 表示测绘人员填写手薄顺序 通过调整水 准仪的高度 两次观测后视测点 得到读数 2 014m 和 1 901m 两 次观测前视测点 得到读数 1 223m 和 1 108m 故会得到两次测量 的高差分别为 0 791 0 793 当两次高差满足其容差时 普通的水 16 准测量 两次高差之差应该 5mm 以内 否则应该重测 即可采 用两次高差的平均值作为最终高差 得到最终高程 1 5 2 双面尺法双面尺法 如果说仪器高法是消除水准仪安置的误差 双面尺法则可以很 好的消除测点水准尺放置的误差 双面尺法记录手薄如下 上丝上丝 后尺 下丝 前尺 下丝 水准尺读数 后视距前视距 测 站 测 点 视距差 D M m d 方向 及尺 号 黑面红面 K 黑 红 MM 平均 高差 1 4 后 3 8 14 2 5 前 6 7 13 9 10 后 前 15 16 17 18 11 12 1 7981 5921 9226 6054 B M A 2 0481 8051 6976 485 1 0 2500 2130 2250 1205 222 5 1 T P 1 0 0370 037 表中的序号 1 2 分别代表相应位置的表头内容 括号内 的数字序号表示手薄中记录和计算的先后顺序 视线高度 0 2m 视线长度 80m 前后视视距差 3m 前后视 距累积差 10m 红黑面读数差 3mm 红黑面高差之差 5mm 3 记录者在 四等水准测量记录 表中按表头表明次序 记录各个读数 为计算结果 后视距离 17 前视距离 视距之差 视距差 上站 本站 红黑面差 K K 4 687 或 4 787 红黑面差 K K 4 787 或 4 687 黑面高差 红面高差 高差之差 平均高差 1 2 18 第六节第六节 水准路线及成果检核水准路线及成果检核 1 6 1 转点与测点转点与测点 两点地势起伏较大 水准仪无法读取前视数据 两点相距较远 水准仪无法清楚的读取数据 两点间设转点 安置多次仪器 进行连续 观测 如图示 图图 1 5 1 转点设置转点设置 转点 传递高程的临时立尺点 如图中的 TP1 TP2等 19 各测站所得高差 1 5 111 bah 1 6 222 bah 1 7 nnn bah 1 8 babababahh nnAB 2211 1 9 hHH AB 1 6 2 水准路线水准路线 在水准点间进行水准测量所经过的路线 称为水准路线 相邻 两水准点间的路线称为测段 在一般的工程测量中 水准路线布设 形式主要有以下三种形式 附合水准路线 闭合水准路线 支水 准路线 1 6 1 1 附合水准路线附合水准路线 1 附合水准路线的布设方法 从已知高程的水准点 BMA 出发 沿待定高程的水准点 1 2 3 进行水准测量 最后附合到另一已知高程的水准点 BMB 所 构成的水准路线 称为附合水准路线 20 图图 1 5 31 5 3 闭合水准线闭合水准线 图图 1 5 2 附合水准线附合水准线 2 成果检核 从理论上讲 附合水准路线各测段高差代数和应等于两个已知 高程的水准点之间的高差 即 1 ABAB HHh 10 而在实际测量中往往不等于 那么实际测量高差 AB h AB HH 与理论高差之间的差值称为高差闭合差 记作 在不同级别的水 h W 准测量中 对于水准测量都有相应的容差 当 时 测量数 容 W h W 容 W 据可以使用 反之 需要重新测量 1 6 1 2 闭合水准路线闭合水准路线 1 闭合水准路线布设方法 从已知高程的水准点 BMA出 发 沿各待定高程的水准点 1 2 3 4 进行水准测量 最后 又回到原出发点 BMA的环形路线 称为闭合水准路线 21 2 成果检核 从理论上讲 闭合水准路线各测段高差代数和应等于零即 如果不等于零 则高差闭合差为 mh hf 当 时 测量数据可以使用 反之 需要重新测量 h f 容 W 1 6 1 3 支水准路线的布设方法 1 支水准路线布设方法 从已知高程的水准点 BMA 出发 沿待定高程的水准点 1 进行 水准测量 这种既不闭合又不附合的水准路线 称为支水准路线 支水准路线要进行往返测量 以资检核 图图 1 5 4 支水准路线支水准路线 2 成果检核 从理论上讲 支水准路线往测高差与返测高差的代数和应等于 零 即 0 b f hh 0 th h 22 如果不等于零 则高差闭合差为 b f h hhf 当 时 测量数据可以使用 反之 需要重新测量 h f 容 W 表表 1 5 1 水准测量的主要技术指标水准测量的主要技术指标 符合线路或环线闭合差 mm 等级 每公里高差 中数中误差 mm 符合导线长 度 km 测段往 返 测高差不符 值 mm 平原丘陵山区 二等 2400L4 L4 三等 645L12 L12 L15 四等 1015L20 L20 L25 图根8L40 23 24 图图 2 1 12 1 1 水平角观测原理水平角观测原理 图图 2 1 22 1 2 竖直角观测原理竖直角观测原理 第第 2 章章 角度测量角度测量 2 1 角度测量基本原理角度测量基本原理 2 1 1 水平角测量基本原理水平角测量基本原理 水平角 相交的两直线之间的夹角在水 平面上的投影 方向线 BA 与 BC 之间的水平角是 在过 B 点的水平面上直线 B1A1与 B1C1 间的夹角 水平角的取值范围 0 360 欲观测水平角 可在过 B 点的铅垂线上任意一点 B1处放置水平圆盘 使圆盘的中心与 B1 重合 则过 OA OB 两竖直面与圆盘交线上的读数分别为 a 和 b 如果圆盘上的分划为顺时针方向注记 则得水平角 b a 2 1 2 1 2 竖直角测量基本原理竖直角测量基本原理 竖直角 在同一竖直面内 目标 方向线与水平视线间的夹角 竖直角 的角值范围 0 90 竖直角又分为仰角和俯角 仰角 指目标的方向线在水平视线的上方 为正 角度区间 0 90 俯角指 目标的方向线在水平视线的下方 为 25 图图 2 1 32 1 3 天顶距示意图天顶距示意图 负 角度区间 0 90 天顶距 从过起点的天顶方向至观测视线的夹角 用 Z 表示 对同一条观 测视线而言 天顶距 Z 与竖直角 的关系为 Z 90 欲观测图 2 1 3 中的竖直角 首先 在竖直面内设置一个 有均匀刻划线的竖直圆盘 使圆 盘中心跟视线起点 O 重合 若视 线水平时竖盘读数为一常数 如 0 或 90 则用望远镜照准目 标时在竖盘上的读数值与常数相减即得到该观测方向的竖直角 竖直角的大小与竖直圆盘在过起点的铅垂线上的放置位置有关 2 2 角度测量仪器角度测量仪器 经纬仪经纬仪 目前 测量角度的仪器主要有经纬仪 RTK 全站仪等仪器 而经纬仪 全站仪 是角度测量使用最广泛的仪器 2 2 1 经纬仪的分类经纬仪的分类 2 2 1 1 光学经纬仪光学经纬仪 光学经纬仪具有精度高 体积小 重量轻 密封性好和使用方便等优点 光学经纬仪有很多类型 按精度系列可分为 DJ05 DJ1 DJ2 DJ6 DJ30等 其 中 J 是经纬仪的代号 下标数字为该仪器一测回方向观测中的误差单位为秒 26 图图 2 2 22 2 2 电子经纬仪电子经纬仪 图图 2 2 1 光学经纬仪光学经纬仪 2 2 1 2 电子经纬仪电子经纬仪 电子经纬仪又称数字经纬仪 光电经纬仪 采 用光电 电子 度盘 能以数字形式显示角度值 便于储存和记录数据 电子经纬仪常与光电测距仪 结合在一起 构成全站仪 电子经纬仪的价格约为 光学经纬仪的 10 倍 2 3 电子经纬仪的基本操作电子经纬仪的基本操作 以全站仪为例以全站仪为例 2 3 1 全站仪简介全站仪简介 全站仪 即全站型电子测距仪 是一种集光 机 电为一体的高技术测量 仪器 是集水平角 垂直角 距离 斜距 平距 高差测量功能于一体的测绘 27 仪器系统 因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作 所以称之为全 站仪 广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域 2 3 2 全站仪角度观测步骤全站仪角度观测步骤 2 3 2 1 对中对中 目的是使仪器中心与测站标志中心位于同一铅垂线上 包括 三脚架大致 对中 经纬仪大致对中 经纬仪精确对中 1 三角架大致对中 将三角架放置在测站标志中心上方 调节架腿使三角架高度适宜 并通过 目估使架头水平 架头中心大致对准测站点 2 全站仪大致对中 将全站仪安放在三角架架头上 旋紧连接螺旋 并用对点器目镜观测测站 标志中心 如果视线不清楚 可以使用对点器调焦螺旋进行调焦 通过移动三 角架的位置 使得对点器能够观察到观测站标志中心 图图 2 3 12 3 1 全站仪结构全站仪结构 28 图图 2 3 22 3 2 圆水准泡居中圆水准泡居中 3 全站仪精确对中 略微松开连接螺旋 在架头上移动仪器 使地面标志中心的成像落在光学 对中器目镜窗中的小圆圈内 或与对中器十字丝交点重合 要求偏差在 1mm 以 内 2 3 2 2 整平整平 整平的目的是使经纬仪水平度盘处于水平状态 也就是使竖轴处于铅直位 置 1 粗平 松开架腿上的箍套旋钮 升降架腿 使经纬仪圆水准气泡居中 后拧紧箍套旋钮 升降时 腿尖不能移动 一般升降两只架腿即可 须一手扶 稳 一手升降 注意 粗平以后 要检查全站仪对中情况 因为粗平对全站仪对中的情况影响较大 如果发 现对中偏移 通过调节全站仪的放置位置 偏移 过小时 或三角架位置 偏移大时 通过调整全 站仪的位置也无法对中 来使得全站仪对中 2 精平 旋转脚螺旋 使长水准管气泡居中 步骤如下 1 LL 1 2 松开水平制动螺旋 转动照准部使管水准轴 LL 与任意两个脚螺旋的连线 1 2 平行 2 同时匀速对转 1 2 两手同时向内或向外匀速转动脚螺旋 1 2 使管水准器气泡居中 气泡移 动的方向与左手大拇指运动方向一致 3 直转 动 3 将照准部转 90 使 LL 垂直于 1 2 转动第 3 个脚螺旋使管水准器气泡居 29 图图 2 3 32 3 3 水平角观测水平角观测 中 4 反复进行 直到将照准部转到任意位置气泡均居中为止 注 精平后仍须检查对中情况 若对点器目镜能够观测到测站标志中心 则平移全站仪基座即可实现对中 若偏移过大 则需要重新进行对中操作 2 3 2 3 瞄准瞄准 瞄准就是用望远镜照准待测目标 获得确定的观测方向线 1 粗瞄 利用镜上粗瞄器 或准星和缺口 使望远镜对向待测目标 2 物镜对光 转动物镜调焦螺旋 使目标成像清晰 若目标不在望远镜 视场内 则需重新进行粗瞄 3 目镜对光 转动目镜调焦螺旋 使十字丝清晰 旋转水平微动螺旋和 垂直微动螺旋 使望远镜十字丝精确对准目标 2 3 3 4 水平角测量水平角测量 1 当望远镜瞄准测点 A 然后盘左角度置 0 观测盘左角度 得到 a左 由于受气象原因的影响 角度置 0 后 盘左上读数往往不是 0 即 a 左不一定是 0 2 调转全站仪 再观测点 A 得到 a右 3 将全站仪转动瞄准测点 B 分别用盘左 盘右观测得到 b 左 b 右 最终得到 AOB b左 a左 b右 a左 2 2 2 30 图图 2 4 12 4 1 水平角观测水平角观测 2 3 3 5 竖直角测量竖直角测量 在使用全站仪测竖直角时 当全站仪观测镜为水平时 竖直角自动为 0O或 者 90O 左右两盘的读数 当我们将观测镜瞄准待测点时 盘左 盘右读数分 别为 a 和 b 则待测竖直角为 AOB 90O b 0O a 2 2 3 注 全站仪盘左盘右的区分方法 打开全站仪电子系统后 显示符号 的为盘左 显示符号 的为盘右 当观测人员观测时 屏幕若在 对点器右边 则该屏幕为盘右 屏幕若为对点器左边 则该屏幕为盘左 2 4 水平角的观测方法水平角的观测方法 水平角测量的方法常用的有测回法和全圆方向法 2 4 1 测回法测回法 测回法主要用于观测两个方向之间的单角 如图所示 A B O 为地面上 的三点 欲测量水平角 MON 在 O 点安置仪器 对中 整平 在 M N 点竖立标杆或配有瞄准装置 的反光镜 1 盘左位置 先照准左目标 M 读取水平 度盘读数 a左 再顺时针方向转动 照准部照准目标 N 读取水平度盘 读数 b左 则盘左所测的角值为 上半 上半 b左 a左 2 4 以上过程称为上半测回 完成上半测回后 为了检核及消除仪器误差对测 31 图图 2 4 22 4 2 全圆方向法全圆方向法 角的影响 应转动全站仪与望远镜以盘右位置作为下半测回观测 2 盘右位置 先照准右目标 N 读取水平度盘读数 b右 再逆时针方向转动照准部照准 目标 M 读取水平度盘读数 a右 则下半测回角值为 下半 下半 b右 a右 2 5 一测回的角值差 上半 下半 当 容时计算一测回平均值 否 则重测 当精度达到要求时取平均值作为一测回的结果 上半 下半 2 2 6 为了提高精度 往往需观测几个测回 表表 2 4 1 水平角观测手簿水平角观测手簿 测 点 测回数 竖盘 位置 目 标 水平度盘读 数 半测回角值一测回角值 各测绘平均 值 M0 00 30 左 N68 06 12 68 05 42 M180 00 42 1 右 N248 06 30 68 05 48 68 05 45 M90 00 36 左 N158 06 12 68 05 36 M270 00 48 68 05 48 2 右 N338 06 36 68 05 42 68 05 44 2 4 2 全圆方向测回法全圆方向测回法 在一个测站上 当观测方向在 3 个以上时 一般 采用全圆方向观测法 即从起始方向顺次观测各个方 向 最后要回测起始方向 最后一步称为 归零 OA 为起始方向 也称零方向 32 2 4 2 1 观测步骤观测步骤 1 安置仪器于 O 点 照准部照准 A 点 水平角 置零 读取水平度 盘读数 a 仪器虽然置零 但是由于气象 地面震动等原因 往往 a 不是 0 0 0 2 顺时针方向转动照准部 依次照准 B C D 各个方向 并分别读取 水平度盘读数为 b c d 继续转动再照准起始方向 OA 得水平度盘读数为 a 这步观测称为 归零 a 与 a 之差 称为 半测回归零差 对于不同 准度的仪器都有归零差限差 如果归零差超过限差 则说明在观测的过程中仪 器底盘位置有了变动 此半测回需要重测 以上观测过程为全圆方向观测法的 上半个测回 3 以盘右位置按逆时针方向依次照准 A D C B A 并分别读取 水平度盘读数 以上为全圆方向观测法的下半个测回 与上半个测回合起来称 为一测回 每次读数都应按规定格式记入全圆方向法观测手簿中 表表 2 4 22 4 2 全圆方向法观测手簿全圆方向法观测手簿 读数 测 站 测 回 数 目 标 盘左盘右 2C 左 右 180 平均读数 左 右 180 2 归零后方向 值 各测回归零 方向值之平 均数 略图及角值 6 1 11 12 17 22 26 2 10 13 18 23 27 3 9 14 19 24 28 4 8 15 20 25 29 5 7 16 21 0 01 15 A0 01 00 180 01 18 18 0 01 09 0 00 00 0 00 00 B91 54 06 271 54 00 6 91 54 03 91 52 48 91 52 45 C153 32 48 333 32 48 0 153 32 48 153 31 33 151 31 33 D214 06 12 34 06 06 06 214 06 09 214 04 54 214 05 00 1 A0 01 24 180 01 18 06 0 01 21 0 2 90 01 27 33 A90 01 12 270 01 24 1290 01 18 0 00 00 B181 54 00 1 54 18 18181 54 09 91 52 42 C234 32 54 63 33 06 12243 33 00 153 31 33 D304 06 36 124 06 30 6304 06 33 214 05 06 A90 01 36 270 01 36 090 01 36 2 4 2 2 全圆方向观测法的计算与限差全圆方向观测法的计算与限差 1 两倍照准差 2C 的计算 在同一测回内同一方向盘左 盘右读数理论 上应相差 180 如不是 其差值称为 2C 差 即 2C 盘左读数 盘右读数 180 2 7 同一测回内各方向 2C 值之间互差 对于不同精度的仪器都有相应的限差 在观测过程中 应保证 2C 值在限差范围内 2 一测回各方向平均读数的计算 平均读数 盘左读数 盘右读数 180 2 2 8 起始方向有两个平均读数 应取其平均值 将算出的结果填入同一栏的括 号内 如图 2 4 3 中的 0 01 15 3 归零方向值的计算 将各个方向的平均读数减去起始方向的平均读 数 即可鉴别各方向与起始方向之间的角值 称为归零方向值 显然起始方向 归零后的值为 0 00 00 见图 2 4 3 中的第八栏 4 各测回归零后方向值平均值的计算 当各测回同一方向的归零方向 值之差对于不同的仪器存在不同的限差 当测回差小于限差时 可取各测回的 平均数作为该方向的最后结果 相邻两方向值之差即得水平角 2 5 竖直角的观测方法竖直角的观测方法 在竖直面内设置一个有均匀刻划线的竖直圆盘 使圆盘中心跟视线起点 B 重合 若视线水平时竖盘读数为一常数 一般为 90 或 270 则用望远镜照 准目标时在竖盘上的读数值与常数相减即得到该观测方向的竖直角 因此 测 量竖直角时 半测回只需读一个数 34 2 5 1 竖直角指标差竖直角指标差 当竖直指标水准管气泡居中或打开竖直指标补偿器望远镜视准轴水平时 即仪器的底盘整平和实际水准面会有一点偏差 竖直指标偏离其实位置一个 角度 X 所偏离的 X 角就是竖直指标差 而我们理论上的水平角 为不含竖 盘指标差 X 的观测值 由竖盘注记形式可推导出竖直角公式 左 90 L X 2 9 右 R X 270 2 10 一测回竖直角 左 右 2 R L 180 2 2 11 式中 L 为盘左读数 R 为盘右读数 由此可知 观测竖直角的时候盘左 盘右两次观测可以消除竖盘指标差对竖直角观测结果的影响 2 5 2 竖直角观测方法竖直角观测方法 在全站仪观测水平角时 盘左 当视线水平时 读数为 90 当望远镜 上仰时 读数减少 盘左竖盘读数记作 L 盘右 视线水平时的读数为 270 当望远镜上仰时 读数增加 盘右竖盘读数记作 R 盘左观测竖直角为 L 90 L 2 12 盘右观测竖直角为 R R 270 2 13 一测回竖直角为 L R R L 180 2 2 14 每次读数都应按规定格式记入竖直角观测手簿中 表表 2 5 1 竖直角观测手簿竖直角观测手簿 测 站 目 标 盘 位 竖盘读数半测回竖直角一测回竖直角备注 左 94 33 24 4 33 24 OA 右 265 26 00 4 34 00 4 33 42 左 81 34 00 8 26 00 OB 右 278 25 48 8 25 48 8 25 54 望远镜水 平时读数 为 90 仰角读数 减小 35 第第 3 章章 距离测量距离测量 3 1 距离丈量工具距离丈量工具 3 1 1 测尺测尺 3 1 1 1 钢尺钢尺 钢尺是用薄钢带制成的 长度有 20m 30m 及 50m 等 钢尺分划有三种 第一种基本分划为 cm 第二种基本分划为 cm 并在 10cm 内有 mm 分划 第三 种基本分划为 mm 根据钢尺零分划位置的不同 分为端点尺和刻线尺 它一 般适用于精度要求较高的丈量工作 3 1 1 2 皮尺皮尺 图图 3 1 13 1 1 钢尺的零分划位置钢尺的零分划位置 a a 端点尺 端点尺 b b 刻线尺 刻线尺 36 皮尺是用麻线与金属丝合织而成的带状尺 尺长有 20m 30m 和 50m 等 皮尺一般为端点尺 即尺长从始端拉环的外侧算起 尺面最小分划为 cm 每 10cm 一注记 皮尺的耐拉强度较低 容易被拉长 故适用于精度要求较低的丈 量工作 3 1 1 3 玻璃纤维卷尺玻璃纤维卷尺 高精度玻璃纤维卷尺是用玻璃纤维束和聚氯乙烯树脂等新材料采用新工艺 制造的新产品 该尺长有 30m 和 50m 两种 该尺量距精度略高于钢尺 且从劳 动强度 工作效率 价格 使用寿命等方面也明显优于钢尺 3 1 1 4 测绳测绳 测绳是由细麻绳和金属丝制成的线状绳尺 长度为 100m 每 1m 有钢箍 并刻有注记 测绳只适用于低精度的丈量 3 1 2 量距的辅助工具量距的辅助工具 3 1 2 1 标杆标杆 标杆是用于木材或铝合金制成的 长 2m 或 3m 用红白油漆交替漆成 20cm 的小段 标杆的底部装有铁尖以 便插入地中 或对准点的中心 作为观 测觇标用 3 1 2 2 测钎测钎 测钎是用钢丝制成的 长约 30cm 用以标定尺段位置和统计所量整 尺段的数目 3 1 2 3 垂球垂球 垂球多用钢制成 当地坡度较大时 用以垂直投点来标定测尺的端点位置 图图 3 1 23 1 2 钢尺的零分划位置钢尺的零分划位置 a a 标杆标杆 b b 测钎 测钎 c c 垂球垂球 37 38图图 3 2 23 2 2 过山头定线过山头定线 3 2 钢尺测量钢尺测量 3 2 1 直线定线直线定线 当地面两点之间距离较长或地面起伏较大 需要分段进行测量时 为了使 测量线段在一条直线上 需要在待测两点的直线上标定若干点 以便分段丈量 此项工作称为直线定线 一般情况下可用标杆目估定线 精度要求较高时应使 用经纬仪等定线 3 2 1 1 目估法定线目估法定线 1 两点间定线 欲量 A B 两点间的距离 一个作业员甲站于端点端 点 A 后 1 2m 处 用眼自 A 点标杆的一侧瞄 B 点标杆的同一侧形成视线 并 指挥持杆的作业员 乙移动标杆 当乙 持的标杆正好挡住 B 点的标杆时 说 明乙持的标杆与 A B 两点在同一 直线上 此时让标 杆垂直落下 定出 1 点 2 过山头定线 当 A B 两点不通视时 现在 A B 两点立标杆 甲立在山头 的一侧 C1处 要能看到 A B 点 的标杆 然后指挥乙在 C1B 方向 线上的 D1点立标杆 然后指挥 乙在 C1B 方向线上的 D1点立标 杆 D1点与 A 点应通视 使 C1 D1 B 三点在一条直线上 图图 3 2 1 两点间定线两点间定线 39 乙再指挥甲在 D1A 连线上的 C2点立杆 C2点与 B 点应通视 如此相互指挥移 动直至 A B C D 四点均在一条直线为止 此法也适用于两点通视但点位不 能达到的情况 3 过山谷定线 直线两端点 AB 通视 但有山谷相隔 定线时 甲 乙二人分别将标杆立 在端点处 由甲指挥丙在 AB 连线上的 1 点立杆 然后由乙指挥丙在 B 1 连线 上的 2 点立杆 接着由乙继续指 挥丙在 B 2 延长 线上的 3 点立杆 最后在 1 3 两点 的延长线的 4 点 立杆 此法应该 根据山谷的地形 情况灵活运用 3 2 1 1 仪器定线仪器定线 仪器定线适用于用钢尺量距的精密方法 常用的定线仪器有经纬仪 全站 仪 设 AB 两点互相通视 作业员将仪器安置在 A 点 用望远镜纵丝瞄准 B 点 制动照准部 望远镜上下转动 并指挥在两点间某一点上的助手左右移动标杆 直至标杆像被纵丝平分 为减小照准误差 精密定线时 可以用直径更细的测 钎或垂球代替标杆 图图 3 2 3 过山谷定线过山谷定线 图图 3 2 4 仪器定线仪器定线 40 3 2 2 丈量方法丈量方法 3 2 2 1 在平坦地面上丈量在平坦地面上丈量 要丈量平坦地面上 A B 两点间的距离 其做法是 先在标定好的 A B 两 点立标杆 进行直线定线 如图 3 2 5 所示 然后进行丈量 丈量时后尺手拿尺 的零端 前尺手拿尺的末端 两尺手蹲下 后尺手把零点对准 A 点 喊 预备 前尺手把尺边近靠定线标志钎 两人同时拉紧尺子 当尺拉稳后 后尺手喊 好 前尺手对准尺的终点刻划将一测钎竖直插在地面上 这样就量完了第 一尺段 用同样的方法 继续向前量第二 第三 第 N 尺段 量完每一尺段时 后尺手必须将插在地面上的测钎拔出收好 用来计算量过的整尺段数 最后量 不足一整尺段的距离 当丈量到 B 点时 由前尺手用尺上某整刻划线对准终点 B 后尺手在尺的零端读数至 mm 量出零尺段长度 l 图图 3 2 5 仪器定线仪器定线 上述过程称为往测 往测的距离用下式计算 D nl l 3 1 式中 l 整尺段的长度 n 丈量的整尺段数 l 零尺段长度 41 接着再调转尺头用以上方法 从 B 至 A 进行返测 直至 A 点为止 然后再 计算出返测的距离 一般往返各丈量一次称为一测回 在符合精度要求时 取 往返距离的平均值作为丈量结果 量距记录表见表 表表 3 2 1 量距记录表量距记录表 测线整尺段零尺段总计较差精度平均备注 往5 3013 863163 863 A B 返5 3013 793163 793 0 0681 2400163 829 要求 1 2000 3 2 2 1 在倾斜地面上丈量在倾斜地面上丈量 1 缓坡测量 当地面坡度不大时 一般把尺抬进平进行测量 在直线的 两端立杆 就能按整尺段依次水平丈量 分段量取水平距离 最后计算总 长 2 陡坡测量 若地面倾斜较大 则使尺子一端靠高地点桩顶 对准端点 位置 尺子另一端用垂球线紧靠尺子的某分划 将尺拉紧且水平 放开垂球线 使它自由下坠 垂球尖端位置 即为低点桩顶 然后量出两点的水平距离 在 倾斜地面上丈量 仍需往返进行 在符合精度要求时 取其平均值做为丈量结 果 图图 3 2 6 缓坡测量缓坡测量 42 3 2 3 丈量成果处理与精度评定丈量成果处理与精度评定 为了避免错误和判断丈量结果的可靠性 并提高丈量精度 距离丈量要求 往返丈量 用往返丈量的较差 D 与平均距离 D 平之比来衡量它的精度 此比 值用分子等于 1 的分数形式来表示 称为相对误差 K 即 D D 往 D 返 3 2 D 平 D 往 D 返 3 3 3 4 DDD D K 1 平平 如相对误差在规定的允许限度内 即 K K 允 可取往返丈量的平均值作 为丈量成果 如果超限 则应重新丈量直到符合要求为止 3 3 光电子仪器测距光电子仪器测距 3 2 1 光电仪器测距的原理光电仪器测距的原理 与钢尺量距的繁索和视距测量的低精度相比 电磁波测距具有测程长 精 度高 操作简便 自动化程度高的特点 光电测距仪是通过测量光波在待测距离上往 返一次所经过的时间 t 间 接地确定两点间距离 D 的一种仪器 如图 3 3 1 所示 测定两点间的距离时 在 A 点安置光电测距仪 B 点安置反光棱镜 仪器发出的光束由 A 到达 B 经 图图 3 2 7 陡坡测量陡坡测量 43 过反光棱镜反射后又返回到仪器 设光速 c 为已知 如果再知道光束在待测距 离上往 返传播的时间 t2D 则距离 D 就可由以下公式求得 3 5 D ctD 2 2 1 故只要能精确的测定时间 就可以精确的测定两点间的距离 如果要 D t2 求测距误差点 1cm 并取光速 c 300000km s 3 1010cm s 测定时间间隔D 的精度为 D t2 3 6 10 2 103 22 D c t D 3 2 2 光电仪器测距使用光电仪器测距使用 以全站仪为例以全站仪为例 3 2 2 1 测站放置测站放置 与角度测量一样 距离测量时 首先要进行三角架对中 放置全站仪 全 站仪精确对中 全站仪的整平 包括粗平和精平 等操作 测绘人员要反复检查全站仪的对中与整平情况 当对中与整平都达到要求 才 可以进入到下一步操作 3 2 2 2 测点棱镜放置测点棱镜放置 测量精度要求低时 可直接将棱镜放置在对中杆上 对中杆上有气泡 要 使气泡居中