测量工具方法

1、1 基本工作原理GPS RTK(Real Time Kinematic)tJ量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分 GPS 实时动态测量定位系统。 RTK 系统采用差分法降低了载波相位测量改正后的残余误差及接收 机钟差和卫星改正后的残余误差等因素的影响，测量精度达到厘米级。实时动态测量的基本工作方法是，在基准站上安置 1 台 GPS 接收机，对所有可见 GPS 卫 星进行连续的观测，并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站(流动站) 。在流动站上， GPS 接收机在接收 GPS 卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收 基准站传输的观测数据和转换参数，然后根据 GPS 相对定位

2、的原理，即时解算出相对基准 站的基线向量， 解算出基准站的 WGS 一 84 坐标； 再通过预设的 wGS 一 84 坐标系与地方 坐标系的转换参数，实时地计算并显示出用户需要的三维坐标及精度。2 仪器设备的发展2.1 国外的主要进展 90 年代后， GPS 仪器又有了一些新发展。相继推出了多态雷达系统、 层析雷达系统。 三维雷达技术具有明显提高解决浅层地质问题的能力， 但却因耗时费力得不 到普遍的应用。为此， Frank Lehman 等研制出空自动的组合地质雷达激光经纬仪系统。利 用该系统，一人可在 2h 内完成 25mK 25m 范围的三维数据采集。三个方向上的定位精度为 士 2.5cm

3、。数据处理、成图可在 lh 内完成，比传统方法的效率提高510 倍。2.2 国内的进展 90 年代我国引进了一批地质雷达仪器并将它 用于工程和灾害地质调查。 近年来，国内地质雷达仪器的研制也取得了较大的进展煤炭科学院西安分院物探所研制成功 了适用于矿山防爆要求的 DVL 防爆型矿井雷达系列。原电子工业部第二十二研究所相继研 究成功了 LT 一 1 ， 2， 3 型 GPS 。航天工业总公司爱迪尔国际探测技末公司推出了商品化 的撂地雷达系列产品。国内外生产的多种类型的 GPS 仪器，一般都具有较好的性能，可供 不同探测目标选用。3 数据采集与处理3.1 90 年代初， GPS 资料由单点采集过渡

4、到连续采集。使 GPS 技术的应用向前迈进了一 大步。3.2 地震资料处理的方式基本适用于 GPS 资料的处理。 为了更好地将石油地震的先连技术；进到 GPS 领域，一些公司之间开展了合作。比如， 1990 年后 SSI 公司与地震图像软件公 司(SISL)达成协议，SSI 公司按地震资料输出格式设计Pulse EKKO GPS 系统， 将 SISL公司开发的地震资料处理软件用于 GPS 资料的处理。这些软件包括各类滤波、反褶积及资 料显示等。3.3 据 SSI 公司 1998 年底披露，该公司即将发行改进软件一 EKKO 三维 2 型软件。采用2 型三维软件， 用户可以在方便的条件下试验下述

5、不同软件的组台处理，以便提高数据的立体特征。该三维软件包括去频率颤动、噪声滤波、背景清除、包络线和偏移。3.4 透射法取得的资料必须经过处理才能显示成解释所需的资料。SSI 公司于 1997 年开发出可用于将 GPS 透射资料变换成可用于解释图像的软件。实施步骤包括：原始资料编辑和归类、 采集波至、利用美国矿业局的地震层析软件对资料进行层析成像处理，绘制速度、衰 减及波傲图件以及图像处理等。3.5 针对当前 GPS 技术的应用研究中，只侧重探测能力试验和数字模拟研究而对GPS 资料解释研究不够的现状，雷林源提出了与 GPS 资料解释工作有关的基本理论和方法以及一 些基本问题的求解。提出的基本问

6、题包括电磁波在地层中传播的波阻抗； 地层分界面上电磁 波场强的反射与透射系数；地层中电磁波速度和反射波的相位以及GPS 探测深度等。4 应用实例GPS 技术经过多年的发展，证明具有多方面的用途。国内刊物对一些普通的应用已给予了 较多的介绍。这些应用包括：在水文地质方面可以用于浅部地下环境调查； 在工程地质勘察 方面可用于调查地下埋藏物、隧道、岩溶等。4.1 调查地质环境污染4.1.1 一座建立在石灰岩地区的硝化纤维厂，由于污水的泄漏导致硝化纤维对地质环境的污染，为了探测地表至潜水面（约 6am）岩溶结构可能捕获的硝化纤维，在 18 个 30 米深和 7个 50m 深的钻孔中作了井中雷达探测。对

7、收集到的资料作常规处理后，采用惠更斯一基尔 霍夫（HK）叠加法绘制出三维雷达图。从深度为10m 的重建图像上可以看出几个受硝化纤维污染的位置在后来的开挖中，证示了 GPS 的探测成果。4.1.2 探测碳氢污染物试验多年来的野外试验已证明 GPS 具有调查地质环境污染的能力。国外专家在 lmX0.4mX 0.5m 箱体中作了精心的试验，试图再一次验证GPS 探测污染的能力，并用相关攒：型说明雷达响应与一些水文参数间的关系。通过试验和GPS 数据的处理和解释得出结论：在污染物达到饱和对，利用GPS 探不到潜水面；在相邻未受污染区可探到潜水面对，GPS 可用于监测潜水面上的污染物；小型实验有助于探测

8、或验证砂质土壤的 水文地质参数，如毛细作用水头、污染物羽状流的传播速度；GPS 能成功探测石油污染。4.2 南极永冻场地安全检查在一个南极考查计划利用的场地内，发现地下0.30.5m 位置的冰内有一些融水坑（据 2000 年初中央电视台报道，我国南极科考队也发现了与此相似的 冰水湖）。它们将给场地的利用带来负面的影响。为此，利用GPS 对场地进行了调查。通过对记录的绕射波结构及其他信息的分析，在3.5m 左右深度发现一些有 40m 长、含分散水的冰层带，但含水量较少。4.3 区域水文地质调查雷达相图被定义为某一特定地层产生的雷达反射图像特征均总和，指的是雷达剖面资料上内眼可见的反射波的不同组合

9、形式。雷达资料观测中，地质体的构造和结构特征会影响雷达响应并产生特征效应。这些特征效应被称为雷达相图元素。自1990年以来，荷兰 TNO 应用地学研究所在荷兰 30 多个适合于 GPS 调查试验的点上作了测量， 用于评价 GPS 对不同水文地质目标成像和描述目标特征的可能性。探查成果揭示出荷兰不 同沉积环境下雷达相图元素的特征，该相图集对确定地下水文地质层序的位置有益。5 建议与总结采用 GPS RTK 技术可以使外业测量一步到位，省掉许多不必要的中间环节，最大限度地减少外业工作量，从而使整个测量工期达到最短。同时，外业工序的简化和迅速完成也可以使所有的后续专业工序。整体总结如下：GPS RT

10、K 应用于水下地形测量是一种理想的作业方式，在工程测量中应大力推行。在通视条件较差的地区，应用RTK 测量，可以减少测站转点数量，加快测量速度。 GPS RTK 的无线电数据链在树木较多地区或高坎下，工作 链接质量较差，求得固定解的时间较长，操作人员需要耐心，不能以浮点解替代固定解。RTK （ Real - time kinematic简介RTK 技术是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。它能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的高精度。通过 RTK 技术能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采 用了载波相位动态实时差分方法，是GPS 应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形

11、测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作 业效率。RTK 技术优点1、 RTK 作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大。RTK 可胜任各种 测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作 业精度。2、 降低了作业条件要求。RTK 技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”和对天基本通视，因此，和传统测量相比，RTK 技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足RTK 的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位

12、作业。3、定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累。不同于全站仪等仪器， 全站仪在多次搬站后，都存在误差累积的状况，搬的越多，累积越大，而RTK 则没有，只要满足 RTK 的基本工作条件，在一定的作业半径范围内，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。4、 作业效率高。在一般的地形地势下，高质量的RTK 设站一次即可测 完 10km半径左右的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪 器的“搬站”次数，仅需一人操作，在一般的电磁波环境下几秒钟即得一 点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了测量效率。5、操作简便、数据处理能力强。南方测绘 RTK 的基准站无需任何设置，移动站

13、就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、 转换和输出能力强， 能方便快捷地与计算机、 其它测量仪器通信。南方测绘灵锐 S82-2008、灵锐 S86 在基准站架设、移动站操作、手簿软件 的使用方面都比较简单易学。RTK(Real - time kinematic )实时动态差分法。这是一种新的常用的 GPS 测量 方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的 精度，而 RTK 是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是 GP 阪用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形 测图，各种控制测量带来了新曙光，极

14、大地提高了外业作业效率。RTK 综述高精度的 GPS 测量必须采用载波相位观测值，RTK 定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK 作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采 集 GPS 观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位 结果，历时不足一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上 先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成 周模糊度的搜索求解。在整周末

15、知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要 能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。关键技术RTK 技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK 定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（伪距观测值， 相位观测值） 及已知数据传输给流动站接收机，数据量比较大，一般都要求9600 的波特率，这在无线电上不难实现。随着科学技术的不断发展，rtk 技术已由传统的1+1 或 1+2 发展到了广域差分系统 WADGPS，有些城市建立起CORS 系统，这就大大提高了RTK 的测量范围，当然在数据传输方面也有了长足的进展，由原先的电台传输发展到现在的GPR

16、S 和 GSM网络传输，大大提高了数据的传输效率和范围。在仪器方面，现在的仪器不仅精度高 而且比传统的 RTK 更简洁、更容易操作！RTK 技术如何应用各种控制测量传统的大地测量、工程控制测量采用三角网、导线网方法来施测，不仅费工费时，要求点间通视，而且精度分布不均匀，且在外业不知精度如何， 采用常规的 GPS 静态测量、快速静态、伪动态方法，在外业测设过程中不能实时知 道定位精度，如果测设完成后，回到内业处理后发现精度不合要求，还必须返测，而 采用 RTK 来进行控制测量，能够实时知道定位精度，如果点位精度要求满足了，用 户就可以停止观测了，而且知道观测质量如何，这样可以大大提高作业效率。如

17、果把 RTK 用于公路控制测量、电子线路控制测量、水利工程控制测量、大地测量、则不仅可以大大减少人力强度、节省费用，而且大大提高工作效率，测一个控制点在几分钟 甚至于几秒钟内就可完成。地形测图 过去测地形图时一般首先要在测区建立图根控制点，然后在图根控制点上架上全站仪或经纬仪配合小平板测图，现在发展到外业用全站仪和电子手簿配合地物编码，利用大比例尺测图软件来进行测图，甚至于发展到最近的外业电子平板测图等等，都要求在测站上测四周的地貌等碎部点，这些碎部点都与测站通视，而且一般要求至少 2-3 人操作，需要在拼图时一旦精度不合要求还得到外业去返测，现在 采用 RTK 时，仅需一人背着仪器在要测的地

18、貌碎部点呆上一二秒种，并同时输入特征编码，通过手簿可以实时知道点位精度，把一个区域测完后回到室内，由专业的软件接口就可以输出所要求的地形图，这样用RTK 仅需一人操作，不要求点间通视，大大提高了工作效率，采用RTK 配合电子手簿可以测设各种地形图，如普通测图、铁路线路带状地形图的测设，公路管线地形图的测设，配合测深仪可以用于测水库地 形图，航海海洋测图等等。3 放样程放样是测量一个应用分支，它要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来，过去采用常规的放样方法很多，如经纬仪交会放样，全站仪的边角放样等等，一般要放样出一个设计点位时，往往需要来回移动目标，而且要 2-3 人操作

19、，同时在放样过程中还要求点间通视情况良好，在生产应用上效率不是很高，有时放样中遇到困难的情况会借助于很多方法才能放样，如果采用RTK 技术放样时，仅需把设计好的点位坐标输入到电子手簿中，背着GPS 接收机，它会提醒你走到要放样点的位置，既迅速又方便，由于GPS 是通过坐标来直接放样的，而且精度很高也很均匀，因而在外业放样中效率会大大提高，且只需一个人操作。RTK 技术的推广应用的主要方向1、双星系统双星系统 （GPS+GLONASS 双系统导航定位） 是 GPS RTK 发展的热点， 它可接 收 14-20 颗卫星左右， 是常规 RTK所无法比拟的，该技术使GPS 设备具备最短时间达到厘米级精

20、度的能力与最强的抗干扰遮挡能力。2、VRSVRS （Virtual Referenee Station 虚拟参考站） 正在改善着 RTK 定位的质量和距离，增强 RTK 的可靠性，并减少 OTF 初始化的时间。VRS 技术，可以在 50Km 左右时使RTK 定位平面位置精度为1 2em ,并无需设立自己的基准站。其应用领域将逐渐涵盖陆地测量、地籍测量、航空摄影测量、GIS、设备控制、电子和煤气管道、变形监测、精准农业、水上测量、环境应用等诸多领域。VRS 是天宝提出的网络RTK 作业模式，现在世界上90%的网络 RTK 都是应用VRS。3、GPSGPS 为代表的卫星导航应用产业已成为当今国际公

21、认的八大无线产业之一，也是全球发展最快的三大信息产业（蜂窝网 Mobile eellular/PCS 、 因特网 Internet/Intranet/Extranet和全球定位系统GPS）之一。 GPS 与计算机、通信、 GIS、RS 等技术的集成与融合必将使GPS 技术的应用领域得到更大范围的拓广。经纬仪的使用方法经纬仪是测量工作中的主要测角仪器。 由望远镜、水平度盘、 竖直度盘、水准器、基座等组成。测量时，将经纬仪安置在三脚 架上，用垂球或光学对准器将仪器中心对准地面测站点上，用水 准器将仪器定平，用望远镜瞄准测量目标， 用水平度盘和竖直度 盘测定水平角和竖直角。按精度分为精密经纬仪和普通

22、经纬仪；按读数设备可分为光学经纬仪和游标经纬仪；按轴系构造分为复 测经纬仪和方向经纬仪。此外，有可自动按编码穿孔记录度盘读 数的编码度盘经纬仪； 可连续自动瞄准空中目标的自动跟踪经纬 仪；利用陀螺定向原理迅速独立测定地面点方位的陀螺经纬仪和 激光经纬仪；具有经纬仪、子午仪和天顶仪三种作用的供天文观 测的全能经纬仪； 将摄影机与经纬仪结合一起供地面摄影测量用 的摄影经纬仪等。一、经纬仪的结构DJ6 经纬仪是一种广泛使用在地形测量、工程及矿山测量中 的光学经纬仪。主要由水平度盘、照准部和基座三大部分组成。1、基座部分 用于支撑基照准部，上有三个脚螺旋，其作用是整平仪器2、 照准部照准部是经纬仪的主

23、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DJ6 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 0360顺时针刻画， 最小格 值一般为 1或 30二、经纬仪的安置方法1 ）三脚架调成等长并适合操作者身高， 将仪器固定在三脚架 上，使仪器基座面与三脚架上顶面平行。2）将仪器舞摆放在测站上，目估大致对中后，踩稳一条架 脚，调好光学对中器目镜 （看清十字丝） 与物镜 （看清测站点） 用双手各提一条架脚前后、左右摆动， 眼观对中器使十字丝交点 与测站点重合，放稳并踩实架脚。3） 伸缩三脚架腿长整平圆水准

24、器4） 将水准管平行两定平螺旋，整平水准管。5） 平转照准部 90 度，用第三个螺旋整平水准管。6） 检查光学对中，若有少量偏差，可打开连接螺旋平移基 座，使其精确对中，旋紧连接螺旋，再检查水准气泡居中。三、度盘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最小 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，DJ6 级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。（1） 测微尺读数装置目前新产 DJ6 级光学经纬仪均采用这种装置。在读数显微镜的视场中设置一个带分划尺的分划板， 度盘上 的分

25、划线经显微镜放大后成像于该分划板上，度盘最小格值 （60 ）的成像宽度正好等于分划板上分划尺1分划间的长度，分划尺分 60 个小格， 注记方向与度盘的相反， 用这 60 个小格去 量测度盘上不足一格的格值。量度时以零刻度线线为指标线。（2） 单平行玻璃板测微器读数装置单平行玻璃板测微器的主要部件有： 单平行板玻璃、 扇形分 划尺和测微轮等。这种仪器度盘格值为30，扇形分划尺上有90 个小格，格值为 30 /90=20。测角时， 当目标瞄准后转动测微轮， 用双指标线夹住度盘分 划线影像后读数。整度数根据被夹住的度盘分划线读出，不足整 度数部分从测微分划尺读出。（3） 读数显微镜光学经纬仪读数显微

26、镜的作用是将读数成像放大， 便于将度 盘读数读出。4）水准器光学经纬仪上有 23 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圆水 准器两种。*管水准器 管水准器安装在照准部上，其作用是仪器精确整平。*圆水准器圆水准器用于粗略整平仪器。 它的灵敏度低， 其格值为 8/ 2mm。四、经纬仪的角度测量原理1. 水平角的测量原理 水平角是指过空间两条相交方向线所作的铅垂面间所夹的二面角，角值为 0360。空间两直线 OA 和 OB 相交于点 O 将点 A, Q B 沿铅垂方向投影到水平面上， 得相应的投影点 A,O, B,水平线OA 和OB的夹角 B 就

27、是过两方向线所 作的铅垂面间的夹角，即水平角。水平角的大小与地面点的高程无关。 测量角度的仪器在测量水平角时必须具备两个基本条件： （1）能给出一个水平放置的，且其中心能方便地与方向线(2)要有一个能瞄准远方目标的望远镜，且要能在水平面交点置于同一铅垂线上的刻度圆盘水平度盘；和竖直面内作全圆旋转，以便通过望远镜瞄准高低不同的目标 A 和B。 图中水平角 B为A 和B 两个方向 读数之差： B =ba2.垂直角的测量原理垂直角是指在同一铅垂面内， 某目标方向的视线与水平线间 的夹角 a 也称竖直角或高度角；垂直角的角值为0均 0。视线与铅垂线的夹角称为天顶距，天顶距z 的角值范围为0180 当视

28、线在水平线以上时垂直角称为仰角，角值为正；视线在水平线以下时为俯角，角值为负由此可知测角仪器经纬仪还必须装有一个能铅垂放置的度盘一一垂直度盘，或称竖盘。水准仪、经纬仪、全站仪的使用方法水准仪及其使用方法高程测量是测绘地形图的基本工作之一，另外大量的工程、建筑施工也必须量测地面高程，利用水准仪进行水准测量是精 密测量高程的主要方法。一、 水准仪器组合：ered_9b5f124e-cfcc-4893-b0a0-b4a27a98e31c$望远镜 2.调整手轮 3.圆水准器 4.微调手轮 5.水平制动手轮 6.管水准器 7.水平微调手轮 8.脚架二、 操作要点：在未知两点间，摆开三脚架，从仪器箱取出水

29、准仪安放在三脚架上，利用三个机座螺丝调平，使圆气泡居中，跟着调平管水准器。水平制动手轮是调平的，在水平镜内通过三角棱镜反射，水平重合，就是平水。将望远镜对准未知点（1）上的塔尺，再次调平管水平器重合，读出塔尺的读数（后视），把望远镜旋转到未知点（2）的塔尺，调整管水平器，读出塔尺的读数（前视），记到记录本上。计算公式：两点高差=后视-前视。三、 校正方法：将仪器摆在两固定点中间， 标出两点的水平线， 称为 a、b 线，移动仪器到固定点一端， 标出两点的水平线， 称为 a、b 计算如果 a-ba-b时，将望远镜横丝对准偏差一半的数值。 用校针将水准仪的上下螺钉调整， 使管水平泡吻合为止。 重复以

30、上做法，直到相等为止。四、 水准仪的使用方法水准仪的使用包括：水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。1.安置安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。首先打开三脚架并使高度适中，用目估法使架头大致水平 并检查脚架是否牢固，然后打开仪器箱，用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。ered_9b5f124e-cfcc-4893-b0a0-b4a27a98e31c$粗平粗平是使仪器的视线粗略水平，利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。具体方法用仪器练习。在整平过程中，气泡 移动的方向与大姆指运动的方向一致。ered_9b5f124e-cfcc-4893-b0a0-b4a27a98

31、e31c$瞄准瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。首先是把望远镜对向远处明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰。再松开固 定螺旋，旋转望远镜，使照门和准星的连接对准水准尺，拧紧固定螺旋。最后转动物镜对光螺旋，使水准尺的清晰地落在 十字丝平面上，再转动微动螺旋，使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。ered_9b5f124e-cfcc-4893-b0a0-b4a27a98e31c$精平精平是使望远镜的视线精确水平。微倾水准仪，在水准管上部装有一组棱镜，可将水准管气泡两端，折射到镜管旁的符合 水准观察窗内，若气泡居中时，气泡两端的象将符合成一抛物线型，说明视线水平。若气泡两端的象不相符合，说明视线 不水

32、平。这时可用右手转动微倾螺旋使气泡两端的象完全符合，仪器便可提供一条水平视线，以满足水准测量基本原理的 要求。注意？气泡左半部份的移动方向，总与右手大拇指的方向不一致。ered_9b5f124e-cfcc-4893-b0a0-b4a27a98e31c$读数用十字丝，截读水准尺上的读数。现在的水准仪多是倒象望远镜，读数时应由上而下进行。先估读毫米级读数，后报出全 部读数。注意，水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行，不能颠倒，特别是读数前的符合水泡调整，一定要在读数前进行。五、水准仪的测量测定地面点高程的工作，称为高程测量。高程测量是测量的基本工作之一。高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同，可以分

33、为水准测量、三角高程测量、GPS 高程测量和气压高程测量。水准测量是目前精度最高的一种高程测量方法，它广泛应用于国家高程控制测量、工程勘测和施工测量中。水准测量的原理是利用水准仪提供的水平视线，读取竖立于两个点上的水准尺上的读数，来测定两点间的高差，再根据已 知点高程计算待定点高程。如下图所示，在地面上有 A、B 两点，已知 A 点的高程为 HA 为求 B 点的高程 HB,在 A、B 两点之间安骨水准仪， A、B 两 点亡各竖立一把水准尺，通过水准仪的望远镜读取水平视线分别在A、B 两点水准尺上截取的读数为 a 和 b,可以求出 A、B 两点问的高差为：设水准测量的前进方向为 A 点至 B 点

34、，则称 A 点为后视点，其水准尺读数 a 为后视读数；称 B 点为前视点，其水准尺读数 b 为前视读数。因此，两点间的高差等于：hAB 垢视读数-前视读数若后视读数大于前视读数，则高差为正，表示B 点比 A 点高，hAB0;若后视读数小于前视读数，则高差为负，表示比 A 点低，hAB0b如果 A、B 两点相距不远，且高差不大，则安置一次水准仪，就可以测得高差hAB 此时 B 点高程为：乩=H人*kuiB点离程也可以通过水准仪的视线高程计畀4典* 口ff g = 6当架设一次水准仪需要测量多个前视点B1，B2,，Bn 的高程时，采用视线高程计算这些点的高程就非常方便。设水准仪对竖立在 B1，B2

35、,，Bn 点上的水准尺读数分别为b1，b2，bn 时，则高程计算公式为：如果 A、B 两点相距较远或高差较大，安置一次仪器无法测得其高差时，就需要在两点间增设若干个作为传递高程的临时 立尺点，称为转点（简称 TP点），如图中的 TP1, TP 2，点，并依次连续设站观测，设测得的各站高差为：耐旌方问卿轉点问髙差为；片I产工虬二码厂三携F v tF奋J= 1六、保养与维修1 水准仪是精密的光学仪器，正确合理使用和保管对仪器精度和寿命有很大的作用；免阳光直晒，不许可证随便拆卸仪器；3每个微调都应轻轻转动，不要用力过大。镜片、光学片不准用手触片；4仪器有故障，由熟悉仪器结构者或修理部修理；5.每次使

36、用完后，应对仪器擦干净，保持干燥。经纬仪的使用方法一、经纬仪经纬仪是测量工作中的主要测角仪器。由望远镜、水平度盘、竖直度盘、水准器、基座等组成。测量时，将经纬仪安置在三脚架上，用垂球或光学对点器将仪器中心对准地面测站点上，用水准器将仪器定平，用望远镜 瞄准测量目标，用水平度盘和竖直度盘测定水平角和竖直角。按精度分为精密经纬仪和普通经纬仪；按读数设备可分为光 学经纬仪和游标经纬仪；按轴系构造分为复测经纬仪和方向经纬仪。此外，有可自动按编码穿孔记录度盘读数的编码度盘 经纬仪；可连续自动瞄准空中目标的自动跟踪经纬仪；利用陀螺定向原理迅速独立测定地面点方位的陀螺经纬仪和激光经 纬仪；具有经纬仪、子午仪

37、和天顶仪三种作用的供天文观测的全能经纬仪；将摄影机与经纬仪结合一起供地面摄影测量用 的摄影经纬仪等。DJ6 经纬仪是一种广泛使用在地形测量、工程及矿山测量中的光学经纬仪。主要由水平度盘、照准部和基座三大部分组成。1、 基座部分用于支撑基照准部，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DJ6 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0360顺时针刻画，最小格值一般为 1或 30。二、经纬仪的安置方法1） 三脚架调成等长并适合操作者身高，将

38、仪器固定在三脚架上，使仪器基座面与三脚架上顶面平行。2） 将仪器舞摆放在测站上，目估大致对中后， 踩稳一条架脚，调好光学对中器目镜 （看清十字丝）与物镜（看清测站点） 用双手各提一条架脚前后、左右摆动，眼观对中器使十字丝交点与测站点重合，放稳并踩实架脚。3） 伸缩三脚架腿长整平圆水准器4）将水准管平行两定平螺旋，整平水准管。5）平转照准部 90 度，用第三个螺旋整平水准管。6）检查光学对中，若有少量偏差，可打开连接螺旋平移基座，使其精确对中，旋紧连接螺旋，再检查水准气泡居中。三、度盘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

39、最小格值一般为 1或 30,在读取不足一个格值的角值时，必须借助测微装置，DJ6 级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。（1）测微尺读数装置目前新产 DJ6 级光学经纬仪均采用这种装置。 在读数显微镜的视场中设置一个带分划尺的分划板，度盘上的分划线经显微镜放大后成像于该分划板上，度盘最小格值 （60 ）的成像宽度正好等于分划板上分划尺1分划间的长度，分划尺分 60 个小格，注记方向与度盘的相反，用这 60 个小格去量测度盘上不足一格的格值。量度时以零零分划线为指标线。（2）单平行玻璃板测微器读数装置单平行玻璃板测微器的主要部件有：单平行板玻璃、扇形分划尺和测微轮等。这种仪器

40、度盘格值为30，扇形分划尺上有90 个小格，格值为 30 /90=20 ”。测角时，当目标瞄准后转动测微轮，用双指标线夹住度盘分划线影像后读数。整度数根据被夹住的度盘分划线读出，不足 整度数部分从测微分划尺读出。（3）读数显微镜 光学经纬仪读数显微镜的作用是将读数成像放大，便于将度盘读数读出。（4）水准器光学经纬仪上有 23 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。*管水准器管水准器安装在照准部上，其作用是仪器精确整平。*圆水准器圆水准器用于粗略整平仪器。它的灵敏度低，其格值为8/ 2mm。四、经纬仪的角度测量原理挀爀漀猀漀昀琀夀愀攀

41、椀 水平角的测量原理水平角是指过空间两条相交方向线所作的铅垂面间所夹的二面角，角值为0360。空间两直线 OA 和 OB 相交于点 0,将点 A，0, B 沿铅垂方向投影到水平面上，得相应的投影点A,O ,B,水平线OA和 OB的夹角3就是过两方向线所作的铅垂面间的夹角，即水平角。水平角的大小与地面点的高程无关。测量角度的仪器在测量水平角时必须具备两个基本条件：(1 )能给出一个水平放置的，且其中心能方便地与方向线交点置于同一铅垂线上的刻度园盘水平度盘；(2)要有一个能瞄准远方目标的望远镜，且要能在水平面和竖直面内作全圆旋转，以便通过望远镜瞄准高低不同的目标 A 和 B。图中水平角B为 A 和

42、 B 两个方向读数之差：B=b -a挀爀漀猀漀昀琀夀愀攀椀 垂直角的测量原理垂直角是指在同一铅垂面内， 某目标方向的视线与水平线间的夹角a,也称竖直角或高度角；垂直角的角值为 0土 90。视线与铅垂线的夹角称为天顶距，天顶距z 的角值范围为 0180。当视线在水平线以上时垂直角称为仰角，角值为正；视线在水平线以下时为俯角，角值为负，如图所示。由此可知测角仪器经纬仪还必须装有一个能铅垂放置的度盘一一垂直度盘，或称竖盘。全站仪的使用方法一、全站仪简介全站仪，即全站型电子速测仪（Electronic Total Station ）。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（

43、斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。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。全站仪是一种集光、机、电为一体的新型测角仪器，与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化， 且可避免读数误差的产生。电子经纬仪的自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，进一步提高了测量作业的自动化程度。全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统，电子经纬仪的水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用两个相同的光栅度盘（或编码盘）和读数传感器进行

44、角度测量的。根据测角精度可分为 0.5 , 1, 2, 3, 5, 10等几个等级。、全站仪的组成 全站仪几乎可以用在所有的测量领域。电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、及显示 屏、键盘等组成。同电子经纬仪、光学经纬仪相比， 全站仪增加了许多特殊部件，因此而使得全站仪具有比其它测角、测距仪器更多的功能,使用也更方便。这些特殊部件构成了全站仪在结构方面独树一帜的特点。同轴望远镜全站仪的望远镜实现了视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化。同轴化的基本原理是：在望远物镜与调焦透镜间设置 分光棱镜系统，通过该系统实现望远镜的多功能，即既可瞄准目标，使之成像于十字丝分划板，

45、进行角度测量。同时其测 距部分的外光路系统又能使测距部分的光敏二极管发射的调制红外光在经物镜射向反光棱镜后，经同一路径反射回来，再 经分光棱镜作用使回光被光电二极管接收；为测距需要在仪器内部另设一内光路系统，通过分光棱镜系统中的光导纤维将 由光敏二极管发射的调制红外光传也送给光电二极管接收， 进行而由内、 外光路调制光的相位差间接计算光的传播时间,计算实测距离。同轴性使得望远镜一次瞄准即可实现同时测定水平角、垂直角和斜距等全部基本测量要素的测定功能。加之全站仪强大、便捷的数据处理功能，使全站仪使用极其方便。双轴自动补偿在仪器的检验校正中已介绍了双轴自动补偿原理，作业时若全站仪纵轴倾斜，会引起角

46、度观测的误差，盘左、盘右观测值 取中不能使之抵消。而全站仪特有的双轴（或单轴）倾斜自动补偿系统，可对纵轴的倾斜进行监测，并在度盘读数中对因 纵轴倾斜造成的测角误差自动加以改正（某些全站仪纵轴最大倾斜可允许至土 6），也可通过将由竖轴倾斜引起的角度误差，由微处理器自动按竖轴倾斜改正计算式计算，并加入度盘读数中加以改正，使度盘显示读数为正确值，即所谓纵轴倾 斜自动补偿。双轴自动补偿的所采用的构造 （ 现有水平 , 包括 Topcon,Trimble）: 使用一水泡 （该水泡不是从外部可以看到的， 与检验校正 中所描述的不是一个水泡）来标定绝对水平面，该水泡是中间填充液体，两端是气体。在水泡的上部两侧各放置一发光二 极管，而在水泡的下部两侧各放置一光电管，用一接收发光二极管透过水泡发出的光