测量仪器的发展及应用

1、测量仪器的发展及应用测量仪器的发展及应用象山县测绘设计院 （丹西城站路9号）覃桂鹏 139066017992008年7月第一节.测量学的定义及学科分类v1.测量学定义：是研究如何测定地面点的平面位置及高程，将地球表面的起伏态及各种固定物体测绘成图，以及确定地球的形状及大小的科学。v2.测量学的分类：v 2.1大地测量学：以建立大地控制网,精确测定地球的形状和大小以及地球重力场为研究方面的理论、方法的学科。v 2.2地形测量学：研究测绘地形图的基本理论、技术和方法的学科。v 2.3摄影测量学：通过对影像和各种图像进行处理、量测、判断和研究，以测得物体的形状、大小的位置的一门学科。v 2.4工程测

2、量学：研究在工程勘察设计、施工及管理所进行的各种测量工作的学科。 第一节.测量学的定义及学科分类v 2.5制图学：研究地图及其制作的理论、工艺和应用的学科。v测量学的实质: v 角度、距离、高度的测量v测量所需要使用到的仪器：v 水准仪（高度）v 经纬仪（角度）v 测距仪 （距离）第二节几种主要的测量仪器2.1水准仪v1.水准仪:通过提供水平视线以测定两点间高差的仪器。v根据精度级别，可分为S05、S1、S3、S10等。其中S05、S1为精密水准仪， S3、S10为普通水准仪v根据整平的方式，可分为定镜水准仪及自动安平水准仪。几种水准仪2.2 经纬仪v经纬仪:测定空间两直线在水平面及垂面上的水

3、平角及垂直角的仪器。v按精度分，我国分为J05、J1、J2、J6、J15等，其中前三种为精度经纬仪， J6、J15为普通工程经纬仪。v按照测角的结构分，可分为光学经纬仪或电子经纬仪。2.3 测距仪 v测距仪：通过测定电磁波在两点间的传播时间，来确定两点间距离的仪器。v公式：DCT2，（其中C为电磁波的传播速度，T为电磁波在两点间的往返传播时间。v根据所采用的光源分：可分为普通光测距仪，红外光测距仪和激光测距仪。2.4 电子速测仪（全站仪 Total Station）v定义：具有光电测距、电子测角和测量数据记录的测量仪器。v根据发展阶段，有半站仪、普通全站仪、智能全站仪、免棱镜全站仪、超级测量系

4、统等。v全站仪的生产厂家很多，有瑞士徕卡公司生产的TC系列，日本TOPCON（拓普康）公司生产的GTS系列，SOKKIA（索佳公司）生产的SET系列，PENTAX（宾得）公司生产的PCS系列，尼康公司生产的DMT系列及瑞典捷创力生产的GD系列，美国天宝（Trimble)公司生产的天宝全站仪，但国内购买者不多。v目前我国的南方测绘仪器公司也在年代生产了NTS系列全站仪，填补我国的空白。逐渐，中海达，苏光等厂家也加入了我国全站仪的生产行列中来。 2.5 卫星定位系统（GPS、GLONASS、AVSAT）vGPS：由美国国防部研究开发并组织实施的授时与测距导航系统。由24颗工作卫星组成。 SA政策：

5、人为地将卫星星历和GPS卫星钟的精度降低，以限制广大民间用户利用GPS定位的精度。单点定位由2030米降低到100米，随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000年至2006期间，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策。vGLONASS（格洛纳斯） ：由前苏联及俄罗斯开发并实施的卫星定位系统。也是由24颗卫星组成。目前已经投入运行。“伽利略”计划vNAVSAT（“伽利略”计划）：是一种中高度圆轨道卫星定位方案，其总共发射30颗卫星，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星。中国拥有该系统20的所有权和全部使用权，是一个有自己股权，能进行管理和控制，进而保障相关服务可靠性、稳

6、定性、安全性的民用卫星导航系统。 v相比于目前全球使用广泛的GPS系统，“伽利略”系统确定物体的精确度要高出10倍。与此同时，GPS系统以军用为主，并且可能被美国以“军事”原因随意切断卫星信号。这无疑让目前还依赖美国这一技术的欧洲国家不满。 从“伽利略”计划产生之初，在全球卫星定位系统商业运用上拥有实际垄断地位的美国就开始对欧洲频频施压。 2.6 RTK技术vRTK（Real Time Kinematic）技术，实时动态测量。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

7、行实时处理。2.7 虚拟参考站技术vVRS（Virtual Reference Station虚拟参考站）在RTK多测站解算中,建立了由电离层、对流层和卫星轨道引起的GPS观测误差在空间和时间的相关模型 。流动站在初步测定所在点的位置后，参考站马上计算出流动站所在位置的改正模型并将数据通过GPRSCDMA等方式给流动站，从而解算得流动站精确位置的一门新型测量技术。vVRS技术，可以在50Km左右时使RTK定位平面位置精度为12cm，并无需设立自己的基准站。v目前我国的广州、成都、深圳都已经建立起自己的虚拟参考站，宁波目前正在进行设备采购，将于今年10月份试运行，明年5月份正式投入运行。GPS在

8、民间的导航应用2.8 SmartStation（超站仪）v超站仪：将全站仪技术、RTK测量技术相结合的一种新型仪器。v使用SmartStation无需考虑控制点和导线点、导线和后方交会。 只需要在何时的地点架设SmartStation，按下GPS键并保持平稳，在基线50km的范围内只需很短时间即可得到厘米级精度的RTK位置信息。vGPS完全嵌入全站仪完全嵌入全站仪v作为作为SmartStation使用使用, 或者单独作或者单独作为全站仪和为全站仪和RTK流动站使用。流动站使用。v右图为瑞士徕卡公司生产的超站仪。右图为瑞士徕卡公司生产的超站仪。第三节:全站仪的测量中的应用3.1、全站仪的基本功能

9、介绍 1角度测量角度测量(angle observation)（1）功能：）功能：v测水平角（测水平角（horizontal anglehorizontal angle）v竖直角竖直角(vertical angle)(vertical angle)（2）方法：）方法：与经纬仪相同。与经纬仪相同。若要测出水平角若要测出水平角AOBAOB，则：，则：aobAOB2距离测量(distance measuring)uPSM、PPM设置设置测距、坐标、放样前。测距、坐标、放样前。1 1）棱镜常数（）棱镜常数（PSMPSM）的设置。）的设置。一般：一般： PRISM=0PRISM=0（原配棱镜），（原配棱

10、镜），-30mm-30mm（国产棱镜）（国产棱镜）2 2）大气改正数（）大气改正数（PPMPPM）（乘常数）设置。）（乘常数）设置。 输入测量时的气温（输入测量时的气温（TEMPTEMP）、气压（）、气压（PRESSPRESS），或经计算后，），或经计算后，输入输入PPMPPM的值。的值。（1）功能：）功能：可测量平距、高差和斜距（全站仪可测量平距、高差和斜距（全站仪 镜点至棱镜镜点间高差及斜距）镜点至棱镜镜点间高差及斜距）（2）方法：）方法： 照准棱镜点，按照准棱镜点，按MEAS。 全站仪全站仪(total station)反光棱镜反光棱镜(reflector)S=ct/23坐标测量（1）功

11、能：）功能：测出目标点的测出目标点的(X,Y,H)(X,Y,H)（2）原理）原理1)1)平面坐标（平面坐标（X X，Y Y）测量原理）测量原理 2）高程（Z）测量原理 （3）方法后视点后视点测站点测站点待测量点待测量点v1) 输入测站输入测站X，Y，H，仪器高，仪器高i，棱镜高，棱镜高t。v2) 瞄准后视点，将水平度盘读数设置为测站至后视瞄准后视点，将水平度盘读数设置为测站至后视点的坐标方位角。点的坐标方位角。v3) 瞄准目标棱镜点，按瞄准目标棱镜点，按MEAS（测量）键。（测量）键。4、点位放样 (Layout)（1）功能：）功能： 根据设计的待放样点根据设计的待放样点P P及已知点的坐标，及已知点的坐标，在实地标出在实地标出P P点的平面位置及填挖高度。点的平面位置及填挖高度。XY后视点后视点测站点测站点待放样点待放样点P（2）原理 1 1）先在待放样点的大致位置立棱镜对其）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。进行观测，测出当前棱镜位置的坐标。XY后视点后视点测站点测站点待放样待放样点点P位置位置当前棱当前棱镜位置镜位置 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X和横向差值Y。XY后视点后视点测站点测站点当前棱当前棱镜位