园林工程测量：测量的基本工作

§1水准测量水准测量是测定地面点高程的主要方法。一、测量原理

这是高差法。仪高法（用于多点前视）：第二章测量的基本工作转点与测站

转点作用：传替高程每安置一次仪器，测得一个高差，为一测站。二、水准仪

1、水准仪的分类级别2、水准仪的构造脚螺旋水平微动目镜物镜调焦物镜准星目镜气泡（1）望远镜十字丝分划板的作用：精确照准目标和测量。视准轴：物镜光心和十字丝中心的连线。望远镜放大倍数：望远镜内目标影象视角和肉眼直接观测该目标的视角之比。（2）水准器作用：指示视准轴是否水平和竖轴是否竖直。A、圆水准器圆水准器水准轴：连接零点和球面球心的连线。圆水准器分划值：气泡偏离零点2mm时所对应的竖轴倾斜的角值。B、长（管）水准器长水准器水准轴：过长水准器零点顺视准轴方向作圆弧的切线。长水准器分划值：气泡偏离零点2mm时所对应的视准轴倾斜的角值。（3）基座：支撑仪器上部，连接脚架。脚螺旋用于初平仪器。三、水准尺、尺垫1、水准尺从材质上分木尺、铝合金尺、铟钢尺等。从构造上分直尺、塔尺、折尺等。2、尺垫在转点时作立尺用，防止尺下沉。一般用生铁铸造，中央突起，便于立尺。3、三、四等水准测量一般采用木质3米双面直板尺（黑红双面，底点注记不一），带圆水准器。四、水准仪的使用1、仪器安置2、粗略置平3、瞄准（注意消除视差）4、精平、读数五、自动安平水准仪和电子水准仪1、自动安平水准仪自动安平水准仪2、电子水准仪徕卡电子水准仪dna03

电子水准仪标尺电子水准仪六、水准测量实施1、水准点用水准测量方法测定的高程达到一定精度的控制点。2、水准路线和水准网（1）单一水准路线（a）附合水准路线（b）闭合水准路线（c）支水准路线(2)水准网（a）独立网（b）附合网结点：单一水准路线相连接的点。3、水准测量的实施(1)水准路线、等级的设定(2)埋石(3)测量外业(4)内业（a）检查原始记录、计算闭合差（b）闭合差配赋（c）高程计算4、四等水准测量的外业实施(1)主要技术要求路线长度≤15km、前后视距≤100m、前后视距差≤±5m、前后视距差累积值≤±10m

、三丝能读数、黑红面读数差≤±3mm、黑红面高差之差≤±5mm

，路线闭合差≤±20√Lmm等。(2)观测方法(每站观测程序)后视黑面下、上丝—后视黑面中丝—前视黑面中丝—前视黑面下、上丝—前视红面中丝—后视红面中丝（后前前后，考虑了仪器下沉影响，若不考虑，可采用后后前前观测方法）(3)测站计算§2角度测量一、角度测量原理1、水平角测量原理水平角：空间相交两直线的夹角在水平面上的投影。原理:利用铅垂线获得水平度盘面来量取过两直线的铅垂面的二面角.2、竖直角测量原理竖直角：目标方向和特定方向（水平方向或天顶方向）之间的夹角。其中和水平方向的夹角称高度角（习惯仍称竖直角），取值范围0˚~±90˚，上仰为正，下俯为负；和天顶方向的夹角称天顶距，取值范围0˚~180˚。任何竖盘水平方向读数为定值（90˚倍数），因此观测时只需瞄准目标点读数，即可计算出竖直角。二、光学经纬仪基本构造和分类1、结构组成照准部（望远镜、水准管、测微系统、度盘系统、转动控制装置）、水平度盘、基座等。DJ2光学经纬仪2、分类（1）从读数系统分：游标、光学、电子经纬仪（2）按精度指标分：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等（3）按作用分：激光定向、坡面、坐标、陀螺经纬仪等1、主要部件（1）望远镜用于精确照准测量目标并在标尺上读数的设备。十字丝分划板用于准确瞄准目标，主要有中丝（用于竖直角观测）、竖丝（用于水平角观测）、上丝、下丝（又称视距丝，用于视距测量）构成。（2）水准器（3）水平和竖直度盘2、读数（了解）（1）分微尺读数系统（DJ6型）（2）单平板玻璃测微读数系统（DJ6型）（3）双平板玻璃测微读数系统四、电子经纬仪利用电子测角系统代替光学读数系统，能自动显示、储存测量数据。1、仪器安置（1）对中目估三脚架大致水平，三脚架中心大致对准地面标志中心，踏紧一条架腿。双手分别握住另两条架腿，眼睛注视对中目镜，前后左右移动架腿，直至分划中心对准地面标志中心，放下两架腿并踏紧。调节架腿使圆气泡居中。（2）整平转动照准部，使长气泡与一对脚螺旋平行，转动该脚螺旋使气泡严格居中；转动照准部90°，与原方向垂直，转动第三脚螺旋使气泡居中。反复检查调整，直至气泡在任何方向居中。察看对中偏离情况，1、2反复调整进行。（3）照准（4）读数五、角度测量2、水平角测量（1）测回法观测程序：盘左A->盘左B->盘右B-盘右A3、竖直角测量（1）竖盘构造（2）竖角计算（3）竖盘指标差视线水平时度盘读数和标准读数的差值。（4）竖直角观测（中丝法）（a）仪器安置对中、整平、量仪器高。（b）照准、读数盘左盘右同样操作。（c）成果整理计算、检核4、竖盘指标自动归零当经纬仪微量倾斜时，自动调整光路使读数为竖盘指标水准管气泡居中时的正确读数。

§3距离测量地面上两点间的距离是指：两点沿铅垂线方向在大地水准面上投影点间的弧长。一定测区范围内，可用水平面代替水准面，此时两点连线在水平面上的投影长度称水平距离；不在同一水平面上的两点间连线的长度称为倾斜距离。测量两点间的水平距离是确定地面点位的基本测量工作。常用测距方法有：钢尺测距、视距测量、光电测距。一、钢尺量距1、丈量工具

（1）钢尺（2）端点尺和刻线尺的区别（3）其它工具测钎、测杆、垂球、温度计、拉力计等。2、钢尺的检定尺长方程式：3、一般丈量方法一般后司尺员持零点端，前司尺员持末端，另有记录员记录。丈量时尽量使用整尺段，末段用零尺段，则一般需往返丈量，用相对误差衡量精度，精度允许范围内取往返测平均值作为最终成果。4、精密丈量方法（1）定线（2）量距（3）测量桩顶高（4）长度归算改正（a）尺长改正（b）温度改正（c）倾斜改正二、光电测距1、光电测距的优点：精确、方便、快捷2、电磁波测距仪（EDM）：利用电磁波作为载波和调制波进行长度测量的仪器。3、基本原理4、分类（1）按测定时间分类脉冲式、相位式（2）按测程分类长程、中程、短程（3）按载波源分类微波、光电（4）按精度分类Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级5、标称精度一般形式：±（a+b*Dppm)mm

如：±（2+2*Dppm)mm，则1公里误差为±4mm。6、测距原理（1）脉冲式光电测距脉冲发射->开门->目标反射->接收、关门->显示（2）相位式光电测距原理：通过测定连续调制信号在待测距离上往返传播的相位变化来间接测定传播时间从而求得被测距离。确定直线方向和基本方向间的水平角称为直线定向。一、基本（标准）方向1、真北方向通过地球表面某点的真子午线的切线北端所指示的方向。可用天文测量方法测定。2、磁北方向磁针在地球磁场作用下，磁针自由静止时轴线北端所指方向。3、坐标北方向高斯坐标系（或其它假定直角坐标系）中坐标纵轴（X轴）正向所指方向。此三基本方向北称“三北方向”。§4直线定向二、表示直线方向的方法1、方位角由基本方向的北端起顺时针方向转到该方向线的水平角度。真方位角A：以真子午线北方向为基本方向所得的水平角。磁方位角Am：以磁子午线北方向为基本方向所得的水平角。坐标方位角α

：以坐标北方向为基本方向所得的水平角。2、象限角利用直线和基本方向的南北方向的夹角为锐角来表示的直线方向，该锐角即为象限角。度量时称北东，北西，南东，南西多少度。三、方位角之间的关系1、磁偏角δ：真北方向和磁北方向的夹角。2、子午线收敛角γ：真北方向和坐标北方向的夹角。均相对真北方向东偏为正，西偏为负。3、换算：

A=Am+

δ

A=α+γ

α=Am+

δ

-

γ]`4、坐标方位角的推算§5全站仪及其使用一、概述1、全站仪：全站型电子速测仪的简称，指在测站上一经观测，必要的观测数据如水平角、竖直角、距离等均能一并自动采集、显示和储存，并能同时得到高差、坐标等数据的一种测量仪器。2、结构:电子测角、电子测距、电子补偿、微机处理装置四大部分。微处理机（CPU）是全站仪的核心部件，主要有寄存器系列（缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器）、运算器和控制器组成。其主要功能是:根据键盘指令启动仪器进行测量工作，由微处理器对获取的倾斜距离、水平角、竖直角、垂直轴倾斜误差、视准轴误差、垂直度盘指标差、棱镜常数、气温、气压等信息加以处理，从而获得各项改正后的观测数据和计算数据。

输入、输出包括键盘、显示屏、双向数据通信接口，输入输出设备使全站仪能与磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据。GTS335W的面板GTS335W和PC机数据通信整体式全站仪:在一个机器外壳内含有电子测距、测角、补偿、记录、计算、存储等部分。将发射、接收、瞄准光学系统设计成同轴，共用一个望远镜，角度和距离测量只需一次瞄准，测量结果能自动显示并能与外围设备双向通讯。优点：体积小，结构紧凑，操作方便、精度高。如果仪器有水平方向和竖直方向同轴双速制动及微动手轮，瞄准操作只需单手进行，更适合移动目标的跟踪测量及空间点三维坐标测量，操作更方便、应用更为广泛。3、全站仪的技术指标

主要精度指标:测角精度、测距精度。目前测角精度最高为0.5”，如徕卡的TC2003，测距精度最高的为1mm＋1ppm。其它重要技术指标还有内存大小、电池使用时间、倾斜补偿的范围和类型（单轴/双轴？）、是否有免棱镜功能、自动调焦功能，仪器内置的软件丰富程度，仪器是否可升级，防水、防尘，耐用性能、性价比等。4、全站仪的合作目标主要包括棱镜和各种反射片、反射靶，为全站仪提供观测和反射目标。5、全站仪的应用范围与特点全站仪的应用范围：测绘工程、建筑工程、交通与水利工程、地籍与房地产测量；大型工业生产设备和构件的安装调试、船体设计施工、大桥水坝的变形观测、地质灾害监测及体育竞技等领域中都得到了广泛应用。其应用特点：1）在同一测站点，可一次完成包括角度测量、距离测量、高差测量；实现数据存储和传输。2）控制测量中，导线测量、前方交会、后方交会等程序功能，操作简单、速度快、精度高；其它程序测量功能方便、实用、应用广泛。3）地形测量过程中，可将控制测量和地形测量同时进行。4）施工放样测量中，可将设计好的管线、道路、工程建筑的位置测设到地面上，实现三维坐标快速施工放样。5）变形观测中，可对建筑（构筑）物的变形、地质灾害等进行实时动态监测。6）通过传输设备，可以将全站仪与计算机、绘图机相连，形成内外一体的测绘系统，从而大大提高地形图测绘的质量和效率。1、中国南方测绘NTS202全站仪1）能完成电子测角（±2“）、测距±（5mm+5PPM）功能；2）实现数据实时传输（标准RS-232接口，可与计算机或PCE-500等电子手簿通讯）；3）有悬高测量、对边测量、坐标放样等应用软件；但：显示屏字符显示为8段式，不便于显示字母等字符；无内置数据采集功能；性能也不够稳定（测距功能）。二、主要品牌全站仪简介（了解）2、日本宾得（PENTAX）PTS-V2全站仪能完成基本的电子测角（±2“）、测距±（2mm+2PPM）功能并实现数据实时传输，有悬高测量、对边测量、坐标放样等多种应用软件，能自动测量环境温度、气压，自动修正；具有三轴补偿功能；性能稳定。但无内置数据采集功能。

能完成基本的电子测角（±5“）、测距±（2mm+2PPM）功能并实现数据实时传输，有偏心测量、悬高测量、对边测量、坐标放样、后方交会、面积测算等多种应用软件；能自动测量环境温度、气压，自动修正；性能稳定。有内置数据采集、编辑、传输功能（可存储8000个观测点，或16000个坐标点）。全中文显示，是世界首创采用蓝牙无线通讯技术的全站仪，最适合野外作业的需求（不太实用）。特别耐用，防水防尘等级达IP66级。装备长效电池（BT-52QA），作业时间达10小时/8小时。3、日本拓普康（TOPCON）GTS-335W全站仪4、日本拓普康（TOPCON）GTS-335N全站仪1）全中文数字键全站仪，带有数字/字符键，野外输入更方便；2）扩充数据功能，可存储24000个观测点或24000个坐标点；3）在全站仪内部定制安装了道（线）路定线、设计和放样软件，让以前繁杂的计算工作都变得简单和有效，在道路放样外业工作中可以完全抛开计算器（宣传语言，无非常规缓和曲线计算、边距放样计算功能）；4）可选配激光对点器。5、日本拓普康（TOPCON）GTS720全站仪

精度：±1″\±(2mm+2ppm)

主要性能特点：

1）WinCE.NET操作系统，界面友好，二次开发变得实际可行2）首台运用64K彩屏技术，触摸屏设计，全中文操作3）内置应用软件TopSURV功能较强，涵盖道路定线设计、道路放样、横断面设计、边坡放样程序等，能与GPS的数据不经任何转换直接使用。4）采用USB接口，同时具备RS-232接口5）通用的存储卡系统，可使用CF卡（和较多数码相机存储卡兼容）扩充或转存数据，比以往的PCMCIA卡更易购买、价格更低廉、容量更大。其它如GPT-7000系列，具有独特的小型光学系统脉冲激光技术使得GPT-7000系列在无棱镜模式下仅使用1级激光，即可测量250米的范围。实现了无棱镜模式下的窄光束测量，能够精确地测量铁丝网另一侧地建筑物和建筑物地拐角。能分辨出不同点地信号，从而正确地辨识目标。GPT-8200A系列，具有自动追踪、自动照准功能，无棱镜实现1200m测距，对灾区、危险地带、以及机场等禁止通行地地方，也能让测量变得轻而易举；自动跟踪功能，对于高速移动物体能够自动跟踪。GPT-7000i系列，内置两个CCD数码相机（广角和长焦），测量坐标与影像数据同步记录。Trimble5600系列配置四速伺服马达操作，可升级到自动锁定和遥控测量，可以实现自动的测量和遥控操作。无需微调、无需调焦、可在黑暗中工作（仪器在任何情形都会锁定和跟踪目标），大多数情况下，自动锁定功能可以使放样或采集测量数据的速度与测量人员移动的速度相同。6、美国天宝（Trimble）Trimble5600伺服全站仪Trimble3600系列全站仪，除了常规的RS-232通信外，还可利用工业标准红外线(IR)进行通信。可与PDA以及移动电话进行无电缆的文件传送。7、瑞士徕卡（LEICA）TPS1200系列全站仪TPS1200是徕卡最新开发的高端全站仪，集快速、精确、易使用、高可靠于一身，最亮点是可与GPS直接连接（代表一种方向，实现无控制碎部测量）。在全站仪的操作方式中首次实现多语种切换，无需重装操作系统，就可方便地把英文显示转换为中文显示。可见指示激光，内置调制解调器的RX1200镜站无线遥控设备，可构成最简洁的单人操作系统。全站仪的高精度、多功能、电脑化、自动化、网络化发展的结果。8、测量机器人

测量机器人是在全站仪的基础上集成激光、精密机械、微型计算机、CCD传感器以及人工智能技术发展起来的集自动识别、自动瞄准、自动测量、自动记录为一身的全站仪。主要用于变形监测：如山体、建筑物的变形监测，可实现无人值守、自动、高精度连续监测，并将监测数据传输到计算机中，当发现变形超过一定限度能够自动预警。

代表产品：瑞士LeicaTCA2003测角精度0.5”，测距精度1mm+1ppm。中国水利部长江勘测技术研究所测量机器人变形监测自动化系统（TCA型测量机器人），并用于小浪底大坝外部变形监测中的应用试验中，测量机器人用于大坝外部变形监测可以实现全自动化，有广泛的应用前景。三、徕卡全站仪—新技术领导先驱超站仪：徕卡GLPS：精确自动定位和定向的仪器。全站仪（激光测距）陀螺仪GPS徕卡超站仪基本测量功能：包括电子测距、电子测角（水平角、垂直角）；显示的数据为观测数据。程序测量功能：包括水平距离和高差的切换显示、三维坐标测量、对边测量、放样测量、偏心测量、后方交会测量、面积计算等；显示的数据为观测数据经处理后的计算数据。三、全站仪使用简介1、基本操作流程（1）安装电池、对中整平（同光学经纬仪相同）、开机；（2）零设置（0SET）：水平方向转动仪器一周设置水平度盘零位、垂直方向转动仪器一周设置垂直度盘零位；（3）选择仪器功能：开机为基本测量功能，根据测量内容选择仪器程序测量功能。（4）合理设置仪器参数仪器的各项改正是按设置仪器参数（棱镜常数、温度、气压等），经微处理器对原始观测数据计算并改正后，显示观测数据和计算数据的。PSM、PPM的设置——测距、坐标、放样前。a.棱镜常数（PSM）的设置。一般：PRISM=0（原配棱镜），-30mm（国产棱镜）实测时，输入测量时的棱镜常数，仪器会自动对所测距离进行改正。b.大气改正数（PPM）（乘常数）的设置。电磁波在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15℃和760mmHg是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppm。实测时，输入测量时的气温（TEMP）、气压（PRESS），全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。（5）瞄准：准确瞄准目标棱镜中心；（6）正确选择测量模式全站仪的测量模式很多，不同型号的仪器大同小异。由于受显示屏的限制，一个页面只能显示几个测量模式。所有测量模式按相应的数学模型程序预置在仪器微处理器内，使用时必须按规定操作程序进行，否则会导致测量数据出现错误，观测者可根据需要选择相应的测量模式。（7）观测：按仪器功能的操作步骤观测（参照仪器说明书）；

（8）记录：记录或存储观测数据。观测结束的三个过程：检查记录、无误后方可关机、搬站。2、角度测量(angleobservation)（1）功能：水平角（horizontalangle）竖直角(verticalangle)（2）方法：与经纬仪相同。若要测出水平角∠AOB，则：aob

AOBa.当精度要求不高时——只需半测回：瞄准A点——置零（0SE