水准仪、经纬仪、全站仪、GPS测量使用基本理论与方法

1、测量基本理论,内容提要：,1.高程测量原理与水准仪操作 2.角度测量原理与经纬仪操作 3.全站仪功能介绍 4.测量计算基本常识 5.GPS定位原理及应用简介,第二章 水准测量,高程测量概念 根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点的高程的方法。, 1. 高程测量原理与仪器操作,高程测量的方法分类 1、水准测量 2、三角高程测量 3、GPS测量,利用水准仪提供的“水平视线”，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。,一、高程测量原理,A后视点 a后视读数 B前视点 b前视读数,hAB=h1+ h2+ hn =(a1-b1)+(a2-b2)+(an-bn) =a-b,4.

2、转点的概念,若A、B 两点间布设一些过渡点（转点）1、2、3，将其分为n段，则用水准仪分别测得各段高差为h1， h2 hn，则有：,1、望远镜 物镜 目镜 十字丝（上、中、下丝） 三个部分组成。,二.水准测量的仪器与工具 水准仪按精度分为：DS05、DS1、DS3，其中DS3表示每公里往返测高差中误差。 （一）水准仪组成,圆水准器：用于整平。 水准管： 用于精平。 特性：气泡始终向高处移动。 3、基座 作用：把仪器固定在三脚架上，下部脚螺旋用于整平仪器,2、水准器,（二）水准尺 主要有单面尺、双面尺和塔尺。,1、尺面分划为1cm，每10cm处（E字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。 2、双面尺的红

3、面尺底刻划：一把为4687mm，另一把为4787mm。,（三）尺垫 放在转点上，以防水准尺下沉。,操作程序：粗平瞄准精平读数 （一）粗平 调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。 1方法： 对向转动脚螺旋1、2使气泡移至1、2方向中间转动脚螺旋3，使气泡居中。,三、水准仪的使用,图形：粗平的操作方法示意图,2规律： 气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。,（二） 瞄准,1方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。 2视差： 概念：眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。 产生原因：目标像平面与十字丝平面不重合。 消除方法：反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。,（三）精平,1、方法：如图所示，调节微

4、倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。 2、说明：自动安平水准仪，不需进行精平。,（四）读数,精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。 1方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。 2规律：读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像的，从上往下读；若成正像，即从下往上读。,图形：水准仪读数实例,4. 水准仪读数实例,6.252,1.477,0.725,2角度测量原理与经纬仪操作,内容提要: 2.1 角度测量概念 2.2 光学经纬仪的使用 2.3 角度的测量方法 2.4 经纬仪的检验与校正,角度测量包括： 水平角测量 竖直角测量,2.1角度测量概念,一、水平角定义,从空间一点出发

5、的两条空间直线在水平投影面上的夹角。 范围：顺时针003600,计算公式,c,=右(终)边c-左(始)边a 当ca时 = c a 当c360，则减去360； 若为负值，则加上360。,或：,2、坐标正算公式,由A、B两点边长DAB和坐标方位角AB，计算坐标增量。见图有：,其中，XAB=XB-XA YAB=YB-YA,3、坐标反算公式,由A、B两点坐标来计算AB、DAB,AB的具体计算方法如下：,（1）计算：,（2）计算：,（3）根据XAB、YAB的正负号判断AB所在的象限。,二、曲线要素与坐标的计算 1、圆曲线的要素（已知转角及半径R）,切线长,曲线长,外距,切曲差,2、主点里程的计算 ZY里

6、程=JD里程-T； YZ里程=ZY里程+L QZ里程=YZ里程-L/2； JD里程=QZ里程+D/2,3、圆曲线中桩坐标计算 1）方位角法 如图所示，已知曲线起点的坐标（X,Y),起点处的切线方位角为，圆曲线的半径为R，转角为，则曲线上任意 一点Pi的坐标计算如 下： 任意点到起点的圆曲 长为 l=任意点桩号-ZY桩号 对应的圆心角为,则任意点Pi与起始点连线的方位角和距离分别为： Pi点坐标为：,2）切线支距法,如图所示，以ZY或YZ为坐标原点，切线为X轴，过原点的半径为Y轴，建立坐标系，则Pi点在改坐标系中的坐标为：,特点： 测点误差不积累。 宜以QZ 为界，将曲线分两部分进行测设。,为了

7、在已知坐 标的测量控制 点上进行曲线 放样，必须将 在过ZY点的 切线直角坐标 系中的曲线坐 标转换到测量 坐标中去。 ZY点切线在 控制点坐标系,中的方位角为，曲线位于ZY点切线的右侧，ZY点的测量坐标为XZH和YZH,则曲线任意点P在测量坐标系中的坐标为： 如果曲线位于ZY点切线的左侧，则曲线任意点P在测量坐标系中的坐标为：,第二章 水准测量,5.GPS定位原理及应用简介,一、GPS的定义 全球定位系统GPS（Global Positioning System）,是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统,可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息。,GPS的特点,

8、1、全球，全天候工作：能为用户提供连续，实时的三维位置，三维速度和精密时间。不受天气的影响。 2、定位精度高：定位精度可达厘米级和毫米级。 3、功能多，应用广：随着人们对GPS认识的加深，GPS不仅在测量，导航，测速，测时等方面得到更广泛的应用，而且其应用领域不断扩大。,二、GPS的组成,GPS定位系统由GPS卫星空间部分、地面控制部分和用户GPS接收机三部分组成。,1、空间部分 由21颗工作卫星 和3颗备用卫星。,GPS卫星图片1,2、地面控制部分。,Colorado springs,Hawaii,Ascencion,Diego Garcia,kwajalein,1个主控站:科罗拉多.斯平士。 3个注入站:阿森松群岛、 迭哥伽西亚、卡瓦加兰。 5个监控站： 以上主控站、注入站及夏威夷。,3、用户接收部分,组成 用户 接收设备 接收设备 GPS信号接收机 其它仪器设备,按参考点的不同位置划分为： （1）绝对定位（单点定位）：在地球协议坐标系中，确定观测站相对地球质心的位置。 （2）相对定位：在地球协议坐标系中，确定观测站与地面某一参考点之间的相对位置。 按用户接收机作业时所处的状态划分： （1）静态定位：在定位过程中，接收机位置静止不动，是固定的。静止状态只是相对的，在卫星大地测量