第二章 测量仪器的基础知识.ppt

1、第二章 测量仪器的基础知识,第一节光学经纬仪 第二节全站仪基本知识 第三节全球定位系统简介 第四节使用仪器注意事项,第一节光学经纬仪,1、照准部 (alidade) 2、水平度盘 (horizontal circle) 3、基座 (tribrach),一、DJ6 光学经纬仪的构造,经纬仪概述 1按读数系统区分类： 光学经纬仪、游标经纬仪、 电子经纬仪 2按编制了标准分类：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15及DJ60 光学经纬仪的基本构造 1基座 基座用来支承整个仪器，并借助中心螺旋使经纬仪与脚架结合 其上有三个脚螺旋，用来整平仪器。竖轴轴套与基座连在一起。轴座连接螺旋拧紧后，可将照准部

2、固定在基座上，使用仪器时，切勿松动该螺旋，以免照准部与基座分离而坠落。 2水平度盘 水平度盘是玻璃制成的圆环，在其上刻有分划，从0360，顺时针方向注记，用来测量水平角。度盘轴套套在竖轴轴套的外面，绕轴套旋转。在水平度盘下方的度盘轴套上，有些仪器装有金属圆盘，用于复测，称为复测盘。 3照准部 照准部上有望远镜、横轴、支架、竖轴、水准管、水平制微动、竖直制微动及读数装置等。,光学经纬仪,电子经纬仪,光学经纬仪,测微尺测微器的结构简单，读数方便，具有一定的读数精度，广泛应用于J6级光学经纬仪。这类仪器的度盘分划度为1，按顺时针方向注记。其读数设备是由一系列光学零件组成的 光学系统。读数的主要设备为

3、读数窗上的 分微尺，水平度盘与竖盘上1的分划间隔，成象后与分微尺的全长相等。,上面的窗格里是水平度盘及其分微尺的影象，下面的窗格里是竖盘和其分微尺的影象。分微尺分成60等分，格值1，可估读到0.1。读数时， 以分微尺上的零线为指标。 度数由 落在分微尺上的度 盘分划的注记读 出， 小于1的数值， 即分微尺零线至 该度盘刻度线间 的角值，由分 微尺上读出。,二、J6的读数方法,1、J6 经纬仪采用“分微尺测微器读数法”，分微尺的分划值为 1，估读到获 0.1 ( 即： 6“) 。如图，水平度盘读数为：730424”。 2、“ H ”(horizontal)水平度盘读数， “ V ” (verti

4、cal)竖直度盘读数。,三、光学经纬仪的使用,对中 (centering) 小于 3mm 整平 (leveling) 小于 1 格 1、垂球对中整平法步骤 （1）移动或伸缩三脚架（粗略对中） （2）脚架头上移动仪器（精确对中） （3）旋转脚螺旋使水准管气泡居中（整平） （4）反复（2）、（3）两步。 可以先使三角架三个腿大致等长，摆成等边三角形,2、光学对中整平法步骤 （1）大致水平大致对中 眼睛看着对中器，拖动三脚架 2 个脚，使仪器大致对中，并保持 “ 架头 ” 大致水平。 （2）伸缩脚架粗平 根据气泡位置，伸缩三脚架 2 个脚，使圆水准气泡居中。 （3）旋转三个脚螺旋精平 按“左手大拇指

5、法则”旋转三个脚螺旋，使水准管气泡居中。 1）转动仪器，使水准管与 1 、2 脚螺旋连线平行。 2）根据气泡位置运用法则，对向旋转 1 、2 脚螺旋。 3）转动仪器 90，运用法则，旋转 3 脚螺旋。 （4）架头上移动仪器，精确对中 （5）脚螺旋精平。 （6）反复（4）、（5）两步。,水平角观测,经纬仪的安置,瞄准目标,读数,(1)垂求对中及整平方法 (2)光学对中器对中及整平方法,水平角测量的方法,一、经纬仪的安置 (一) 垂球对中、整平,(二) 光学对中器对中、整平,安置三脚架，粗平，粗对中； 装照准部，拧紧连接螺旋； 用脚螺旋使光学对中器对中； 伸缩架腿整平圆气泡； 用脚螺旋整平长气泡；

6、 松连接螺旋再精确对中； 用脚螺旋精平长气泡。 若不符合要求，再重复6、7步。,水平角观测方法,竖直角观测,竖盘的构造 竖直角公式判定 竖盘指标差 竖直角观测,竖盘的构造,竖盘指标的构造 (一) 指标带水准器的构造 (二) 指标带补偿器的构造 每次读数时需要调整 竖盘的水水准管,3.7 经纬仪的检验和校正,经纬仪的主要轴系及应满足的条件 LLVV 望远镜十字丝应垂直于仪器横轴HH CC HH HH VV 竖盘指标差为零,3.7.2 经纬仪的检验与校正,LLVV的检验与校核 竖丝HH检验与校核 CC HH的检验与校核 HH VV的检验与校核 竖盘指标差的检验与校核 光学对中器的检验与校正,LLV

7、V的检验与校核,检验 先整平仪器，照准部水准管平行于任意一对脚螺旋，转动该对角螺旋使气泡居中，再将照准部旋转180，若气泡仍居中，说明此条件满足，否则需要校正。 校正 用校正针拨动水准管一端的校正螺丝，先松一个后紧一个，使气泡退回偏离格数的一半，再转动脚螺旋使气泡居中。重复检验校正，直到期水准管在任何位置时气泡偏离量都在一格以内。,竖丝HH检验与校核,检验 用十字丝竖丝一端瞄准细小点状目标转动望远镜微动螺旋，使其移至竖丝另一端，若目标点始终在竖丝上移动，说明此条件满足，否则需要校正。 校正 旋下十字丝分划板护罩，用小改锥松开十字丝分划板的固定螺丝，微微转动十字丝分划板，使竖丝端点至点状目标的间

8、隔减小一半，再返转到起始端点。生复上述检验校正，直到无显著误差为止，最后将固定螺丝拧紧。,CC HH的检验与校核,检验 在平坦场地选择相距100m的A、B两点，仪器安置在两点中间的O点，在A点设置和经纬仪同高的点标志（或在墙上设同高的点标志），在B点设一根水平尺，该尺与仪器同高且与OB垂直。检验时用盘左瞄准A点标志，固定照准部，倒罢望远镜，在B点尺上定出B1点的读数，再用盘右同法定出B2点读数。若B1与B2重合，说明此条件满足，否则需要校正。 校正 在B1、B2点间1/4处定出B3读数，使B3=B2(B2B1)/4。拨动十字丝左、右校正螺旋，使十字丝交点与B3点重合。如此反复检校，直到B1B2

9、2cm为止。最后旋上十字丝分划板护罩。,HH VV的检验与校核,在离建筑物10m处安置仪器，盘左瞄准墙上高目标点标志P（垂直角大于30），将望远镜放平，十字丝交点投在墙上定出P1点。盘右瞄准P点同法定出P2点。若P1P2点重合，则说明此条件满足，若P1P25mm，则需要校正。由于仪器横轴是密封的，故该项校正应由专业维修人员进行,竖盘指标差的检验与校核,找一个明确目标，用盘左、盘右读取竖盘读数，计算出竖盘指标差,水平角测量的误差及减弱措施,仪器误差,照准部误差照准部旋转中心与水平度盘中心不重合 视准轴误差 望远镜视准轴不垂直于横轴时，其偏离垂直位置的角值C称视准差或照准差。 横轴误差 当竖轴铅垂

10、时，横轴不水平，而有一偏离值I ，称横轴误差或支架差。 竖轴误差 观测水平角时，仪器竖轴不处于铅垂方向，而偏离一个角度，称竖轴误差。,观测操作误差,观测水平角时，对中不准确，使得仪器中心与测站点的标志中心不在同一铅垂线上即是对中误差，也称测站偏心。 当照准的目标与其它地面标志中心不在一条铅垂线上时，两点位置的差异称目标偏心或照准点偏心。其影响类似对中误差，边长越短，偏心距越大，影响也越大。,外界条件的影响,观测在一定的条件下进行，外界条件对观测质量有直接影响，如松软的土壤和大风影响仪器的稳定；日晒和温度变化影响水准管气泡的运动；大气层受地面热辐射的影响会引起目标影像的跳动等等，这此都会给观测水

11、平角带来误差。因此，要选择目标成象清晰稳定的有利时间观测，设法克服或避开不利条件的影响，以提高观测成果的质量。,录像,光学经纬仪的安置,第二节全站仪基本知识,全站仪介绍,电子经纬仪简介,电子经纬仪与光学经纬仪的根本区别在于它用微机控制的电子测角系统代替光学读数系统。其主要特点是： 1使用电子测角系统，能将测量结果自动显示出来，实现了读数的自动化和数字化。 2采用积木式结构，可和 光电测距仪组合成 全站型电子速测仪 ，配合适当的接口可将电子手簿记录的数据输入计算机，以进行数据处理和绘图,电子经纬仪,光电测距仪,全站型电子速测仪,DT5 电子经纬仪使用,安置仪器及打开电源自检 水平角观测 竖直角观

12、测,索佳DT5 电子经纬仪,第三节全球定位系统简介,一、GPS的定义及历史 1、定义 全球定位系统 GPS （ Global Position 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。,2、GPS 的产生与发展由 TRANSIT 到 GPS （1）1957 年 10 月第一颗人造地球卫星上天，天基电子导航应运而生。 （2）美国 1964 年建成子午卫星导航定位系统 (TRANSIT) 。 （3）美国从 1973 年开始筹建全球定位系统， 1994 年全部建成，投入使用。 GPS 的研制最初主要用于

13、军事目的。如为陆海空三军提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测、应急通讯和爆破定位等方面。随着 GPS 系统步入试验和实用阶段，其定位技术的高度自动化及所达到的高精度和巨大的潜力，引起了各国政府的普遍关注，同时引起了广大测量工作者的极大兴趣。特别是近几年来， GPS 定位技术在应用基础的研究、新应用领域的开拓、软硬件的开发等方面都取得了迅速发展。,二、GPS 系统的组成,1、空间卫星部分。由 21 颗工作卫星和 3 颗备用卫星。 2、地面控制部分。其由 1 个主控站， 5 个监控站和 3 个注入站组成。 3、用户接收机部分。 GPS 接收机的基本类型分导航型和大地型。大地

14、型接收机又分单频型（ L1 ）和双频型（ L1 ，L2 ）。,GPS 系统组成,GPS 空间卫星部分,GPS 地面控制部分,导航型 GPS 接收机 大地型 GPS 接收机,三、GPS 实时动态定位（ RTK ）方法,RTK 定位图,第四节使用仪器注意事项,1、携带仪器时，应注意检查仪器箱盖是否关紧锁好，拉手、背带是否牢固。 2、打开仪器箱之后，要看清并记住仪器在箱中的安放位置，避免以后装箱困难。 3、提取仪器之前，应注意先松开制动螺旋，再用双手握住支架或基座轻轻取出仪器，放在三脚架上，保持一手握住仪器，一手去拧连接螺旋，最后旋紧连接螺旋使仪器与脚架连接牢固。 4、装好仪器之后，注意随即关闭仪器

15、箱盖，防止灰尘和湿气进人箱内。仪器箱上严禁坐人。 5、人不离仪器，必须有人看护，切勿将仪器靠在墙边或树上，以防跌损。 6、在野外使用仪器时，应该撑伞，严防日晒雨淋。 7、若发现透镜表面有灰尘或其他污物，应先用软毛刷轻轻拂去，再用镜头纸擦拭，严禁用手帕、粗布或其他纸张擦拭，以免损坏镜头。观测结束后应及时套好物镜盖。,使用仪器注意事项,8、各制动螺旋勿扭过紧，微动螺旋和脚螺旋不要旋到顶端。使用各种螺旋都应均匀用力，以免损伤螺纹。 9、转动仪器时，应先松开制动螺旋，再平衡转动。使用微动螺旋时，应先旋紧制动螺旋。动作要准确、轻捷，用力要均匀。 10、使用仪器时，对仪器性能尚未了解的部件，未经指导教师许可不得擅自操作。 11、仪器装箱时，要放松各制动螺旋，装入箱后先试关一次，在确认安放稳妥后，再拧紧各制动螺旋，以免仪器在箱内晃动。受损，最后关箱上