測量放線全站儀角度、距離高程

第一節(jié)角度測量角度測量原如圖，βBA、C所形成水平角，B點也稱為測站點。水平角的那么我們?nèi)绾螠y得水平角βB點的上方水平安置一個有時候指標(biāo)也一起轉(zhuǎn)動。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)A點的時候，指標(biāo)就指向水平圓盤上的分劃a，當(dāng)望遠(yuǎn)Cc，假如圓盤的分劃是順時針的，則方向線高于水平方向線時稱仰角取正號反之為俯角取負(fù)號豎直角取值范 90（如小圖）。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo)時，豎直圓盤隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動，指標(biāo)指向圓盤上的照準(zhǔn)部設(shè)備（望遠(yuǎn)鏡）經(jīng)緯儀的構(gòu)造和使經(jīng)緯儀分光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀兩大類 世界上的第一臺光學(xué)經(jīng)緯儀 Wild生產(chǎn)的，目前Leica(原Wild廠)生產(chǎn)的經(jīng)緯 。T—Th DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀主要由照準(zhǔn)部、水平度盤和基座構(gòu)成。其主要構(gòu)造如下劃板組成）、橫軸（望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)軸）、U形支架（用于支撐望遠(yuǎn)鏡）、豎軸（轉(zhuǎn)軸的幾何中心）、豎直度盤（用于測量豎直角，順時針或逆時針刻劃）鏡（用來水平度盤和豎直度盤的讀數(shù)）、調(diào)節(jié)螺旋等。劃從6錯誤。1-望遠(yuǎn)鏡制動螺旋2-望遠(yuǎn)鏡微動螺旋3-物鏡4-物鏡調(diào)焦螺旋5-目鏡6-目鏡調(diào)焦螺旋7-粗瞄準(zhǔn)器8-度盤讀數(shù)顯微鏡9-度盤讀數(shù)顯微鏡調(diào)焦螺旋10-照準(zhǔn)部管水準(zhǔn)器11-光學(xué)對中器12-度盤照明反光鏡13-盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器14-豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器觀察反射鏡15-豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器微動螺旋16-水平方向制動螺旋17-水平方向微動螺旋18-水平度盤變換手輪與保護(hù)蓋19-圓水準(zhǔn)器20-基座21-軸套固定螺旋22-腳螺旋DJ6 格的角度值就為在讀數(shù)顯微鏡窗口內(nèi)，“平”或HZ（horizon）（或“—”）表示水平度盤讀數(shù)，“立”V（vertical）（或“┴”）表示豎盤讀數(shù)。06（在水平度盤上讀214°（4'06”2″）當(dāng)度盤刻劃影像不位于雙指標(biāo)線92°+a，a92°的度盤分劃調(diào)節(jié)到雙指標(biāo)線的時，測微尺上的位移也是72030′，順時針注記。當(dāng)度盤刻劃影像移動1格也即0.5°或30′時，對應(yīng)于測微尺上移動90格，則測微尺上1格30×60″÷90=201格的十分之一，即為 DJ2級光學(xué)經(jīng)緯其構(gòu)造與DJ6基本相同，區(qū)別主要在讀數(shù)設(shè)備和讀數(shù)方DJ2DJ2級光學(xué)經(jīng)緯儀一般采用對徑分劃影像符合的讀數(shù)裝置。入射光線經(jīng)過一系列棱鏡和18023203度這一對分劃。（且要求這一對注記為相距最近的一對）221052250分。然后從測微尺窗口中分?jǐn)?shù)和秒數(shù)。前面65858.6658.6秒。最后將度盤窗口的讀數(shù)與測微尺窗口的讀數(shù)相加（225658.6秒）水平角測量方經(jīng)緯儀的操作步驟（光學(xué)對中法123粗平：伸縮腳架腿，使圓水準(zhǔn)氣泡居中精平：旋轉(zhuǎn)腳螺旋，使管水準(zhǔn)氣泡居中4對光和物鏡對光：1★基本步1）B點安置經(jīng)緯儀，A、C。瞄準(zhǔn)CC左，記錄。稱為上半測回。計算上半測回角值：βCACC右，記錄。然后旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，AA右，記錄。稱為下半測回。計算下半測回角值：β下=C右–A（J6級經(jīng)緯儀計算一測回角值β（β上β下）180/n變換水平度盤起始位置（n為測回數(shù)）。這是為了減少360再減左邊讀數(shù)。23333經(jīng)緯儀操作同測回①盤左位置：將度盤配成稍大于0。選擇某一目標(biāo)作為瞄準(zhǔn)的起始方向，如選擇目標(biāo)A，那A方向就稱為零方向。瞄準(zhǔn)A然后順時針方向依次瞄準(zhǔn)目標(biāo)B、C、D后要再次瞄準(zhǔn)A，讀數(shù)，稱為歸零。兩次瞄準(zhǔn)A的讀數(shù)之差，稱為半測回歸零差。要求半測回歸零差≤18″（J212″），完成上半測回的觀測。②盤右位置：瞄準(zhǔn)起始方向目標(biāo)A讀數(shù)，然后逆時針方向依次瞄準(zhǔn)目標(biāo)D、C、B并讀數(shù)。同A。半測回歸零差≤18″，完成下半測回的觀測。以上稱為一個測回的觀測，如果觀測多個測回，測回間仍按180/N變換起始方向的③計算兩倍照準(zhǔn)誤差2C差1802C（注：J6J22C18″之內(nèi)⑤計算歸零方向值 如果觀測了多個測回，則同一方向各測回歸零方向值互差 ）。如果滿⑥計算水平角。相鄰兩方向歸零方向值的平均值之差即為該兩方向間的水平角3 超過2格時，應(yīng)重新整平與豎直角測量方

圖 圖經(jīng)緯儀的豎盤包括豎直度盤、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋豎直度盤注記從0到360°進(jìn)行分劃，分為順時針注記（圖a）和逆時針注記(圖b)豎盤讀數(shù)指標(biāo)(verticalindex)與豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管(verticalindexbubbletube)連接在一起，9090°(0°、18027090°)。270（無論豎盤是順時針還是逆時針注記0LαL0α。由圖得： (L盤左讀數(shù)) α右=R- α=（α左+α右）/2=（R-L- α左α左=L-90α右270α=（α左+α右）/2=（L-R 豎直角計 的判斷法90、270。然后抬高望遠(yuǎn)鏡 則α＝讀數(shù)－常數(shù)若讀數(shù)減 則α＝常數(shù)－讀 的角度x。這個角度x稱為豎盤指標(biāo)差。計算：當(dāng)豎盤指標(biāo)的偏移方向與豎盤注記增加的方向一致時，指標(biāo)差為正，反之為負(fù)盤左的讀數(shù)90+x，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡傾斜了一個α，α就是豎直角，這時豎盤指標(biāo)讀數(shù)L。那么L的分劃與90+x故存在指標(biāo)差x時豎直角計 為（順時針注記盤左：α=(90+x)– 盤右：α= (1)(2)式也可變?yōu)棣?(90°+x)–L＝α左＋x α=R–(270°+x)＝α右 α左、α右α=(α左+α右)/2=（R–L- （3）（4）兩式相減，可得指標(biāo)差x計 為x=(R+L-360)/2＝（α右－α左盤左：α=L－(90+x)＝α左 盤右：α=(270°+x)－R＝α右＋ （盤左、右觀測取平均為：α=(α左+α右)/2=（R–L＋180°）/2）指標(biāo)差x計算 x＝（α左－α右）/2=(R+L- 數(shù)L；n2～4步，取各測回豎直角的平均值。精密經(jīng)緯儀介世界上第一臺電子經(jīng)緯儀(electronicthlite)1968年研制成功，80年代初生產(chǎn)出商過度盤的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，再將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻嵌戎?，并顯示在屏幕上或者在儀器a。度分劃值越小，測角的精度越高。例如，在一個80mm直徑的光柵度盤上，如果刻劃有12500條細(xì)線（每毫米50條），那么柵距的分劃值為1分44秒。這個精度并不算高，如 小的角度，此時就會出現(xiàn)明暗相間的條紋，該條紋稱為摩爾條紋。我們在光柵度盤的上面莫爾條紋有幾個特點ω為紋距，d為柵距，θ為兩光柵之間傾角，ρ’為一弧度所對應(yīng)的分?jǐn)?shù)，為3438’很。那么現(xiàn)在紋距將柵距放大了，對紋距細(xì)分相對容易。因此在電流的一個正弦周期內(nèi)J2-JDBDJ2用于建筑的軸線投測、隧道測量、大型管線的鋪設(shè)、橋梁工程、大型船舶制造、飛機形經(jīng)緯儀的檢驗與校LL⊥VV橫軸垂直于視準(zhǔn)軸HH⊥CC橫軸垂直于豎軸HH⊥VV1（LL⊥VV）居中。然后旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部180，若氣泡不居中，則需校正。12、十字絲豎絲垂直于橫軸的檢驗與校3（HH⊥CC）檢驗：60A、BA、BO，A，BABOC60校正：（由于B1B2是4C在尺上的反映值）計算出B3的值（B3B2＝B1B2/4），然后用撥針撥動十字絲分劃板上的左右校正螺絲，使十字絲豎絲對準(zhǔn)尺上的讀數(shù)B3。（此項檢驗、校正需反復(fù)進(jìn)行4、橫軸垂直于豎軸（HH⊥VV）檢驗：在距儀器20-30米的墻上選擇一個高目標(biāo)P，量出經(jīng)緯儀到墻的水平距離D。用盤P（90）P1P然后將望遠(yuǎn)鏡放平（270）在墻上定出一點P2。如果P1與P2重合，則橫軸垂直 ，如果i大于需校正PP度，使十字絲交點對準(zhǔn)P點。5、豎盤指標(biāo)差的檢驗與校如果指標(biāo)差超過1分則需校正。螺旋使豎盤讀數(shù)為R’（因為指標(biāo)在動，因此讀數(shù)變化），此時豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡必不居6、光學(xué)對中器的檢驗與校中標(biāo)志不再對準(zhǔn)P，則需校正。校正：180P’PP’O，O角度測量的誤差分1、視準(zhǔn)軸誤原因：即視準(zhǔn)軸不垂直于儀器橫軸時產(chǎn)生的誤差22C。C望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)的是一個圓錐面。OA1OA2分別是盤左、盤右位置時的視準(zhǔn)軸，它們都相對OACCXC就是視準(zhǔn)軸誤差所引起的水平度盤的讀數(shù)誤差。XC的大小可以用下 表示XC存在，并且大小相等，符號相反。消減措施：取盤左盤右觀測的平均值2、橫軸誤原因：橫軸不垂直于儀器豎軸的誤差影響：HHVVi，即傾斜后的橫軸與原來橫軸之間iN1AA1OA1ON1Xi就是橫軸誤差對水平度盤分析：(1)α=0，xi0；αxi增大；即α消減措施：取盤左盤右觀測的平均值3、豎軸誤原因：儀器豎軸不鉛垂所產(chǎn)生的誤差消減措施：不能用盤左盤右取平均值消除，只能嚴(yán)格整平儀器來削弱它的影響4、照準(zhǔn)部偏心差（或稱度盤偏心差原因：水平度盤的分劃中心與照準(zhǔn)部的旋轉(zhuǎn)中心不重合而產(chǎn)生的誤差影響：如圖所示：o為度盤分劃中心，o’為照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心。如果有照準(zhǔn)部偏心差時，當(dāng)盤aa左’a左a左’＝aa右’＝a右分析：a左+a右＝a’左a右消減措施：取盤左盤右觀測的平均5、豎盤指標(biāo)差6、度盤分劃誤差1、測站偏心誤差（對中誤差原因：對 確，使儀器中心與測站點不在同一鉛垂線上影響：如圖，設(shè)測站點為B點，實際對中的點即儀器中心點為 影響分析：1）與e、成正消減措施：要嚴(yán)格對中，尤其在短邊測量時2、目標(biāo)偏心誤影響分析：（1）與瞄準(zhǔn)高度、目標(biāo)傾斜角成正消減措施：目標(biāo)桿要豎直，盡量瞄準(zhǔn)桿的底3、瞄準(zhǔn)、讀數(shù)等誤瞄準(zhǔn)誤差（P=60，人眼的分辨率，V望遠(yuǎn)鏡的放大率）讀數(shù)誤差（J6級）（儀器讀數(shù)設(shè)備最小分劃）m=3(J2級消減措施：仔細(xì)瞄準(zhǔn)，消除視差，認(rèn)真讀數(shù)或改進(jìn)讀數(shù)方法距離測量、直線定10公里的范圍之內(nèi)，地影后水平距離就稱為距離測距GPS測量等。的視距絲及視距標(biāo)尺按幾何光學(xué)原理進(jìn)距；電磁波測距是用儀器發(fā)射并接收電磁波，通過測量電磁波在待測距離上往返的時間解算出距離；GPS測量是利用兩臺GPS接收空間軌道上4顆發(fā)射的精密測距信號，通過距離空間交會的方法解算出兩臺鋼尺量（0.4mm20m、30m、50m等幾種。鋼尺的基本分劃為厘米，在每厘米、每分米及每米處印， 1/1000~1/5000。如果采用精密量距的方24米。因瓦尺由于受外界溫度的影響很小，所以量其它輔助垂球：用于在不平坦地面丈量時將鋼尺的端點垂直投影到地面。因為用鋼尺量距量取A、BA、B1、2A、BAA、B桿同側(cè)，構(gòu)成視線，指揮乙左右移動標(biāo)桿，直到甲從A點沿標(biāo)桿的同一側(cè)看到A、2、B三支標(biāo)桿成一條線12（定線時，乙所持標(biāo)桿應(yīng)豎直，利用食指和拇指標(biāo)桿的上部，稍微提起，利用重心使標(biāo)桿自然豎直。A、B兩點互相通視，將經(jīng)緯儀安置在A點，用望遠(yuǎn)鏡縱絲瞄準(zhǔn)B點，制動照準(zhǔn)部，B30m1個尺段。5、求出從AB的長度D往=n*L+q（n為整尺段數(shù)，L為整尺段長，q6BAD返。最后取往測和返K來表示的。K|D往D返|D平均＝1MD平均=(D往+D返)/2在平坦地區(qū)進(jìn)行鋼尺量距，K允=1/3000（相對誤差應(yīng)不大于/13000，若在地區(qū)相1/1000。如K＜K 則D平均為最后結(jié)果例：A、B162.73m（D往162.78m（D返，則AB162.755（注意：K1/M的形式當(dāng)量距的坡度均勻時，可采用斜量法。即沿著斜坡量取斜距L再 （需要測得豎直角或高差當(dāng)?shù)貏萜鸱淮髸r可采用平量法。丈量由AB點進(jìn)行，甲立于A點，指揮乙將尺拉在AB方向線上。甲將尺的零端對準(zhǔn)A點，乙將鋼尺抬高，并且目估使鋼尺水平，然后用垂球尖將尺段的末端投影到地面上，插上測釬。若地面傾斜較大，將鋼尺抬平有時，可將1/1000~1/5000，當(dāng)要求量距的相對誤差更小時，100Nlt=l0+l+a(t-t0)lttl＝l’－l0（l’l’lt的區(qū)別a1.2×10-511t的，那如何求這一尺段改正后的長度呢？這需要將上面的稍微變通一下： ld+a(t-t0)l＋ld＝l/l0llh＝－h(huán)2/2l（傾斜改正總是負(fù)數(shù)）ltat-t0這里假設(shè)鋼尺整尺段長的改正數(shù)為30.008m，測得高h(yuǎn)＝－0.292mt＝26.8℃：ld＝8/30*lh＝－（－0.292）2/2×29.8652＝－1.4mm；故d=l0+ lt＋lh＝29.8742m長誤度誤尺傾斜和垂曲誤線誤大1mm。力誤2.6kg量誤丈量時在地面上標(biāo)志尺端點位置處插測釬，前、后尺手配合不佳，余長讀數(shù)等尺易生銹尺易折斷③丈量時，鋼尺末端的持尺員應(yīng)該用尺夾 碾壓 將鋼尺沿地面拖拉，以免磨損尺面分劃⑥收卷鋼尺時，應(yīng)按順時針方向轉(zhuǎn)動鋼尺搖柄， ，以免折斷鋼尺 1/300部測量中。Bmn可以視距尺上M、Nl稱為尺間隔（或視距間隔l=M由三角形相似（FMNFm’n’） （p為望遠(yuǎn)鏡中上下視距絲的間距故 則（K為視距乘常數(shù)，C為視距加常數(shù)在設(shè)計儀器的時候，通常使K＝100，C約為0，因此視線水平時的視距計 為ABi為儀器高，可以用鋼卷尺量，v以不能套用視線水平時的視距，而需要推出新的。O點旋轉(zhuǎn)α角，此時視線就與旋轉(zhuǎn)后的視距尺垂直了，我們只要求出視距尺旋轉(zhuǎn)后的視距間隔（MNl’，就可以按照視線水平時的求出視線長度（OQφ34φ/217’=∠α，所以由三角函數(shù)可得：故(OM+ON)=(OM’+ON’)COSα即由水平時視 得斜距S=ABD=Scosα=h’稱為初算高差或高差計算值h’=Ssinα=Klcosαsinα= h’＝Dtanαh=h’+i-v=1/2*Kl*sin2α+i–v=Dtanα+i–vAB在測站上安置儀器，量取儀高，精確到瞄準(zhǔn)豎直于測點上的標(biāo)尺，使中絲讀數(shù)等于儀高用上、下視距絲在標(biāo)尺上讀數(shù)，得視距間隔 光電測 子技術(shù)的發(fā)展，在20世紀(jì)40年代末人們發(fā)明了電磁波測距儀。所謂電磁波測距是用電磁 出了世界上第一臺激光測距儀AGA-8，白天測程為40km，夜間測程達(dá)60km，測距精度(5mm+1ppm)23kg。 產(chǎn)了JCY-2型激光測距儀。白天測程為20km，測距精度(5mm+1ppm)，主機重量16.3kg。①用微波段的無線電波作為載波的微波測距②用激光作為載波的激光測距③用紅外光作為載波的紅外測距后兩者又統(tǒng)稱為光電測距儀（均采用光波作為載波屬于中、短程測距儀(15km以下)，一般用于小地區(qū)控制測量、地形測量、地籍測量能測定光在距離D上往返 計算出AB兩點的距離：D=(C*t2D)/其中：DAB兩點的距離；Ct2D為光從儀器-棱鏡-儀器的時D上往、返一次的時間t2D的不同，光電測距儀可分為脈由于計數(shù)器只 0.5－1m。 公司的DI3000，標(biāo)稱精度可達(dá)到3mm＋3ppm。上往返的相位移來解算距離的，也就是通過測量光波如圖：從發(fā)射鏡發(fā)射的光波經(jīng)反射棱鏡反射后由接收鏡接收后所展開的圖形。我們知π，假設(shè)正弦光波經(jīng)過發(fā)射和接收后的相位移為則φN個（整數(shù)個）2周期和不足一個周期的相位移Δφ，即假設(shè)正弦光波的時間為tf，由于頻率的定義是光波一秒鐘振蕩的tf×t2π，所以正弦t秒后相位移為 （1（2）故 u稱為光尺（或測尺，即光尺為半個波長。如果正弦光波的頻率越大，則光波的波長f＝75kHzu＝2kmf＝15MHz時，u＝10m我們能夠測出正弦光波在待測距離上往 的整周期相位移的數(shù)目N以及不足一個周的小 ，則可以根 3求出待測距離D。實際上，我們可以將光尺想象成一把在相位式光電測距儀中有一個電子部件，叫做相位計，它將發(fā)射鏡發(fā)射的正弦波與收鏡接收到的正弦波的相位進(jìn)行比較，就可以測出不足一個周期的小 ，其測相誤10km10尺變短，又會出現(xiàn)另外的問題。由于相位計只能測不足一個周期的小 ，不能測出就測不出，這就出現(xiàn)了測程（即測距長度）就要短，測程也會縮短。如果要保證測程，光尺就要長，精度隨之降低。尺，用長的光尺保證測程，稱為粗尺。這就解決了測程和精度的。 測距儀測距的過程中，由于受到儀器本身的系統(tǒng)誤差以及外界，會造成測距精度儀器常數(shù)包括加常數(shù)和乘常數(shù)加常數(shù)改正：加常數(shù)K產(chǎn)生的原因是由于儀器的發(fā)射面和接收面與儀器中心不一致，反光致。因此，測距儀測出的距離還要加上一個加常數(shù)K進(jìn)行改正。測量成果存在著隨距離變化的系統(tǒng)誤差，其比例因子稱乘常數(shù)R。我們由測距的距儀測出的距離還要乘上一個乘常數(shù)R進(jìn)行改正。 測距的測尺長度是在一定的氣象條件下推算出來的但是儀器在野外測量時的氣象條件與標(biāo)準(zhǔn)氣象不一致使測距值產(chǎn)生系統(tǒng)誤差所以在測距時應(yīng)該同時測定環(huán)境溫度和氣壓然后利用廠家提供的氣象改正 計算改正值，或者根據(jù)廠家提供的對照表查找對應(yīng)的改值。對于有的儀器，可以將氣壓和溫度輸入到儀器中，由儀器自動改正。儀一般都與經(jīng)緯儀組合，測距的同時可以測出豎直角αz，然后按上面計算mD=(A+B·10-6D)mD=式中：A為固定誤差，即測一次距離總會存在這么多的誤差；B為比例誤差系數(shù)，表示每 就會存在這么多誤差。1ppm＝1mm/1km＝1×10-6；D為所測距離，單位km2全站儀(totalstation)是全站型電子速測儀的簡稱，它是由電子測角、光電測距、微型全站儀的主要品牌有0.5”TC2001＋1pp。自動直線定直線定向：確定地面直線與標(biāo)準(zhǔn)方向間的