工程測(cè)量學(xué)第四章

工程測(cè)量學(xué)第四章第一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4

工程測(cè)量的儀器與方法第二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日角度是幾何測(cè)量的基本元素，包括水平角和垂直角。角度測(cè)量的儀器主要是經(jīng)緯儀，分為光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀兩大類。4.1

角度測(cè)量第三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.1.1

光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)WildT2第四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.1.2

水平角觀測(cè)：測(cè)回方向第五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.1.3

垂直角觀測(cè)：三絲法中絲法

第六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日在光學(xué)經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)部中，將讀數(shù)系統(tǒng)用電子度盤替代光學(xué)模擬度盤，實(shí)現(xiàn)度盤讀數(shù)的自動(dòng)化，則成為電子經(jīng)緯儀。用于電子經(jīng)緯儀的角度傳感器主要有兩種：編碼度盤和動(dòng)態(tài)測(cè)角系統(tǒng)。4.1.4

電子經(jīng)緯儀第七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日度盤容量與碼道數(shù)的關(guān)系：編碼度盤測(cè)角原理分辨率與碼道數(shù)的關(guān)系：碼道數(shù)、分辨率有限，需采用測(cè)微裝置(拓普康ET-2)第八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日光柵動(dòng)態(tài)測(cè)角原理設(shè)單位角度為：則任一個(gè)角度均可表示為：－利用內(nèi)外光柵探測(cè)器的信號(hào)延遲時(shí)間來(lái)測(cè)定。n－利用四個(gè)標(biāo)志之間的時(shí)間隔來(lái)確定和檢核。徠卡TC2000固定光柵探測(cè)器活動(dòng)光柵探測(cè)器第九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日南方電子經(jīng)緯儀第十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日徠卡T3000電子經(jīng)緯儀第十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.1.5目標(biāo)照準(zhǔn)自動(dòng)化第十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日在角度測(cè)量時(shí)，ATR自動(dòng)識(shí)別并照準(zhǔn)目標(biāo)主要有三個(gè)過(guò)程：目標(biāo)搜索過(guò)程目標(biāo)照準(zhǔn)過(guò)程測(cè)量過(guò)程4.1.5目標(biāo)照準(zhǔn)自動(dòng)化第十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.1.6陀螺經(jīng)緯儀第十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日方位角：坐標(biāo)方位角磁方位角（磁偏角）——

羅盤真方位角（子午收斂角）——陀螺經(jīng)緯儀或天文測(cè)量方法第十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日陀螺經(jīng)緯儀定向基本原理將高速旋轉(zhuǎn)的陀螺懸掛，陀螺在地球自轉(zhuǎn)影響下，陀螺軸在子午線方向左右擺動(dòng)，其擺動(dòng)的平衡位置就是該點(diǎn)的子午線北方向。實(shí)現(xiàn)真北方向的測(cè)量第十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日陀螺經(jīng)緯儀應(yīng)用真北方向的測(cè)量豎井定向輔助定向隧道貫通第十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.1.6陀螺經(jīng)緯儀第十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.1.6陀螺經(jīng)緯儀第十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.1.6陀螺經(jīng)緯儀第二十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日距離是幾何測(cè)量的基本元素，距離測(cè)量的方法主要有三種：直接丈量間接視距測(cè)量物理測(cè)距第二十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日鋼尺量距一般包括以下幾方面工作：定線量距測(cè)量定向樁之間的高差成果整理4.2.1鋼尺量距第二十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.2.2電磁波測(cè)距第二十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.2.2電磁波測(cè)距第二十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.2.2電磁波測(cè)距第二十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日電磁波測(cè)距儀的使用測(cè)距儀一般由照準(zhǔn)頭、控制器、電源和反射器四部分組成，一般與經(jīng)緯儀連接使用。

儀器加常數(shù)和乘常數(shù)改正氣象改正傾斜改正4.2.2電磁波測(cè)距第二十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.2.3雙頻激光干涉測(cè)量第二十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.2.3雙頻激光干涉測(cè)量第二十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.2.4偏距測(cè)量第二十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直法

采用激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直時(shí)，活動(dòng)覘牌法中的覘牌是由中心裝有兩個(gè)半圓的硅光電池組成的光電探測(cè)器。兩個(gè)硅光電池各連接在檢流表上，如激光束通過(guò)覘牌中心時(shí)，硅光電池左右兩半圓上接收相同的激光能量，檢流表指針在零位。反之，檢流表指針就偏離零位。這時(shí)，移動(dòng)光電探測(cè)器使檢流表指針指零，即可在讀數(shù)尺上讀取讀數(shù)。為了提高讀數(shù)精度，通常利用游標(biāo)卡尺，可讀到0.1mm。當(dāng)采用測(cè)微器時(shí)，可直接讀到0.01mm。第三十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直法的操作要點(diǎn)為：

①將激光經(jīng)緯儀安置在端點(diǎn)A上，在另一端點(diǎn)B上安置光電探測(cè)器。將光電探測(cè)器的讀數(shù)安置到零上。調(diào)整經(jīng)緯儀水平度盤微動(dòng)螺旋，移動(dòng)激光束的方向，使在B點(diǎn)的光電探測(cè)器的檢流表指針指零。這時(shí)，基準(zhǔn)面即已確定，經(jīng)緯儀水平度盤就不能再動(dòng)。

②依次在每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)處安置光電探測(cè)器，將望遠(yuǎn)鏡的激光束投射到光電探測(cè)器上，移動(dòng)光束探測(cè)器，使檢流表指針指零，就可以讀取每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)面的偏離值。

為了提高觀測(cè)精度，在每一觀測(cè)點(diǎn)上，探測(cè)器的探測(cè)需進(jìn)行多次。第三十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日波帶板激光準(zhǔn)直法

波帶板激光準(zhǔn)直系統(tǒng)由三個(gè)部件組成：激光器點(diǎn)光源，波帶板裝置和光電探測(cè)器。

用波帶板激光準(zhǔn)直系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)直測(cè)量如圖所示。波帶板激光準(zhǔn)直測(cè)量方形波帶板

圓形波帶板第三十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日在基準(zhǔn)線兩端點(diǎn)A、B分別安置激光器點(diǎn)光源和探測(cè)器。在需要測(cè)定偏離值的觀測(cè)點(diǎn)C上安置波帶板。當(dāng)激光管點(diǎn)燃后，激光器點(diǎn)光源就會(huì)發(fā)射出一束激光，照滿波帶板，通過(guò)波帶板上不同透光孔的繞射光波之間的相互干涉，就會(huì)在光源和波帶板連線的延伸方向線上的某一位置形成一個(gè)亮點(diǎn)（采用圓形波帶板）或十字線（采用方形波帶板）。根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)的具體位置，對(duì)每一觀測(cè)點(diǎn)可以設(shè)計(jì)專用的波帶板，使所成的象正好落在接收端點(diǎn)B的位置上。利用安置在B點(diǎn)的探測(cè)器，可以測(cè)出AC連線在B點(diǎn)處相對(duì)于基準(zhǔn)面的偏離值,則C點(diǎn)對(duì)基準(zhǔn)面的偏離值為：第三十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日偏離值計(jì)算波帶板激光準(zhǔn)直系統(tǒng)中，在激光器點(diǎn)光源的小孔光欄后面安置一個(gè)機(jī)械斬波器，使激光束成為交流調(diào)制光，這樣即可大大削弱太陽(yáng)光的干涉，可以在白天成功地進(jìn)行觀測(cè)。

盡管一些試驗(yàn)表明，激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直法，在照準(zhǔn)精度上可以比直接用經(jīng)緯儀時(shí)提高5倍，但對(duì)于很長(zhǎng)的基準(zhǔn)線觀測(cè)，外界影響（旁折光影響）已經(jīng)成為精度提高的障礙，因而有的研究者建議將激光束包在真空管中以克服大氣折光的影響。第三十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日小關(guān)子水電站閘壩大氣激光準(zhǔn)直系統(tǒng)第三十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.3.1幾何水準(zhǔn)測(cè)量第三十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子水準(zhǔn)儀的測(cè)量原理由于生產(chǎn)電子水準(zhǔn)儀的各廠家采用不同的專利，測(cè)量標(biāo)尺也各不相同，因此讀數(shù)原理各異，下面主要介紹徠卡和蔡司兩家公司生產(chǎn)的電子水準(zhǔn)儀的測(cè)量原理。4.3.1幾何水準(zhǔn)測(cè)量第三十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.3.1幾何水準(zhǔn)測(cè)量徠卡電子水準(zhǔn)儀原理第三十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.3.1幾何水準(zhǔn)測(cè)量蔡司電子水準(zhǔn)儀原理第四十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.3.1幾何水準(zhǔn)測(cè)量第四十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子水準(zhǔn)儀的應(yīng)用由于電子水準(zhǔn)儀優(yōu)點(diǎn)顯著，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、工業(yè)測(cè)量等領(lǐng)域。4.3.1幾何水準(zhǔn)測(cè)量第四十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.3.2液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量原理第四十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)定高程的一種方法；應(yīng)用范圍：敷設(shè)電纜、確定自流管線標(biāo)高、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備安裝、大壩橋梁等基礎(chǔ)沉降觀測(cè)。特點(diǎn)：適合有輻射、危險(xiǎn)、爆炸、蒸汽、塵土等惡劣工作環(huán)境。第四十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日關(guān)鍵技術(shù)—液面高度/位置的確定

確定方法：目視法目視接觸法電感、光感遙測(cè)法4.3.2液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量第四十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日“飛來(lái)峽水利樞紐大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)”中設(shè)置的靜力水準(zhǔn)儀壩基礎(chǔ)廊道內(nèi)的發(fā)電機(jī)廠房壩段和溢流壩段，分別設(shè)置了4條靜力水準(zhǔn)線，共18個(gè)靜力水準(zhǔn)儀測(cè)點(diǎn)和4個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)第四十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日J(rèn)SY-1型液體靜力水準(zhǔn)遙測(cè)裝置第四十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.3.3三角高程測(cè)量第四十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日精密三角高程測(cè)量測(cè)定高程的一種方法；應(yīng)用前途：高精度全站儀的發(fā)展，使得精密三角高程測(cè)量在一定程度代替水準(zhǔn)測(cè)量；特點(diǎn)：勞動(dòng)強(qiáng)度較低，工作效率高。第四十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日單向觀測(cè)法：儀器安置在一個(gè)已知點(diǎn)（工作基點(diǎn)），觀測(cè)到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平距離D、垂直角α、儀器高i和目標(biāo)高v

，計(jì)算高差h1

單向觀測(cè)及其精度球氣差系數(shù)第五十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日二.較遠(yuǎn)距離的三角高程測(cè)量二、較遠(yuǎn)距離的三角高程測(cè)量距離較遠(yuǎn)時(shí)，考慮地球曲率差和大氣折光差對(duì)高差的影響，應(yīng)對(duì)觀測(cè)得到的高差加“兩差”改正：球差改正：氣差改正：兩差改正：o第五十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日球差改正：氣差改正：兩差改正：三角高程測(cè)量中的“球氣差”改正經(jīng)研究，因大氣折光引起的視線曲率半徑約為地球曲率半徑的7倍，取k=1/7上式中地球半徑R=6371

km

，水平距離D以km為單位第五十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日中間法：儀器安置在一個(gè)已知點(diǎn)（工作基點(diǎn)）和監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間，通過(guò)觀測(cè)點(diǎn)到工作基點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平距離D1和D2、垂直角α1和α2、目標(biāo)高v1和v2

，計(jì)算兩點(diǎn)高差h2

中間法及其精度第五十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日對(duì)向觀測(cè)法：儀器安置在一個(gè)已知點(diǎn)（工作基點(diǎn)）和監(jiān)測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)兩點(diǎn)的D1和D2、垂直角α1和α2、儀器高i1和i2、目標(biāo)高v1和v2

，計(jì)算兩點(diǎn)高差h3

對(duì)向觀測(cè)及其精度球氣差系數(shù)第五十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.3.4傾斜測(cè)量第五十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第五十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.4準(zhǔn)直測(cè)量第五十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.4準(zhǔn)直測(cè)量第五十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.4準(zhǔn)直測(cè)量第五十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.4準(zhǔn)直測(cè)量第六十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.5坐標(biāo)測(cè)量第六十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.5坐標(biāo)測(cè)量第六十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.5坐標(biāo)測(cè)量第六十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、激光跟蹤儀激光跟蹤儀的基本組成：角度測(cè)量部分距離測(cè)量部分跟蹤部分控制部分支撐部分4.5坐標(biāo)測(cè)量第六十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.5坐標(biāo)測(cè)量第六十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.5坐標(biāo)測(cè)量第六十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.5坐標(biāo)測(cè)量第六十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.5坐標(biāo)測(cè)量第六十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，