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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ca 时 = c+3600 a,二.竖直角定义,在同一竖直面内,瞄准目标的视线与水平视线的夹角。 其范围:=090 ,仰角为正,俯角为负。,2.2 光学经纬仪的使用,经纬仪是测角的仪器,按精度,有: DJ6、DJ2、DJ1,其中“DJ6”表示经纬仪“一测回方向观测中误差为6”。 一、DJ6经纬仪的构造 1、照准部 2、水平度盘 3、基座,1.照准部,照准部(水平)制动、微动 望远镜(竖直)制动、微动 圆水准器 水准管 望远镜 目镜调焦,物镜调焦, 粗瞄准器,十字丝
6、 读数显微镜 竖直度盘 光学对点器,2.水平度盘,水平度盘由光学玻璃制成 顺时针0360刻度; 水平度盘与照准部相互脱离;,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,二、J6经纬仪读数方法,水平度盘读数: 730424,(1)分微尺的分划值为1,估读到 0.1(6“)。 (2)“H”水平度盘读数, “V”竖直度盘读数。,三、J2光学经纬仪的构造,如图与J6相比,增加了: 1、测微轮读数时,对径分划线影像符合。 2、换像手轮水平读数和竖直读数间的互换。 3、竖直读盘反光镜竖直读数时反光。,测微轮,换像手轮,竖直读盘反光镜,四、DJ2的读数方法,一般采用对径重合读数法转动测微轮
7、,使上下分划线精确重合后读数。,五、经纬仪的安置,(1)大致水平大致对中 眼睛看着对中器,拖动三脚架两个脚,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,伸缩三脚架两个脚,使圆水准气泡居中。,(3)脚螺旋精平左手大拇指法则,气泡居中,1、2等高,气泡居中,3与1、2等高,1)转动仪器,使水准管与脚螺旋1、2连线平行。 2)根据气泡位置运用法则,对向旋转脚螺旋1、2 。 3)转动仪器900,运用法则,旋转脚螺旋3 。,(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。,角度测量方法包括: 测回法 方向观测法,2.3角度测量方法,一、测
8、回法 1、适用:2个方向的单角(AOB),2、步骤:(边讲边操作示范) (1)盘左瞄准左边A,配度盘至000X,读取a1。 (2)顺时针旋转瞄准右边B,读取b1。 则上半测回角值:1= b1-a1,1,a1,b1,(3)倒镜成盘右,瞄准右边B,读取b2。,(4)逆时针旋转瞄准左边A,读取a2。 则下半测回角值:2= b2-a2,2,a2,b2,(5)计算角值 若:1-240“(图根级) 则有: = (1+2)/2,3、测回法记录格式,254 24 06,180 05 00,74 19 06,00 04 18,74 23 42,74 19 24,74 19 15,测回法小结:,度盘配置方法: 若
9、观测N个测回,各测回间按180/N的差值来配置度盘。,二、方向观测法,1适用:在一个测站上需要观测两个以上方向。 2步骤:(有四个观测方向),A,B,O,C,D,(1)上半测回 选择一明显目标A作为起始方向(零方向),用盘左瞄准A,配置度盘,顺时针依次观测A、B,C,D,A。,(2)下半测回,倒镜成盘右,逆时针依次观测A,D,C,B,A。 同理各测回间按1800/N的差值,来配置水平度盘。,3计算、记录,(1)半测回归零差: J2 12 “ ;J6 18 “ 。 (2)2C值(两倍照准误差): 2C=盘左读数(盘右读数180)。 一测回内2C互差:J218 “ ;J6不作要求。,(3)各方向盘
10、左、盘右读数的平均值: 平均值=盘左读数+(盘右读数180)/2 注意:零方向观测两次,应将平均值再取平均。 (4)归零方向值 将各方向平均值分别减去零方向平均值,即得各方向归零方向值。 (5)各测回归零方向值的平均值 同一方向值各测回间互差:J2 12“ ;J6 24“ 。,三、竖直角的计算公式,顺时针注记 左=90-L 右=R-270 故一测回竖直角 =(左+右)/2,2、逆时针注记,故有:左= L -90 右=270- R 一测回竖直角: =(左+右)/2,四、经纬仪放样方法,后视点,测站点,待测量点,经纬仪常用的放样方法有极坐标法和交会法,极坐标法需要经纬仪和钢卷尺配合放样,其具体过程
11、如下图所示: 1)分别计算出测站点到后视点和待测量点的方位角,确定出放样的转角 ,并计算出待测量点到测站点的距离S。,2)将经纬仪架在测站点上,后视后视点,转动转角 ,确定出待测量点的方向。 3)顺着测站点到待测量点的方向上用钢卷尺拉出距离S,确定处待测量点。 若:在放样时,只有经纬仪或者只有钢卷尺的时候怎样放样?,角度交会法,1、适用:不便量距时 2、方法: (1) 计算测设元素1、 2。 (2)拨水平角,交出P点。,1,2,距离交会法,1、适用:距离较短,便于量距时。 2、方法: (1)计算平距AP、BP。 (2)量取AP、BP,交会出点P。,2.4经纬仪的检验与校正,经纬仪的主要轴线:
12、1、竖轴VV 2、水准管轴LL 3、横轴HH 4、视准轴CC 5、圆水准器轴LL,一、经纬仪轴线应满足的条件 1、VVLL 照准部水准管轴的检校。 2、HH十字丝竖丝十字丝竖丝的检校 3、HHCC 视准轴的检校,4HHVV横轴的检校 5竖盘指标差应为零 指标差的检校 6光学垂线与VV重合 光学对中器的检校 7. LLVV圆水准器的检验与校正(次 要),二、光学对中器的检校,(1)检验:精密安置仪器后,将刻划中心在地面上投下一点,再旋转照准部,每隔120投下一点,若三点不重合,则需校正。 (2)校正:用拨针使刻划中心向三点的外接圆心移动一半。,三、圆水准器的检校,(1)检验:精平(水准管气泡居中
13、)后,若圆水准气泡不居中,则需校正。 (2)校正:用圆水准气泡校正螺丝使其居中。,内容提要: 全站仪简介 全站仪的功能 全站仪中线测设及断面测量简介,3.全站仪功能介绍,全站仪简介,一、全站仪的发展,二、全站仪构造,棱镜,全站仪的功能介绍,1角度测量 (1)功能: 测水平角 竖直角 (2)方法:与经纬仪相同。 若要测出水平角AOB,则:,当精度要求不高时只需半测回:,瞄准A点置零(0SET)瞄准B点,记下水平度盘HR的大小。,当精度要求高时:可用测回法,步骤同用经纬仪操作,配置度盘时,可以用“置盘”(H SET),2. 距离测量 (1)功能:可测量平距、高差和斜距(全站仪 镜点至棱镜镜点间高差
14、及斜距) (2)方法: 照准棱镜点,按MEAS。,S=ct/2,3坐标测量,(1)功能: 测出目标点的(X,Y,H) (2)原理 1)平面坐标(X,Y)测量原理,2)高程(Z)测量原理,(3)方法,后视点,测站点,待测量点,1) 输入测站X,Y,H,仪器高i,棱镜高t。 2) 瞄准后视点,将水平度盘读数设置为测站至后视点的坐标方位角。 3) 瞄准目标棱镜点,按MEAS(测量)键。,4、点位放样,(1)功能: 根据设计的待放样点P及已知点的坐标,在实地标出P点的平面位置及填挖高度。,(2)原理,1)先在待放样点的大致位置立棱镜对其进行观测,测出当前棱镜位置的坐标。,2)将当前坐标与放样点的坐标相
15、比较,计算出其差值。距离差值dD和角度差dHR或纵向差值X和横向差值Y。,X,Y,后视点,测站点,当前棱 镜位置,待放样点P,dD,dHR,3)根据显示的dD、dHR或X、Y, 逐渐找到放样点的位置。,X,Y,后视点,测站点,当前棱 镜位置,待放样点P,dD,dHR,dHR=000000” dHD=0 m,全站仪中线测设及断面测量简介,基本原理 中线测设:计算中桩坐标全站仪点位放样(极坐标法) 纵断面测量:全站仪测量点的高程(三角高程测量) 横断面测量:确定横断面点位全站仪测量点的高程(三角高程测量),1.中桩坐标的计算,(1)直线段中桩 由起始点坐标和桩号里程,按“坐标正算”公式,可计算出各中桩的坐标。 (2)曲线段中桩 根据曲线要素按照“坐标正算”公式计算出曲线上各中桩的坐标。,2.中桩的实地放样,架全站仪在(导线)控制点上,利用全站仪“点位放样”功能,放样出各中桩。,3.中桩高程测量(纵断面测量),中桩高程测量是在中桩放样的同时进行的。在中桩位置立棱镜,输入仪器高和棱镜高,即可利用全站仪“三维坐标测量”功能,在(导线)控制点上,测出中桩处的地面高程。,4.横断面测量,横断