測量工具方法

1、1基本工作原理 GPS RTK(Real Time Kinematic)tj 量技術(shù)是以載波相位觀測量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS實(shí) 時(shí)動(dòng)態(tài)測量定位系統(tǒng)。RTK系統(tǒng)采用差分法降低了載波相位測量改正后的殘余誤差及接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星改正 后的殘余誤差等因素的影響，測量精度達(dá)到厘米級。 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量的基本工作方法是，在基準(zhǔn)站上安置1臺(tái)GPS接收機(jī)，對所有可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的觀 測，并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測站(流動(dòng) 站)。在流動(dòng)站上，GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過無線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^ 測數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后根據(jù)GPS相對定位的原理，即時(shí)解算出相對基準(zhǔn)

2、站的基線向量，解算出基準(zhǔn)站的 WGS 一 84坐標(biāo)；再通過預(yù)設(shè)的wGS 一 84坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)，實(shí)時(shí)地計(jì)算并顯示出用戶需 要的三維坐標(biāo)及精度。 2儀器設(shè)備的發(fā)展 2.1國外的主要進(jìn)展90年代后，GPS儀器又有了一些新發(fā)展。相繼推出了多態(tài)雷達(dá)系統(tǒng)、層析雷達(dá)系 統(tǒng)。三維雷達(dá)技術(shù)具有明顯提高解決淺層地質(zhì)問題的能力，但卻因耗時(shí)費(fèi)力得不到普遍的應(yīng)用。為此， Frank Lehman等研制出空自動(dòng)的組合地質(zhì)雷達(dá)激光經(jīng)緯儀系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)，一人可在2h內(nèi)完成25mK 25m范圍的三維數(shù)據(jù)采集。三個(gè)方向上的定位精度為士 2. 5cmo數(shù)據(jù)處理、成圖可在lh內(nèi)完成，比傳統(tǒng)方 法的效率提高5-10倍

3、。 2.2國內(nèi)的進(jìn)展90年代我國引進(jìn)了一批地質(zhì)雷達(dá)儀器并將它用于工程和災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查。近年來，國內(nèi)地 質(zhì)雷達(dá)儀器的研制也取得了較大的進(jìn)展煤炭科學(xué)院西安分院物探所研制成功了適用于礦山防爆要求的DVL防 爆型礦井雷達(dá)系列。原電子工業(yè)部第二十二研究所相繼研究成功了 LT 一 1 ,2,3型GPS o航天工業(yè) 總公司愛迪爾國際探測技末公司推出了商品化的搏地雷達(dá)系列產(chǎn)品。國內(nèi)外生產(chǎn)的多種類型的GPS儀器，一 般都具有較好的性能，可供不同探測目標(biāo)選用。 3數(shù)據(jù)采集與處理 3. 1 90年代初，GPS資料由單點(diǎn)采集過渡到連續(xù)采集。使GPS技術(shù)的應(yīng)用向前邁進(jìn)了一大步。 3.2地震資料處理的方式基本適用于GPS資

4、料的處理。為了更好地將石油地震的先連技術(shù)； 進(jìn)到GPS領(lǐng)域，一些公司之間開展了合作。比如，1990年后SSI公司與地震圖像軟件公司(SISL)達(dá)成協(xié) 議，SSI公司按地震資料輸出格式設(shè)計(jì)Pulse EKKO GPS系統(tǒng)，將SISL 公司開發(fā)的地震資料處理軟件用于GPS資料的處理。這些軟件包括各類濾波、反褶積及資料顯示等。 3.3據(jù)SSI公司1998年底披露，該公司即將發(fā)行改進(jìn)軟件一 EKK0三維2型軟件。采用 2型三維軟件，用戶可以在方便的條件下試驗(yàn)下述不同軟件的組臺(tái)處理，以便提高數(shù)據(jù)的立 體特征。該三維軟件包括去頻率顫動(dòng)、噪聲濾波、背景清除、包絡(luò)線和偏移。 3.4透射法取得的資料必須經(jīng)過處理

5、才能顯示成解釋所需的資料。SSI公司于1997年開發(fā) 出可用于將GPS透射資料變換成可用于解釋圖像的軟件。實(shí)施步驟包括：原始資料編輯和 歸類、采集波至、利用美國礦業(yè)局的地震層析軟件對資料進(jìn)行層析成像處理，繪制速度、衰減及波傲圖件以 及圖像處理等。 3.5針對當(dāng)前GPS技術(shù)的應(yīng)用研究屮，只側(cè)重探測能力試驗(yàn)和數(shù)字模擬研究而對GPS資 料解釋研究不夠的現(xiàn)狀，雷林源提出了與GPS資料解釋工作有關(guān)的基本理論和方法以及一些基本問題的求 解。提出的基本問題包括電磁波在地層屮傳播的波阻抗；地層分界面上電磁波場強(qiáng)的反射與透射系數(shù)；地 層中電磁波速度和反射波的相位以及GPS探測深度等。 4應(yīng)用實(shí)例 GPS技術(shù)經(jīng)過

6、多年的發(fā)展，證明具有多方面的用途。國內(nèi)刊物對一些普通的應(yīng)用已給予了較多的介紹。這些 應(yīng)用包括：在水文地質(zhì)方面可以用于淺部地下環(huán)境調(diào)查；在工程地質(zhì)勘察 方面可用于調(diào)查地下埋藏物、隧 道、巖溶等。 4. 1調(diào)查地質(zhì)環(huán)境污染 4. 1. 1 一座建立在石灰?guī)r地區(qū)的硝化纖維廠，由于污水的泄漏導(dǎo)致硝化纖維對地質(zhì)環(huán)境的 污染，為了探測地表至潛水面（約6am）巖溶結(jié)構(gòu)可能捕獲的硝化纖維，在18個(gè)30米深和7 個(gè)50m深的鉆孔屮作了井屮雷達(dá)探測。對收集到的資料作常規(guī)處理后，采用惠更斯一基爾霍夫（HK）疊加法 繪制出三維雷達(dá)圖。從深度為10m的重建圖像上可以看出幾個(gè)受硝化纖維 污染的位置在后來的開挖中，證示了

7、GPS的探測成果。 4. 1. 2探測碳?xì)湮廴疚镌囼?yàn)多年來的野外試驗(yàn)已證明GPS具有調(diào)查地質(zhì)環(huán)境污染的能力。 國外專家在lmXO. 4mX 0. 5m箱體中作了精心的試驗(yàn)，試圖再一次驗(yàn)證GPS探測污染的能 力，并用相關(guān)攢：型說明雷達(dá)響應(yīng)與一些水文參數(shù)間的關(guān)系。通過試驗(yàn)和GPS數(shù)據(jù)的處理 和解釋得出結(jié)論：在污染物達(dá)到飽和對，利用GPS探不到潛水面；在相鄰未受污染區(qū)可探 到潛水面對，GPS可用于監(jiān)測潛水面上的污染物；小型實(shí)驗(yàn)有助于探測或驗(yàn)證砂質(zhì)土壤的水文地質(zhì)參數(shù)，如 毛細(xì)作用水頭、污染物羽狀流的傳播速度；GPS能成功探測石油污染。 4. 2南極永凍場地安全檢查在一個(gè)南極考查計(jì)劃利用的場地內(nèi)，發(fā)現(xiàn)地

8、下 0.3-0. 5m位置 的冰內(nèi)有一些融水坑（據(jù)2000年初屮央電視臺(tái)報(bào)道，我國南極科考隊(duì)也發(fā)現(xiàn)了與此相似的冰水湖）。它們 將給場地的利用帶來負(fù)面的影響。為此，利用GPS對場地進(jìn)行了調(diào)查。通過 對記錄的繞射波結(jié)構(gòu)及其他信息的分析，在 3. 5m左右深度發(fā)現(xiàn)一些有40m長、含分散水 的冰層帶，但含水量較少。 4. 3區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查雷達(dá)相圖被定義為某一特定地層產(chǎn)生的雷達(dá)反射圖像特征均總和， 指的是雷達(dá)剖面資料上內(nèi)眼可見的反射波的不同組合形式。雷達(dá)資料觀測中，地質(zhì)體的構(gòu)造 和結(jié)構(gòu)特征會(huì)影響雷達(dá)響應(yīng)并產(chǎn)生特征效應(yīng)。這些特征效應(yīng)被稱為雷達(dá)相圖元素。自1990 探查成果揭示出荷蘭不同沉積環(huán)境下雷達(dá)相圖

9、元素的特征, 年以來，荷蘭TNO應(yīng)用地學(xué)研究所在荷蘭30多個(gè)適合于GPS調(diào)查試驗(yàn)的點(diǎn)上作了測量，用于評價(jià)GPS對不 同水文地質(zhì)目標(biāo)成像和描述目標(biāo)特征的可能性。 該相圖集對確定地下水文地質(zhì)層序的位置有益。 5建議與總結(jié) 省掉許多不必要的中間環(huán)節(jié)，最大限度地減 同時(shí)，外業(yè)工序的簡化和迅速完成也可以使 RTK應(yīng)用于水下地形測量是一種理想的作業(yè) 采用GPS RTK技術(shù)可以使外業(yè)測量一步到位， 少外業(yè)工作量，從而使整個(gè)測量工期達(dá)到最短。 所有的后續(xù)專業(yè)工序。整體總結(jié)如下：GPS 方式，在工程測量中應(yīng)大力推行。在通視條件較差的地區(qū)，應(yīng)用RTK測量，可以減少測 站轉(zhuǎn)點(diǎn)數(shù)量，加快測量速度。GPS RTK的無線

10、電數(shù)據(jù)鏈在樹木較多地區(qū)或高坎下，工作鏈接質(zhì)量較差，求 得固定解的時(shí)間較長，操作人員需要耐心，不能以浮點(diǎn)解替代固定解。 RTK ( Real 一 time kinematic 簡介 RTK技術(shù)是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測站的載波相位基礎(chǔ)上的。它能實(shí)時(shí)提 供觀測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級的高精度。 通過RTK技術(shù)能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動(dòng) 態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為 工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作 業(yè)效率。 RTK技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 1、RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，測繪功能強(qiáng)大。RTK可勝任各種測繪 內(nèi)、外業(yè)。流動(dòng)

11、站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動(dòng) 實(shí)現(xiàn)多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作 業(yè)精度。 2、降低了作業(yè)條件要求。RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿足光學(xué)通視，只要 求滿足“電磁波通視”和對天基本通視，因此，和傳統(tǒng)測量相比，RTK技術(shù) 受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測量 看來由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足RTK的基本 工作條件，它也能輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。 3、定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累。不同于全站儀等儀器，全站儀在多 次搬站后，都存在誤差累積的狀況，搬的越多，累積越大，而 RTK則沒有，只要滿足R

12、TK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)，RTK 的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級。 4、作業(yè)效率高。在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的 RTK設(shè)站一次即可測完10km 半徑左右的測區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測量儀 器的“搬站”次數(shù)，僅 需一人操作，在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點(diǎn)坐標(biāo)，作業(yè)速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，節(jié) 省了外業(yè)費(fèi)用，提高了測量效率。 5、操作簡便、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。南方測繪RTK的基準(zhǔn)站無需任何設(shè)置，移動(dòng)站就可 以邊走邊獲得測量結(jié)果坐標(biāo)或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、 處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強(qiáng)，能方便快捷地與計(jì)算機(jī)、其它測量儀器通信。南方測繪靈銳 S82-2008、靈銳S

13、86在基準(zhǔn)站架設(shè)、移動(dòng)站操作、手簿軟件的使用方面都比較簡單易學(xué)。 RTK(Real - time kinematic )實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法。這是一種新的常用的GPS測量 方法，以 前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能 夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波 相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GP阪用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形 測圖，各種 控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。 RTK綜述 高精度的GPS測量必須采用載波相位觀測值，RTK定位技術(shù)就是基于載波相位 觀測值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系屮的三

14、維定位結(jié) 果，并達(dá)到厘米級精度。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站 坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在 系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)給出厘米級定位 結(jié)果，歷時(shí)不足一秒鐘。流動(dòng)站可處于靜止?fàn)?態(tài)，也可處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；可在固定點(diǎn)上先進(jìn)行初始化后再進(jìn)入動(dòng)態(tài)作業(yè)，也可在動(dòng)態(tài)條件下直接開機(jī)，并在 動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知數(shù)解固定后，即可進(jìn)行每個(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理，只要能保持 四顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動(dòng)站可隨時(shí)給出厘米 級定位結(jié)果。 關(guān)鍵技術(shù) RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和

15、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，RTK定位時(shí)要求基準(zhǔn)站接 收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測數(shù)據(jù)（偽距觀測值，相位觀測值）及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站接收機(jī)， 數(shù)據(jù)量比較大，一般都要求9600的波特率，這在無線電上不難實(shí)現(xiàn)。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，rtk技術(shù)已由傳統(tǒng)的 1+1或1+2發(fā)展到了廣域差分系 統(tǒng)WADGPS,有些城市建立起C0RS系統(tǒng)，這就大大提高了RTK的測量范圍，當(dāng)然 在數(shù)據(jù)傳輸方面也有了長足的進(jìn)展，由原先的電臺(tái)傳輸發(fā)展到現(xiàn)在的GPRS和GSM 網(wǎng)絡(luò)傳輸，大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率和范圍。在儀器方面，現(xiàn)在的儀器不僅精度高而且比傳統(tǒng)的RTK更簡 潔、更容易操作！ RTK技術(shù)如何應(yīng)用 1 各種控制測量傳統(tǒng)的大地測量、工程控制

16、測量采用三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)方法來施 測，不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí)，要求點(diǎn)間通視，而且精度分布不均勻，且在外業(yè)不知精度如何，采用常規(guī)的GPS靜態(tài)測 量、快速靜態(tài)、偽動(dòng)態(tài)方法，在外業(yè)測設(shè)過程屮不能實(shí)時(shí)知道定位精度，如果測設(shè)完成后，回到內(nèi)業(yè)處理后 發(fā)現(xiàn)精度不合要求，還必須返測，而采用RTK來進(jìn)行控制測量，能夠?qū)崟r(shí)知道定位精度，如果點(diǎn)位精度要求 滿足了，用戶就可以停止觀測了，而且知道觀測質(zhì)量如何，這樣可以大大提高作業(yè)效率。如果把RTK用于公 路控制測量、電子線路控制測量、水利工程控制測量、大地測量、則不僅 可以大大減少人力強(qiáng)度、節(jié)省費(fèi)用，而且大大提高工作效率，測一個(gè)控制點(diǎn)在幾分鐘 甚至于幾秒鐘內(nèi)就可完 成。 2 地形

17、測圖過去測地形圖時(shí)一般首先要在測區(qū)建立圖根控制點(diǎn)，然后在圖根控 制點(diǎn)上架上全站儀或經(jīng)緯儀配合小平板測圖，現(xiàn)在發(fā)展到外業(yè)用全站儀和電子手簿配 合地物編碼，利用大比例尺測圖軟件來進(jìn)行測圖，甚至于發(fā)展到最近的外業(yè)電子平板 測圖等等，都要求在測站上測四周的地貌等碎部點(diǎn)，這些碎部點(diǎn)都與測站通視，而且 一般要求至少2-3人操作，需要在拼圖時(shí)一旦精度不合要求還得到外業(yè)去返測，現(xiàn)在 采用RTK時(shí)，僅需一人 背著儀器在要測的地貌碎部點(diǎn)呆上一二秒種，并同時(shí)輸入特 征編碼，通過手簿可以實(shí)時(shí)知道點(diǎn)位精度，把一個(gè)區(qū)域測完后回到室內(nèi)，由專業(yè)的軟 件接口就可以輸岀所要求的地形圖，這樣用RTK僅需一人操作，不要求點(diǎn)間通視，

18、大大提高了工作效率，采用RTK配合電子手簿可以測設(shè)各種地形圖，如普通測圖、 鐵路線路帶狀地形圖的測設(shè)，公路管線地形圖的測設(shè)，配合測深儀可以用于測水庫地 形圖，航海海洋測圖等 等。 3 放樣程放樣是測量一個(gè)應(yīng)用分支，它要求通過一定方法采用一定儀器把人為 設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位在實(shí)地給標(biāo)定出來，過去采用常規(guī)的放樣方法很多，如經(jīng)緯儀交會(huì)放樣， 全站儀的邊角放樣等等，一-般要放樣出一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)位時(shí)，往往需要來回移動(dòng)目標(biāo)，而 且要2-3人操作，同時(shí)在放樣過程中還要求點(diǎn)間通視情況良好，在生產(chǎn)應(yīng)用上效率不 是很高，有時(shí)放樣中遇到困難的情況會(huì)借助于很多方法才能放樣，如果采用RTK技 術(shù)放樣時(shí)，僅需把設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位坐標(biāo)輸入到

19、電子手簿中，背著GPS接收機(jī)，它會(huì)提 醒你走到要放樣點(diǎn)的位置，既迅速又方便，由于GPS是通過坐標(biāo)來直接放樣的，而 且精度很高也很均勻，因而在外業(yè)放樣中效率會(huì)大大提高，且只需一個(gè)人操作。 RTK技術(shù)的推廣應(yīng)用的主要方向 1、雙星系統(tǒng) 雙星系統(tǒng)（GPS+GLONASS雙系統(tǒng)導(dǎo)航定位）是GPS RTK發(fā)展的熱點(diǎn)，它可接 收14-20顆衛(wèi)星左右，是 常規(guī)RTK所無法比擬的，該技術(shù)使GPS設(shè)備具備最短時(shí)間 達(dá)到厘米級精度的能力與最強(qiáng)的抗干擾遮擋能力。 2、VRS VRS （Virtual Reference Station虛擬參考站）正在改善著RTK定位的質(zhì)量和距離, 增強(qiáng)RTK的可靠性，并減少0TF初

20、始化的時(shí)間。VRS技術(shù)，可以在50Kni左右時(shí)使 RTK定位平面位置精度為 1 2em ,并無需設(shè)立自己的基準(zhǔn)站。其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅饾u涵 蓋陸地測量、地籍測量、航空攝影測量、GIS、設(shè)備控制、電子和煤氣管道、變形監(jiān) 測、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、水上測量、環(huán)境應(yīng)用等諸多領(lǐng)域。 VRS是天寶提出的網(wǎng)絡(luò)RTK作業(yè)模式，現(xiàn)在世界上90%的網(wǎng)絡(luò)RTK都是應(yīng)用 VRSo 3、GPS GPS為代表的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)今國際公認(rèn)的八大無線產(chǎn)業(yè)之一，也是 全球發(fā)展最快的三大信息產(chǎn)業(yè)（蜂窩網(wǎng)Motdle eellular/PCS、因特網(wǎng)Intetnet/Iritianet/Extianet 和全球定位系統(tǒng)GPS）之一。GPS

21、與計(jì)算機(jī)、通信、GIS、 經(jīng)緯儀的使用方法 經(jīng)緯儀是測量工作中的主要測角儀器。由望遠(yuǎn)鏡、水平度盤、豎直度 盤、水準(zhǔn)器、基座等組成。測量時(shí)，將經(jīng)緯儀安置在三腳 架上，用垂球或光 學(xué)對準(zhǔn)器將儀器中心對準(zhǔn)地面測站點(diǎn)上，用水 準(zhǔn)器將儀器定平，用望遠(yuǎn)鏡 瞄準(zhǔn)測量目標(biāo)，用水平度盤和豎直度 盤測定水平角和豎直角。按精度分為精 密經(jīng)緯儀和普通經(jīng)緯儀；按讀數(shù)設(shè)備可分為光學(xué)經(jīng)緯儀和游標(biāo)經(jīng)緯儀；按軸 系構(gòu)造分為復(fù)測經(jīng)緯儀和方向經(jīng)緯儀。此外，有可自動(dòng)按編碼穿孔記錄度 盤讀 數(shù)的編碼度盤經(jīng)緯儀；可連續(xù)自動(dòng)瞄準(zhǔn)空中目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤經(jīng)緯 儀； 利用陀螺定向原理迅速獨(dú)立測定地面點(diǎn)方位的陀螺經(jīng)緯儀和激光經(jīng)緯儀；具 有經(jīng)緯儀、子午

22、儀和天頂儀三種作用的供天文觀測的全能經(jīng)緯儀；將攝影 機(jī)與經(jīng)緯儀結(jié)合一起供地面攝影測量用的攝影經(jīng)緯儀等。 一、經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu) DJ6經(jīng)緯儀是一種廣泛使用在地形測量、工程及礦山測量中的光學(xué)經(jīng)緯 儀。主要由水平度盤、照準(zhǔn)部和基座三大部分組成。 1、基座部分用于支撐基照準(zhǔn)部，上有三個(gè)腳螺旋，其作用是整平儀器 2、照準(zhǔn)部 照準(zhǔn)部是經(jīng)緯儀的主要部件，照準(zhǔn)部部分的部件有水準(zhǔn)管、光學(xué)對點(diǎn)器、 支架、橫軸、豎直度盤、望遠(yuǎn)鏡、度盤讀數(shù)系統(tǒng)等。 3、度盤部分 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀度盤有水平度盤和垂直度盤，均由光學(xué)玻 璃制成。水平度盤沿著全圓從0360。順時(shí)針刻畫，最小格值一般為1 或30， 二、經(jīng)緯儀的安置方法 1）三腳

23、架調(diào)成等長并適合操作者身高，將儀器固定在三腳架 上，使儀 器基座面與三腳架上頂面平行。 2）將儀器舞擺放在測站上，目估大致對中后，踩穩(wěn)一條架 腳，調(diào)好光學(xué) 對中器目鏡（看清十字絲）與物鏡（看清測站點(diǎn)）用雙手各提一條架腳前 后、左右擺動(dòng)，眼觀對中器使十字絲交點(diǎn)與測站點(diǎn)重合，放穩(wěn)并踩實(shí)架 腳。 3）伸縮三腳架腿長整平圓水準(zhǔn)器 4) 將水準(zhǔn)管平行兩定平螺旋，整平水準(zhǔn)管。 5) 平轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部90度，用第三個(gè)螺旋整平水準(zhǔn)管。 6) 檢查光學(xué)對中，若有少量偏差，可打開連接螺旋平移基 座，使其精 確對中， 旋緊連接螺旋，再檢查水準(zhǔn)氣泡居中。 三、度盤讀數(shù)方法 光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)系統(tǒng)包括水平和垂直度盤、測微裝置、

24、讀 數(shù)顯微鏡等幾個(gè)部分。水平度盤和垂直度盤上的度盤刻劃的最小格值一般為 1或30,在讀取不足一個(gè)格值的角值時(shí)，必須借 助測微裝置，DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)測微器裝置有測微尺和平行玻璃測微器 兩種。 (1) 測微尺讀數(shù)裝置 目前新產(chǎn)DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀均采用這種裝置。 在讀數(shù)顯微鏡的視場中設(shè)置一個(gè)帶分劃尺的分劃板，度盤上的分劃線 經(jīng)顯微鏡放大后成像于該分劃板上，度盤最小格值(60)的成像寬度正好 等于分劃板上分劃尺1分劃間的長度， 分劃尺分60個(gè)小格，注記方向與度盤的相反，用這60個(gè)小格去量測度 盤上不足一格的格值。量度時(shí)以零刻度線線為指標(biāo)線。 (2) 單平行玻璃板測微器讀數(shù)裝置 單平行玻璃板測微

25、器的主要部件有：單平行板玻璃、扇形分劃尺和測 微輪等。這種儀器度盤格值為30,扇形分劃尺上有 90個(gè)小格，格值為30 /90=20 。 測角時(shí)，當(dāng)目標(biāo)瞄準(zhǔn)后轉(zhuǎn)動(dòng)測微輪，用雙指標(biāo)線夾住度盤分劃線影像 后讀數(shù)。整度數(shù)根據(jù)被夾住的度盤分劃線讀出，不足整度數(shù)部分從測微分 劃尺讀出。 (3) 讀數(shù)顯微鏡 光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)顯微鏡的作用是將讀數(shù)成像放大，便于將度盤讀數(shù)讀 出。 4）水準(zhǔn)器 光學(xué)經(jīng)緯儀上有23個(gè)水準(zhǔn)器，其作用是使處于工作狀態(tài)的經(jīng)緯儀垂直 軸鉛垂、水平度盤水平，水準(zhǔn)器分管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器兩種。 *管水準(zhǔn)器管水準(zhǔn)器 安裝在照準(zhǔn)部上，其 作用是儀器精確整 平。 *圓水準(zhǔn)器 圓水準(zhǔn)器用于粗略整平儀器。它

26、的靈敏度低，其格值為8/ 2mm o 四、經(jīng)緯儀的角度測量原理 1.水平角的測量原理水平角是指過空間兩條相交方向線所作的鉛垂面間所夾 的 二面角，角值為0360?？臻g兩直線OA和OB相交于點(diǎn)0將點(diǎn)A, Q B沿 鉛垂方向投影到水平面上，得相應(yīng)的投影點(diǎn)A, 0 , B,水平線0 A和0 B的 夾角B就是過兩方向線所作的鉛垂面間的夾角，即水平角。 水平角的大小與地面點(diǎn)的高程無關(guān)。測量角度的儀器在測量水平角時(shí)必須 具備兩個(gè)基本條件：（1）能給出一個(gè)水平放置的，且其中心能方便地與 方向線 交點(diǎn)置于同一鉛垂線上的刻度圓盤水平度盤； （2）要有一個(gè)能瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)方目標(biāo)的望遠(yuǎn)鏡，且要能在水平面 和豎直面內(nèi)作全圓旋

27、轉(zhuǎn)，以便通過望遠(yuǎn)鏡 瞄準(zhǔn)高低不同的目標(biāo)A和B。圖中水平角B為A和B兩個(gè)方向讀數(shù)之差：B =ba 2.垂直角的測量原理 垂直角是指在同一鉛垂面內(nèi)，某目標(biāo)方向的視線與水平線間的夾角a也 稱豎直角或高度角；垂直角的角值為 0均0。o 視線與鉛垂線的夾角稱為天頂距，天頂距 Z的角值范圍為 0 180 當(dāng)視線在水平線以上時(shí)垂直角稱為仰角， 角值為正；視線在 水平線以下時(shí)為俯角，角值為負(fù) 由此可知測角儀器經(jīng)緯儀還必須裝有一個(gè)能鉛垂放置的度 盤一一垂直度盤，或稱豎盤。 水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、全站儀的使用方法 水準(zhǔn)儀及其使用方法 高程測量是測繪地形圖的基本工作之一，另外大量的工程、建筑施工也必須量測地而高程，利用水

28、準(zhǔn)儀進(jìn)行水準(zhǔn)測量是精密測量高程的主要方法。 一、水準(zhǔn)儀器組合： 1. 望遠(yuǎn)鏡2.調(diào)整手輪3.圓水準(zhǔn)器4微調(diào)手輪5.水平制動(dòng)手輪6.管水準(zhǔn)器7.水平微調(diào)手輪若后視讀數(shù)小于前視讀數(shù)，則高差為負(fù)，表示 比A點(diǎn)低，hABOb 如果A、B兩點(diǎn)相距不遠(yuǎn)，且高差不大，則安置一次水準(zhǔn)儀，就可以測得高差hAB此時(shí)B點(diǎn)高程為： 占L二心kui E點(diǎn)離程也可以通過水準(zhǔn)儀的視線高程計(jì)畀4典 * 口 ff g = 6 當(dāng)架設(shè)一次水準(zhǔn)儀需要測量多個(gè)前視點(diǎn)Bl, B2,，Bn的高程時(shí)，采用視線高程計(jì)算這些點(diǎn)的高程就非常方便。設(shè)水準(zhǔn) 儀對豎立在Bl, B2,，Bn點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺讀數(shù)分別為bl, b2,，bn時(shí)，則高程計(jì)算公式為

29、： 如果A、B兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn)或高差較大，安置一次儀器無法測得其高差時(shí)，就需要在兩點(diǎn)間增設(shè)若干個(gè)作為傳遞高程的臨時(shí)立尺點(diǎn)，稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)（簡稱TP 點(diǎn)）,如圖中的TP1, TP 2,點(diǎn)，并依次連續(xù)設(shè)站觀測，設(shè)測得的各站高差為： 廣兀=hz = a2 一 b2 耐旌方問 卿轉(zhuǎn)點(diǎn)問髙差為; 片I產(chǎn)工虬二碼廠三攜 F v tF J= 1 六、保養(yǎng)與維修 1 水準(zhǔn)儀是精密的光學(xué)儀器，正確合理使用和保管對儀器精度和壽命有很大的作用； 2. 避免陽光直曬，不許可證隨便拆卸儀器： 3每個(gè)微調(diào)都應(yīng)輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)，不要用力過大。鏡片、光學(xué)片不準(zhǔn)用手觸片： 4儀器有故障，由熟悉儀器結(jié)構(gòu)者或修理部修理： 5每次使用完后，應(yīng)對儀器擦

30、干凈，保持干燥。 經(jīng)緯儀的使用方法 一、經(jīng)緯儀 經(jīng)緯儀是測量工作中的主要測角儀器。由望遠(yuǎn)鏡、水平度盤、豎直度盤、水準(zhǔn)器、基座等組成。 測量時(shí)，將經(jīng)緯儀安置在三腳架上，用垂球或光學(xué)對點(diǎn)器將儀器中心對準(zhǔn)地面測站點(diǎn)上，用水準(zhǔn)器將儀器定平，用塑遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)測量目標(biāo)，用水半度盤 和豎直度盤測定水平角和豎直角。按精度分為精密經(jīng)緯儀和普通經(jīng)緯儀；按讀數(shù)設(shè)備可分為光學(xué)經(jīng)緯儀和游標(biāo)經(jīng)緯儀：按軸系構(gòu)造分為復(fù)測經(jīng)緯儀和 方向經(jīng)緯儀。此外，有可口動(dòng)按編碼穿孔記錄度盤讀數(shù)的編碼度盤經(jīng)緯儀；可連續(xù)口動(dòng)瞄準(zhǔn)空中目標(biāo)的口動(dòng)跟蹤經(jīng)緯儀；利用陀螺定向原理迅速獨(dú)立 測定地面點(diǎn)方位的陀螺經(jīng)緯儀和激光經(jīng)緯儀：具有經(jīng)緯儀、子午儀和夭頂儀三種

31、作用的供夭文觀測的全能經(jīng)緯儀：將攝影機(jī)與經(jīng)緯儀結(jié)合一起供地面 攝影測量用的攝影經(jīng)緯儀等。 DJ6經(jīng)緯儀是一種廣泛使用在地形測量、工程及礦山測量中的光學(xué)經(jīng)緯儀。主要由水平度盤、照準(zhǔn)部和基座三大部分組成。 1、基座部分 用丁支撐基照準(zhǔn)部，上有三個(gè)腳螺旋，其作用是整平儀器 2、照準(zhǔn)部 照準(zhǔn)部是經(jīng)緯儀的主要部件，照準(zhǔn)部部分的部件有水準(zhǔn)管、光學(xué)對點(diǎn)器、支架、橫軸、豎直度盤、望遠(yuǎn)鏡、度盤讀數(shù)系統(tǒng)等。 3、度盤部分 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀度盤有水平度盤和垂直度盤，均由光學(xué)玻璃制成。水平度盤沿著全圓從0 360順時(shí)針刻畫，最小格值 一般為1或30。 二、經(jīng)緯儀的安置方法 1）三腳架調(diào)成等長并適合操作者身高，將儀器固

32、定在三腳架上，使儀器基座面與三腳架上頂面平行。 2）將儀器舞擺放在測站上，目估大致對中后，踩穩(wěn)一條架腳，調(diào)好光學(xué)對中器目鏡（看清十字幺纟）與物鏡（看清測站點(diǎn)）用雙手各提一條架腳 前后、左右擺動(dòng)，眼觀對中器使十字絲交點(diǎn)與測站點(diǎn)重合，放穩(wěn)并踩實(shí)架腳。 3）伸縮三腳架腿長整半圓水準(zhǔn)器 4）將水準(zhǔn)管平行兩定平螺旋，整平水準(zhǔn)管。 5）平轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部90度，用第三個(gè)螺旋整平水準(zhǔn)管。 6）檢查光學(xué)對中，若有少量偏差，可打開連接螺旋平移基座，使其精確對中，旋緊連接螺旋，再檢查水準(zhǔn)氣泡居中。 三、度盤讀數(shù)方法 光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)系統(tǒng)包括水平和垂直度盤、測微裝置、讀數(shù)顯微鏡等兒個(gè)部分。水半度盤和垂直度盤上的度盤刻劃的最

33、 小格值一般為1或30,在讀取不足一個(gè)格值的角值時(shí)，必須借助測微裝置，DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)測微器裝置有測 微尺和平行玻璃測微器兩種。 （1）測微尺讀數(shù)裝置 目前新產(chǎn)DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀均采用這種裝置。在讀數(shù)顯微鏡的視場中設(shè)置一個(gè)帶分劃尺的分劃板，度盤上的分劃線經(jīng)顯微鏡放大后成像于該分劃板 上，度盤最小格值（60）的成像寬度正好等于分劃板上分劃尺1分劃間的長度，分劃尺分60個(gè)小格，注記方向與度盤 的相反，用這60個(gè) 小格去量測度盤上不足一格的格值。量度時(shí)以零零分劃線為指標(biāo)線。 （2）單半行玻璃板測微器讀數(shù)裝置 單平行玻璃板測微器的主要部件有：單平行板玻璃、扇形分劃尺和測微輪等。這種儀器度盤格值

34、為30,扇形分劃尺上有 90個(gè)小格，格值為30 /90=20 ”。 測角時(shí)，當(dāng)目標(biāo)瞄準(zhǔn)后轉(zhuǎn)動(dòng)測微輪，用雙指標(biāo)線夾住度盤分劃線影像后讀數(shù)。整度數(shù)根據(jù)彼夾住的度盤分劃線讀出，不足整度數(shù)部分從測微分劃尺讀 出。 （3）讀數(shù)顯微鏡光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)顯微鏡的作用是將讀數(shù)成像放大，便于將度盤讀數(shù)讀出。 （4）水準(zhǔn)器 光學(xué)經(jīng)緯儀上有23個(gè)水準(zhǔn)器，其作用是使處于工作狀態(tài)的經(jīng)緯儀垂直軸鉛垂、水平度盤水半，水準(zhǔn)器分管水準(zhǔn)器和園水準(zhǔn)器兩種。 *管水準(zhǔn)器 管水準(zhǔn)器安裝在照準(zhǔn)部上，其作用是儀器精確整半。 水圓水準(zhǔn)器 圓水準(zhǔn)器用于粗略整平儀器。它的靈敏度低，其格值為8/ 2mmo 四、經(jīng)緯儀的角度測量原理 1. 水平角的測量

35、原理 水平角是指過空間兩條相交方向線所作的鉛垂面間所夾的二面角，角值為0 -360?？臻g兩直線0A和0B相交于點(diǎn)0, 將點(diǎn)A, 0, B沿鉛垂方向投影到水平面上，得相應(yīng)的投影點(diǎn)A, O , B,水平線 O A和O B的夾角3就是過兩 方向線所作的鉛垂面間的夾角，即水平角。 4S 水平角的大小與地面點(diǎn)的高程無關(guān)。 測量角度的儀器在測量水平角時(shí)必須具備兩個(gè)基本條件： (1 )能給出一個(gè)水平放置的，IL其中心能方便地與方向線交點(diǎn)置于同一鉛垂線上的刻度園盤一一水 平度盤： (2)要有一個(gè)能瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)方目標(biāo)的望遠(yuǎn)鏡，1L耍能在水平面和豎直面內(nèi)作全圓旋轉(zhuǎn)，以便通過望遠(yuǎn)鏡 瞄準(zhǔn)高低不同的目標(biāo)A和B。圖中水平角B

36、為A和B兩個(gè)方向讀數(shù)之差：B =b -a 2. 垂直角的測量原理 垂直角是指在同一鉛垂面內(nèi)，某目標(biāo)方向的視線與水平線間的夾角a,也稱豎直角或高度角；垂直角的角值為0土 90。 視線與鉛垂線的夾角稱為天頂距，夭頂距z的角值范圍為0 -180. o 當(dāng)視線在水平線以上時(shí)垂直角稱為仰角，角值為正：視線在水平線以下時(shí)為俯角，角值為負(fù)，如圖所示。 由此可知測角儀器經(jīng)緯儀還必須裝有一個(gè)能鉛垂放置的度盤一一垂直度盤，或稱豎盤。 全站儀的使用方法 一.全站儀簡介 全詁儀，即全站型電子速測儀（ Electronic Total Station ）。是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是集水平 角、垂直角、

37、距離（斜距、平距）、高差測量功能丁一體的測繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測站上全部測量工作，所以稱之為全站儀。 廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施匸等精密工程測量或變形監(jiān)測領(lǐng)域。 全站儀是一種集光.機(jī)、電為一體的新型測角儀器，與光學(xué)經(jīng)緯儀比較電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤換為光電掃描度盤，將人工 光學(xué)測微讀數(shù)代之以自動(dòng)記錄和顯示讀數(shù)，使測角操作簡單化，且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。電子經(jīng)緯儀的口動(dòng)記錄、儲(chǔ)存、 計(jì)算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能，進(jìn)一步提高了測量作業(yè)的口動(dòng)化程度。 全站儀與光學(xué)經(jīng)緯儀區(qū)別在于度盤讀數(shù)及顯示系統(tǒng)，電子經(jīng)緯儀的水半度盤和豎直度盤及其讀數(shù)裝置是分別采用兩個(gè)相同 的光柵度盤（或編碼盤）和

38、讀數(shù)傳感器進(jìn)行角度測量的。根據(jù)測角精度可分為0.5 , 1, 2, 3, 5, 10等幾個(gè) 等級。 、全站儀的組成全站儀兒乎可以用在所有的測量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測角系統(tǒng)、測距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口、及顯示屏、鍵 盤等組成。 測距儀器更多的功能, 同電子經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀相比，全站儀增加了許多特殊部件，因此而使得全站儀具有比其它測角、 使用也更方便。這些特殊部件構(gòu)成了全站儀在結(jié)構(gòu)方面獨(dú)樹一幟的特點(diǎn)。 1.同軸望遠(yuǎn)鏡 全站儀的望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)了視準(zhǔn)軸、測距光波的發(fā)射、接收光軸同軸化。同軸化的基本原理是：在望遠(yuǎn)物鏡與調(diào)焦透鏡間設(shè)置分光棱鏡系統(tǒng)，通過該系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的多功能，即既可瞄準(zhǔn)目標(biāo)

39、，使之成像丁十字絲分劃板，進(jìn)行角度測量。同時(shí)其測距部分的外光路系統(tǒng)乂能使測距部分的光敏二極管發(fā)射 的調(diào)制紅外光在經(jīng)物鏡射向反光棱鏡后，經(jīng)同一路徑反射回來，再經(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收：為測距需要在儀器內(nèi)部另設(shè)一內(nèi)光路系 統(tǒng)，通過分光棱鏡系統(tǒng)中的光導(dǎo)纖維將由光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光傳也送給光電二極管接收，進(jìn)行而由內(nèi)、外光路調(diào)制光的相位差間接計(jì)算光 的傳播時(shí)間， 計(jì)算實(shí)測距離。 同軸性使得望遠(yuǎn)鏡一次瞄準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)同時(shí)測定水平角、垂直角和斜距等全部基本測量要素的測定功能。加之全站儀強(qiáng)大、便捷的數(shù)據(jù)處理功能，使全 站儀使用極其方便。 2.雙軸口動(dòng)補(bǔ)償 在儀器的檢驗(yàn)校正中己介紹了雙軸口動(dòng)補(bǔ)償原

40、理，作業(yè)時(shí)若全站儀縱軸傾斜，會(huì)引起角度觀測的誤差，盤左、盤右觀測值取中不能使之抵消。而全站 儀特有的雙軸（或單軸）傾斜自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，可對縱軸的傾斜進(jìn)行監(jiān)測，并在度盤讀數(shù)中對因縱軸傾斜造成的測角誤差口動(dòng)加以改正（某些全站儀 縱軸最大傾斜可允許至土 6）,也可通過將由豎軸傾斜引起的角度誤 差，由微處理器自動(dòng)按豎軸傾斜改正計(jì)算式計(jì)算，并加入度盤讀數(shù)中加以改正，使度盤顯示讀數(shù)為正確值，即所謂縱軸傾斜口動(dòng)補(bǔ)償。 雙軸白動(dòng)補(bǔ)償?shù)乃娪玫臉?gòu)造（現(xiàn)有水平，包括Topcon, Trimble）:使用一水泡（該水泡不是從外部可以看到的，與檢驗(yàn)校正中所描述的不是 一個(gè)水泡）來標(biāo)定絕對水平面，該水泡是中間填充液體，兩端是氣體。在水泡的上部兩側(cè)各放置一發(fā)光二極管，而在水泡的下部兩側(cè)各放置一光電 管，用一接收發(fā)光二極管透過水泡發(fā)出的光。而后，通過運(yùn)算電路比較兩二極管獲得的光的強(qiáng)度。當(dāng)在初始位置，即絕對水平時(shí)，將運(yùn)算值置零。當(dāng) 作業(yè)中全站儀器傾斜時(shí)，運(yùn)算電路實(shí)時(shí)計(jì)算出光強(qiáng)的差值，從而換算成傾斜的位移，將此信息傳達(dá)給控制系統(tǒng)，以決定口動(dòng)補(bǔ)償?shù)闹??？趧?dòng)補(bǔ)償?shù)姆?式初由微處理器計(jì)算后修正輸出外，還有一種方式即通過步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)微型絲桿，把此軸方向上的偏移進(jìn)行補(bǔ)正，從而使軸時(shí)刻保