測(cè)量學(xué)距離測(cè)量與直線(xiàn)定向ppt課件

1、第第4章章 距離測(cè)量和直線(xiàn)定向距離測(cè)量和直線(xiàn)定向 4.1 4.1 鋼尺量距鋼尺量距4.2 4.2 視距測(cè)量視距測(cè)量4.3 4.3 電磁波測(cè)距電磁波測(cè)距4.4 4.4 全站儀及其應(yīng)用全站儀及其應(yīng)用4.5 4.5 直線(xiàn)定向直線(xiàn)定向4.6 4.6 用羅盤(pán)儀測(cè)定磁方位角用羅盤(pán)儀測(cè)定磁方位角本章內(nèi)容如下：本章內(nèi)容如下： 距離測(cè)量距離測(cè)量(distance measurement)是確定地面點(diǎn)位的基是確定地面點(diǎn)位的基本測(cè)量工作之一。本測(cè)量工作之一。n距離測(cè)量方法有鋼尺量距、視距測(cè)量、電磁波測(cè)距和距離測(cè)量方法有鋼尺量距、視距測(cè)量、電磁波測(cè)距和GPS測(cè)量等。測(cè)量等。n鋼尺量距是用鋼卷尺沿地面直接丈量距離；n視

2、距測(cè)量是利用經(jīng)緯儀或水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡中的視距絲及視距標(biāo)尺按幾何光學(xué)原理進(jìn)行測(cè)距；n電磁波測(cè)距是用儀器發(fā)射并接收電磁波，通過(guò)測(cè)量電磁波在待測(cè)距離上往返傳播的時(shí)間解算出距離；nGPS測(cè)量是利用兩臺(tái)GPS接收機(jī)接收空間軌道上4顆衛(wèi)星發(fā)射的精密測(cè)距信號(hào)，通過(guò)距離空間交會(huì)的方法解算出兩臺(tái)GPS接收機(jī)之間的距離。n本章重點(diǎn)介紹鋼尺量距和電磁波測(cè)距測(cè)量方法本章重點(diǎn)介紹鋼尺量距和電磁波測(cè)距測(cè)量方法 。4.1 鋼尺量距鋼尺量距4.1.1 丈量工具 鋼尺(steel tape)：尺的寬度約1015 mm，厚度約0.4mm， 長(zhǎng)度有20 m、30 m、50 m等幾種。有端點(diǎn)尺 、刻線(xiàn)尺； 皮尺：端點(diǎn)尺 、刻線(xiàn)尺 標(biāo)（花

3、）桿、測(cè)釬 和垂球 4.1.2 直線(xiàn)定線(xiàn) 目估定線(xiàn)：適用于鋼尺量距的一般方法。 經(jīng)緯儀定線(xiàn)：適用于鋼尺量距的精密方法。4.1.3 鋼尺量距的一般方法鋼尺量距的一般方法1. 平坦地面的距離丈量 往返測(cè)丈量A、B兩點(diǎn)之間的距離為3000112DDDDDKDDDqnlDqnlD平均平均返往返往平均返返往往2. 傾斜地面的距離丈量?jī)A斜地面的距離丈量 平量法 同向丈量?jī)纱?斜量法至少丈量?jī)纱蜗鄬?duì)較差應(yīng)小于 1/1000nDDDD2122coshSSD4.1.4 鋼尺量距的精密方法 用一般方法量距，其相對(duì)誤差只能達(dá)到1/10001/5000，當(dāng)要求量距的相對(duì)誤差更小時(shí)，例如1/100001/40000，就

4、要求用精密方法進(jìn)行丈量。1. 直線(xiàn)定線(xiàn)：采用經(jīng)緯儀定線(xiàn) 2. 量距：用經(jīng)過(guò)檢定、且有尺長(zhǎng)方程式的鋼尺量距 3. 測(cè)量樁頂高程 4. 尺段長(zhǎng)度的計(jì)算 、尺長(zhǎng)改正 、溫度改正 、傾斜改正 5. 鋼尺的檢定 ：、尺長(zhǎng)方程式 、鋼尺檢定的方法 6. 鋼尺量距的誤差分析定線(xiàn)誤差 、尺長(zhǎng)誤差、溫度誤差、拉力誤差、尺子不水平的誤差、鋼尺垂曲和反曲的誤差、丈量本身的誤差7. 鋼尺量距注意事項(xiàng)鋼尺易生銹，丈量結(jié)束后應(yīng)用軟布擦去尺上的泥和水，涂上機(jī)油以防生銹。鋼尺易折斷，如果鋼尺出現(xiàn)卷曲，切不可用力硬拉。丈量時(shí)，鋼尺末端的持尺員應(yīng)該用尺夾夾住鋼尺后手握緊尺夾加力。沒(méi)有尺夾時(shí)，可以用布或者紗手套包住鋼尺代替尺夾，切

5、不可手握尺盤(pán)或尺架加力，以免將鋼尺拖出。在行人和車(chē)輛較多的地區(qū)量距時(shí)，中間要有專(zhuān)人保護(hù)，以防止鋼尺被車(chē)輛碾壓而折斷。 不準(zhǔn)將鋼尺沿地面拖拉，以免磨損尺面分劃。 收卷鋼尺時(shí)，應(yīng)按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)鋼尺搖柄，切不可逆轉(zhuǎn)，以免折斷鋼尺。 4.2 視距測(cè)量視距測(cè)量(stadia measurement) 視距測(cè)量是一種間接測(cè)距方法；它利用望遠(yuǎn)鏡內(nèi)十字絲分劃板上的視距絲及刻有厘米分劃的視距標(biāo)尺(地形塔尺或普通水準(zhǔn)尺)，根據(jù)光學(xué)原理可以同時(shí)測(cè)定兩點(diǎn)間的水平距離和高差；其中測(cè)量距離的相對(duì)誤差約為1/300，低于鋼尺量距；測(cè)定高差的精度低于水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量；視距測(cè)量廣泛用于地形測(cè)量的碎部測(cè)量中。4.2.1

6、視距測(cè)量的原理 光學(xué)和三角學(xué)原理 特點(diǎn)：具有操作方便、速度快、不受地形起伏限制的優(yōu) 點(diǎn)，但測(cè)量精度低 。1. 視線(xiàn)水平時(shí)視距測(cè)量原理fdD 由圖中的兩個(gè)三角形相似可得：故： 令： ， 則得：D=K L+ C，k為視距乘常數(shù)，一般的儀器乘常數(shù)為100；內(nèi)對(duì)光望遠(yuǎn)鏡的C很小，經(jīng)過(guò)調(diào)整物鏡焦距、調(diào)焦透鏡焦距及上下絲間隔等參數(shù)后C0 上式簡(jiǎn)化得： D=K L 在平坦地區(qū)，當(dāng)視線(xiàn)水平時(shí)，讀取中絲在視距尺(即水準(zhǔn)尺)上的讀數(shù)v，量取儀器高i，則高差h為： hi - vlpfd )(flpfDpfK fC2. 視線(xiàn)傾斜時(shí)的視距測(cè)量原理水平距離公式： D=cos2 高差公式 ： h=h + i - vD ta

7、n+i - v 4.2.2 視距測(cè)量的觀(guān)測(cè)與計(jì)算1)安置經(jīng)緯儀，量?jī)x器高，在另一個(gè)點(diǎn)上豎立視距尺。2)盤(pán)左瞄準(zhǔn)目標(biāo)尺，分別讀出上、下、中絲讀數(shù)。3)轉(zhuǎn)動(dòng)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤(pán)讀數(shù)。4)計(jì)算： D=KLcos2例：例：在A(yíng)點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，B點(diǎn)豎立視距尺， A點(diǎn)的高程為 HA=35.32m，儀器高i=1.39m，上下絲讀數(shù)分別為 1.264m、2.336m，盤(pán)左觀(guān)測(cè)的豎盤(pán)讀數(shù)為 L=822600，豎盤(pán)指標(biāo)差為x=+1，求A B兩點(diǎn)間 的水平距離和B點(diǎn)的高程。 解：視距間隔為 l=2.336-1.264=1.072m 豎直角為 90- L+ x735 水平距離為 D=K

8、 Lcos2=105.33m 中絲讀數(shù)為 v=(上絲讀數(shù)+下絲讀數(shù))/2=1.8m 高差為 hAB= Dtan+i-v =+13.61m B點(diǎn)的高程為 HB = HA + hAB = 35.32+13.61=48.93m4.3 電磁波測(cè)距電磁波測(cè)距(electro-magnetic distance measuring，簡(jiǎn)稱(chēng)EDM)n電磁波測(cè)距是用電磁波(光波或微波)作為載波，傳輸測(cè)距信號(hào)，以測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間距離的一種方法。nEDM具有測(cè)程長(zhǎng)、精度高、作業(yè)快、工作強(qiáng)度低、幾乎不受地形限制等優(yōu)點(diǎn)。補(bǔ)充內(nèi)容：電磁波測(cè)距技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介補(bǔ)充內(nèi)容：電磁波測(cè)距技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介n 1948年，瑞典AGA(阿嘎)公司(現(xiàn)

9、更名為Geotronics(捷創(chuàng)力)公司)研制成功了世界上第一臺(tái)電磁波測(cè)距儀，它采用白熾燈發(fā)射的光波作載波，應(yīng)用了大量的電子管元件，儀器相當(dāng)笨重且功耗大。為避開(kāi)白天太陽(yáng)光對(duì)測(cè)距信號(hào)的干擾，只能在夜間作業(yè)，測(cè)距操作和計(jì)算都比較復(fù)雜。n 1960年世界上成功研制出了第一臺(tái)紅寶石激光器和第一臺(tái)氦-氖激光器，1962年砷化鎵半導(dǎo)體激光器研制成功。n 與白熾燈比較，激光器的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)散角小、大氣穿透力強(qiáng)、傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)、不受白天太陽(yáng)光干擾、基本上可以全天侯作業(yè)。n 1967年AGA公司推出了世界上第一臺(tái)商品化的激光測(cè)距儀AGA-8。該儀器采用5mw的氦-氖激光器作發(fā)光元件，白 天 測(cè) 程 為 4 0 k m

10、 ， 夜 間 測(cè) 程 達(dá) 6 0 k m ， 測(cè) 距 精 度(5mm+1ppm)，主機(jī)重量23kg。n 武漢地震大隊(duì)也于1969年研制成功了JCY-1型激光測(cè)距儀，1974年又研制并生產(chǎn)了JCY-2型激光測(cè)距儀。該儀器采用2.5mw的氦-氖激光器作發(fā)光元件，白天測(cè)程為20km，測(cè)距精度(5mm+1ppm)，主機(jī)重量16.3kg。n 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，從60年代末70年代初起，采用砷化鎵發(fā)光二極管作發(fā)光元件的紅外測(cè)距儀流行起來(lái)。n 與激光測(cè)距儀比較，紅外測(cè)距儀有體積小、重量輕、功耗小、測(cè)距快、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。n 由于紅外光的發(fā)散角比激光大，所以紅外測(cè)距儀的測(cè)程一般小于15km。n 現(xiàn)在的

11、紅外測(cè)距儀已經(jīng)和電子經(jīng)緯儀及計(jì)算機(jī)軟硬件制造在一起，形成了全站儀，并向著自動(dòng)化、智能化和利用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)傳輸方向飛速發(fā)展。4.3.1 電磁波測(cè)距基本原理 通過(guò)測(cè)定電磁波束在待測(cè)距離上往返傳播的時(shí)間來(lái)計(jì)算待測(cè)距離。ctS21 其中 所以，ncc0tncS20 為光波在真空中的傳播速度，其精確值為 n為大氣折射率(n 1)，其為光的波長(zhǎng)、大氣溫度和氣壓的函數(shù)。4.3.2 電磁波測(cè)距儀的分類(lèi) 根據(jù)測(cè)定時(shí)間的方法不同，分為脈沖式測(cè)距儀和相位式測(cè)距儀 按載波分類(lèi)：微波測(cè)距儀、激光測(cè)距儀、紅外測(cè)距儀 按測(cè)程分為短程測(cè)距儀(15km） 按精度分類(lèi)： I級(jí)(5mm） 、II級(jí) (5mm10mm）

12、、III級(jí) (10mm20mm ）0csmsmc/2 . 1/29979245804.3.2 相位式光電測(cè)距儀使用1）儀器安置 2）開(kāi)機(jī) 3）瞄準(zhǔn) 4）測(cè)距和測(cè)角 1.儀器常數(shù)改正2.氣象改正 3.傾斜改正 4.3.4 光電測(cè)距的成果整理光電測(cè)距的成果整理 KSRKSSRStpSA61000366. 012904. 0279cosASKSRSD4.3.5 手持激光測(cè)距儀簡(jiǎn)介1持續(xù)測(cè)量按鈕 2長(zhǎng)度測(cè)量按鈕 3面積測(cè)量按鈕 4開(kāi)關(guān)按鈕 5測(cè)量按鈕6顯示屏 7顯示燈按鈕 8顯示激光束按鈕 9體積測(cè)量按鈕 10清除按鈕 11間接長(zhǎng)度測(cè)量按鈕12讀取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)按鈕 13儲(chǔ)存“減”操作按鈕 14儲(chǔ)存“加”操

13、作按鈕 6 6 5 5 4 4 7 7 8 81111 12 9 91010 3 3 2 2 1 1141413134.4 電子全站儀（total station）及其應(yīng)用4.4.1 電子全站儀概述 全站型電子速測(cè)儀的簡(jiǎn)稱(chēng)，是指在測(cè)站上一經(jīng)觀(guān)測(cè)，必要的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)（水平角、豎直角、平距、斜距、高差、觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)（水平角、豎直角、平距、斜距、高差、高程、坐標(biāo)）高程、坐標(biāo)）均能自動(dòng)顯示。如通過(guò)傳輸接口把全站儀野外采集的數(shù)據(jù)與終端計(jì)算機(jī)、繪圖儀連接起來(lái)，配以數(shù)據(jù)處理軟件和繪圖軟件，即可實(shí)現(xiàn)測(cè)圖的自動(dòng)化。 全站儀主要由控制系統(tǒng)、測(cè)角系統(tǒng)、測(cè)距、記錄系統(tǒng)及通信系統(tǒng)組成。 工程建設(shè)中應(yīng)用廣泛（測(cè)定、測(cè)設(shè)）4.4.

14、2 電子全站儀的基本測(cè)量功能操作概要4.4.3 電子全站儀的使用1.儀器安置與開(kāi)關(guān)機(jī) 2.角度測(cè)量 3.距離測(cè)量 4.坐標(biāo)測(cè)量 ：設(shè)置測(cè)站坐標(biāo)、測(cè)站高、后視方位角或后視點(diǎn)坐標(biāo)及棱鏡高 5. 放樣 （1）已知角度和距離放樣 （2 ）已知坐標(biāo)放樣 6.懸高測(cè)量(REM) 7.遙距測(cè)量(RMD) 8.任務(wù)管理器 9.通訊 4.4.4 全站儀使用主要事項(xiàng) 儀器安置在三腳架上之前，應(yīng)檢查三腳架的三個(gè)伸縮螺旋是否已旋緊，在用連接螺旋將儀器固定在三腳架上之后才能放開(kāi)儀器，不要過(guò)分?jǐn)Q緊制動(dòng)螺旋。在整個(gè)操作過(guò)程中，觀(guān)測(cè)者決不能離開(kāi)儀器，以避免發(fā)生意外事故。 在陽(yáng)光下或陰雨天氣進(jìn)行作業(yè)時(shí)，應(yīng)打傘遮陽(yáng)、遮雨。 該儀

15、器棱鏡的棱鏡常數(shù)總是0，不論是單棱鏡還是三棱鏡。 凡遷站都應(yīng)先關(guān)閉電源并將儀器取下裝箱搬運(yùn)。 嚴(yán)禁在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下插拔電纜。 電池充電時(shí)間不能超過(guò)專(zhuān)用充電器規(guī)定的充電時(shí)間，否則有可能將電池?zé)龎幕蛘呖s短電池的使用壽命。 4.5 直線(xiàn)定向 確定地面直線(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)方向間的水平夾角稱(chēng)為直線(xiàn)定向(line orientation)。4.5.1 標(biāo)準(zhǔn)方向的分類(lèi)1. 真子午線(xiàn)方向(true meridian direction) 地表任一點(diǎn)P與地球旋轉(zhuǎn)軸所組成的平面與地球表面的交線(xiàn)稱(chēng)為P點(diǎn)的真子午線(xiàn)(true meridian)，真子午線(xiàn)在P點(diǎn)的切線(xiàn)方向稱(chēng)為P點(diǎn)的真子午線(xiàn)方向。 可以應(yīng)用天文測(cè)量(astrometr

16、y)方法或者陀螺經(jīng)緯儀(gyro theodolite)來(lái)測(cè)定地表任一點(diǎn)的真子午線(xiàn)方向。2.磁子午線(xiàn)方向(magnetic meridian direction)地表任一點(diǎn)與地球磁場(chǎng)南北極連線(xiàn)所組成的平面與地球表面交線(xiàn)稱(chēng)為點(diǎn)的磁子午線(xiàn)(magnetic meridian)，磁子午線(xiàn)在點(diǎn)的切線(xiàn)方向稱(chēng)為點(diǎn)的磁子午線(xiàn)方向。 可以應(yīng)用羅盤(pán)儀(compass)來(lái)測(cè)定，在直線(xiàn)端點(diǎn)安置羅盤(pán)，磁針自由靜止時(shí)其軸線(xiàn)所指的方向即為點(diǎn)的磁子午線(xiàn)方向。3.坐標(biāo)縱軸方向(ordinates axis direction) 過(guò)地表任一點(diǎn)且與其所在的高斯平面直角坐標(biāo)系或者假定坐標(biāo)系的坐標(biāo)縱軸平行的直線(xiàn)稱(chēng)為點(diǎn)的坐標(biāo)縱軸方向。

17、 4.5.2 直線(xiàn)方向的表示方法方位角 由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端，順時(shí)針?lè)较蛄恐聊持本€(xiàn)的水平夾角，稱(chēng)為該直線(xiàn)的方位角，變化范圍：0360。 1.真方位角(true meridian azimuth)：以真北方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向所度量的方位角； 真2.磁方位角(magnetic meridian azimuth) ：以磁北方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向所度量的方位角；磁3.坐標(biāo)方位角(grid bearing)：以坐標(biāo)縱軸北向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向所度量的方位角；N標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)方方向向12124.5.3 正、反方位角的關(guān)系 任何一條直線(xiàn)都有正反兩個(gè)方向，在直線(xiàn)起點(diǎn)量得的直線(xiàn)方向稱(chēng)直線(xiàn)的正方位角，反之在直線(xiàn)終點(diǎn)量得的直線(xiàn)方向稱(chēng)直線(xiàn)的反方位角。

18、正反坐標(biāo)方位角相差180。 ABBA180 4.5.4 三種方位角之間的關(guān)系1.通過(guò)地面上某點(diǎn)的磁北方向與真北方向的夾角為磁偏角(magetic declination)，用表示。以真北方向?yàn)闇?zhǔn)，東偏為正，西偏為負(fù)。 我國(guó)磁偏角的變化在+6 -10之間。2.通過(guò)地面上某點(diǎn)的坐標(biāo)縱軸方向與真北方向的夾角為子午線(xiàn)收斂角(mapping angle)，用表示。以真北方向?yàn)闇?zhǔn)，東偏為正，西偏為負(fù)。3.三種方位角之間的關(guān)系A(chǔ)BAB真ABAB真磁ABAB磁4.6 用羅盤(pán)儀測(cè)定磁方位角4.6.1 羅盤(pán)儀的構(gòu)造 羅盤(pán)儀(compass)是測(cè)量直線(xiàn)磁方位角的儀器，如圖所示。 當(dāng)測(cè)區(qū)內(nèi)沒(méi)有國(guó)家控制點(diǎn)可用，需要在小

19、范圍內(nèi)建立假定坐標(biāo)系的平面控制網(wǎng)時(shí)，可用羅盤(pán)儀測(cè)量磁方位角，作為該控制網(wǎng)起始邊的坐標(biāo)方位角。 羅盤(pán)儀的主要部件有磁針、刻度盤(pán)、望遠(yuǎn)鏡和基座。 磁針：磁針用人造磁鐵制成，磁針在度盤(pán)中心的頂針尖上可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。為了減輕頂針尖的磨損，在不用時(shí)，可用位于底部的固定螺旋升高杠桿，將磁針固定在玻璃蓋上。 刻度盤(pán)：用鋼或鋁制成的圓環(huán)，隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)，每隔10有一注記，按逆時(shí)針?lè)较驈?注記到360，最小分劃為1或30?？潭缺P(pán)內(nèi)裝有一個(gè)圓水準(zhǔn)器或者兩個(gè)相互垂直的管水準(zhǔn)器，用手控制氣泡居中，使羅盤(pán)儀水平。 望遠(yuǎn)鏡：與經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)基本相似，也有物鏡對(duì)光、目鏡對(duì)光螺旋和十字絲分劃板等，其望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸與刻度盤(pán)的

20、0分劃線(xiàn)共面。 基座：采用球臼結(jié)構(gòu)，松開(kāi)球臼接頭螺旋，可擺動(dòng)刻度盤(pán)，使水準(zhǔn)氣泡居中，度盤(pán)處于水平位置，然后擰緊接頭螺旋。 4.6.2 羅盤(pán)儀測(cè)定直線(xiàn)磁方位角羅盤(pán)儀測(cè)定直線(xiàn)磁方位角 欲測(cè)直線(xiàn)AB的磁方位角，將羅盤(pán)儀安置在直線(xiàn)起點(diǎn)A，掛上垂球?qū)χ校砷_(kāi)球臼接頭螺旋，用手前、后、左、右轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤(pán)，使水準(zhǔn)器氣泡居中，擰緊球臼接頭螺旋，使儀器處于對(duì)中和整平狀態(tài)。松開(kāi)磁針固定螺旋，讓它自由轉(zhuǎn)動(dòng)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)羅盤(pán)，用望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)B點(diǎn)標(biāo)志，待磁針靜止后，按磁針北端(一般為黑色一端)所指的度盤(pán)分劃值讀數(shù)，即為AB邊的磁方位角角值，如圖所示。 使用時(shí)，要避開(kāi)高壓電線(xiàn)和避免鐵質(zhì)物體接近羅盤(pán)，在測(cè)量結(jié)束后，要旋緊固定螺旋將

21、磁針固定。補(bǔ)充知識(shí)陀螺經(jīng)緯儀陀螺經(jīng)緯儀與真方位角的測(cè)定一、陀螺儀（gyroscope）定向原理 由物理學(xué)可知，一個(gè)對(duì)稱(chēng)剛性轉(zhuǎn)子（見(jiàn)圖）的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J 定義為 式中，r為質(zhì)點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的垂直距離；dm為剛體上每一質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量。 當(dāng)轉(zhuǎn)子以角速度 繞其對(duì)稱(chēng)軸 X 旋 轉(zhuǎn)時(shí)，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 為dmrJ2JdmrdmrH22H 如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)量大部分集中在其邊緣，當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，就可以形成很大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量H。它有兩個(gè)特性：1. 在沒(méi)有外力矩的作用下，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸X在宇宙空間中保持不變，即定軸性；2. 在外力矩的作用下，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸X的方位將向外力矩作用方向發(fā)生變化，這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為“進(jìn)動(dòng)”。 陀螺儀定向，就是利用陀螺儀轉(zhuǎn)子

22、的上述兩個(gè)特性進(jìn)行的。二、陀螺經(jīng)緯儀的構(gòu)造二、陀螺經(jīng)緯儀的構(gòu)造 圖是國(guó)產(chǎn)JT15陀螺經(jīng)緯儀(gyro theodolite)的結(jié)構(gòu)圖；使用它測(cè)定地面任一點(diǎn)的真子午線(xiàn)方向的精度可以達(dá)到15。n 陀 螺 經(jīng) 緯 儀 由DJ6經(jīng)緯儀和陀螺儀組成，陀螺儀安裝在DJ6經(jīng)緯儀上的連接支架上。n 陀螺儀由擺動(dòng)系統(tǒng)、觀(guān)察系統(tǒng)和鎖緊限幅機(jī)構(gòu)組成。 1.擺動(dòng)系統(tǒng)：包括懸吊帶、導(dǎo)線(xiàn)、轉(zhuǎn)子(馬達(dá))、轉(zhuǎn)子底盤(pán)等，它們是整個(gè)陀螺儀的靈敏部件。轉(zhuǎn)子要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，重心要通過(guò)懸吊帶的對(duì)稱(chēng)軸，可以通過(guò)轉(zhuǎn)子底盤(pán)上的六個(gè)螺釘進(jìn)行調(diào)節(jié)。懸吊帶采用特種合金材料制成，斷面尺寸為0.560.03mm，拉斷力為2.4kg，實(shí)際荷重為0.78k

23、g。2.觀(guān)測(cè)系統(tǒng)：是用來(lái)觀(guān)察擺動(dòng)系統(tǒng)的工作情況的。照明燈泡將靈敏部件上的雙線(xiàn)光標(biāo)照亮，通過(guò)成像透鏡組使雙線(xiàn)光標(biāo)成像在分劃板上，以便在觀(guān)察窗中觀(guān)察。3.鎖緊限幅機(jī)構(gòu)：包括凸輪、限幅盤(pán)、轉(zhuǎn)子底盤(pán)、鎖緊圈，用凸輪使限幅盤(pán)沿導(dǎo)向軸向上滑動(dòng)，使限幅盤(pán)托起轉(zhuǎn)子的底盤(pán)靠在與支架連接的鎖緊圈上。限幅盤(pán)上的三個(gè)泡沫塑料塊在下放轉(zhuǎn)子部分時(shí)，能起到緩沖和摩擦限幅的作用。三、陀螺經(jīng)緯儀的操作方法三、陀螺經(jīng)緯儀的操作方法 陀螺儀轉(zhuǎn)子的額定旋轉(zhuǎn)速度21500轉(zhuǎn)/分，可以形成很大的內(nèi)力矩，如果操作不正確，很容易毀壞儀器，因此，正確使用陀螺儀非常重要。 在需要測(cè)定真子午線(xiàn)方向的點(diǎn)上安置好經(jīng)緯儀后，應(yīng)按下列步驟操作陀螺經(jīng)緯儀：

24、1.粗定向：將儀器附帶的羅盤(pán)儀安裝在支架上的定位盤(pán)上，旋轉(zhuǎn)經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部，使視線(xiàn)方向指向近似的真子午線(xiàn)北方向(誤差12)，將經(jīng)緯儀的水平微動(dòng)螺旋旋至行程的中間位置，制動(dòng)照準(zhǔn)部，取下羅盤(pán)儀。2.安置陀螺儀：將陀螺儀安裝到支架上的定位盤(pán)上，旋緊固連螺環(huán)，接好電源線(xiàn)，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)陀螺轉(zhuǎn)子，信號(hào)燈亮，當(dāng)其轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后(大約需要3分鐘)信號(hào)燈熄滅(有些儀器是信號(hào)燈顏色改變，具體參見(jiàn)儀器使用手冊(cè))。緩慢旋松鎖緊機(jī)構(gòu)，將擺動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)放下，在陀螺儀的觀(guān)察窗中觀(guān)察陀螺的進(jìn)動(dòng)方向和速度，如果陀螺的進(jìn)動(dòng)速度很慢，就可以開(kāi)始進(jìn)行觀(guān)測(cè)。觀(guān)測(cè)方法有逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法和中天法。3.觀(guān)測(cè)完成后，要先旋緊鎖緊機(jī)構(gòu)，將擺動(dòng)系統(tǒng)托起，才能關(guān)閉電源，拔掉電源線(xiàn)。待陀螺儀轉(zhuǎn)子完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)以后才允許卸下陀螺儀裝箱。四、四、 陀螺經(jīng)緯儀的觀(guān)測(cè)方法陀螺經(jīng)緯儀的觀(guān)測(cè)方法1.逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法(reversal points method) 陀螺儀轉(zhuǎn)軸在東、西兩處的反轉(zhuǎn)位置稱(chēng)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)。 逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法的實(shí)質(zhì)就是通過(guò)旋轉(zhuǎn)經(jīng)緯儀的水平微動(dòng)螺旋，在陀螺儀的觀(guān)察窗中，用零線(xiàn)指標(biāo)線(xiàn)跟蹤雙線(xiàn)光標(biāo)影像，當(dāng)擺動(dòng)系統(tǒng)到達(dá)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，在經(jīng)緯儀讀數(shù)窗中讀取水平度盤(pán)讀數(shù)(稱(chēng)為逆轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù))。2.中天法（transit method）日本索佳公司生產(chǎn)的兩種陀螺全站儀日本索佳公司生產(chǎn)的兩種陀螺全站儀n