任務2-1 精密測角儀器的認識和使用

1、項目二常規(guī)平面控制測量【項目概述】項目二 常規(guī)平面控制測量本項目主要介紹常規(guī)平面控制測量作業(yè)的基本原理、方法、內(nèi)容及工作過程，包括常規(guī)平面控制測量基本儀器的使用及外業(yè)觀測的誤差來源、影響規(guī)律及減弱（或消除）方法；常規(guī)平面控制測量技術設計、外業(yè)實施、內(nèi)業(yè)計算的基本方法、原理和作業(yè)過程。【學習目標】（1）知識目標：了解常規(guī)平面控制測量基本儀器的結構、性能、基本測量方法，及影響常規(guī)平面控制測量外業(yè)觀測成果質量的誤差來源、影響規(guī)律及減弱（或消除）方法；掌握常規(guī)平面控制測量技術設計的內(nèi)容及步驟；知曉常規(guī)平面控制測量選點、埋石的注意事項；知曉常規(guī)平面控制測量儀器檢校的方法；知曉常規(guī)平面控制測量外業(yè)觀測的方

2、法、內(nèi)容及注意事項；理解地球橢球及高斯投影計算的基本原理；清楚常規(guī)平面控制測量計算的內(nèi)容及過程。（2）技能目標：能夠熟練使用精密測角、測距儀器和控制測量數(shù)據(jù)處理軟件；能夠團隊協(xié)作完成常規(guī)平面控制測量的技術設計、外業(yè)實施、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理工作，并獲得符合規(guī)范要求的常規(guī)平面控制測量成果。（3）素養(yǎng)目標：具備應用測量規(guī)范對觀測過程及結果進行質量控制的主動意識和基本素養(yǎng)；逐步培養(yǎng)溝通交流的習慣、分工協(xié)作的團隊意識；注重形成認真細致、精益求精的工作作風。【關鍵內(nèi)容】（1）重點：全站儀的使用及測量方法；導線測量技術設計；導線點的選點與埋石；全站儀的測前常規(guī)檢校；全站儀三聯(lián)腳架法導線測量；導線測量的內(nèi)業(yè)計算過程

3、；利用控制測量數(shù)據(jù)處理軟件進行導線測量內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和平差計算。（2）難點：全站儀和精密電子水準儀的測量原理；影響觀測成果質量的誤差來源、影響規(guī)律及減弱（或消除）方法；地球橢球及高斯投影計算的原理?！靖攀觥咳蝿?-1 精密測角儀器認識與使用在高等級控制測量中，精密測角儀器主要有精密光學測角儀器和精密電子測角儀器，而精密電子測角儀器又分為精密電子經(jīng)緯儀和高精度的全站儀。國家三角測量和精密導線測量規(guī)范指出，用于國家各級角度觀測的精密經(jīng)緯儀系列分為：J07，J1，J2；其中“J”為“經(jīng)緯儀”漢語拼音的第一個字母；下標為該級儀器能達到的測角精度指標，如J2中的下標2為儀器在室內(nèi)檢定時，一測回的測角中誤差

4、為2。全站儀根據(jù)測角精度可分為0.5，1，2，3，5，10等幾個等級，用戶可根據(jù)測角精度的要求選用相應等級的儀器。其中，2及以上的測角儀器稱為精密測角儀器，2以下的測角儀器稱為常規(guī)測角儀器。下面分別介紹精密光學測角儀器、精密電子測角儀器的基本構造及角度測量。圖為北京光學儀器廠生產(chǎn)的J2型精密光學經(jīng)緯儀一、精密光學測角儀器1、基本部件1 望遠鏡；2 望遠鏡目鏡；3 物鏡；4 物鏡調節(jié)螺旋；5 光學瞄準器；6 讀數(shù)顯微鏡；7 豎直度盤；8 望遠鏡制動螺旋9 望遠鏡微調螺旋；10 豎直度盤進光鏡；11 豎直度盤補償器；12 儀器外殼支架；13 水平、豎直度盤換像手輪14 水平度盤制動螺旋；15 水平

5、度盤微調螺旋；16 水平度盤進光鏡；17 測微器調節(jié)手輪；18 光學對中器19 水準管20 水準盒；21 度盤離合、變位手輪；22 底座；23 腳螺旋；24 底座連接板2、讀數(shù)（1）讀數(shù)設備精密光學經(jīng)緯儀的讀數(shù)設備包括度盤、光學測微器、讀數(shù)顯微鏡三個部分。它們之間以一定的關系結合起來，就能讀出照準目標后的方向值。度盤度盤是量測角度的標準器，安置在儀器基座的垂直軸套上，當儀器照準部轉動時，要求水平度盤不得轉動和移動。在水平度盤圓周邊上精細地刻有等間隔分劃線，全周刻360度，每度一標記，按順時針方向增值，每度間隔內(nèi)再等間隔刻有若干個小分劃，相鄰小分劃的間隔值就是該水平度盤的最小分格值。通常J2經(jīng)緯

6、儀的度盤最小分格值為20，J1精密經(jīng)緯儀的度盤最小分格值為4。由于水平度盤的周長有限，所以度盤的分格很小，只有借助顯微鏡才能看清分劃線。即使這樣，也只能估讀到110格，這遠不能滿足精確測角的要求。因此，需要安置顯微測微器，以精確量取不足一格的值。光學測微器精密光學經(jīng)緯儀采用了雙光學零件的測微器，按對徑重合讀法法讀取讀數(shù)。當度盤對徑兩端分劃光線相對移動一格時，測微尺相應從零分劃移至末端的最后一個分劃。這樣，測微尺就可量度出度盤上不足一格的值來。讀數(shù)顯微鏡由于度盤的圓周有限，相鄰分劃線的間距很小，如J2經(jīng)緯儀的水平度盤直徑為90mm，格值為20，相鄰分劃線間距僅0.26mm。為了增大最小格值相對于

7、眼睛的視角，采用了讀數(shù)顯微鏡裝置。（2）讀數(shù)方法由測微器和度盤的作用可知，經(jīng)緯儀照準目標之后，其讀數(shù)就是度盤讀數(shù)和測微器讀數(shù)之和。現(xiàn)代精密光學經(jīng)緯儀一般都采用對徑分劃重合法讀數(shù)，即度盤上上下兩排相差180的對徑分劃線同時成像，通過測微器使度盤對徑分劃線作相向移動，且移動量相等，并作精確重合，用測微盤量取對徑分劃像的相對移動量。當測微尺分劃影像移動全長時，上下兩排分劃影像恰好各移動半分格，即相對移動了一分格。如果度盤格值為20，對徑分劃影像移動半格，相應于10，測微尺的分劃全長有600小格，于是測微尺的格值應為10/600=1。所以型儀器用測微器可以直接讀到1，這種讀數(shù)方法叫做對徑重合讀數(shù)法。威

8、特T2讀數(shù)、蔡司010經(jīng)緯儀水平度盤讀數(shù)方法另外，有些類型的經(jīng)緯儀，雖然仍采用重合法讀數(shù)，但讀數(shù)窗中視場有所更新。下圖就是新威特T2經(jīng)緯儀度盤讀數(shù)窗的視場。一看便知，讀數(shù)應為94124。 25電子經(jīng)緯儀是利用光電技術測角，帶有角度數(shù)字顯示和進行數(shù)據(jù)自動歸算及存儲裝置的經(jīng)緯儀。一般由精密光學器件、機械器件、電子掃描度盤、電子傳感器和微處理機等構成，在微處理機的控制下，按度盤位置數(shù)據(jù)信息，自動用數(shù)字顯示角值。下面以南方科利達DT02C，2級電子經(jīng)緯儀為例對其進行簡要介紹。二、精密電子測角儀器1、精密電子經(jīng)緯儀1）基本部件科利達電子經(jīng)緯儀第一（鍵上）功能符號操作鍵第二（鍵下）功能符號信息顯示窗口鍵盤

9、符號與功能科利達DT02C電子經(jīng)緯儀鍵盤符號及功能2）精密電子經(jīng)緯儀的使用精密電子經(jīng)緯儀的水平角測量步驟如下：（1）儀器的安置、對中和整平電子精密經(jīng)緯儀的安置、對中和整平方法同常規(guī)光學經(jīng)緯儀。（2）開機按住【電源】鍵至顯示屏顯示全部符號，電源打開。2秒后顯示出水平角值，即可開始測量水平角。按【電源】鍵大于2秒至顯示屏顯示OFF 符號后松開，顯示內(nèi)容消失，電源關閉。此外，開啟電源后如果顯示“b”，提示儀器的豎軸不垂直，將儀器精確置平后“b”消失（儀器精確置平后開啟電源，直接顯示豎盤角值）。當望遠鏡通過水平視線時將指示豎盤指標歸零，顯示出豎盤角值。儀器可以進行水平角測量。（3）望遠鏡目鏡調整取下望

10、遠鏡鏡蓋；將望遠鏡對準天空，通過望遠鏡觀察，調整目鏡旋鈕，使分劃板十字絲最清晰。觀察目鏡時，眼睛應放松，以免產(chǎn)生視差和眼睛疲勞。當光亮度不足難以看清十字絲時，長按【切換】鍵照明。（4）目標照準用粗瞄準器的準星對準目標；調整望遠鏡調焦旋鈕，直至看清目標；旋緊水平與垂直制動旋鈕，微調兩微動旋鈕，將十字絲中心精確照準目標，這時眼睛左右上下輕微移動觀察，若目標與十字絲兩影像間有相對移位現(xiàn)象，則應該再微調望遠鏡調焦旋鈕，直至兩影像清晰且相對靜止時止。（5）水平角測量水平角置【0】（置零）將望遠鏡十字絲中心照準目標A后，按【置零 】鍵兩次，使水平角讀數(shù)為【00000】。水平角測量a、設置水平角右旋順時針方

11、向轉動照準部（水平右），以十字絲中心照準目標A，按兩次【置零】 鍵，目標A的水平角度設置為00000，作為水平角起算的零方向。b、水平角測量水平角起始零方向設置好后，即可按角度測量的不同方法進行水平角測量。全站儀即全站型電子速測儀（Electronic Total Station），是一種集光、機、電為一體的高技術測量儀器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測量功能于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。它是將電子經(jīng)緯儀、電子測距儀和電子記簿組合在一起，在同一微處理機控制下，在測站上能同時自動測定和顯示距離、水平角和垂直角，并能計算地面點

12、的三維空間坐標。全站儀的自動記錄、儲存、計算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能，進一步提高了測量作業(yè)的自動化程度。廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測量或變形監(jiān)測領域。下面以南方科利達KTS-580Rwin系列全站儀為例進行介紹其角度測量的步驟。2、全站儀利用全站儀進行角度測量利用全站儀進行角度測量的基本步驟如下：（1）測站安置儀器，對中、整平（2）望遠鏡目鏡調整和目標照準（3）啟動水平角的傾斜改正功能為確保精密測角，必須啟動傾斜傳感器。當啟動傾斜傳感器功能時，將顯示由于儀器不嚴格水平而需對垂直角和水平角自動施加的改正數(shù)。當系統(tǒng)顯示儀器補償對話框時,表示儀器傾斜已超過自動補償范圍(3.5)，必須

13、人工整平儀器。（4）角度測量1.實訓目的了解各種精密測角儀器的基本結構及各螺旋的作用，掌握各種精密測角儀器的讀數(shù)方法。2.實訓任務與要求在校園內(nèi)的實訓場地或教學做一體化教室對測角儀器進行認識和使用。具體如下：（1）將J2光學經(jīng)緯儀、2級電子經(jīng)緯儀及全站儀與書本上相應圖進行對照，了解儀器的各部分的名稱及其作用；（2）提高整置儀器的熟練程度；（3）觀察了解制、微動機構的關系；（4）掌握精密測角儀器的使用方法及讀數(shù)方法。3.實訓設備每組一臺2級的光學經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀及配套設備。三、技能訓練精密測角儀器的認識與使用【實訓2-1】4.實訓內(nèi)容1）儀器的使用（1）將精密測角儀器由箱中取出，雙手握住儀器的支架；或一手握住支架，一手握住基座，嚴禁單手提取望遠鏡部分；（2）整平儀器，整置方法同常規(guī)經(jīng)緯儀一樣，體會精密光學經(jīng)緯儀水準管氣泡的靈敏性，反復整平，直至儀器轉到任何位置時氣泡居中，或者離開中心位置不超過一格；（3）熟悉各螺旋的用途，練習使用。2）讀數(shù)（1）分別使用不同的精密測角儀器，用望遠鏡精確瞄準遠處的目標，檢查有無視差，如有視差，則轉動調焦螺旋消除之；（2）練習讀數(shù)。（說明：光學J2精密經(jīng)緯儀水平度盤格值為20；測微盤一周相當于10，共刻有60大格，600