測繪學(xué)(工程測量部分)

1、Southwest Petroleum University第四部分第四部分 工程測量工程測量測繪學(xué)概論測繪學(xué)概論西南石油大學(xué)土建學(xué)院西南石油大學(xué)土建學(xué)院Southwest Petroleum University4.1 4.1 工程測量學(xué)在測繪學(xué)科中的定工程測量學(xué)在測繪學(xué)科中的定 位和研究應(yīng)用領(lǐng)域位和研究應(yīng)用領(lǐng)域4.1.1 4.1.1 學(xué)科定義學(xué)科定義定義一：定義一： 工程測量學(xué)是研究各種工程在工程測量學(xué)是研究各種工程在規(guī)劃設(shè)計規(guī)劃設(shè)計、施施工建設(shè)工建設(shè)和和運營管理運營管理階段所進行的各種階段所進行的各種測量工作測量工作的的學(xué)科。學(xué)科。Southwest Petroleum Universi

2、ty定義二：定義二： 工程測量學(xué)主要研究在工程、工業(yè)和城市工程測量學(xué)主要研究在工程、工業(yè)和城市建設(shè)以及資源開發(fā)各個階段所進行的地形和有建設(shè)以及資源開發(fā)各個階段所進行的地形和有關(guān)信息的采集和處理，施工放樣、設(shè)備安裝、關(guān)信息的采集和處理，施工放樣、設(shè)備安裝、變形監(jiān)測分析和預(yù)報等的理論、方法和技術(shù)，變形監(jiān)測分析和預(yù)報等的理論、方法和技術(shù)，以及研究對測量和工程有關(guān)的信息進行管理和以及研究對測量和工程有關(guān)的信息進行管理和使用的學(xué)科，它是測繪學(xué)在國民經(jīng)濟和國防建使用的學(xué)科，它是測繪學(xué)在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)中的直接應(yīng)用。設(shè)中的直接應(yīng)用。Southwest Petroleum University定義三：定義三

3、： 工程測量學(xué)是研究地球空間（包括地面、工程測量學(xué)是研究地球空間（包括地面、地下、水下、空中）中具體幾何實體的測量描繪地下、水下、空中）中具體幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測設(shè)實現(xiàn)的理論、方法和技術(shù)和抽象幾何實體的測設(shè)實現(xiàn)的理論、方法和技術(shù)的一門應(yīng)用性學(xué)科。的一門應(yīng)用性學(xué)科。Southwest Petroleum University工程測量學(xué)的學(xué)科位置工程測量學(xué)的學(xué)科位置一級學(xué)科一級學(xué)科測繪學(xué)測繪學(xué)二級學(xué)科二級學(xué)科大地測量學(xué)大地測量學(xué)工程測量學(xué)工程測量學(xué)攝影測量與遙感攝影測量與遙感地圖制圖學(xué)地圖制圖學(xué)Southwest Petroleum University4.1.2 4.1.2 學(xué)科

4、地位學(xué)科地位學(xué)科交叉、學(xué)科綜合、學(xué)科細(xì)分。學(xué)科交叉、學(xué)科綜合、學(xué)科細(xì)分。測繪學(xué)的二級學(xué)科：測繪學(xué)的二級學(xué)科：大地測量學(xué)：幾何大地測量、物理大地測量、大地測量學(xué)：幾何大地測量、物理大地測量、 空間大地測量、海洋大地測量空間大地測量、海洋大地測量工程測量學(xué)（礦山測量）；工程測量學(xué)（礦山測量）；攝影測量學(xué)與遙感；攝影測量學(xué)與遙感；地圖制圖學(xué)；地圖制圖學(xué)；地理信息系統(tǒng)；地理信息系統(tǒng)；不動產(chǎn)測繪（房地產(chǎn)測繪、地籍測繪）。不動產(chǎn)測繪（房地產(chǎn)測繪、地籍測繪）。Southwest Petroleum University4.1.3工程測量學(xué)的研究領(lǐng)域（工程測量學(xué)的研究領(lǐng)域（面向工程建設(shè)面向工程建設(shè)）South

5、west Petroleum University4.1.4 4.1.4 工程測量學(xué)的內(nèi)容工程測量學(xué)的內(nèi)容(1)(1)按工程階段劃分按工程階段劃分 工程測量按工程建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)和運工程測量按工程建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)和運營管理三個階段分為營管理三個階段分為“工程勘測工程勘測”、“施工測量施工測量”和和“安全監(jiān)測安全監(jiān)測”，三個階段測繪工作有：，三個階段測繪工作有： 規(guī)劃設(shè)計階：主要是提供各種比例尺的地形圖，另規(guī)劃設(shè)計階：主要是提供各種比例尺的地形圖，另外還要為工程地質(zhì)勘探，水文地質(zhì)勘探以及水文測驗等外還要為工程地質(zhì)勘探，水文地質(zhì)勘探以及水文測驗等進行測量。對于重要的工程區(qū)的穩(wěn)定性監(jiān)

6、測。進行測量。對于重要的工程區(qū)的穩(wěn)定性監(jiān)測。Southwest Petroleum University 建設(shè)施工階段：建立施工控制網(wǎng)，工程建筑物定建設(shè)施工階段：建立施工控制網(wǎng)，工程建筑物定線放樣，施工質(zhì)量控制，開挖與建筑方量測繪，工程線放樣，施工質(zhì)量控制，開挖與建筑方量測繪，工程竣工測量、變形觀測以及設(shè)備的安裝測量等?？⒐y量、變形觀測以及設(shè)備的安裝測量等。 運營管理階段：工程建筑物的變形觀測：水平位移、運營管理階段：工程建筑物的變形觀測：水平位移、沉陷、傾斜以及擺動等定期或持續(xù)監(jiān)測。建立工程管沉陷、傾斜以及擺動等定期或持續(xù)監(jiān)測。建立工程管理、維護信息系統(tǒng)。理、維護信息系統(tǒng)。Southwes

7、t Petroleum University(2) (2) 按服務(wù)對象劃分按服務(wù)對象劃分 按服務(wù)對象分：建筑工程測量、水利工程測量、按服務(wù)對象分：建筑工程測量、水利工程測量、線路工程測量、橋隧工程測量、地下工程的測量、海線路工程測量、橋隧工程測量、地下工程的測量、海洋工程測量、軍事工程測量、三維工業(yè)測量，以及礦洋工程測量、軍事工程測量、三維工業(yè)測量，以及礦山測量、城市測量等。個性、共性；特殊和一般的關(guān)山測量、城市測量等。個性、共性；特殊和一般的關(guān)系。系。Southwest Petroleum University 工程測量學(xué)是一門歷史悠久的學(xué)科。工程測量學(xué)是一門歷史悠久的學(xué)科。 公元前二十七世

8、紀(jì)：埃及大金字塔。公元前二十七世紀(jì)：埃及大金字塔。 公元前十四世紀(jì)，在幼發(fā)拉底河與尼羅河流域進行公元前十四世紀(jì)，在幼發(fā)拉底河與尼羅河流域進行過土地邊界劃分測量。過土地邊界劃分測量。 公元前十五世紀(jì)意大利都靈保存的金礦巷道圖公元前十五世紀(jì)意大利都靈保存的金礦巷道圖4.1.5 4.1.5 工程測量學(xué)的起源及歷史沿革工程測量學(xué)的起源及歷史沿革Southwest Petroleum University 我國早在三千多年前的夏商時代的夏禹治水描述：我國早在三千多年前的夏商時代的夏禹治水描述：“陸行乘車，水行乘船，泥行乘撬，山行乘攆（陸行乘車，水行乘船，泥行乘撬，山行乘攆（jj），），左準(zhǔn)繩，右規(guī)矩、載

9、四時，以開九州，通九道，陂九左準(zhǔn)繩，右規(guī)矩、載四時，以開九州，通九道，陂九澤，度九山。澤，度九山?！边@里所記錄的就是當(dāng)時的工程勘測情這里所記錄的就是當(dāng)時的工程勘測情景，準(zhǔn)繩和規(guī)矩就是當(dāng)時所用的測量工具，準(zhǔn)是可揆景，準(zhǔn)繩和規(guī)矩就是當(dāng)時所用的測量工具，準(zhǔn)是可揆（kuikui）平的水準(zhǔn)器，繩是丈量距離的工具，規(guī)是畫）平的水準(zhǔn)器，繩是丈量距離的工具，規(guī)是畫圓的器具，矩則是一種可定平，可測長度、高度、深圓的器具，矩則是一種可定平，可測長度、高度、深度和畫圓、畫矩形的通用測量儀器。度和畫圓、畫矩形的通用測量儀器。Southwest Petroleum University秦代李冰父子領(lǐng)導(dǎo)修建的都江堰水利樞

10、紐工程。秦代李冰父子領(lǐng)導(dǎo)修建的都江堰水利樞紐工程。北宋時沈括為了治理汴渠，測得北宋時沈括為了治理汴渠，測得“京師之地比泗州凡高十九丈京師之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分四尺八寸六分”，是水準(zhǔn)測量的結(jié)果。，是水準(zhǔn)測量的結(jié)果。長沙馬王堆漢墓出土的地圖包括地形圖、駐軍圖和城邑圖三種，長沙馬王堆漢墓出土的地圖包括地形圖、駐軍圖和城邑圖三種，是目前世界上發(fā)現(xiàn)的最早的地圖。是目前世界上發(fā)現(xiàn)的最早的地圖。殷周時期的土地測量，秦、漢的私田制。隋唐實行均田制，建殷周時期的土地測量，秦、漢的私田制。隋唐實行均田制，建立戶籍冊。宋朝按鄉(xiāng)登記和清丈土地，出現(xiàn)地塊圖。到了明朝立戶籍冊。宋朝按鄉(xiāng)登記和清丈土地，出現(xiàn)地塊圖

11、。到了明朝洪武年間的土地大清丈，編制魚鱗圖冊（世界最早的地籍圖洪武年間的土地大清丈，編制魚鱗圖冊（世界最早的地籍圖冊）。冊）。四大發(fā)明之一的指南針，從司南、指南魚算起，有二千多年的四大發(fā)明之一的指南針，從司南、指南魚算起，有二千多年的歷史。對礦山測量和其它工程勘測有很大的貢獻。歷史。對礦山測量和其它工程勘測有很大的貢獻。Southwest Petroleum University 在工程測量學(xué)的發(fā)展也受到了戰(zhàn)爭的促進。公元前在工程測量學(xué)的發(fā)展也受到了戰(zhàn)爭的促進。公元前210210年秦始年秦始皇修建的皇修建的“塹山堙谷，千八百里塹山堙谷，千八百里”直道，古羅馬構(gòu)筑的兵道，以直道，古羅馬構(gòu)筑的兵道

12、，以及公元前及公元前218218年歐洲修建的通向意大利的年歐洲修建的通向意大利的“漢尼撥通道漢尼撥通道”等，都等，都是著名的軍用道路。是著名的軍用道路。工程測量學(xué)的發(fā)展在很長的一段時間內(nèi)是非常緩慢的。直到二工程測量學(xué)的發(fā)展在很長的一段時間內(nèi)是非常緩慢的。直到二十世紀(jì)初，由于西方的第一、二次技術(shù)革命和工程建設(shè)規(guī)模的不十世紀(jì)初，由于西方的第一、二次技術(shù)革命和工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，工程測量學(xué)才受到人們的重視，并發(fā)展成為測繪學(xué)的一斷擴大，工程測量學(xué)才受到人們的重視，并發(fā)展成為測繪學(xué)的一個重要分支。個重要分支。19641964年國際測量師聯(lián)合會（年國際測量師聯(lián)合會（FIGFIG）為了促進和繁榮工程測量

13、，）為了促進和繁榮工程測量，成立了工程測量委員會（第六委員會），從此，工程測量學(xué)在國成立了工程測量委員會（第六委員會），從此，工程測量學(xué)在國際上作為一門獨立的學(xué)科開展活動。際上作為一門獨立的學(xué)科開展活動。Southwest Petroleum University “廣義工程測量學(xué)廣義工程測量學(xué)”：“一切不屬于地球測量，不一切不屬于地球測量，不屬于國家地圖集范疇的地形測量和不屬于官方的測量，屬于國家地圖集范疇的地形測量和不屬于官方的測量，都屬于工程測量都屬于工程測量”。 大型特種精密工程建設(shè)和對測繪提出的愈來愈高的大型特種精密工程建設(shè)和對測繪提出的愈來愈高的要求是工程測量學(xué)發(fā)展的動力。要求是工

14、程測量學(xué)發(fā)展的動力。Southwest Petroleum University長江三峽水利樞紐工程長江三峽水利樞紐工程 Southwest Petroleum University隔河巖大壩外部變形觀測，最弱點精度優(yōu)于隔河巖大壩外部變形觀測，最弱點精度優(yōu)于1.5mm1.5mm；北京正負(fù)電子對撞機，點位精度達(dá)北京正負(fù)電子對撞機，點位精度達(dá)0.3mm0.3mm，設(shè)備定位精度優(yōu)，設(shè)備定位精度優(yōu)于于0.2mm0.2mm，200m200m長的直線段漂移管準(zhǔn)直精度達(dá)長的直線段漂移管準(zhǔn)直精度達(dá)0.1mm0.1mm ; ;武漢長江二橋（武漢長江二橋（mmmm級）級） 、長達(dá)、長達(dá)3030多公里的杭州灣大橋多

15、公里的杭州灣大橋( (1.4mm1.4mm）。）。 高高454m454m的上海東方明珠電視塔。長的上海東方明珠電視塔。長18.4km18.4km的秦嶺隧道等。的秦嶺隧道等。 國外的大型特種精密工程：德國漢堡的粒子加速器研究中心，國外的大型特種精密工程：德國漢堡的粒子加速器研究中心，19591959年建的同步加速器，直徑僅年建的同步加速器，直徑僅100m100m，19781978年的正負(fù)電子儲年的正負(fù)電子儲存環(huán)，直徑存環(huán)，直徑743m743m，19901990年的電子質(zhì)子儲存環(huán)，直徑年的電子質(zhì)子儲存環(huán)，直徑2000m2000m。Southwest Petroleum University 歐洲原

16、子核研究中心歐洲原子核研究中心19901990年建成的環(huán)形正負(fù)電子年建成的環(huán)形正負(fù)電子對撞機，直徑對撞機，直徑8.6km8.6km、周長、周長27km27km，整個工程位于百米，整個工程位于百米深的地下。深的地下。 美國的超導(dǎo)超級對撞機，其直徑就長達(dá)美國的超導(dǎo)超級對撞機，其直徑就長達(dá)27km27km，為，為保證橢圓軌道上的投影變形最小且位于一平面上，采用保證橢圓軌道上的投影變形最小且位于一平面上，采用了一種雙重正形投影，所作的各種精密測量，均考慮了了一種雙重正形投影，所作的各種精密測量，均考慮了重力和潮汐的影響。重力和潮汐的影響。Southwest Petroleum University 德

17、國的露天煤礦大型挖煤機開挖量動態(tài)測量計算德國的露天煤礦大型挖煤機開挖量動態(tài)測量計算系統(tǒng)是系統(tǒng)是GPSGPS、GISGIS技術(shù)相結(jié)合在大型特種工程中應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合在大型特種工程中應(yīng)用的一個典型例子。大型挖煤機長的一個典型例子。大型挖煤機長140m140m，高，高65m65m，自，自重重80008000噸，其挖斗輪的直徑達(dá)噸，其挖斗輪的直徑達(dá)17.8m17.8m，每天挖煤量，每天挖煤量可達(dá)可達(dá)1010多萬噸。多萬噸。Southwest Petroleum University 南非某一核電站的冷卻塔高南非某一核電站的冷卻塔高165m165m，直徑，直徑163m163m，在，在整個施工過程中，要求每

18、一高程面上塔壁中心線與設(shè)計整個施工過程中，要求每一高程面上塔壁中心線與設(shè)計尺寸的限差小于尺寸的限差小于50mm50mm，在塔高方向上每，在塔高方向上每10m10m的相鄰的相鄰精度優(yōu)于精度優(yōu)于10mm10mm。 瑞士阿爾卑斯山的哥特哈德特長雙線鐵路隧道長達(dá)瑞士阿爾卑斯山的哥特哈德特長雙線鐵路隧道長達(dá)57km57km， 高聳建筑物方面，有人設(shè)想，在高聳建筑物方面，有人設(shè)想，在2121世紀(jì)將建造世紀(jì)將建造2000m2000m乃至乃至4000m4000m的摩天大廈。的摩天大廈。Southwest Petroleum University4.1.6 4.1.6 工程測量學(xué)與相鄰課程的關(guān)系工程測量學(xué)與相鄰

19、課程的關(guān)系Southwest Petroleum University4.2.1 4.2.1 角度測量角度測量 角度是幾何測量的基本元素，包括水平角度是幾何測量的基本元素，包括水平角和垂直角。角和垂直角。 角度測量的儀器主要是經(jīng)緯儀，分為光角度測量的儀器主要是經(jīng)緯儀，分為光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀兩大類。學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀兩大類。4.2 4.2 工程測量的儀器與方法工程測量的儀器與方法Southwest Petroleum University一、光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)一、光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu) 基本結(jié)構(gòu)主要包括照準(zhǔn)部（望遠(yuǎn)基本結(jié)構(gòu)主要包括照準(zhǔn)部（望遠(yuǎn)鏡）、讀數(shù)裝置（含水平度盤、垂直鏡）、讀數(shù)裝置（

20、含水平度盤、垂直度盤）、安平設(shè)備及基座和對點器等。度盤）、安平設(shè)備及基座和對點器等。 我國光學(xué)經(jīng)緯儀系列分為我國光學(xué)經(jīng)緯儀系列分為J07J07、J1J1、J2J2、J6J6等型號，等型號，J J為經(jīng)緯儀漢為經(jīng)緯儀漢語拼音的第一個字母，下標(biāo)表示儀語拼音的第一個字母，下標(biāo)表示儀器的精度指標(biāo)。器的精度指標(biāo)。Southwest Petroleum University二、水平角觀測二、水平角觀測l 對儀器進行對儀器進行“ “對中對中” ”和和“ “整平整平” ”；l 盤左，粗略瞄準(zhǔn)一個目標(biāo)；盤左，粗略瞄準(zhǔn)一個目標(biāo)；l 仔細(xì)對光，消除視差；仔細(xì)對光，消除視差；l 精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)，取水平度盤讀數(shù)；精確瞄準(zhǔn)目

21、標(biāo)，取水平度盤讀數(shù)；l 不動調(diào)焦鏡，盤右，精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)，取水平度不動調(diào)焦鏡，盤右，精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)，取水平度盤讀數(shù)；盤讀數(shù)；l 對于下一個目標(biāo)，重復(fù)上述操作。對于下一個目標(biāo)，重復(fù)上述操作。Southwest Petroleum University三、垂直角觀測三、垂直角觀測l 三絲法垂直角觀測的程序：三絲法垂直角觀測的程序：l 盤左，按上、中、下三根水平絲的順序依次照準(zhǔn)盤左，按上、中、下三根水平絲的順序依次照準(zhǔn)同一目標(biāo)各一次，并分別讀豎盤讀數(shù)；同一目標(biāo)各一次，并分別讀豎盤讀數(shù)；l 盤右，同上一樣的觀測；盤右，同上一樣的觀測；l 分別計算三根水平絲所測得的指標(biāo)差和垂直角，分別計算三根水平絲所測得的

22、指標(biāo)差和垂直角，并取垂直角的平均值作為一個目標(biāo)的一測回之值。并取垂直角的平均值作為一個目標(biāo)的一測回之值。l 若僅使用中間的水平絲進行觀測，則稱為若僅使用中間的水平絲進行觀測，則稱為“ “中絲中絲法法” ”Southwest Petroleum University四、電子經(jīng)緯儀四、電子經(jīng)緯儀 在光學(xué)經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)部中，將讀數(shù)系統(tǒng)用電在光學(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，實現(xiàn)度盤讀數(shù)的自動子度盤替代光學(xué)模擬度盤，實現(xiàn)度盤讀數(shù)的自動化，則成為電子經(jīng)緯儀?；?，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：用于電子經(jīng)緯儀的角度傳感器主要有兩種：編碼度盤和動態(tài)測角系統(tǒng)。

23、編碼度盤和動態(tài)測角系統(tǒng)。Southwest Petroleum University五、目標(biāo)照準(zhǔn)自動化（基本原理）五、目標(biāo)照準(zhǔn)自動化（基本原理）帶帶ATRATR的望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)示意圖的望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)示意圖Southwest Petroleum University五、目標(biāo)照準(zhǔn)自動化（基本原理）五、目標(biāo)照準(zhǔn)自動化（基本原理） 在角度測量時，在角度測量時，ATRATR自動識別并照準(zhǔn)目標(biāo)主自動識別并照準(zhǔn)目標(biāo)主要有三個過程：要有三個過程：u目標(biāo)搜索過程目標(biāo)搜索過程u目標(biāo)照準(zhǔn)過程目標(biāo)照準(zhǔn)過程u測量過程測量過程Southwest Petroleum University六、全自動陀螺經(jīng)緯儀六、全自動陀螺經(jīng)緯儀 經(jīng)

24、緯儀與陀螺儀配合使用，成為陀螺經(jīng)緯儀。經(jīng)緯儀與陀螺儀配合使用，成為陀螺經(jīng)緯儀。目前，自動化陀螺經(jīng)緯儀的主要產(chǎn)品有德國威斯特發(fā)目前，自動化陀螺經(jīng)緯儀的主要產(chǎn)品有德國威斯特發(fā)倫采礦聯(lián)合公司的倫采礦聯(lián)合公司的Gyromat2000Gyromat2000和日本索佳公司和日本索佳公司（SOKKIASOKKIA）的）的AGP1AGP1等。等。GYROMAT2000GYROMAT2000AGP1AGP1Southwest Petroleum University六、全自動陀螺經(jīng)緯儀六、全自動陀螺經(jīng)緯儀陀螺經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)陀螺經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)注：注：陀螺馬達(dá)陀螺馬達(dá)靈敏部靈敏部懸掛帶懸掛帶自動定向原理自動定向

25、原理陀螺儀懸掛結(jié)構(gòu)示意圖陀螺儀懸掛結(jié)構(gòu)示意圖Southwest Petroleum University六、全自動陀螺經(jīng)緯儀六、全自動陀螺經(jīng)緯儀測量步驟：測量步驟： 將儀器安置到三腳架上并精確對中、整平；將儀器安置到三腳架上并精確對中、整平； 連接陀螺儀與經(jīng)緯儀之間的數(shù)據(jù)通信電纜；連接陀螺儀與經(jīng)緯儀之間的數(shù)據(jù)通信電纜； 經(jīng)緯儀開機，陀螺儀開機；經(jīng)緯儀開機，陀螺儀開機； 啟動測量程序進行定向測量；啟動測量程序進行定向測量； 經(jīng)緯儀照準(zhǔn)測線目標(biāo)，盤左、盤右觀測兩測回，經(jīng)緯儀照準(zhǔn)測線目標(biāo)，盤左、盤右觀測兩測回，將結(jié)果輸入到陀螺儀中，即可計算并顯示測線方位角。將結(jié)果輸入到陀螺儀中，即可計算并顯示測線方

26、位角。Southwest Petroleum University六、全自動陀螺經(jīng)緯儀六、全自動陀螺經(jīng)緯儀 測角裝置采用測角裝置采用TDA5005TDA5005全站儀，還實現(xiàn)了目標(biāo)的自全站儀，還實現(xiàn)了目標(biāo)的自動跟蹤功能。動跟蹤功能。國產(chǎn)國產(chǎn)TDA5005+Y/JTG-1TDA5005+Y/JTG-1陀螺經(jīng)緯儀陀螺經(jīng)緯儀Southwest Petroleum University4.2.2 4.2.2 距離測量距離測量 距離是幾何測量的基本元素，距離測量距離是幾何測量的基本元素，距離測量的方法主要有三種：的方法主要有三種：直接丈量直接丈量間接視距測量間接視距測量物理測距物理測距Southwest

27、 Petroleum University一、鋼尺量距一、鋼尺量距鋼尺量距一般包括以下幾方面工作：鋼尺量距一般包括以下幾方面工作：定線定線量距量距測量定向樁之間的高差測量定向樁之間的高差成果整理成果整理Southwest Petroleum University二、電磁波測距二、電磁波測距 電磁波測距是通過測定電磁波在待測距電磁波測距是通過測定電磁波在待測距離上往返傳播的時間，利用下列基本公式來計離上往返傳播的時間，利用下列基本公式來計算待測距離的。算待測距離的。Southwest Petroleum University二、電磁波測距二、電磁波測距電磁波測距儀分類電磁波測距儀分類按載波分：光

28、波測距儀、微波測距儀和多載波測按載波分：光波測距儀、微波測距儀和多載波測距儀；距儀；按測程分：短程測距儀、中程測距儀、遠(yuǎn)程測距按測程分：短程測距儀、中程測距儀、遠(yuǎn)程測距儀和超遠(yuǎn)程測距儀；儀和超遠(yuǎn)程測距儀；按精度分：超高精度測距儀、高精度測距儀、一按精度分：超高精度測距儀、高精度測距儀、一般精度測距儀；般精度測距儀；按測距方式分：脈沖式測距儀、相位式測距儀和按測距方式分：脈沖式測距儀、相位式測距儀和混合式測距儀混合式測距儀Southwest Petroleum University二、電磁波測距二、電磁波測距 脈沖式測距原理：脈沖式測距原理： 脈沖式測距原理脈沖式測距原理Southwest Pe

29、troleum University二、電磁波測距二、電磁波測距 相位式測距原理：相位式測距原理： 相位式測距是通過測量調(diào)制波在測線上往返傳相位式測距是通過測量調(diào)制波在測線上往返傳播所產(chǎn)生的相位移間接地測定電磁波在測線上往返播所產(chǎn)生的相位移間接地測定電磁波在測線上往返傳播時間的。傳播時間的。相位式測距原理相位式測距原理Southwest Petroleum University二、電磁波測距二、電磁波測距 電磁波測距儀的使用電磁波測距儀的使用 測距儀一般由照準(zhǔn)頭、控制器、電源和反射測距儀一般由照準(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。器四部分組成，一般與經(jīng)緯儀連接使用。u

30、儀器加常數(shù)和乘常數(shù)改正儀器加常數(shù)和乘常數(shù)改正u 氣象改正氣象改正u 傾斜改正傾斜改正Southwest Petroleum University三、偏距測量三、偏距測量尼龍絲準(zhǔn)直系統(tǒng)尼龍絲準(zhǔn)直系統(tǒng) 系統(tǒng)由三部分組成：尼龍絲，帶有探測器的系統(tǒng)由三部分組成：尼龍絲，帶有探測器的尺子及控制裝置尺子及控制裝置 激光準(zhǔn)直系統(tǒng)激光準(zhǔn)直系統(tǒng) 該系統(tǒng)由一帶有專門光學(xué)系統(tǒng)的激光源及一該系統(tǒng)由一帶有專門光學(xué)系統(tǒng)的激光源及一臺差示光電管接收機組成臺差示光電管接收機組成Southwest Petroleum University一、幾何水準(zhǔn)測量一、幾何水準(zhǔn)測量 電子水準(zhǔn)儀基本結(jié)構(gòu)：電子水準(zhǔn)儀基本結(jié)構(gòu)： 基本構(gòu)造由光學(xué)

31、機械部分、自動安平補償裝置基本構(gòu)造由光學(xué)機械部分、自動安平補償裝置和電子設(shè)備組成。電子設(shè)備主要包括：調(diào)焦編碼器、和電子設(shè)備組成。電子設(shè)備主要包括：調(diào)焦編碼器、光電傳感器（即線陣光電傳感器（即線陣CCDCCD器件）、讀數(shù)電子元件、器件）、讀數(shù)電子元件、單片微處理機、接口（外部電源和外部存儲記錄）、單片微處理機、接口（外部電源和外部存儲記錄）、顯示器件、鍵盤以及影像數(shù)據(jù)處理軟件等，標(biāo)尺采顯示器件、鍵盤以及影像數(shù)據(jù)處理軟件等，標(biāo)尺采用條形碼標(biāo)尺供電子測量使用。用條形碼標(biāo)尺供電子測量使用。4.2.3 高程測量高程測量Southwest Petroleum University一、幾何水準(zhǔn)測量一、幾何水

32、準(zhǔn)測量徠卡徠卡DNA03/10DNA03/10拓普康拓普康DL101/102DL101/102蔡司蔡司DINI1010DINI1010索佳索佳SDL2SDL2部分電子水準(zhǔn)儀的外觀圖部分電子水準(zhǔn)儀的外觀圖Southwest Petroleum University一、幾何水準(zhǔn)測量一、幾何水準(zhǔn)測量 電子水準(zhǔn)儀的測量原理電子水準(zhǔn)儀的測量原理 由于生產(chǎn)電子水準(zhǔn)儀的各廠家采用不同的由于生產(chǎn)電子水準(zhǔn)儀的各廠家采用不同的專利，測量標(biāo)尺也各不相同，因此讀數(shù)原理各專利，測量標(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)儀的測量原理電子水準(zhǔn)儀

33、的測量原理。Southwest Petroleum University一、幾何水準(zhǔn)測量（徠卡電子水準(zhǔn)原理）一、幾何水準(zhǔn)測量（徠卡電子水準(zhǔn)原理）Southwest Petroleum University一、幾何水準(zhǔn)測量（蔡司電子水準(zhǔn)原理）一、幾何水準(zhǔn)測量（蔡司電子水準(zhǔn)原理）Southwest Petroleum University一、幾何水準(zhǔn)測量一、幾何水準(zhǔn)測量電子水準(zhǔn)儀的性能及特點電子水準(zhǔn)儀的性能及特點 它與傳統(tǒng)光學(xué)水準(zhǔn)儀相比有以下：它與傳統(tǒng)光學(xué)水準(zhǔn)儀相比有以下：優(yōu)點：優(yōu)點： 讀數(shù)客觀讀數(shù)客觀 精度高精度高 速度快速度快 效率高效率高 操作簡單操作簡單缺點：缺點： 電子水準(zhǔn)儀對標(biāo)尺進行讀

34、數(shù)不電子水準(zhǔn)儀對標(biāo)尺進行讀數(shù)不如光學(xué)水準(zhǔn)儀靈活如光學(xué)水準(zhǔn)儀靈活 電子水準(zhǔn)儀受外界條件影響較電子水準(zhǔn)儀受外界條件影響較大大Southwest Petroleum University一、幾何水準(zhǔn)測量一、幾何水準(zhǔn)測量電子水準(zhǔn)儀的應(yīng)用電子水準(zhǔn)儀的應(yīng)用 由于電子水準(zhǔn)儀優(yōu)點顯著，目前已經(jīng)廣泛由于電子水準(zhǔn)儀優(yōu)點顯著，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大地測量、工程測量、工業(yè)測量等領(lǐng)應(yīng)用于大地測量、工程測量、工業(yè)測量等領(lǐng)域。域。Southwest Petroleum University二、液體靜力水準(zhǔn)測量二、液體靜力水準(zhǔn)測量連通器內(nèi)液體的平衡連通器內(nèi)液體的平衡 液體靜力水準(zhǔn)測量原理液體靜力水準(zhǔn)測量原理Southwest

35、Petroleum University三、三角高程測量三、三角高程測量Southwest Petroleum University四、傾斜測量四、傾斜測量 雖然地面或建筑物的傾斜可用常規(guī)的測量方法測雖然地面或建筑物的傾斜可用常規(guī)的測量方法測定兩點間高差的變化，從而求出傾斜值，但在一些工定兩點間高差的變化，從而求出傾斜值，但在一些工作面傾斜測量和連續(xù)自動化傾斜監(jiān)測中，一般采用專作面傾斜測量和連續(xù)自動化傾斜監(jiān)測中，一般采用專用的傾斜測量儀。目前傾斜儀的種類很多，大體可以用的傾斜測量儀。目前傾斜儀的種類很多，大體可以分為分為“ “短基線短基線” ”傾斜儀和傾斜儀和“ “長基線長基線” ”傾斜儀兩種

36、。前者一般傾斜儀兩種。前者一般用垂直擺錘或水準(zhǔn)氣泡作為參考線；后者一般根據(jù)靜用垂直擺錘或水準(zhǔn)氣泡作為參考線；后者一般根據(jù)靜力水準(zhǔn)測量的原理做成。力水準(zhǔn)測量的原理做成。Southwest Petroleum University4.2.4 4.2.4 準(zhǔn)直測量準(zhǔn)直測量一、波帶板激光準(zhǔn)直測量的設(shè)備一、波帶板激光準(zhǔn)直測量的設(shè)備 波帶板激光準(zhǔn)直設(shè)備主要有以下部件組成：波帶板激光準(zhǔn)直設(shè)備主要有以下部件組成：l He-NeHe-Ne激光器，用于發(fā)射激光。激光器，用于發(fā)射激光。l 波帶板波帶板圓形波帶板圓形波帶板 方形波帶板方形波帶板l 激光探測器激光探測器Southwest Petroleum Unive

37、rsity二、波帶板激光準(zhǔn)直測量的方法二、波帶板激光準(zhǔn)直測量的方法波帶板激光準(zhǔn)直測量步驟如下：波帶板激光準(zhǔn)直測量步驟如下：l在一基準(zhǔn)點在一基準(zhǔn)點A A安置激光器；安置激光器；l在另一基準(zhǔn)點在另一基準(zhǔn)點B B安置探測器；安置探測器；l在待測點在待測點i i安置一特定安置一特定“ “焦距焦距” ”的波帶板。的波帶板。激光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量Southwest Petroleum University三、激光準(zhǔn)直測量的精度與應(yīng)用三、激光準(zhǔn)直測量的精度與應(yīng)用 實驗表明用這種裝置準(zhǔn)直，測定偏離值的精度可實驗表明用這種裝置準(zhǔn)直，測定偏離值的精度可達(dá)測線長度的達(dá)測線長度的1010-6-6；由于激光準(zhǔn)直受大氣

38、的影響，如果；由于激光準(zhǔn)直受大氣的影響，如果將高精度激光準(zhǔn)直系統(tǒng)安裝在真空管道內(nèi)，則準(zhǔn)直精將高精度激光準(zhǔn)直系統(tǒng)安裝在真空管道內(nèi)，則準(zhǔn)直精度還可達(dá)度還可達(dá)1010-7-71010-8-8。 由于波帶板激光準(zhǔn)直測量的高精度，目前已被廣由于波帶板激光準(zhǔn)直測量的高精度，目前已被廣泛應(yīng)用于線狀工程建筑物的變形觀測，如大壩變形觀泛應(yīng)用于線狀工程建筑物的變形觀測，如大壩變形觀測，精密導(dǎo)軌標(biāo)定和高能粒子加速器直線段的安裝與測，精密導(dǎo)軌標(biāo)定和高能粒子加速器直線段的安裝與變形檢測中，也用于高能粒子加速器環(huán)形網(wǎng)三角形高變形檢測中，也用于高能粒子加速器環(huán)形網(wǎng)三角形高的測量中。的測量中。Southwest Petrol

39、eum University4.2.5 4.2.5 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量一、全站儀測量一、全站儀測量速測術(shù)與速測儀速測術(shù)與速測儀全站型電子速測儀全站型電子速測儀 全站儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)全站儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 全站儀的分類全站儀的分類全站儀的發(fā)展趨勢全站儀的發(fā)展趨勢Southwest Petroleum University二、全球定位系統(tǒng)二、全球定位系統(tǒng)偽距法定位原理偽距法定位原理載波相位測量原理載波相位測量原理GPSGPS作業(yè)方式作業(yè)方式GPSGPS數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理GPSGPS定位的誤差來源定位的誤差來源Southwest Petroleum University三、激光跟蹤儀三、激光跟蹤儀 目前，國際上主

40、要有三家儀器公司生產(chǎn)激光目前，國際上主要有三家儀器公司生產(chǎn)激光跟蹤儀，分別是瑞士徠卡公司，美國跟蹤儀，分別是瑞士徠卡公司，美國SMXSMX公司（現(xiàn)公司（現(xiàn)已并如已并如FAROFARO）、）、APIAPI公司。公司。徠卡徠卡LTD50 LTD50 SMXTracker4500SMXTracker4500 API Tracker API TrackerSouthwest Petroleum University三、激光跟蹤儀三、激光跟蹤儀 激光跟蹤儀的測量原理和坐標(biāo)系激光跟蹤儀的測量原理和坐標(biāo)系激光干涉測距原理激光干涉測距原理Southwest Petroleum University三、激光跟蹤

41、儀三、激光跟蹤儀 激光跟蹤儀的測量原理和坐標(biāo)系激光跟蹤儀的測量原理和坐標(biāo)系激光跟蹤儀坐標(biāo)測量原理圖激光跟蹤儀坐標(biāo)測量原理圖Southwest Petroleum University三、激光跟蹤儀三、激光跟蹤儀 激光跟蹤儀應(yīng)用激光跟蹤儀應(yīng)用Southwest Petroleum University四、激光掃描儀四、激光掃描儀Southwest Petroleum University4.2.6 4.2.6 水深測量水深測量Southwest Petroleum University/2Southwest Petroleum University4.2.7 4.2.7 其它測量儀器其它測量儀器

42、一、手持式激光測距儀一、手持式激光測距儀Southwest Petroleum University一、手持式激光測距儀一、手持式激光測距儀手持式激光測距儀的應(yīng)用手持式激光測距儀的應(yīng)用Southwest Petroleum University二、激光掃平儀二、激光掃平儀Southwest Petroleum University三、投點儀三、投點儀Southwest Petroleum University4.3.1 4.3.1 工程控制網(wǎng)的分類和作用工程控制網(wǎng)的分類和作用一、一、 測量控制網(wǎng)的分類測量控制網(wǎng)的分類全球控制網(wǎng)國家控制網(wǎng)工程控制網(wǎng)4.34.3工程控制網(wǎng)布設(shè)的理論與方法工程控制網(wǎng)

43、布設(shè)的理論與方法Southwest Petroleum University一、分類一、分類 按按用途用途分：分： 測圖控制網(wǎng)測圖控制網(wǎng) 施工（測量）控制網(wǎng)施工（測量）控制網(wǎng) 變形監(jiān)測網(wǎng)變形監(jiān)測網(wǎng) 安裝（測量）控制網(wǎng)安裝（測量）控制網(wǎng)4.3.1 4.3.1 工程控制網(wǎng)的分類和作用工程控制網(wǎng)的分類和作用Southwest Petroleum University一、分類一、分類 按網(wǎng)點性質(zhì)按網(wǎng)點性質(zhì)分：分： 一維網(wǎng)（或稱水準(zhǔn)網(wǎng)、高程網(wǎng)）一維網(wǎng)（或稱水準(zhǔn)網(wǎng)、高程網(wǎng)） 二維網(wǎng)（或稱平面網(wǎng)）二維網(wǎng)（或稱平面網(wǎng)） 三維網(wǎng)三維網(wǎng)4.3.1 4.3.1 工程控制網(wǎng)的分類和作用工程控制網(wǎng)的分類和作用South

44、west Petroleum University一、分類一、分類 按按網(wǎng)形網(wǎng)形分：分： 三角網(wǎng)三角網(wǎng) 導(dǎo)線網(wǎng)導(dǎo)線網(wǎng) 混合網(wǎng)混合網(wǎng) 方格網(wǎng)方格網(wǎng)4.3.1 4.3.1 工程控制網(wǎng)的分類和作用工程控制網(wǎng)的分類和作用Southwest Petroleum University一、分類一、分類 按按施測方法施測方法劃分：劃分： 測角網(wǎng)測角網(wǎng) 測邊網(wǎng)測邊網(wǎng) 邊角網(wǎng)邊角網(wǎng) GPSGPS網(wǎng)網(wǎng)4.3.1 4.3.1 工程控制網(wǎng)的分類和作用工程控制網(wǎng)的分類和作用Southwest Petroleum University二、作用二、作用 工程控制網(wǎng)也具有控制全局、提供基準(zhǔn)和控制測工程控制網(wǎng)也具有控制全局、提供

45、基準(zhǔn)和控制測量誤差積累的作用。量誤差積累的作用。三、建網(wǎng)步驟（略）三、建網(wǎng)步驟（略） 遵循大地測量學(xué)的原理，如：遵循大地測量學(xué)的原理，如： 要有坐標(biāo)系和基準(zhǔn)要有坐標(biāo)系和基準(zhǔn) 要構(gòu)成網(wǎng)要構(gòu)成網(wǎng) 要逐級布設(shè)等。要逐級布設(shè)等。Southwest Petroleum University4.3.2 4.3.2 測圖控制網(wǎng)測圖控制網(wǎng)作用：作用： 控制測量誤差的累積；控制測量誤差的累積； 保證圖上內(nèi)容的精度均勻；保證圖上內(nèi)容的精度均勻； 相鄰圖幅正確拼接。相鄰圖幅正確拼接。Southwest Petroleum University特點：特點： 1) 1) 控制的范圍較小，控制點的密度較大，精度要求控制的

46、范圍較小，控制點的密度較大，精度要求較高；較高； 2) 2) 使用頻繁；使用頻繁； 3) 3) 受施工干擾大；受施工干擾大； 4) 4) 控制網(wǎng)的坐標(biāo)系與施工坐標(biāo)系一致；控制網(wǎng)的坐標(biāo)系與施工坐標(biāo)系一致； 5) 5) 投影面與工程的平均高程面一致；投影面與工程的平均高程面一致； 6) 6) 有時分兩級布網(wǎng)，次級網(wǎng)可能比首級網(wǎng)的精度高。有時分兩級布網(wǎng)，次級網(wǎng)可能比首級網(wǎng)的精度高。4.3.3 4.3.3 施工控制網(wǎng)施工控制網(wǎng)Southwest Petroleum University4.3.44.3.4變形監(jiān)測網(wǎng)變形監(jiān)測網(wǎng)要點：要點： 變形監(jiān)測網(wǎng)由參考點和目標(biāo)點組成；變形監(jiān)測網(wǎng)由參考點和目標(biāo)點組成；

47、 變形監(jiān)測網(wǎng)的坐標(biāo)系和基準(zhǔn)的選取原則；變形監(jiān)測網(wǎng)的坐標(biāo)系和基準(zhǔn)的選取原則； 對變形監(jiān)測網(wǎng)應(yīng)作同時顧及精度、可靠性、靈敏對變形監(jiān)測網(wǎng)應(yīng)作同時顧及精度、可靠性、靈敏度以及費用進行監(jiān)測網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計；度以及費用進行監(jiān)測網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計； 對變形監(jiān)測網(wǎng)都要進行重復(fù)觀測。對變形監(jiān)測網(wǎng)都要進行重復(fù)觀測。Southwest Petroleum University4.3.5 4.3.5 安裝測量控制網(wǎng)安裝測量控制網(wǎng)特點：特點： 通常是一種微型邊角網(wǎng)，邊長從幾米至一百多通常是一種微型邊角網(wǎng)，邊長從幾米至一百多米米 整個網(wǎng)由形狀相同、大小相等的基本圖形組成整個網(wǎng)由形狀相同、大小相等的基本圖形組成 精度要求很高，其測量

48、精度有時要達(dá)到計量級精度要求很高，其測量精度有時要達(dá)到計量級Southwest Petroleum University4.3.6 4.3.6 典型工程控制網(wǎng)典型工程控制網(wǎng)隧道（洞）洞外隧道（洞）洞外GPSGPS平面控制網(wǎng)布設(shè)示意圖平面控制網(wǎng)布設(shè)示意圖Southwest Petroleum University4.3.6 4.3.6 典型工程控制網(wǎng)典型工程控制網(wǎng)洞內(nèi)導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)示意圖洞內(nèi)導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)示意圖 Southwest Petroleum University4.3.6 4.3.6 典型工程控制網(wǎng)典型工程控制網(wǎng)某大橋某大橋GPS首級平面控制網(wǎng)首級平面控制網(wǎng)Southwest Petroleum University4.3.6 4.3.