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常用测量仪器使用方法详解

  当架设一次水准仪需要测量多个前视点 B1, B2, …, Bn 的高程时, 采用视线高程计算这些点的高程就十分便捷。设水准仪对竖立在 B1, B2,…,Bn 点上的水准尺读数分别为 b1,b2,…,bn 时,则高程计 算公式为:

  如果 A、B 两点相距较远或高差较大,安置一次仪器无法测得其高 差时,就需要在两点间增设若干个作为传递高程的临时立尺点,称为转 点(简称 TP 点),如图中的 TP1,TP 2,…点,并依次连续设站观测, 设测得的各站高差为:

  精度最高的一种高程测量方法,它大范围的应用于国家高程控制测量、工程 勘测和施工测量中。 水准测量的原理是利用水准仪提供的水平视线,读取竖立于两个点 上的水准尺上的读数,来测定两点间的高差,再根据已知点高程计算待 定点高程。 如下图所示,在地面上有 A、B 两点,已知 A 点的高程为 HA、为 求 B 点的高程 HB,在 A、B 两点之间安骨水准仪,A、B 两点亡各竖立 一把水准尺,通过水准仪的望远镜读取水平视线分别在 A、B 两点水准 尺上截取的读数为 a 和 b,可以求出 A、B 两点问的高差为:

  线经显微镜放大后成像于该分划板上,度盘最小格值(60′)的成像宽度 正好等于分划板上分划尺 1° 分划间的长度,分划尺分 60 个小格,注记 方向与度盘的相反,用这 60 个小格去量测度盘上不足一格的格值。量 度时以零零分划线)单平行玻璃板测微器读数装置

  单平行玻璃板测微器的主要部件有:单平行板玻璃、扇形分划尺和 测微轮等。这种仪器度盘格值为 30′,扇形分划尺上有 90 个小格,格值 为 30′/90=20″。 测角时,当目标瞄准后转动测微轮,用双指标线夹住度盘分划线影 像后读数。整度数根据被夹住的度盘分划线读出,不足整度数部分从测 微分划尺读出。

  瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。 首先是把望远镜对向远处明亮的 背景,转动目镜调焦螺旋,使十字丝最清晰。再松开固定螺旋,旋转望

  远镜,使照门和准星的连接对准水准尺,拧紧固定螺旋。最后转动物镜 对光螺旋,使水准尺的清晰地落在十字丝平面上,再转动微动螺旋,使 水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。

  同电子经纬仪、光学经纬仪相比,全站仪增加了许多特殊部件, 因此而使得全站仪具有比其它测角、测距仪器更多的功能,使用也更方 便。这些特殊部件构成了全站仪在结构方面独树一帜的特点。

  四、水准仪的使用方法 水准仪的使用包括:水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读 数五个步骤。 1. 安置

  安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。 首 先打开三脚架并使高度适中, 用目估法使架头大致水平并检查脚架是否 牢固,然后打开仪器箱,用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。

  粗平是使仪器的视线粗略水平, 利用脚螺旋置园水准气泡居于园指 标圈之中。具体方法用仪器练习。在整平过程中,气泡移动的方向与大 姆指运动的方向一致。

  由此可知测角仪器经纬仪还必须装有一个能铅垂放置的度盘—— 垂直度盘,或称竖盘。

  全站仪,即全站型电子速测仪(Electronic Total Station)。是一 种集光、机、电为一体的高技术测量仪器,是集水平角、垂直角、距离 (斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪 器就可完成该测站上全部测量工作,所以称之为全站仪。大范围的使用在地上 大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。

  光学经纬仪上有 2~3 个水准器,其作用是使处于工作状态的经纬 仪垂直轴铅垂、水平度盘水平,水准器分管水准器和圆水准器两种。 管水准器 管水准器安装在照准部上,其作用是仪器精确整平。 圆水准器 圆水准器用于粗略整平仪器。它的灵敏度低,其格值为 8″/ 2mm

  将仪器摆在两固定点中间,标出两点的水平线,称为 a、b 线,移 动仪器到固定点一端,标出两点的水平线,称为 a’、b ’。计算如果 a- b≠a’-b’时,将望远镜横丝对准偏差一半的数值。用校针将水准仪的上 下螺钉调整,使管水平泡吻合为止。重复以上做法,直到相等为止。

  高程测量是测绘地形图的基本工作之一,另外大量的工程、建筑施 工也必须量测地面高程, 利用水准仪进行水准测量是精密测量高程的主 要方法。

  1.望远镜 2.调整手轮 3.圆水准器 4.微调手轮 5.水平制动手轮 6. 管水准器 7.水平微调手轮 8.脚架

  照准部是经纬仪的主要部件,照准部部分的部件有水准管、光学 对点器、支架、横轴、竖直度盘、望远镜、度盘读数系统等。

  DJ6 光学经纬仪度盘有水平度盘和垂直度盘, 均由光学玻璃制成。 水平度盘沿着全圆从 0° ຫໍສະໝຸດ Baidu360° 顺时针刻画,最小格值一般为 1° 或 30′。

  在未知两点间, 摆开三脚架, 从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上, 利用三个机座螺丝调平,使圆气泡居中,跟着调平管水准器。水平制动 手轮是调平的,在水平镜内通过三角棱镜反射,水平重合,就是平水。 将望远镜对准未知点(1)上的塔尺,再次调平管水平器重合,读出塔 尺的读数(后视),把望远镜旋转到未知点(2)的塔尺,调整管水平 器,读出塔尺的读数(前视),记到记录本上。

  一、经纬仪 经纬仪是测量工作中的主要测角仪器。 由望远镜、 水平度盘、 竖直度盘、水准器、基座等组成。

  测量时,将经纬仪安置在三脚架上,用垂球或光学对点器将仪器中 心对准地面测站点上,用水准器将仪器定平,用望远镜瞄准测量目标, 用水平度盘和竖直度盘测定水平角和竖直角。 按精度分为精密经纬仪和 普通经纬仪;按读数设备可分为光学经纬仪和游标经纬仪;按轴系构造 分为复测经纬仪和方向经纬仪。此外,有可自动按编码穿孔记录度盘读 数的编码度盘经纬仪;可连续自动瞄准空中目标的自动跟踪经纬仪;利 用陀螺定向原理迅速独立测定地面点方位的陀螺经纬仪和激光经纬仪; 具有经纬仪、子午仪和天顶仪三种作用的供天文观测的全能经纬仪;将 摄影机与经纬仪结合一起供地面摄影测量用的摄影经纬仪等。 DJ6 经纬仪是一种普遍的使用在地形测量、 工程及矿山测量中的光学 经纬仪。主要由水平度盘、照准部和基座三大部分组成。

  用十字丝,截读水准尺上的读数。现在的水准仪多是倒象望远镜, 读数时应由上而下进行。先估读毫米级读数,后报出全部读数。

  注意,水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行,不能颠倒, 特别是读数前的符合水泡调整,一定要在读数前进行。

  测定地面点高程的工作,称为高程测量。高程测量是测量的基本工 作之一。高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同,可大致分为水准测 量、三角高程测量、GPS 高程测量和气压高程测量。水准测量是目前

  垂直角是指在同一铅垂面内, 某目标方向的视线与水平线间的夹角 α ,也称竖直角或高度角;垂直角的角值为 0°~±90°。 视线与铅垂线的夹角称为天顶距,天顶距 z 的角值范围为 0°~ 180°。 当视线在水平线以上时垂直角称为仰角,角值为正;视线在水平线 以下时为俯角,角值为负,如图所示。

  1.水准仪是精密的光学仪器,正确合理使用和保管对仪器精度和 寿命有很大的作用; 2.避免阳光直晒,不许可证随便拆卸仪器; 3.每个微调都应轻轻转动,别太用力过大。镜片、光学片不准用 手触片; 4.仪器有故障,由熟悉仪器结构者或修理部修理; 5.每次使用完后,应对仪器擦干净,保持干燥。

  全站仪是一种集光、机、电为一体的新型测角仪器,与光学经纬仪 比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘, 将人工光学测微读数代 之以自动记录和显示读数,使测角操作简单化,且可避免读数误差的产 生。电子经纬仪的自动记录、储存、计算功能,以及数据通讯功能,进 一步提高了测量作业的自动化程度。 全站仪与光学经纬仪不同之处在于度盘读数及显示系统, 电子经纬仪的 水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采取了两个相同的光栅度盘 (或 编码盘) 和读数传感器进行角度测量的。 根据测角精度可分为 0.5″, 1″, 2″,3″,5″,10″等几个等级。

  水平角的大小与地面点的高程无关。 测量角度的仪器在测量水平角时一定要具有两个门槛: (1)能给出一个水平放置的,且其中心能方便地与方向线交点置 于同一铅垂线上的刻度园盘——水平度盘; (2)要有一个能瞄准远方目标的望远镜,且要能在水平面和竖直 面内作全圆旋转,以便通过望远镜瞄准高低不同的目标 A 和 B。图中水

  1)三脚架调成等长并适合操作者身高,将仪器固定在三脚架上, 使仪器基座面与三脚架上顶面平行。 2)将仪器舞摆放在测站上,目估大致对中后,踩稳一条架脚,调 好光学对中器目镜(看清十字丝)与物镜(看清测站点),用双手各提 一条架脚前后、左右摆动,眼观对中器使十字丝交点与测站点重合,放 稳并踩实架脚。 3)伸缩三脚架腿长整平圆水准器 4)将水准管平行两定平螺旋,整平水准管。 5)平转照准部 90 度,用第三个螺旋整平水准管。 6)检查光学对中,若有少量偏差,可打开连接螺旋平移基座,使 其精确对中,旋紧连接螺旋,再检查水准气泡居中。

  全站仪的望远镜实现了视准轴、 测距光波的发射、 接收光轴同轴化。 同轴化的基础原理是:在望远物镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统,通 过该系统实现望远镜的多功能,即既可瞄准目标,使之成像于十字丝分 划板,进行角度测量。同时其测距部分的外光路系统又能使测距部分的

  光敏二极管发射的调制红外光在经物镜射向反光棱镜后, 经同一路径反 射回来,再经分光棱镜作用使回光被光电二极管接收;为测距需要在仪 器内部另设一内光路系统, 通过分光棱镜系统中的光导纤维将由光敏二 极管发射的调制红外光传也送给光电二极管接收 ,进行而由内、外光 路调制光的相位差间接计算光的传播时间,计算实测距离。 同轴性使得望远镜一次瞄准就可以实现同时测定水平角、垂直角和 斜距等全部基本测量要素的测定功能。加之全站仪强大、便捷的数据处 理功能,使全站仪使用极其方便。

  精平是使望远镜的视线精确水平。微倾水准仪,在水准管上部装有 一组棱镜,可将水准管气泡两端,折射到镜管旁的符合水准观察窗内, 若气泡居中时,气泡两端的象将符合成一抛物线型,说明视线水平。若 气泡两端的象不相符合,说明视线不水平。这时可用右手转动微倾螺旋 使气泡两端的象全部符合,仪器便可提供一条水平视线,以满足水准测 量基本原理的要求。注意?气泡左半部份的移动方向,总与右手大拇指 的方向不一致。

  光学经纬仪的读数系统包括水平和垂直度盘、测微装置、读数显微 镜等几个部分。 水平度盘和垂直度盘上的度盘刻划的最小格值一般为 1° 或 30′,在读取不足一个格值的角值时,必须借助测微装置,DJ6 级光 学经纬仪的读数测微器装置有测微尺和平行玻璃测微器两种。

  目前新产 DJ6 级光学经纬仪均采用这种装置。 在读数显微镜的视场中设置一个带分划尺的分划板, 度盘上的分划

  水平角是指过空间两条相交方向线所作的铅垂面间所夹的二面角, 角值为 0° ~360° 。空间两直线 OA 和 OB 相交于点 O,将点 A,O, B 沿铅垂方向投影到水平面上, 得相应的投影点 A′, O′, B′, 水平线 O′A′ 和 O′B′的夹角 β 就是过两方向线所作的铅垂面间的夹角,即水平角。

  设水准测量的前进方向为 A 点至 B 点,则称 A 点为后视点,其水 准尺读数 a 为后视读数;称 B 点为前视点,其水准尺读数 b 为前视读 数。因此,两点间的高差等于: hAB=后视读数-前视读数

  若后视读数大于前视读数,则高差为正,表示 B 点比 A 点高, hAB0;若后视读数小于前视读数,则高差为负,表示 B 点比 A 点低, hAB0。 如果 A、B 两点相距不远,且高差不大,则安置一次水准仪,就可以测 得高差 hAB。此时 B 点高程为: