第四章：工程測(cè)量的儀器與方法1

六、測(cè)量控制網(wǎng)解析法優(yōu)化設(shè)計(jì)控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)：廣義地說就是在一定的人力、物力、財(cái)力的條件下設(shè)計(jì)出精度高、可靠性強(qiáng)、靈敏度高、經(jīng)費(fèi)少的控制網(wǎng)布設(shè)方案。具體地說就是要根據(jù)工程的實(shí)際背景，設(shè)計(jì)出最佳的圖形，依據(jù)對(duì)控制網(wǎng)實(shí)際質(zhì)量的要求設(shè)計(jì)出最佳的觀測(cè)方案。測(cè)量控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)分為四類：零類、一類、二類、三類。

1.零類設(shè)計(jì)(為控制網(wǎng)尋求一個(gè)最優(yōu)的基準(zhǔn)或坐標(biāo)系－基準(zhǔn)問題)

1）工測(cè)網(wǎng)與國家或地方控制網(wǎng)有關(guān)，因而不存在此問題。如城鎮(zhèn)日常測(cè)量的工程控制網(wǎng)、測(cè)圖控制網(wǎng)、地籍測(cè)量控制網(wǎng)等。

2）對(duì)網(wǎng)點(diǎn)有特殊要求的專用網(wǎng)（工程實(shí)際背景已確定了參考系的選擇）如大壩施工控制網(wǎng)，可選擇壩軸線的兩端點(diǎn)為網(wǎng)的參考基準(zhǔn)；若考慮其它任務(wù)，可根據(jù)需要選擇其它的參考基準(zhǔn)。

3）對(duì)網(wǎng)點(diǎn)沒有特殊要求，各點(diǎn)等同重要的控制網(wǎng)。這時(shí)，以控制網(wǎng)為基礎(chǔ)進(jìn)行施測(cè)和定位的任意點(diǎn)的位置或任意點(diǎn)與點(diǎn)間的關(guān)系可表示為：F＝f(X,Ls)(2-37)線性化后，有：式中：X－網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)向量，Ls－以工測(cè)網(wǎng)為基礎(chǔ)的觀測(cè)值，F(xiàn)－施測(cè)和定位的任意點(diǎn)的位置或點(diǎn)間的關(guān)系。23工程控制網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使該控制網(wǎng)的測(cè)量誤差對(duì)QF影響最小，有：

滿足tr(QX)=min的參考基準(zhǔn)為秩虧自由網(wǎng)平差基準(zhǔn)。

4）變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)基準(zhǔn)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)基準(zhǔn)的選擇也分為兩種：布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)基準(zhǔn)的選擇和變形網(wǎng)平差及變形分析時(shí)基準(zhǔn)的選擇。在變形網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際情況的不同，可選擇秩虧自由網(wǎng)參考基準(zhǔn)或擬穩(wěn)平差基準(zhǔn)。

2.一類設(shè)計(jì)（假定觀測(cè)值精度已知，進(jìn)行布網(wǎng)和觀測(cè)量配置－網(wǎng)形問題）當(dāng)控制網(wǎng)的一部分網(wǎng)點(diǎn)確定，需設(shè)計(jì)另外一部分網(wǎng)點(diǎn)和構(gòu)網(wǎng)時(shí)，常用兩種方法完成，即：變量輪換優(yōu)化點(diǎn)位法和利用梯度進(jìn)行點(diǎn)位優(yōu)化法。因F任意，且各點(diǎn)等同重要，故f也是任意的，不偏向任何點(diǎn)。因而有：由誤差傳播定律，有：4

以QX為精度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，由已知數(shù)據(jù)可獲得誤差方程的系數(shù)矩陣（設(shè)計(jì)矩陣）A為：

3.二類設(shè)計(jì)（觀測(cè)工作量的最佳匹配，或最適當(dāng)?shù)臋?quán)分配－權(quán)問題）當(dāng)網(wǎng)點(diǎn)確定后，解決網(wǎng)點(diǎn)之間采用什么樣的觀測(cè)和怎樣觀測(cè)，即已知控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)矩陣，如何確定觀測(cè)值的權(quán)陣。以下用示例說明之。如圖，用距離交會(huì)法確定4點(diǎn)。交會(huì)邊S1＝13.5km,S2＝9.15km,S3=6.94km；方位角T1＝27°,T2＝126°,T3＝225°。要求4點(diǎn)的點(diǎn)位誤差橢圓為半徑等于1cm的圓，也就是其協(xié)因數(shù)陣QX為（2－42）式。123T1T2T34xy圖2－1

按設(shè)計(jì)要求有：5

P為理論上設(shè)計(jì)的權(quán)值，要實(shí)現(xiàn)此方案，需根據(jù)儀器的實(shí)際指標(biāo)和各距離，采用不同的測(cè)回?cái)?shù)來達(dá)到。例如測(cè)距儀的標(biāo)稱精度為5mm+10ppm×D（實(shí)際工作應(yīng)采用實(shí)際精度），則對(duì)各邊進(jìn)行一次測(cè)量的中誤差分別為：m1=1.86cm,m2=14.2cm,m3=1.19cm。各次測(cè)量相互獨(dú)立，則經(jīng)n次測(cè)量平均值的中誤差及相應(yīng)的權(quán)為：前已給m0=±1cm，則各邊觀測(cè)次數(shù)為：由此，各邊的實(shí)測(cè)中誤差和相應(yīng)的權(quán)為右式。組成法方程系數(shù)陣N、相應(yīng)的協(xié)因數(shù)陣Q，可解得誤差橢圓各元素及4點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差，即：圖2－2efφe1234xy圖2－2為要求的誤差橢圓（綠色）和配置設(shè)計(jì)的誤差橢圓（青色）。從圖可看出：配置設(shè)計(jì)的誤差橢圓在誤差圓內(nèi)，且非常接近。故設(shè)計(jì)方案是較理想的。6

4.三類設(shè)計(jì)（現(xiàn)有控制網(wǎng)改造設(shè)計(jì)）對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)或現(xiàn)有設(shè)計(jì)進(jìn)行改造，涉及兩個(gè)問題：一是部分點(diǎn)位的選擇為最優(yōu)選擇；二是觀測(cè)計(jì)劃和觀測(cè)精度及二者的相互影響。因此，三類設(shè)計(jì)是一類設(shè)計(jì)和二類設(shè)計(jì)的綜合問題，也是一個(gè)網(wǎng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)問題。三類設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法是序貫優(yōu)化方法。序貫優(yōu)化可歸納為兩個(gè)極端形式，即網(wǎng)的逐次構(gòu)造法和網(wǎng)的逐次縮減法。網(wǎng)的逐次構(gòu)造法：最初開始于一個(gè)僅有必要觀測(cè)量的圖形，即網(wǎng)中無多余觀測(cè)的最小圖形。然后逐次擴(kuò)展，使每一次所增加的觀測(cè)量都給目標(biāo)函數(shù)帶來最大的增益，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)達(dá)到預(yù)定要求而費(fèi)用不超過規(guī)定的上界時(shí)，則逐次構(gòu)造優(yōu)化完成。網(wǎng)的逐次縮減法：它開始于一個(gè)一切可能觀測(cè)的圖形，或稱最大圖形。通過逐次剔除那些對(duì)目標(biāo)函數(shù)影響最小的觀測(cè)，此時(shí)網(wǎng)的精度、可靠性也在逐步的降低，當(dāng)達(dá)到某一規(guī)定的下界，且經(jīng)費(fèi)已達(dá)到一個(gè)合理的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則逐次縮減優(yōu)化完成。這兩種方法都有一個(gè)關(guān)鍵問題，即每步都要計(jì)算全網(wǎng)的方差－協(xié)方差陣，對(duì)全網(wǎng)方程求逆。為了減少求逆次數(shù)，通常采用分組最小二乘平差。而后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行野外作業(yè)經(jīng)費(fèi)的優(yōu)化，再返回來對(duì)精度、可靠性等進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。從而形成一個(gè)迭代過程。7

三、機(jī)助法模擬設(shè)計(jì)所謂機(jī)助法模擬設(shè)計(jì)就是將計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力與設(shè)計(jì)者的判斷能力及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)結(jié)合在一起，通過人機(jī)對(duì)話和屏顯及成果其它形式的輸出等，不斷修正設(shè)計(jì)方案，直至得到較滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果為止。從機(jī)助設(shè)計(jì)的過程來看，一個(gè)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)大體上可分為6個(gè)部分，即：初始方案、數(shù)學(xué)模型、終端顯示、人機(jī)對(duì)話、調(diào)整方案、文件編輯等。

1）初始方案一般在圖紙上根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和對(duì)控制網(wǎng)提出的要求，進(jìn)行初步擬定。

2）數(shù)學(xué)模型將數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析模型等編制成具有不同功能的程序模塊，以對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

3）終端顯示、人機(jī)對(duì)話和調(diào)整方案設(shè)計(jì)者依據(jù)需要將部分或全部設(shè)計(jì)成果輸出，并進(jìn)行數(shù)據(jù)與圖形等的實(shí)時(shí)修正、儲(chǔ)存、輸出等。在這一過程中，必須有清晰且較全面的內(nèi)容，必須有良好的界面。

4）文件編輯將各種形成的文件按要求進(jìn)行清晰、有序的分發(fā)。8目錄1.角度測(cè)量2.距離測(cè)量3.高程測(cè)量4.準(zhǔn)直測(cè)量

5.坐標(biāo)測(cè)量

6.其他測(cè)量?jī)x器

角度測(cè)量距離測(cè)量高程測(cè)量準(zhǔn)直測(cè)量坐標(biāo)測(cè)量其他測(cè)量?jī)x器高級(jí)導(dǎo)師—閻志強(qiáng)9主要內(nèi)容工程測(cè)量中，進(jìn)行長(zhǎng)度和偏距、角度和方向、高程和傾斜、準(zhǔn)直、坐標(biāo)等測(cè)量的儀器及其測(cè)量方法重點(diǎn)專用儀器特殊方法10§4.1角度測(cè)量水平角：一點(diǎn)到兩目標(biāo)點(diǎn)的方向線垂直投影在水平面上所構(gòu)成的角度。垂直角：一點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的視線與水平面的夾角。天頂角：一點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)視線與鉛垂線的夾角。11§4.1角度測(cè)量角度測(cè)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)緯儀兩大類光學(xué)經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀12§4.1角度測(cè)量光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)我國光學(xué)經(jīng)緯儀系列分為J07、J1、J2、J6等型號(hào)，J為經(jīng)緯儀漢語拼音的第一個(gè)字母，下標(biāo)表示儀器的精度指標(biāo)。

主要包括照準(zhǔn)部（望遠(yuǎn)鏡）、讀數(shù)裝置（含水平度盤、垂直度盤）、安平設(shè)備及基座和對(duì)點(diǎn)器等。13§4.1角度測(cè)量光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)三個(gè)功能部分：（一）對(duì)中整平裝置作用：將度盤中心安置在所測(cè)角頂?shù)你U垂線上，并使水平度盤水平，儀器各軸線處于正確位置。主要包括：基座、垂球或光學(xué)對(duì)中器、腳螺旋、水準(zhǔn)器。14§4.1角度測(cè)量對(duì)中的目的：使儀器中心位于測(cè)站點(diǎn)的鉛垂線上。

用垂球或光學(xué)對(duì)中器使儀器豎軸軸線與測(cè)站點(diǎn)的鉛垂線重合。垂球?qū)χ校捍骨驊覓煊谥行倪B結(jié)螺旋上，當(dāng)垂球尖對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志時(shí)說明兩者重合。光學(xué)對(duì)中器光學(xué)對(duì)中器有的裝在照準(zhǔn)部上，有的裝在基座上。它是一個(gè)小型外調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡。

15當(dāng)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，對(duì)中器的視線經(jīng)棱鏡折射后的一段成鉛垂方向，且應(yīng)與豎軸中心線重合，當(dāng)?shù)孛鏄?biāo)志中心與光學(xué)對(duì)中器分化板十字中心重合時(shí)，說明儀器中心（水平度盤中心）已位于測(cè)站點(diǎn)的鉛垂線上?！?.1角度測(cè)量16整平目的:使水平度盤水平，儀器豎軸豎直.

整平裝置：圓水準(zhǔn)器:

位于基座，用于粗平；通過升降兩個(gè)三腳架腿使圓水準(zhǔn)氣泡居中管水準(zhǔn)器:

位于照準(zhǔn)部，用于精平。用腳螺旋升降基座以使氣泡居中。（二）照準(zhǔn)裝置包括望遠(yuǎn)鏡、支架、轉(zhuǎn)動(dòng)控制裝置見。望遠(yuǎn)鏡

用以照準(zhǔn)目標(biāo)。與水準(zhǔn)儀的區(qū)別在于：經(jīng)緯儀的調(diào)焦筒代替了水準(zhǔn)儀的調(diào)焦螺旋；十字絲分化板有單、雙絲，以適應(yīng)瞄準(zhǔn)不同形式的地面目標(biāo)§4.1角度測(cè)量17

望遠(yuǎn)鏡既可以隨照準(zhǔn)部在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以在豎直面內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。

經(jīng)緯儀的四條主要軸線:儀器視準(zhǔn)軸（或稱視線）、豎軸、水準(zhǔn)管軸、橫軸(望遠(yuǎn)鏡在豎直面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸)

轉(zhuǎn)動(dòng)控制裝置（用于瞄準(zhǔn)）

兩套制微動(dòng)螺旋

①照準(zhǔn)部水平轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)和微動(dòng)螺旋；

②望遠(yuǎn)鏡豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)和微動(dòng)螺旋。

§4.1角度測(cè)量18（三）讀數(shù)裝置作用：在照準(zhǔn)某方向時(shí)讀取水平度盤和豎直度盤的讀數(shù)組成：包括水平度盤、水平度盤配盤裝置、豎直度盤、光路系統(tǒng)、讀數(shù)顯微鏡、測(cè)微器。水平度盤配盤裝置水平度盤變換手輪轉(zhuǎn)動(dòng)手輪即撥動(dòng)了水平度盤

復(fù)測(cè)扳手板上：水平度盤與照準(zhǔn)部分離，照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)度盤不動(dòng)；板下：水平度盤與照準(zhǔn)部合在一起，度盤隨照準(zhǔn)部一起轉(zhuǎn)動(dòng)?！?.1角度測(cè)量19經(jīng)緯儀度盤水平度盤和豎直度盤。它們分別裝在儀器縱、橫旋轉(zhuǎn)軸上。水平度盤:為玻璃制成的圓環(huán)，在其圓周上刻有精密的分劃由0°～360°順時(shí)針注記，簡(jiǎn)稱度盤。豎直度盤:一般有0°～360°注記,有順、逆時(shí)針之分，簡(jiǎn)稱豎盤。

讀數(shù)顯微鏡

放大水平度盤、豎直度盤及測(cè)微器的分劃影像，能清晰地讀取讀數(shù)。測(cè)微器分微尺測(cè)微器單平板玻璃測(cè)微器雙平板玻璃測(cè)微器（對(duì)徑符合測(cè)微器）

20

DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀的度盤分劃值為1°讀數(shù)窗上的分微尺將度盤1

間隔分成60個(gè)小格，成像后度盤的最小間隔1

正好與分微尺60格的全長(zhǎng)相等。分微尺的最小讀數(shù)為1

，可估度到0.1格值=0.1=6。上面：水平度盤及其分微尺的影像，故水平度盤讀數(shù)：下面：豎直度盤及其分微尺的影像。豎直度盤讀數(shù)：1．分微尺測(cè)微器及讀數(shù)方法21圖3-5

73

04.4

87

06.3

222．單平板玻璃測(cè)微器及讀數(shù)方法

多見于DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀。下窗水平度盤，每半度一個(gè)刻劃中間豎直度盤每半度一個(gè)刻劃。上窗口測(cè)微尺，有30個(gè)大格表示30分，每一個(gè)大格劃為三小格，每小格為20秒。讀數(shù)：轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪，使度盤分劃平分雙指標(biāo)線，雙指標(biāo)線所夾度盤分劃為度盤讀數(shù)；不足30

的分、秒數(shù)從測(cè)微器窗口中讀出（估讀到0.1格值=0.2

）。圖中水平度盤讀數(shù)為：149

30

＋22

30

=149

52

30

23水平度盤讀數(shù)：149

30

＋22

30

=149

52

30

243．雙平板玻璃測(cè)微器及讀數(shù)方法DJ2型經(jīng)緯儀采用雙光楔或雙平板玻璃測(cè)微器，現(xiàn)在讀數(shù)大都采用半數(shù)字化對(duì)徑符合讀數(shù)法（僅介紹這種方法）。在讀數(shù)顯微鏡上部窗口顯示度和整10

數(shù)；中間為符合窗，顯示對(duì)徑度盤刻劃是否符合；下部為測(cè)微器，注記分?jǐn)?shù)，可讀取不足10

數(shù)，其將10

刻劃成600格，每格為1

，可估度出0.1

，半數(shù)字化對(duì)徑符合讀數(shù)法:

瞄準(zhǔn)目標(biāo)后，先轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪使符合窗內(nèi)的對(duì)徑度盤刻劃符合（上下對(duì)齊），再讀取上、下窗口讀數(shù)之和。特點(diǎn):可消除照準(zhǔn)部偏心誤差的影響,提高讀數(shù)精度;

經(jīng)緯儀讀數(shù)顯微鏡中只能看到水平度盤或豎直度盤的一種影像,可通過換盤手輪(換像手輪)使其分別出現(xiàn)。25讀數(shù)為190

59

30.5

26水平角觀測(cè)方法

一、基本操作包括經(jīng)緯儀的安置、目標(biāo)設(shè)置、瞄準(zhǔn)及讀數(shù)。（一）.安置經(jīng)緯儀1．儀器安置伸開三角架于測(cè)站點(diǎn)上方，將儀器置于三角架頭中央位置，左手握住儀器的橫軸支座，右手將三角架中心連接螺旋旋入儀器基座中心螺孔中并固緊。安置中注意三點(diǎn)：三角架架頭盡可能水平、儀器中心盡可能地處于測(cè)站點(diǎn)正上方；將三角架腿的固定螺旋適度擰緊，以防架腿滑落；較大坡度處置鏡時(shí)宜將三角架兩條腿置于下坡方向27

2．對(duì)中：使儀器中心位于測(cè)站點(diǎn)的鉛垂線上。垂球法（對(duì)中誤差一般可小于3mm）

垂球尖對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志中心。光學(xué)對(duì)中器法（對(duì)中誤差一般不大于1mm）

光學(xué)對(duì)中器圓心與測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志中心重合。

方法1：利用架腿，強(qiáng)制對(duì)中：先放下三腳架的一條架腿；雙手分別握住另兩條架腿稍離地面前后左右擺動(dòng)（注意架頭要平），眼睛同時(shí)觀察對(duì)中器的目鏡，直至分劃圈中心對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志為止，放下兩架腿踩緊三個(gè)架腿。

28方法2：利用腳螺旋強(qiáng)制對(duì)中：此法適合于松軟地面或儀器安置比較困難的測(cè)站。先目估三腳架中心大致對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)，踩緊三條架腿；調(diào)節(jié)經(jīng)緯儀的三個(gè)腳螺旋使對(duì)中器分劃圈中心對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志。注：光學(xué)對(duì)中器的使用:

旋轉(zhuǎn)鏡筒，目鏡調(diào)焦，看清對(duì)中器分劃線；拉伸鏡筒，物鏡調(diào)焦，看清地面測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志；

要使對(duì)中器分劃和測(cè)站標(biāo)志周圍同時(shí)清晰。29

3、整平：使水平度盤水平、豎軸豎直。（1）粗平儀器：

分別升降兩架腿使圓水準(zhǔn)氣泡居中。（2）精平儀器：先平行，后垂直的方法。松開照準(zhǔn)部水平制動(dòng)螺旋，使水準(zhǔn)管與兩腳螺旋的連線平行，以相反的方向旋轉(zhuǎn)兩腳螺旋使管水準(zhǔn)器氣泡居中。先平行將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90

，轉(zhuǎn)動(dòng)第三個(gè)腳螺旋，使氣泡居中。后垂直※整平時(shí)氣泡移動(dòng)方向和左手大拇指轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋時(shí)，該腳螺旋升高，氣泡往高處走。30314、精確對(duì)中，再次整平1）精確對(duì)中：檢查對(duì)中器，若分劃圈中心偏離測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志，則稍松中心連接螺旋，再前后左右平行移動(dòng)基座，使之精確對(duì)中。2）再次精確整平重復(fù)精確整平步驟，直至儀器既對(duì)中且管水準(zhǔn)氣泡在任何方向也居中為止。

對(duì)中、整平要相互兼顧，多次反復(fù)，方能完成。

注：測(cè)水平角時(shí)，要將復(fù)測(cè)扳手撥上或度盤變位手輪退出并做好防護(hù)，防止在測(cè)角過程中轉(zhuǎn)動(dòng)度盤變位手輪，造成測(cè)角錯(cuò)誤。32331．設(shè)置目標(biāo)測(cè)角時(shí)，一般應(yīng)在目標(biāo)點(diǎn)上設(shè)置照準(zhǔn)標(biāo)志。距離較近時(shí)，目標(biāo)標(biāo)志可為目標(biāo)點(diǎn)（如釘子）、垂球線，也可豎立測(cè)釬；距離較遠(yuǎn)時(shí)，目標(biāo)標(biāo)志可為垂直豎立標(biāo)桿或覘標(biāo)。34

2．瞄準(zhǔn)目標(biāo)（1）松開照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋（或扳手）；（2）調(diào)節(jié)目鏡——將望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處天空，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡，使十字絲刻劃清晰；（3）粗略瞄準(zhǔn)目標(biāo):轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，用望遠(yuǎn)鏡粗瞄器十字線豎線瞄準(zhǔn)目標(biāo)，固定照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡；（4）望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦(對(duì)光)：轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡調(diào)焦筒使目標(biāo)成像最清晰.(要注意消除視差）（5）精確瞄準(zhǔn)：用照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)。觀測(cè)水平角時(shí)用豎絲：當(dāng)目標(biāo)較大時(shí)用單絲平分目標(biāo)；當(dāng)目標(biāo)較小時(shí)用目標(biāo)平分雙絲。觀測(cè)豎直角時(shí)用中絲（橫絲）切目標(biāo)的覘標(biāo)頂部。

3.讀數(shù)

先符合后讀數(shù)。35

二、水平角觀測(cè)方法觀測(cè)方法：測(cè)回法、方向觀測(cè)法。正鏡：是指觀測(cè)者正對(duì)望遠(yuǎn)鏡目鏡時(shí)，豎直度盤位于望遠(yuǎn)鏡的左側(cè)叫正鏡，也稱作盤左位置；倒鏡：是指觀測(cè)者正對(duì)望遠(yuǎn)鏡目鏡時(shí)，豎直度盤位于望遠(yuǎn)鏡的右側(cè)叫倒鏡，也稱作盤右位置。一測(cè)回中觀測(cè)——正、倒鏡兩個(gè)盤位觀測(cè)。理論上，正、倒鏡瞄準(zhǔn)同一目標(biāo)時(shí)水平度盤讀數(shù)相差180

，正、倒鏡觀測(cè)可削弱儀器誤差影響,還可檢核測(cè)角精度。36l

測(cè)回法適用于觀測(cè)兩個(gè)方向的單角。l

一測(cè)回觀測(cè)步驟如下：1．以盤左位置瞄準(zhǔn)目標(biāo)A，讀取度盤讀數(shù)a左，

順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)目標(biāo)B，讀取度盤讀數(shù)b左，計(jì)算上半測(cè)回角值β左=b左－a左；2．以盤右位置瞄準(zhǔn)目標(biāo)B，讀取度盤讀數(shù)b右，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)目標(biāo)A，讀取度盤讀數(shù)a右，計(jì)算下半測(cè)回角值β右=b右－a右

3.β左－β右<限值時(shí)，一測(cè)回角值β=（β左＋β右）÷2

3738測(cè)回法觀測(cè)記錄表測(cè)站目標(biāo)豎盤位置水平度盤讀數(shù)半測(cè)回角值一測(cè)回角值平均角值備注°′″°′″°′″°′″OA左

02048125141212514151419（多測(cè)回）

B1253500A右18021241251418B3053542OAB39說明：

（1）盤左、盤右觀測(cè)可作為觀測(cè)中有無錯(cuò)誤的檢核，亦可抵消一部分儀器誤差的影響。（2）上、下半測(cè)回角值較差的限差應(yīng)滿足有關(guān)測(cè)量規(guī)范的限差規(guī)定(DJ6經(jīng)緯儀，一般為30

或40

),當(dāng)較差小于限差,可取平均值作為一測(cè)回的角值,否則應(yīng)重測(cè)。40說明：

（3）若精度要求較高時(shí),可按規(guī)范要求測(cè)多個(gè)測(cè)回,當(dāng)各測(cè)回間的角值較差滿足限差規(guī)定（如DJ6經(jīng)緯儀，一般為20

或24

）時(shí),方可取各測(cè)回的平均值作為最后結(jié)果，否則應(yīng)重測(cè)。并要求各測(cè)回間在起始方向的盤左鏡位改變度盤位置,其變化量為180°/n(n測(cè)回?cái)?shù))。（4）計(jì)算角值時(shí)始終為“右目標(biāo)讀數(shù)–左目標(biāo)讀數(shù)”(由于水平度盤為順時(shí)針刻劃).所謂“左”、“右”是指站在測(cè)站點(diǎn)面向所要測(cè)的角度方向,左手側(cè)目標(biāo)為左目標(biāo),右手側(cè)目標(biāo)為右目標(biāo)。若“右–左”其差值＜0

時(shí),則結(jié)果應(yīng)加360

。41§4.1角度測(cè)量水平角觀測(cè)

對(duì)儀器進(jìn)行“對(duì)中”和“整平”；盤左，粗略瞄準(zhǔn)一個(gè)目標(biāo)；仔細(xì)對(duì)光，消除視差；精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)，取水平度盤讀數(shù)；不動(dòng)調(diào)焦鏡，盤右，精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)，取水平度盤讀數(shù)；對(duì)于下一個(gè)目標(biāo)，重復(fù)上述操作。42方向觀測(cè)法（全圓測(cè)回法）適用范圍：在一個(gè)測(cè)站上，觀測(cè)三個(gè)及以上方向構(gòu)成數(shù)個(gè)水平角時(shí)，用方向觀測(cè)法觀測(cè)。(三個(gè)方向不歸零)方向觀測(cè)法觀測(cè)步驟為：1、上半測(cè)回(盤左)（1）選擇距離適中的A目標(biāo)為起始方向（稱為零方向），瞄準(zhǔn)A目標(biāo)，讀取水平度盤讀數(shù)；（2）由零方向A起始,按順時(shí)針依次精確瞄準(zhǔn)各點(diǎn)讀數(shù)A→B→C→D→A(即所謂“全圓”)43

2．下半測(cè)回（盤右）（1）縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡180°,使儀器為盤右位置；（2）按逆時(shí)針順序依次精確瞄準(zhǔn)各點(diǎn)讀數(shù)。A→D→C→B→A；將讀數(shù)記入方向觀測(cè)法記錄。當(dāng)用J2經(jīng)緯儀進(jìn)行等級(jí)測(cè)量時(shí)，每個(gè)方向需符合兩次讀數(shù)。

注：上半測(cè)回應(yīng)從上向下記錄。下半測(cè)回應(yīng)從下向上記錄。

44方向觀測(cè)法觀測(cè)記錄表測(cè)回序數(shù)測(cè)站目標(biāo)水平度盤讀數(shù)2c平均方向值歸零方向值各測(cè)回歸零方向值之平均值盤左盤右°′″°′″″°′″°′″°′″1OA002061800200

+6(00206)0020300000

B5115422311530+12511536511330C13154123115400+1213154061315200D182022420224018202241820018A002121800206+600209

2A9003302700324

+6（900332)900327

00000

00000B14117003211654+61411657511325511328C2215542415530+12221553613152041315202D2720400920354+6272035718200251820022A90033627003360900336

45

3．計(jì)算與檢驗(yàn)方向觀測(cè)法中計(jì)算工作較多，在觀測(cè)及計(jì)算過程中尚需檢查各項(xiàng)限差是否滿足規(guī)范要求（1）光學(xué)測(cè)微器兩次重合讀數(shù)之差：瞄準(zhǔn)目標(biāo)后要進(jìn)行兩次測(cè)微，兩次讀數(shù)，且兩次讀數(shù)之差不超限(J2：小于3″)。（2）半測(cè)回歸零差:即上下半測(cè)回中零方向兩次讀數(shù)之差.(J2：小于8″)。（3）各測(cè)回同方向2c值互差：2c值是指上下半測(cè)回中，同一方向，盤左、盤右水平度盤讀數(shù)之差。(J2：小于13″)46（4）平均方向值：各測(cè)回中同一方向盤左和盤右讀數(shù)的平均值。（5）歸零方向值：在各個(gè)測(cè)回中將起始方向的方向值化為0°,并把其它各方向的平均方向值減去起始方向的平均方向值，即得各方向的歸零方向值。（6）各測(cè)回同方向歸零方向值互差小于限差(J2：小于10″)；

(3)、(5)、（6）項(xiàng)是指多個(gè)測(cè)回時(shí)的限差檢驗(yàn)。47方向觀測(cè)法各項(xiàng)限差(″)儀器型號(hào)光學(xué)測(cè)微兩次重合讀數(shù)之差半測(cè)回歸零差各測(cè)回同方向2c值互差各測(cè)回同方向歸零方向值互差DJ11696DJ2381310DJ6

18

2448盡量使儀器不受烈日直接曝曬或選擇有利時(shí)間觀測(cè)。要精確對(duì)中和瞄準(zhǔn)，尤其對(duì)短邊測(cè)角時(shí)對(duì)中要求更嚴(yán)格；瞄準(zhǔn)時(shí)盡可能地用十字絲交點(diǎn)瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)底部。觀測(cè)目標(biāo)間高差較大時(shí)，須注意儀器的整平。記錄計(jì)算要及時(shí)、清楚，發(fā)現(xiàn)問題，立即重測(cè)。一測(cè)回觀測(cè)過程中，不得再調(diào)整照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管，若氣泡偏離中央較大（>1.5格）,須重新整平,重新觀測(cè)。方向觀測(cè)法選擇零方向時(shí)，應(yīng)考慮通視良好、距離適中、成像清晰、豎角較小的目標(biāo)49方向觀測(cè)法中,若需多個(gè)測(cè)回,為消除度盤及測(cè)微器分劃不均勻誤差的影響，各測(cè)回在起始方向的盤左位置要配置度盤,其配置讀數(shù)為(J2例):

R=180°/m×(i－1)＋10′(i－1)＋600″/m×(i－1/2)

m為測(cè)回總數(shù)，i為測(cè)回序數(shù)方向觀測(cè)法中，測(cè)微螺旋及微動(dòng)螺旋盡可能以“旋進(jìn)”（即其轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部的方向與照準(zhǔn)部的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致）對(duì)齊或瞄準(zhǔn)，以避免隙動(dòng)誤差。50§4.1.3 豎直角觀測(cè)方法一、豎直角及其測(cè)量原理豎直角

：同一鉛垂面內(nèi)，視線與水平線間的夾角稱為豎直角“α”

（又稱垂直角）。

仰角：視線在水平線之上，α為正，(αB＞0)；

俯角：視線在水平線之下,α為負(fù)，(αC＜0)；

其角值范圍為:“－90°～+90°”豎直角的測(cè)量原理

在經(jīng)緯儀的橫軸上安置一豎直度盤，豎盤圓心位于橫軸的軸線上，視線與水平線在豎盤上投影的差值即為該方向的豎直角。51

l觀測(cè)豎直角的用途l

由A、B兩點(diǎn)間的視線斜距S化為水平距離

D=S·cos

；l

三角高程測(cè)量

hab=D·tanα+i–v

i-儀器高,v---目標(biāo)高

HB=HA+hab=HA

+D·tanα+i–v52l

與水平度盤一樣,豎盤也是全圓360

分劃,不同之處在于其注字方式有順、逆時(shí)針之分。在正常情況下,視線水平時(shí)豎盤讀數(shù)應(yīng)為90

或270

。l

豎盤安裝在望遠(yuǎn)鏡橫軸一端,隨望遠(yuǎn)鏡一起繞橫軸轉(zhuǎn)動(dòng),讀數(shù)指標(biāo)不動(dòng),且豎盤平面與橫軸相垂直，豎盤刻劃中心位于橫軸中心上。

53

豎盤指標(biāo)與豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管固連在一起，當(dāng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，豎盤指標(biāo)處于正確位置，豎盤讀數(shù)正確。當(dāng)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，豎盤為一豎直平面。

豎盤讀數(shù)指標(biāo)裝置，主要有兩種結(jié)構(gòu)形式：帶有豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管裝置和豎盤指標(biāo)自動(dòng)補(bǔ)償裝置。541.豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管裝置豎盤指標(biāo)與豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管固連在一起，可繞橫軸微動(dòng)，通過調(diào)整指標(biāo)水準(zhǔn)管調(diào)節(jié)螺旋，可使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中。在讀取豎盤讀數(shù)前，應(yīng)先轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管的調(diào)節(jié)螺旋，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中才能讀取讀數(shù)。否則，讀數(shù)錯(cuò)誤。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線水平，指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，豎盤指標(biāo)指示的豎盤讀數(shù)應(yīng)該為90

或270

55采用豎盤指標(biāo)自動(dòng)補(bǔ)償器代替豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管，簡(jiǎn)化了操作程序。使儀器在一定的傾斜范圍內(nèi)，都能讀得相當(dāng)于水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)的豎盤讀數(shù)。自動(dòng)補(bǔ)償裝置的原理是借助重力作用。

2.豎盤指標(biāo)自動(dòng)補(bǔ)償裝置56三、豎直角觀測(cè)方法豎直角觀測(cè)與水平角一樣,都是依據(jù)度盤上兩個(gè)方向讀數(shù)之差來實(shí)現(xiàn),但其中一個(gè)方向讀數(shù)不變。兩方向中必有一個(gè)是水平線方向,視線水平時(shí)其豎盤讀數(shù)是一固定值(如90

或270

)。豎直角觀測(cè)只需照準(zhǔn)目標(biāo),讀取豎直度盤讀數(shù),即可根據(jù)相應(yīng)公式計(jì)算出豎直角

。571．豎直角計(jì)算公式的確定方法豎直角的計(jì)算公式，因豎盤注記方式的不同而異,

首先看一下視線水平時(shí)的豎盤讀數(shù)，然后望遠(yuǎn)鏡上仰看豎盤讀數(shù)變化：（1）讀數(shù)增大時(shí),豎直角=瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)讀數(shù)－視線水平時(shí)讀數(shù)；（2）讀數(shù)減小時(shí),豎直角=視線水平時(shí)讀數(shù)－瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)讀數(shù)；若盤左屬第(1)種情況,則盤右必屬第(2)情況；反之亦然。58

l

上下半測(cè)回角值較差不超過規(guī)定限值時(shí)(DJ2-30

;DJ6-60

),

取平均值作為一測(cè)回的豎直角值;l

測(cè)回間的豎直角較差小于限差時(shí)取均值作為最后結(jié)果。

如圖3-16中：

α左=90。－L

；

α右=R－270。；

一測(cè)回角值：α=（α左＋α右）/2。

59圖中：α左=90。－L；α右=R－270。，

一測(cè)回角值：α=（α左＋α右）/2。

602．觀測(cè)步驟在測(cè)站上安置儀器，對(duì)中，整平。盤左位置：1)瞄準(zhǔn)目標(biāo)，用望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋使望遠(yuǎn)鏡十字絲中絲的單絲精確切準(zhǔn)目標(biāo)；2)使指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中:

轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使~.（若用自動(dòng)補(bǔ)償歸零裝置，則應(yīng)把自動(dòng)補(bǔ)償器功能開關(guān)或旋鈕置于“ON”位置）；3)讀取豎直度盤讀數(shù)，并記入記錄表格。盤右位置：縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，以盤右位置用十字絲中絲的單絲精確切準(zhǔn)目標(biāo)同一位置，其它操作與盤左相同。盤左、盤右構(gòu)成一測(cè)回豎直角觀測(cè)。61豎直角觀測(cè)記錄表測(cè)站測(cè)點(diǎn)盤位豎盤讀數(shù)豎直角平均角值備注°′″°′″°′″AB左790410105550105540

右2805530105530623、豎直角計(jì)算確定豎直角的計(jì)算公式：例如：順時(shí)針注記：α左=90。－L；

α右=R－270。；若α左、α右之差在容許范圍之內(nèi)(DJ2為30

;DJ6為60

)

一測(cè)回角值：α=（α左＋α右）/2。

計(jì)算結(jié)果添入表中。63四、豎盤指標(biāo)差

l

豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管居中（或自動(dòng)歸零裝置打開）且望遠(yuǎn)鏡視線水平時(shí)，豎盤讀數(shù)應(yīng)為某一固定讀數(shù)(如90

或270

).l

豎盤指標(biāo)差：豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管居中（或自動(dòng)歸零裝置打開）且望遠(yuǎn)鏡視線水平時(shí)，豎盤讀數(shù)與理論讀數(shù)的差值x，稱為～。

l

指標(biāo)差的計(jì)算公式：6465

l豎盤讀數(shù)的正確值:(設(shè)指標(biāo)偏向注字增加的方向)：

L正=（L–x）

R正=

R–x

l

盤左、盤右取均值可消除指標(biāo)差

正確的豎直角：

α=90°–（L–x）=α左+x

或

α=（R–x）–270°=α右–x

l一測(cè)回豎直角

66

l

在多測(cè)回豎直角測(cè)量中,常用指標(biāo)差來檢驗(yàn)豎直角觀測(cè)的質(zhì)量:

在觀測(cè)同一目標(biāo)的不同測(cè)回中(或同測(cè)站的不同目標(biāo)時(shí)),

各指標(biāo)差較差不應(yīng)超過一定限值,

如在一般豎直角測(cè)量中,指標(biāo)差較差應(yīng)小于10

。67電子經(jīng)緯儀電子測(cè)角原理簡(jiǎn)介電子測(cè)角仍然是采用度盤來進(jìn)行。與光學(xué)測(cè)角不同的是，電子測(cè)角是從特殊格式的度盤上取得電信號(hào)，根據(jù)電信號(hào)再轉(zhuǎn)換成角度，并且自動(dòng)地以數(shù)字形式輸出，顯示在電子顯示屏上，并記錄在儲(chǔ)存器中。電子測(cè)角度盤根據(jù)取得電信號(hào)的方式不同，可分為光柵度盤測(cè)角、編碼度盤測(cè)角和電柵度盤測(cè)角等。68電子經(jīng)緯儀索佳電子經(jīng)緯儀69電子經(jīng)緯儀南方電子經(jīng)緯儀70§4.1角度測(cè)量目標(biāo)照準(zhǔn)自動(dòng)化（AutomaticTargetRecognition）紅外光束通過光學(xué)部件被同軸地投影在望遠(yuǎn)鏡上，從物鏡發(fā)射出去，反射回來的光束形成光點(diǎn)內(nèi)內(nèi)置CCD相機(jī)接收，若CCD相機(jī)中心與望遠(yuǎn)鏡光軸的調(diào)整是正確的，則可從CCD相機(jī)的光點(diǎn)的位置之間計(jì)算并輸出以ATR方式測(cè)得的水平角和垂直角。

ATR需要一塊棱鏡配合進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，在人工粗略照準(zhǔn)棱鏡后，啟動(dòng)ATR，首先進(jìn)行目標(biāo)自動(dòng)搜索過程，若視場(chǎng)內(nèi)沒有棱鏡，望遠(yuǎn)鏡在馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下按螺旋方式或矩形方法連續(xù)搜索目標(biāo)，一旦探測(cè)到棱鏡，望遠(yuǎn)鏡馬上停止搜索，立即進(jìn)人目標(biāo)照準(zhǔn)過程。

ATR的CCD相機(jī)接收到經(jīng)棱鏡反射回來的照準(zhǔn)光點(diǎn)，如果該光點(diǎn)偏離棱鏡中心，CCD相機(jī)計(jì)算出該偏移量，并按該偏移量驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡直接移向棱鏡中心。71§4.1角度測(cè)量

帶ATR望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)示意圖72目標(biāo)照準(zhǔn)自動(dòng)化在角度測(cè)量時(shí)，ATR自動(dòng)識(shí)別并照準(zhǔn)目標(biāo)主要有三個(gè)過程：目標(biāo)搜索過程目標(biāo)照準(zhǔn)過程測(cè)量過程73全自動(dòng)陀螺經(jīng)緯儀陀螺儀可以尋找真北，利用陀螺經(jīng)緯儀可以測(cè)出某一方向與真北方向的夾角。陀螺經(jīng)緯儀不需要外部基準(zhǔn)，并不受地形、氣候、外界磁場(chǎng)等因素的影響，在礦山、隧道、地鐵等地下工程中廣泛應(yīng)用。經(jīng)緯儀與陀螺儀配合使用，成為陀螺經(jīng)緯儀。74全自動(dòng)陀螺經(jīng)緯儀目前，自動(dòng)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Gyromat2000和日本索佳公司（SOKKIA）的AGP1等。2023/10/37575陀螺經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)自動(dòng)定向原理全自動(dòng)陀螺經(jīng)緯儀注：①陀螺馬達(dá)②靈敏部③懸掛帶2023/10/37676測(cè)量步驟將儀器安置到三腳架上并精確對(duì)中、整平；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(jī)，陀螺儀開機(jī)；啟動(dòng)測(cè)量程序進(jìn)行定向測(cè)量；經(jīng)緯儀照準(zhǔn)測(cè)線目標(biāo)，盤左、盤右觀測(cè)兩測(cè)回，將結(jié)果輸入到陀螺儀中，即可計(jì)算并顯示測(cè)線方位角。2023/10/37777全自動(dòng)陀螺經(jīng)緯儀測(cè)角裝置采用TDA5005全站儀，還實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤功能。國產(chǎn)TDA5005+Y/JTG-1陀螺經(jīng)緯儀2023/10/37878§4.2距離測(cè)量要點(diǎn)鋼尺量距方法鋼尺量距成果處理視距測(cè)量原理測(cè)量方法和成果計(jì)算介紹電磁波測(cè)距原理，紅外測(cè)距儀簡(jiǎn)介79§4.2距離測(cè)量距離是幾何測(cè)量的基本元素，距離測(cè)量的方法主要有三種：直接丈量間接視距測(cè)量物理測(cè)距確定空間兩點(diǎn)在某基準(zhǔn)面（參考橢球面或水平面）上的投影長(zhǎng)度，就小范圍而言，在平面上的投影長(zhǎng)度即水平距離。80§4.2距離測(cè)量⒈鋼尺——最高精度可達(dá)1/1萬。尺寬10～15mm。長(zhǎng)度20m、30m、50m等。有三種分劃：①基本分劃為厘米；②厘米(在尺端10cm內(nèi)為毫米分劃)；③毫米分劃。尺的零點(diǎn)位置——①刻線尺，②端點(diǎn)尺；81⒉皮尺——用麻皮制成，精度低，只用于精度要求不高的距離丈量。⒊因瓦尺——鎳鐵合金制成，線狀，直徑1.5mm，長(zhǎng)度24m,尺身無分劃和數(shù)字注記，尺兩端各連一個(gè)三棱形的分劃尺，長(zhǎng)8cm,最小分劃1mm。全套由4根主尺，一根輔尺組成。精度高，1/100萬，用于精密量距。⒋輔助工具——測(cè)釬、花桿、垂球、彈簧秤和溫度計(jì)。82§4.2距離測(cè)量鋼尺量距一般包括以下幾方面工作：定線量距測(cè)量定向樁之間的高差成果整理1.鋼尺測(cè)量83一、直線定線當(dāng)距離較長(zhǎng)時(shí)，一般要分段丈量直線定線——將所量尺段標(biāo)定在待測(cè)二點(diǎn)間一條直線上的工作稱為直線定線。標(biāo)記點(diǎn)：花桿、測(cè)釬或釘木樁直線定線的方法目估法經(jīng)緯儀法測(cè)釬標(biāo)桿84一、直線定線鋼尺量距一般采用整尺法量距，在精密量距時(shí)用串尺法量距。鋼尺量距的基本要求是“直、平、準(zhǔn)”。直，就是量?jī)牲c(diǎn)間的直線長(zhǎng)度，要求定線直；平，就是要量出兩點(diǎn)間的水平距離，要求尺身水平；準(zhǔn)，要求對(duì)點(diǎn)、投點(diǎn)、讀數(shù)要準(zhǔn)確，要符合精度要求。85（1）目測(cè)法定線（由遠(yuǎn)而近，三點(diǎn)一線）

在A、B兩點(diǎn)上各豎立一根花桿。觀測(cè)者位于A點(diǎn)之后單眼目估AB視線，指揮中間持花桿者左右移動(dòng)花桿至直線上定點(diǎn)。此法多用于普通精度的鋼尺量距。86一、用目測(cè)法進(jìn)行直線定線有以下幾種情況：1、在兩點(diǎn)間定線ADCB走近定線走遠(yuǎn)定線哪個(gè)精度高?ABCD872、在兩點(diǎn)延長(zhǎng)線上定線ABCD3、過山頭定線88

（2）經(jīng)緯儀法法定線在一點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀，用經(jīng)緯儀照準(zhǔn)另一點(diǎn)，固定照準(zhǔn)部，然后望遠(yuǎn)鏡往下打，指揮另一人在視線上定點(diǎn)。此法可用于一般量距和精密鋼尺量距。

89

二、距離丈量鋼尺量距一般采用整尺法量距，精密量距用串尺法量距。根據(jù)不同地形可采用水平量距法和傾斜量距法1、平坦地面的距離丈量丈量方法分為整尺法和串尺法兩種。1、整尺法：丈量時(shí)由兩人進(jìn)行，各持鋼尺的一端，前者稱為前尺手，后者稱為后尺手。前尺手拿測(cè)釬和標(biāo)桿，后尺手將鋼尺零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)起點(diǎn)，前尺手沿丈量方向拉直尺子，并由后尺手定方向。當(dāng)前、后尺手同時(shí)將鋼尺拉緊、拉平、拉穩(wěn)時(shí)，后尺手準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)起點(diǎn)，同時(shí)前尺手將測(cè)釬垂直插到終點(diǎn)處，這樣就完成了第一尺段的丈量工作。90兩人同時(shí)抬尺前進(jìn)，后尺手走到插測(cè)釬處停下，重復(fù)上面作業(yè)，量出第二尺段，后尺手拔起測(cè)釬套入鐵環(huán)內(nèi)，再繼續(xù)前進(jìn)。依同法量至終點(diǎn)。若末一段不足一整尺時(shí)，應(yīng)利用尺端刻有毫米的分劃線量出零數(shù)。其兩點(diǎn)間的水平距離為：

直線全長(zhǎng)＝尺長(zhǎng)×測(cè)釬數(shù)＋不足整尺的零數(shù)D=nl+Δl912、串尺法：當(dāng)量距的精度要求較高時(shí)，采用串尺法進(jìn)行。如下圖所示：A1234567B丈量前，按直線定線方法，在AB直線上，定出若干小于尺長(zhǎng)的尺段，如A、1/2、‥‥‥B。從一端開始依次分別丈量各尺段的長(zhǎng)度。丈量時(shí)，在尺段的兩端點(diǎn)上將鋼尺拉緊、拉平、拉穩(wěn)后，前、后尺手在這一瞬間各自讀出尺上讀數(shù)，記錄員將兩個(gè)讀數(shù)分別記在手薄中。為了提高丈量精度，對(duì)同一尺段需丈量三次。三次串尺丈量的差數(shù)，一般不超過5mm，然后取平均值作為該尺段長(zhǎng)度的丈量結(jié)果。922、傾斜地面的平量法丈量距離的地面一般是傾斜的或高低不平的，其丈量方法有下列兩種。931、平量法：沿傾斜地面丈量距離，地勢(shì)起伏較為復(fù)雜，但尺段兩端的高差不大時(shí)，一般都將鋼尺拉平丈量。將鋼尺的一端對(duì)準(zhǔn)地面點(diǎn)位，另一端抬高拉成水平，對(duì)準(zhǔn)地面點(diǎn)上垂球架的鉛垂線或豎立的標(biāo)桿。BA21平量法量距942、斜量法：當(dāng)傾斜地面的坡度比較均勻時(shí)。可沿斜坡丈量出AB的斜距L，測(cè)出地面傾斜角a，然后計(jì)算出AB的水平距離D。D＝L·cos(a)953、坡度均勻地面的斜量法

當(dāng)?shù)孛鎯A斜且坡度均勻時(shí)，可量斜距L和地面傾角

,求出平距D，D=L*cos

注：一般量距均需往返丈量和精度評(píng)定。96測(cè)量成果的計(jì)算與精度評(píng)定：為了進(jìn)行校核和提高丈量精度，對(duì)一條直線都要求進(jìn)行往返丈量。往返測(cè)量結(jié)果分別為：

D往=nl＋q

，D返=nl＋q′，n—為整尺長(zhǎng)測(cè)段數(shù)

l—為整尺段尺長(zhǎng)q—往測(cè)丈量的零尺段長(zhǎng)

q′—返測(cè)丈量的零尺段長(zhǎng)丈量精度是用相對(duì)誤差表示：以往返丈量之差（較差）與其平均值之比，化為分子為1的分?jǐn)?shù)表示，稱為相對(duì)誤差K。相對(duì)較差為：若K小于限差,則取往返測(cè)均值D均作為最后結(jié)果。

97鋼尺量的相對(duì)誤差：在平坦地區(qū)不大于1/3000，地勢(shì)變化較大的地區(qū)應(yīng)達(dá)到1/2000，在困難地區(qū)不低于1/1000。如果超過允許誤差，應(yīng)重測(cè)，直至符合要求為止。如果符合丈量精度要求時(shí)，取往返丈量的平均值作為最后結(jié)果。982.

精密量距方法當(dāng)量距精度要求在1/1萬以上時(shí)，要用精密量距方法，精密量距前要先清理場(chǎng)地。①定線——經(jīng)緯儀定線、鋼尺概量，打木樁、劃線。②量距——串尺法③測(cè)量樁頂高程——往返觀測(cè)，往返所測(cè)高差之差，不超過±10mm,如在限差之內(nèi)，取平均值作為觀測(cè)成果。目前，高精度量距多采用測(cè)距儀和全站儀進(jìn)行測(cè)量。993.

精密量距的計(jì)算鋼尺在使用前一般需要經(jīng)過檢定得出尺長(zhǎng)方程式，以便計(jì)算鋼尺在不同條件下的測(cè)得的實(shí)際長(zhǎng)度。100

鋼尺的尺長(zhǎng)方程式：尺長(zhǎng)方程式的一般形式為：L

=l0+

l+

l0(t－t0)

式中：L——鋼尺在標(biāo)準(zhǔn)溫度t

C、標(biāo)準(zhǔn)拉力下的實(shí)際長(zhǎng)度(真長(zhǎng))；l0——鋼尺上標(biāo)注的長(zhǎng)度，即名義長(zhǎng)度；

l——在標(biāo)準(zhǔn)溫度為t0

C、標(biāo)準(zhǔn)拉力時(shí)的尺長(zhǎng)改正(即lt－l0)；t——丈量時(shí)的溫度；t0——鋼尺的標(biāo)準(zhǔn)溫度（20

C）；

——鋼尺的線膨脹系數(shù)，（1.25×10-5/

C）

101成果處理

1）

一尺段水平距離的計(jì)算（1）尺長(zhǎng)改正數(shù)的計(jì)算

（2）溫度改正數(shù)的計(jì)算

lti＝

li（ti－t0）鋼尺的線膨脹系數(shù)α(一般為0.0000125/℃)

（3）傾斜改正數(shù)的計(jì)算：當(dāng)兩樁間的高差為hi時(shí)，傾斜改正數(shù)為

：

lhi＝di

li＝

102設(shè)沿地面量斜距為l

，測(cè)得高差為h，換成平距d要進(jìn)行傾斜改正。公式為：上式用級(jí)數(shù)展開：當(dāng)高差不大時(shí)，h與l比值很小，取前兩項(xiàng)得傾斜改正為：103（4）一尺段的水平距離：di

=li+

ldi

+

lti＋

lhi

2）一條邊水平距離的計(jì)算

D=d1+d2+…+dn104精密量距記錄計(jì)算手簿鋼尺號(hào)：226檢定長(zhǎng)度：30.0015m檢定溫度:20°C計(jì)算者:張偉名義長(zhǎng)度:30m膨脹系數(shù):0.0000125/°C檢定拉力:100N尺段丈量次數(shù)前尺讀數(shù)/m后尺讀數(shù)/m尺段長(zhǎng)度/m溫度/C高差/m溫度改正/mm高差改正/mm尺長(zhǎng)改正/mm改正后的長(zhǎng)度/mA-1129.99050.070526.5-0.160229.99150.0690329.99100.0695平均105精密量距記錄計(jì)算手簿鋼尺號(hào)：226檢定長(zhǎng)度：30.0015m檢定溫度:20°C計(jì)算者:張偉名義長(zhǎng)度:30m膨脹系數(shù):0.0000125/°C檢定拉力:100N尺段丈量次數(shù)前尺讀數(shù)/m后尺讀數(shù)/m尺段長(zhǎng)度/m溫度/C高差/m溫度改正/mm高差改正/mm尺長(zhǎng)改正/mm改正后的長(zhǎng)度/mA-1129.99050.070529.920026.5-0.160+2.4-0.4+1.529.9248229.99150.069029.9225329.99100.069529.9215平均29.92131062.視距測(cè)量經(jīng)緯儀視距測(cè)距是一種傳統(tǒng)的水平距離和高差的間接測(cè)量方法。使用的工具：經(jīng)緯儀和視距尺107視距測(cè)量原理視距測(cè)量是利用望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的視距裝置配合視距尺，根據(jù)幾何光學(xué)和三角測(cè)量原理，同時(shí)測(cè)定距離和高差的方法。最簡(jiǎn)單的視距裝置是測(cè)量?jī)x器(如經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀)的望遠(yuǎn)鏡十字絲分劃板上刻制上、下對(duì)稱的兩條短線，稱視距絲。視距測(cè)量中的視距尺可用普通水準(zhǔn)尺，也可用專用視距尺。108D＝K×l＋c式中：K——視距乘常數(shù)通常K=100；c——視距加常數(shù)。l——尺間隔視距尺焦距物鏡調(diào)焦透鏡焦距109上式用外對(duì)光望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行視距測(cè)量時(shí)計(jì)算水平距離的公式。對(duì)于內(nèi)對(duì)光望遠(yuǎn)鏡，其加常數(shù)C值接近零，可以忽略不計(jì)，故水平距離為D=Kl=100l視線水平時(shí)的視距測(cè)量原理110A、B兩點(diǎn)間的高差h為

式中i——儀器高（m）；v——十字絲中絲在視距尺上的讀數(shù)，即中絲讀數(shù)（m）。1112．視線傾斜時(shí)的水平距離和高差公式在地面起伏較大的地區(qū)進(jìn)行視距測(cè)量時(shí)，必須使望遠(yuǎn)鏡視線處于傾斜位置才能瞄準(zhǔn)尺子。此時(shí)，視線便不垂直于豎立的視距尺尺面，前兩個(gè)式子不能適用。如果我們把豎立在B點(diǎn)上視距尺的尺間隔MN，化算成與視線相垂直的尺間隔M′N′，就可用式原式計(jì)算出傾斜距離L。然后再根據(jù)L和垂直角α，算出水平距離D和高差h。112113在△EM′M和△EN′N中，由于φ角很?。s34′），可把∠EM′M和∠EN′N視為直角。而∠MEM′=∠NEN′=α，因此式中M′N′就是假設(shè)視距尺與視線相垂直的尺間隔l′，MN是尺間隔l，所以傾斜距離L

A、B兩點(diǎn)間的水平距離為：

A、B兩點(diǎn)間的高差h為：

式中h′——高差主值（也稱初算高差）。視線傾斜時(shí)水平距離的計(jì)算公式114視線傾斜時(shí)高差的計(jì)算公式在實(shí)際工作中，可以使中絲讀數(shù)等于儀器高,則簡(jiǎn)化為：h=Dtgα+i-v

115視距測(cè)量的施測(cè)（1）在A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，量取儀器高i，在B點(diǎn)豎立視距尺。（2）盤左（或盤右）位置，轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)B點(diǎn)視距尺，分別讀取上、下、中三絲讀數(shù)，并算出尺間隔l。（3）轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)，并計(jì)算垂直角α。（4）根據(jù)尺間隔l、垂直角α、儀器高i及中絲讀數(shù)v，計(jì)算水平距離D和高差h。116三、視距測(cè)量的誤差來源及消減方法1．用視距絲讀取尺間隔的誤差讀取視距尺間隔的誤差是視距測(cè)量誤差的主要來源，因?yàn)橐暰喑唛g隔乘以常數(shù)，其誤差也隨之?dāng)U大100倍。因此，讀數(shù)時(shí)注意消除視差，認(rèn)真讀取視距尺間隔。另外，對(duì)于一定的儀器來講，應(yīng)盡可能縮短視距長(zhǎng)度。2．垂直角測(cè)定誤差從視距測(cè)量原理可知，垂直角誤差對(duì)于水平距離影響不顯著，而對(duì)高差影響較大，故用視距測(cè)量方法測(cè)定高差時(shí)應(yīng)注意準(zhǔn)確測(cè)定垂直角。讀取豎盤讀數(shù)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格令豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中。對(duì)于豎盤指標(biāo)差的影響，可采用盤左、盤右觀測(cè)取垂直角平均值的方法來消除。3．標(biāo)尺傾斜誤差標(biāo)尺立不直，前后傾斜時(shí)將給視距測(cè)量帶來較大誤差，其影響隨著尺子傾斜度和地面坡度的增加而增加。因此標(biāo)尺必須嚴(yán)格鉛直（尺上應(yīng)有水準(zhǔn)器），特別是在山區(qū)作業(yè)時(shí)。4．外界條件的影響（1）大氣垂直折光影響由于視線通過的大氣密度不同而產(chǎn)生垂直折光差，而且視線越接近地面垂直折光差的影響也越大，因此觀測(cè)時(shí)應(yīng)使視線離開地面至少1m以上（上絲讀數(shù)不得小于0.3m）。（2）空氣對(duì)流使成像不穩(wěn)定產(chǎn)生的影響。這種現(xiàn)象在視線通過水面和接近地表時(shí)較為突出，特別在烈日下更為嚴(yán)重。因此應(yīng)選擇合適的觀測(cè)時(shí)間，盡可能避開大面積水域。此外，視距乘常數(shù)K的誤差、視距尺分劃誤差等都將影響視距測(cè)量的精度。1173.光電測(cè)距利用儀器發(fā)射電磁波測(cè)量其在被測(cè)距離上往返所用的時(shí)間，從而測(cè)量出距離。118電磁波測(cè)距儀測(cè)距原理電磁波測(cè)距按采用的載波不同，可分為微波測(cè)距儀、激光測(cè)距儀和紅外測(cè)距儀。紅外測(cè)距儀采用的是GaAs(砷化鎵)發(fā)光二極管作光源。其耗電省、體積小、壽命長(zhǎng)，抗震性能強(qiáng)能連續(xù)發(fā)光并能直接調(diào)制等特點(diǎn)，目前工程采用的基本上以紅外測(cè)距儀為主。⑴脈沖法測(cè)距119式中:c0——光在真空中的傳播速度；ng——光在大氣中的傳輸折射率。(4-26)120⑵相位法測(cè)距工程中使用的紅外測(cè)距儀，都是采用相位法測(cè)距原理。由測(cè)距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出一種連續(xù)的調(diào)制光波，測(cè)出該調(diào)制光波在測(cè)線上往返傳播所產(chǎn)生的相位移，以測(cè)定距離D。121四、坐標(biāo)測(cè)量工程測(cè)量的主要任務(wù)之一是測(cè)量或放樣空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)。所使用的儀器主要有全站儀和GPS接收機(jī)等。122全站儀水平角、垂直角、斜距自動(dòng)顯示，自動(dòng)計(jì)算鏡站坐標(biāo)、高程、平距等數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)方式多樣：內(nèi)存、PCMCIA卡、串口通訊；對(duì)水平角和垂直角自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償；對(duì)距離進(jìn)行氣象改正和儀器常數(shù)改正；提供數(shù)字或圖形形式的電子氣泡用于整平；激光對(duì)點(diǎn)器；全站儀的主要特點(diǎn)（續(xù)）123全站儀（1）設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

（2）設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。

（3）設(shè)置棱鏡常數(shù)。

（4）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。

（5）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。

（6）照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀開始測(cè)距并計(jì)算顯示測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

坐標(biāo)測(cè)量的基本步驟124各種全站儀簡(jiǎn)介型號(hào):NTS-330系列南方公司更長(zhǎng)的測(cè)程：無棱鏡測(cè)距達(dá)400M；更快的測(cè)距速度：測(cè)距速度經(jīng)實(shí)測(cè)比同類產(chǎn)品快兩倍；更長(zhǎng)的電池使用時(shí)間：先進(jìn)的電源管理系統(tǒng)，省電30%以上；更便捷的人性化設(shè)計(jì)：SD卡存儲(chǔ)功能，自動(dòng)溫度氣壓傳感器；更好的防水性能：防水等級(jí)IP55。125各種全站儀簡(jiǎn)介SET220K.SET320K.SET520K.SET6120K

SET10K系列全站儀具有機(jī)體輕巧、功能齊全等特點(diǎn)，帶背光全數(shù)字鍵盤使操作更為便捷，在各類工程和測(cè)量工作中有著廣泛的用途。

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雙面帶背光全數(shù)字鍵盤使數(shù)據(jù)輸入更加便捷（SET620K為單面鍵盤）。

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通用高效測(cè)量軟件,IP66高等級(jí)防塵防水性能。

應(yīng)用

放樣測(cè)量、道路計(jì)算與放樣、定線測(cè)量、混凝土構(gòu)件組裝定位、建筑工程控制、面積測(cè)算、變形監(jiān)測(cè)。126

一、高程測(cè)量高程測(cè)量主要有水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量等。

水準(zhǔn)測(cè)量是利用水平視線來測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的高差。由于水準(zhǔn)測(cè)量的精度較高，所以是高程測(cè)量中最主要的方法。

三角高程測(cè)量是測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的水平距離或斜距和豎直角(即傾斜角)，然后利用三角公式計(jì)算出兩點(diǎn)間的高差。三角高程測(cè)量一般精度較低，只是在適當(dāng)?shù)臈l件下才被采用。

下面主要介紹水準(zhǔn)測(cè)量的基本方法和儀器。