土木工程測量CivilEngineeringSurveying第一章緒論§1.1測量學的發(fā)展、學習意義及要求測量學的發(fā)展概況本課程的意義及要求測量學科的分類一．測量學的發(fā)展概況1．我國古代測量學的成就◆長沙馬王堆三號墓出土的西漢時期長沙國地圖——世界上現(xiàn)發(fā)現(xiàn)的最早的軍用地圖◆北宋時沈括的《夢溪筆談》中記載了磁偏角的發(fā)現(xiàn)?！羟宄滴跄觊g，1718年完成了世界上最早的地形圖之一《皇興全圖》。注：世界上現(xiàn)存最古老的地圖是在古巴比倫北部的加蘇古巴城（今伊拉克境內(nèi)）發(fā)掘的刻在陶片上的地圖。2．目前測量學發(fā)展狀況及展望◆測量室內(nèi)外一體化?！鬐PS（GlobalPositioningSystem）◆RS（RemoteSense）◆GIS(GeographicInformationSystem)◆3S技術的結(jié)合◆數(shù)字地球(DigitalEarth)的概念。1．學習本課程的意義。 土木工程（包括公路、建筑） 設計 施工 竣工 擴建維修 變形監(jiān)測二．本課程的意義及要求２．學習好本課程的要求◆認真聽課；◆做好筆記；◆獨立完成作業(yè)；◆實驗課認真對待。測設:圖紙地面測定:地面圖紙1．測量學(surveying)的定義

◆測定（測繪）(location) ◆測設（放樣）(seting-out)三．測量學定義及學科分類2．測量學科的分類

◆普通測量學 ◆大地測量學 ◆攝影測量學 ◆工程測量學 ◆制圖學◆普通測量學◆大地測量學

大地測量學

攝影測量學

遙感衛(wèi)星

遙感衛(wèi)星

工程測量學我國第一臺交流傳動高速電動車組動力車，時速305公里（2000）確定地面點的空間位置:點在基準面上投影位置（x，y）該點離基準面高度（H）§1.2地面點位的確定

一．測量基準面1．基準面 水準面——靜止海水面所形成的封閉曲面 大地水準面——其中通過平均海水面的那個水準面水準面特性——處處與鉛垂線正交、封閉的重力等位曲面2．測量計算基準面——旋轉(zhuǎn)橢球橢圓（長半軸a，短半軸b）繞b軸旋轉(zhuǎn)而成的橢球體二．地面點的坐標(一)地理坐標（屬于球面坐標系統(tǒng)）適用于：在地球橢球面上確定點位。分為：1.天文地理坐標(天文經(jīng)度

，天文緯度

)2.大地地理坐標(大地經(jīng)度B，大地緯度L)(二)平面直角坐標適用于：研究范圍較小。數(shù)學平面直角坐標系測量平面直角坐標系不同點：

1．測量上北方向為X軸正向，東方向為Y軸正向。

2．角度方向順時針度量；象限順時針編號。相同點:

數(shù)學中的三角公式在測量中可直接應用。坐標系的異同：適用于：研究范圍較大。高斯投影目的： 將橢球面投影到平面上。（三）高斯平面直角坐標高斯投影方法：

使投影帶的中央子午線與橢圓柱體相切，展開后為X軸，向北為正；展開后為Y軸，向東為正。高斯分帶投影投影剪開展平1．6°帶的劃分為限制高斯投影離中央子午線愈遠，長度變形愈大的缺點，從經(jīng)度0°開始，將整個地球分成60個帶，6°為一帶。計算公式：λ=6N-3

λ——中央子午線經(jīng)度，

N——投影帶號。2．3°帶的劃分3°帶、1.5°帶的劃分。3°帶計算公式：

λ=3N

λ——中央子午線經(jīng)度,

N——投影帶號。方法：（1）先將自然值的橫坐標Y加上500000米；（2）再在新的橫坐標Y之前標以2位數(shù)的帶號。3. 我國高斯平面直角坐標的表示方法例：國家高斯平面點P（2433586.693，38514366.157）所表示的意義:(1)點P在高斯平面上至赤道的距離;

X=2433586.693m(2)投影帶的帶號為38;(3)P點離38帶的縱軸X軸的實際坐標

Y=514366.157-500000=14366.157m三. 地面點的高程1.絕對高程H——到大地水準面的鉛垂距離。

2.相對高程H’——到假定水準面的鉛垂距離。

3.高差——hAB=HB-HA=H’B-H’A主要有：（1）1985國家高程系統(tǒng)（2）1956黃海高程系統(tǒng)（3）地方高程系統(tǒng)。如：珠江高程系統(tǒng)。注：水準原點：青島市觀象山

H0=72.260m（85黃海系）

=72.289m（56黃海系）4.我國的高程系統(tǒng)

§1.3測量工作概述一．測量的基本工作 測角 量邊 測高差二．測量工作中用水平面代替水準面的限度1．對水平角、距離的影響——在面積約320km2內(nèi)(18

18)，可忽略不計。2．對高程的影響——即使距離很短也要顧及地球曲率的影響。三．測量工作的基本原則布局上：由整體到局部精度上：由高級到低級次序上：先控制后細部測量工作的又一原則:“前一步工作未作檢核，不進行下一步工作”。四.角度與弧度的換算關系水準測量原理水準儀——水平視線，由水平視線截取標尺讀數(shù)水準測量方向——A→BA尺——后視尺，

a——后視讀數(shù)B尺——前視尺，

b——前視讀數(shù)后視尺前視尺水準儀水準儀類型光學式（Opticallevel）

Tiltinglevel微傾式

Automaticlevel自動安平電子式（Electroniclevel）ElectronicLevelAutomaticLevelTiltingLevel水準儀精度系列

DS05DS1DS3DS10ComponentsofTiltingLevel1.Eyepiece(目鏡)2.Objective(物鏡)3.Focusingscrew(調(diào)焦螺旋)4.Clampscrew(制動螺旋)5.Tangentscrew(微動螺旋)(slowmotionscrew)6.Tiltingscrew(微傾螺旋)7.Footscrew(腳螺旋)8.Baseplate(基座)9.Levelvial(水準管)10.Circularbubble(圓水準器)11.Sight(瞄準器)1231046875911水準儀構(gòu)件微傾式水準儀的結(jié)構(gòu)DS3型微傾式水準儀主要由下列三個部分構(gòu)成：望遠鏡：提供水平視線，讀取水準尺上的讀數(shù)。

水準器：指示儀器或視線是否處于水平位置。

基座：支承照準部，使其在水平方向轉(zhuǎn)動。望遠鏡的內(nèi)部構(gòu)造十字絲分劃板（Diaphragmpattern）

望遠鏡作用——照準豎立水準尺，讀取水準尺讀數(shù)組成——物鏡、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、目鏡倒像望遠鏡，正像望遠鏡視準軸CC——物鏡中心與十字絲分劃板中心連線中絲——讀取視準軸CC與標尺交點的讀數(shù)上下絲——讀取水準儀到標尺的距離(視距)管水準器零點：頂部圓弧的中點。水準管軸：零點處的切線。觀察窗分劃值：2mm弧長對應的圓心角。S3的水準管分劃值為20″。零點：頂部球面的中心。圓水準器軸：過零點處的法線。圓水準器的分劃值：頂部球面上2mm弧長所對應的圓心角值。S3水準儀上圓水準器的分劃值一般為8′（R=0.86m）。圓水準器水準尺和尺墊尺墊（Groundplate）02511.安置水準儀2.粗略整平調(diào)節(jié)腳螺旋，使圓水準器的氣泡居中；3.瞄準

(1)目鏡調(diào)焦：旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰。

(2)物鏡調(diào)焦：旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋，使標尺清晰。

(3)檢查和消除視差4.精確整平

(1)調(diào)節(jié)微傾螺旋，使水準管氣泡居中。

(2)每次讀數(shù)前需要重新精確整平。5.讀數(shù)

(1)用十字絲中橫絲讀取讀數(shù)，四位數(shù)：米、分米、厘米、毫米數(shù)。

(2)無論正像、倒像，讀數(shù)原則：按由小往大的方向讀數(shù)。微傾式水準儀的使用管水準氣泡偏離中點較大，旋轉(zhuǎn)微傾螺旋時從儀器側(cè)窗觀察管水準氣泡的移動，使其大致居中再從管水準器觀察窗口查看符合情況讀數(shù)：無論正像、倒像，讀數(shù)原則：按由小往大的方向讀數(shù)m位，dm位——直讀標尺數(shù)字或標記cm位——數(shù)格子，mm位——估讀紅黑面讀數(shù)差4687或4787視差：觀測時眼睛稍作上下移動，如果尺像與十字絲有相對的移動，即讀數(shù)有變化，則存在視差。原因：尺像沒有落在十字絲平面上。消除視差的方法：先目鏡調(diào)焦使十字絲清晰，然后一邊物鏡調(diào)焦一邊仔細觀察，直到不再出現(xiàn)尺像和十字絲有相對移動為止，此時尺像與十字絲在同一平面上。視差水準點水準點：用水準測量獲得的高程控制點分為等級點（永久性標志）和等外點（臨時性標志）等級水準：一、二、三、四等、（五等）等外水準：圖根水準（普通水準）

水準點之間進行水準測量所經(jīng)過的路線附合水準路線（Linkroute）閉合水準路線（Looproute）水準支線（Openroute）水準網(wǎng)（Levellingnetwork）水準路線附合水準路線閉合水準路線支水準路線水準網(wǎng)測段：相鄰水準點之間的一段線路，包括若干個測站。路線：若干個測段構(gòu)成一條完整路線。水準測量的外業(yè)實施轉(zhuǎn)點ZD1、ZD2：轉(zhuǎn)點起傳遞高程的作用。當兩點相距較遠或高差太大時，連續(xù)設站觀測AnExample:St.Pnt.#BSFSHeightDiff.HeightRemarks＋－ⅠAZ12.0731.5260.54750.118KnownHeightⅡZ1Z21.6241.4070.217ⅢZ2Z31.6781.3920.286ⅣZ3Z41.5951.4020.193ⅤZ4B0.9211.5030.58250.779Σ7.8917.2301.2430.582Check水準測量的測站檢核測站檢核——每站高差觀測兩次，以檢核觀測數(shù)據(jù)的正確性(1)雙儀高法兩次不同儀器高度的水平視線(改變儀器高度>10cm)測定相鄰兩點間的高差，圖根水準測量兩次高差之差≤5mm，否則應重測。(2)雙面尺法讀取每一把水準尺的黑面和紅面分劃讀數(shù)前、后視尺的黑面讀數(shù)算出一個高差前、后視尺的紅面讀數(shù)算出另一個高差黑、紅兩面高差之差≤5mm，否則應重測①瞄準后視點水準尺黑面分劃→精平→讀數(shù)②瞄準后視點水準尺紅面分劃→精平→讀數(shù)③瞄準前視點水準尺黑面分劃→精平→讀數(shù)④瞄準前視點水準尺紅面分劃→精平→讀數(shù)上述觀測順序簡稱為“后—后—前—前”。水準測量成果檢核水準路線的檢核

1.

附合水準路線高程閉合差：高程閉合差的大小在一定程度上反映了測量成果的質(zhì)量。

2.閉合水準路線高程閉合差：

3.支水準路線理論上有：閉合差容許值各等級的水準測量閉合差容許值參見規(guī)范普通水準測量的閉合差容許值為

水準測量成果計算（閉合差分配）

當實際高程閉合差小于容許值時，可將閉合差分配到各測段上進行改正。由于測量誤差是按路線長度或測站數(shù)累積增加，故改正原則為：將閉合差反號，按長度或測站數(shù)的比例分配到各測段。

各測段高差改正數(shù)：或[例2-1]求待定點1，2，3點的高程按照圖根水準測量的要求，沿BM－A和BM－B路線施測了一條附合水準路線。fh=Σhi－(HB－HA)=4.330－(49.579－45.286)=37mm

fh允=±40√L=±40√7.4=±109mmfh<fh允，可分配閉合差。水準儀的檢驗和校正

主要軸線之間應滿足的幾何條件是：

1.圓水準器軸應平行于儀器的豎軸；

2.十字絲的橫絲應垂直于儀器的豎軸；

3.水準管軸應平行于視準軸。圓水準器軸平行于豎軸的檢驗與校正(1)檢驗：調(diào)節(jié)圓水準器氣泡居中；將儀器旋轉(zhuǎn)180°，觀察氣泡是否仍居中。(2)校正：儀器旋轉(zhuǎn)180°后，氣泡偏移量為二者夾角的兩倍，用改針先松后緊地撥動校正螺旋，使氣泡返回偏移量的一半。反復進行。十字絲橫絲垂直于豎軸的檢驗與校正(1)檢驗：圓水準器調(diào)平后，將橫絲一端對準遠處一目標點，轉(zhuǎn)動微動螺旋，觀察橫絲是否始終通過該點。(2)校正：旋下目鏡前的十字絲分劃板外罩，旋松固定螺絲，轉(zhuǎn)動十字絲分劃板。反復進行。水準管軸平行于視準軸的檢驗與校正(1)檢驗：①在較平坦的場地上選擇60~100米的兩點，豎立標尺。②在兩尺等距離處安置儀器，測定兩次高差，若較差小于3mm取均值為正確高差h（前、后視距相等時i角誤差抵消）。③將儀器搬至任一點約3m處，再測兩點間高差h'；比較h和h'是否相同。水準管軸平行于視準軸的檢驗與校正（續(xù)）(2)校正：①由于近尺距離短，i角誤差對近尺讀數(shù)影響微小可忽略（作為正確讀數(shù)）。②由“中間法”測定的正確高差計算遠尺正確讀數(shù)。③轉(zhuǎn)動微傾螺旋使中橫絲對準遠尺正確讀數(shù)，此時水準管氣泡不居中，用改針撥動水準管上、下兩個校正螺絲，使氣泡居中。（自動安平水準儀則上、下調(diào)十字絲分劃板）2134十字絲環(huán)校正螺絲十字絲環(huán)校正螺絲水準測量誤差分析一、儀器誤差

(一)視準軸與水準管軸不平行的誤差

(二)調(diào)焦誤差

(三)水準尺誤差二、觀測誤差

(一)水準管氣泡居中誤差

(二)估讀誤差

(三)水準尺傾斜誤差水準測量誤差分析（續(xù)）三、外界環(huán)境的影響

(一)儀器下沉和水準尺下沉的誤差

1.儀器下沉的誤差

2.水準尺下沉的誤差

(二)地球曲率和大氣折光的誤差

1.地球曲率引起的誤差

2.大氣折光引起的誤差

(三)氣象條件的影響MSL(Geoid)LevellineHorizontallineabΔaΔbHAHBABhABFreelysuspendedplumbline(directionofgravity)Errorduetotheearthcurvature自動安平水準儀無管水準器、無微傾螺旋設視準軸水平時，水準尺的正確讀數(shù)——a圓水準器粗平，視準軸相對水平面有微小傾斜角α無補償器時，水準尺讀數(shù)——a'有補償器時，使進入十字絲分劃板光線偏轉(zhuǎn)α角正確讀數(shù)光線經(jīng)補償器后通過十字絲分劃板橫絲任能讀出視線水平時的正確讀數(shù)——a天津歐波DS30自動安平水準儀精密水準儀和精密水準尺

精密水準儀——國家一、二等水準，精密工程測量。①望遠鏡放大倍數(shù)大，分辨率高DS1≥38×，DS05≥40×②管水準器分劃值小τ"=10"/2mm，精平精度高③望遠鏡物鏡有效孔徑大，亮度好④望遠鏡外表材料為受溫度變化小的銦瓦合金鋼，以減小環(huán)境溫度變化的影響⑤平板玻璃測微器讀數(shù)，讀數(shù)誤差?、夼鋫溷熗咚疁食?.48655m蔡司Ni004倒像微傾式精密水準儀徠卡DNA03精密數(shù)字水準儀望遠鏡光路中增加分光鏡和光電探測器條形碼分劃水準尺，圖像處理電子系統(tǒng)光、機、電及信息存儲處理一體化水準測量系統(tǒng)徠卡DNA03中文數(shù)字精密水準儀(2002年)DNA03主要技術指標磁性阻尼補償器——安平視線補償范圍——±8'，補償精度——±0.3"高差觀測誤差為0.3mm/km(用銦瓦水準尺)最小讀數(shù)——0.01mm測距精度——1cm/20m，測距范圍——1.8m~60m內(nèi)存可存1650組測站數(shù)據(jù)或6000個測量數(shù)據(jù)6V鎳氫電池供電一塊滿電GEB121電池可連續(xù)測量——12hDNA03的pdf格式說明書參見隨書光盤文件。TrimbleDini12（蔡司）精密數(shù)字水準儀主要技術特點0.3mm/0.7mm/km靜態(tài)30cm電子視場補償精度±0.2"/±0.5"

放大倍率32×/26×字母與數(shù)字鍵盤水準路線平差功能。拓普康精密數(shù)字水準儀DL–111C精度：電子讀數(shù)±0.3mm/km，光學讀數(shù)±1mm/km測程：銦瓦尺：2m~60m，玻璃鋼尺：2m~100m三、四等水準測量1、主要技術要求

等級每km高差全中誤差（mm）路線長度（km）水準儀級別水準尺觀測次數(shù)往返較差、附合或環(huán)線路線閉合差與已知點連測附合或環(huán)線路線平地（mm）山地（mm）三6≤50DS1、DSZ1線條式銦瓦、條碼式銦瓦往返各一次往一次DS3、DSZ3條碼式玻璃鋼、雙面往返各一次四10≤16DS3、DSZ3條碼式玻璃鋼、雙面往返各一次往一次注：DSZ為電子水準儀，應匹配相應的條碼水準尺，否則應降等級使用。

L為往返測量、附合或環(huán)線路線長度（km），n為測站數(shù)。三、四等水準測量電子水準儀觀測的技術要求等級水準儀級別水準尺視線長度（m）前后視距差（m）前后視距累積差（m）視線離地面最低高度（m）測站兩次觀測的高差較差（mm）重復觀測次數(shù)三DSZ1條碼式銦瓦1002.05.00.451.52四DSZ1條碼式銦瓦1003.010.00.353.02DSZ1條碼式玻璃鋼1003.010.00.355.02等級水準儀級別視線長度（m）前后視距差（m）前后視距累積差（m）視線離地面最低高度（m）基輔分劃或紅黑面讀數(shù)較差（mm）基輔分劃或紅黑面高差較差（mm）三DS1、DSZ11003.06.00.31.01.5DS3、DSZ3752.03.0四DS3、DSZ31005.010.00.23.05.0光學水準儀觀測的技術要求注：三等水準測量觀測順序應為“后﹣前﹣前﹣后”，四等水準測量應為“后﹣后﹣前﹣前”。三、四等水準測量（續(xù)）2、一測站觀測程序（四等水準測量）①后視黑面，讀取上、下、中絲；②后視紅面，讀取中絲；③前視黑面，讀取上、下、中絲；④前視紅面，讀取中絲。三、四等水準測量（續(xù)）3、計算（四等水準測量）①視距計算：后視距離；前視距離；前、后視距差；視距累積差②同一標尺黑、紅面讀數(shù)校核③高差計算：黑面高差；紅面高差；黑、紅高差之差；平均高差④計算校核角度測量角度測量分為水平角測量和豎直角測量

水平角（Horizontalangle）地面上某點至兩目標點的空間方向線在水平面上投影的夾角（二面角）。水平角的取值為0°～360°，沒有負值。豎直角（Verticalangle）目標方向視線與水平面的夾角（線面夾角）。豎直角仰角為正，俯角為負，取值為0°~±90°。水平角測量原理A、B、C為地面上的三點，將三點沿鉛垂線投影到同一水平面上，獲得A1、B1、C1，B1A1與B1C1之間的夾角β，即為兩方向線BA與BC之間的水平角。設想水平放置一順時針刻度的圓盤（稱為水平度盤），使其中心在過測站點B的鉛垂線上，由方向線BA與BC分別在水平度盤上投影并讀取讀數(shù)，兩者讀數(shù)之差既為水平角值。

經(jīng)緯儀的外形光學經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀基座經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)上分為三部分：照準部，水平度盤，基座光學經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀的三軸豎軸橫軸視準軸水準管軸豎軸橫軸視準軸水準管軸光學經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀

望遠鏡由物鏡、物鏡調(diào)焦環(huán)、十字絲分劃板、目鏡、目鏡調(diào)焦環(huán)構(gòu)成十字絲分劃板上刻有相互垂直的單線和雙線，以精確瞄準遠近不同的目標外設瞄準器，用于粗略照準目標全站儀加裝有光電測距系統(tǒng)（與電子經(jīng)緯儀的最大區(qū)別）豎直度盤包括豎直度盤及讀數(shù)指標（安裝在橫軸一端支架內(nèi)），用于豎直角測量水準器照準部水準管用于精確整平，分劃值為5″～30″/2mm（視儀器型號）圓水準器用于粗略整平，分劃值為5′～10′/2mm對中器觀察儀器豎軸中心對準測站點標志的裝置，有光學對中器和激光對中器控制系統(tǒng)實現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)的采集、計算、顯示、存儲、通訊傳輸?shù)裙δ?。?）照準部（1）照準部VV光學對中器視準軸

視準軸、橫軸、豎軸、水準管軸光學對中器（1）經(jīng)緯儀上有水平和豎直兩個度盤，為量測角度的標準器。（2）電子度盤材質(zhì)為圓環(huán)形玻璃盤片，其上沿圓周徑向均勻刻劃光柵或編碼線條。（3）水平度盤嵌套在豎軸上，順時針注記，度盤中心與照準部的旋轉(zhuǎn)中心一致。（4）豎直度盤嵌套在橫軸上，順時針或逆時針注記，度盤中心與望遠鏡旋轉(zhuǎn)中心即橫軸一致。（2）度盤（1）基座的作用：支承儀器，連接三腳架。（2）基座由軸套、腳螺旋（整平儀器）、連接板和連接孔（位于底部中心）組成。（3）基座基座電子測角系統(tǒng)

光柵度盤及其莫爾條紋絕對編碼度盤經(jīng)緯儀的操作：（一）對中和整平①安置儀器：

打開腳架置于測站點上，使架頭基本水平和對中；裝上儀器，把腳螺旋旋到居中位置；②粗略對中：

觀察光學對中器、搬動腳架初步對中（地面點標志進入分劃圈），并保持架頭基本水平；③精確對中：調(diào)節(jié)腳螺旋精確對中；④粗略整平：觀察圓水準器，升降腳架腿粗平（盡可能做得好）；⑤精確整平：觀察水準管，調(diào)節(jié)腳螺旋精平；⑥再次對中：觀察光學對中器，松開連接螺桿，平移儀器精確對中；⑦反復進行⑤～⑥。經(jīng)緯儀光學對中器目鏡對光，物鏡對光精確整平旋轉(zhuǎn)照準部，使水準管與任意兩個腳螺旋的連線平行，兩手同時對向轉(zhuǎn)動這兩個腳螺旋A和B，使水準管氣泡居中；將照準部旋轉(zhuǎn)90°，使水準管與AB兩個腳螺旋的連線垂直，轉(zhuǎn)動第3個腳螺旋，使水準管氣泡居中；反復進行①～②，最后任意方向的氣泡偏移量最大不超過一格。經(jīng)緯儀的操作：（二）照準操作：用十字絲豎絲切準目標①目鏡調(diào)焦

將望遠鏡對向天空或白色背景，旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰。目的：使物體能成像在十字絲平面上。②粗略照準目標

松開制動螺旋，轉(zhuǎn)動照準部和望遠鏡粗瞄目標，再鎖緊制動螺旋。③物鏡調(diào)焦照準目標后，旋轉(zhuǎn)望遠對光螺旋（即物鏡調(diào)焦螺旋），使目標的成像最清晰。目的：看清十字絲以及成像在十字絲平面上的物象。④消除視差⑤精確照準目標

轉(zhuǎn)動微動螺旋，使十字絲豎絲切準目標（雙絲夾，單絲分）。瞄準用望遠鏡豎絲精確瞄準目標的標志中心用水平微動進行瞄準，盡量瞄準目標下部，減少目標不垂直引起的找準誤差。經(jīng)緯儀的操作：（三）讀數(shù)顯示經(jīng)緯儀的操作：（四）測角按鍵操作

測角狀態(tài)及菜單界面水平度盤讀數(shù)設置（1）測回法觀測兩個方向間單角，一測回操作步驟：盤左觀測：照準A點→配水平盤→讀數(shù)→順時針轉(zhuǎn)C點→讀數(shù)盤右觀測：照準C點→讀數(shù)→逆時針(左旋)轉(zhuǎn)A點→讀數(shù)測站測回豎盤位置目標水平度盤讀數(shù)（°′″）半測回角值（°′″）一測回角值（°′″）各測回平均值（°′″）O1LA

00003623507623510623512B

623510RA1800008623513B24235212LA

900001623512623514B1523513RA2700007623516B3323523測回法水平角觀測手簿觀測多個測回時，為削弱度盤刻度不均勻誤差的影響，每個測回需要改變度盤位置，即改變度盤讀數(shù)。若共需要觀測n個測回，各測回起始方向的度盤讀數(shù)設置為

式中，i為測回序號度盤讀數(shù)配置（2）方向觀測法觀測三個及以上方向，一測回操作步驟：選擇標志十分清晰的點作零方向，如A點盤左照準A點→配置水平度盤讀數(shù)盤左觀測（順時針

）：

瞄A讀數(shù)→瞄B讀數(shù)→瞄C讀數(shù)→瞄D讀數(shù)→再瞄A讀數(shù)(盤左歸零)盤右觀測（逆時針）：

瞄A讀數(shù)→瞄D讀數(shù)→瞄C讀數(shù)→瞄B讀數(shù)→再瞄A讀數(shù)(盤右歸零)方向觀測法水平角觀測手簿方向觀測法的限差等級儀器精度等級半測回歸零差一測回內(nèi)2C互差同一方向值各測回較差四等及以上0.5″級≤3″≤5″≤3″1″級≤6″≤9″≤6″2″級≤8″≤13″≤9″一級及以下2″級≤12″≤18″≤12″5″級≤18″—≤24″豎直角測量原理α豎直角（Verticalangle）目標方向視線與水平面的夾角（線面夾角）。

仰角為正，俯角為負，取值為0°~±90°。OA豎直角測量原理測量原理：度盤豎直放置，望遠鏡旋轉(zhuǎn)軸（橫軸）通過其中心，視準軸水平時讀數(shù)為一定值（盤左90°，盤右270°），照準目標時讀取豎盤讀數(shù)，讀數(shù)之差值即為目標方向的豎直角。豎盤裝置電子經(jīng)緯儀的豎盤裝置結(jié)構(gòu)源于光學經(jīng)緯儀。豎直度盤的注記方式有全圓逆時針和順時針兩種。豎盤指標與指標水準管連接，當水準管氣泡居中時，指標處于鉛錘狀態(tài)。電子經(jīng)緯儀用自動補償裝置取代豎盤指標水準管及微動螺旋。

豎直角計算（順時針注記）豎直角＝目標讀數(shù)與水平讀數(shù)之差盤左，若仰角的豎盤讀數(shù)小于90°

則（仰角為“＋”）盤右，則仰角的豎盤讀數(shù)大于270°

則（仰角為“＋”）一測回豎直角逆時針注記的豎直角計算公式相反由于水平視線的讀數(shù)是固定的，所以只要讀出目標方向的豎盤讀數(shù)，即可算出豎直角。具體觀測步驟：①在測站上安置儀器，對中，整平。②確定豎直角計算公式（豎盤注記形式）：盤左，觀察望遠鏡上仰時的讀數(shù)小于90°否？③盤左，照準目標并使十字絲橫絲切準目標，讀取豎盤讀數(shù)L；（稱為上半測回）④將望遠鏡倒轉(zhuǎn)，盤右，同上述操作，讀取豎盤讀數(shù)R；（稱為下半測回）⑤根據(jù)豎盤注記形式計算豎直角。豎直角測回法豎盤指標差豎盤指標差：對于光學經(jīng)緯儀，豎盤指標水準管氣泡居中時，豎盤讀數(shù)指標偏離正確位置，其偏差值稱為豎盤指標差。對于電子經(jīng)緯儀，當豎軸鉛垂時，豎盤讀數(shù)指標應處于正確狀態(tài)，若處于不完全正確狀態(tài)，其偏差值則為豎盤指標差。由于存在指標差，豎盤讀數(shù)（無論盤左、盤右）會產(chǎn)生一個增量x。視線水平時，盤左讀數(shù)為90＋x，盤右讀數(shù)為270＋x

：盤左，盤右一測回豎直角指標差豎直角觀測記錄手簿測站目標盤位豎盤讀數(shù)（°′″）半測回豎直角（°′″）指標差（″）一測回豎直角（°′″）備注OAL

664523

231437+9231446R2931455

231455BL

983824-83824-5-83829R2612126-83834測站點橫軸經(jīng)緯儀的軸系結(jié)構(gòu)視準軸豎軸水準管軸豎軸橫軸視準軸水準管軸經(jīng)緯儀的檢驗與校正經(jīng)緯儀應滿足的主要條件

1.照準部水準管軸垂直于豎軸

2.視準軸垂直于橫軸

3.橫軸垂直于豎軸

4.豎盤指標差x=0

5.十字絲豎絲垂直于橫軸

6.光學對中器視線與豎軸重合

豎軸橫軸視準軸水準管軸經(jīng)緯儀的檢驗與校正電子經(jīng)緯儀的檢驗與光學經(jīng)緯儀相同，不同的是光學經(jīng)緯儀只能采用物理校正，而電子經(jīng)緯儀具有檢驗校正功能，它將檢測的軸系誤差存入系統(tǒng)，對觀測值進行自動改正，上述第2～4項可采用電子校正。電子校正菜單（1）目的：氣泡居中時，儀器豎軸鉛垂，水平度盤水平。（2）檢驗：－將儀器大致整平，使水準管平行于任意兩個腳螺旋的連線；－調(diào)節(jié)腳螺旋使氣泡居中；照準部旋轉(zhuǎn)180°，觀察氣泡是否仍居中。（3）原理：－水準管軸與儀器豎軸不垂直，相差一個e值，當水準管氣泡居中時，儀器豎軸會偏離鉛垂方向一個e值；－照準部繞豎軸旋轉(zhuǎn)180°后，水準管軸將偏離水平方向兩個e值，即儀器氣泡偏移量為2e。（4）校正：－用改針先松后緊地撥動校正螺旋，使氣泡返回偏移量的一半。－調(diào)節(jié)與水準管平行的兩個腳螺旋，使氣泡居中；再旋轉(zhuǎn)照準部180°檢驗，反復進行。照準部水準管軸垂直于豎軸的檢校②視準軸垂直于橫軸的檢校（1）目的：使望遠鏡旋轉(zhuǎn)形成的視準面為一平面而非圓錐面。（2）檢驗：在平坦場地選擇相距約100m的A、B兩點，在中點O安置經(jīng)緯儀，在A點設一照準點標志，在B點與儀器等高處橫放一標尺；盤左，照準A點標志，倒轉(zhuǎn)望遠鏡，在B點標尺上讀取讀數(shù)B1；盤右，照準A點標志，倒轉(zhuǎn)望遠鏡，在B點標尺上讀取讀數(shù)B2；比較B1、B2值。（3）原理：若視準軸與橫軸不垂直，相差一個C值，稱為視準軸誤差。盤左，照準A點標志，倒轉(zhuǎn)望遠鏡后的視準軸與AO延長線相差2C角；盤右，照準A點標志，倒轉(zhuǎn)望遠鏡后的視準軸也與AO延長線相差2C角，但與盤左的2C角方向相反，即∠B1OB2為4C；②視準軸垂直于橫軸的檢校（續(xù)）（4）校正：通過移動十字絲的中心來完成校正時只需改正一個C值；儀器于盤右固定不動，用改針先松后緊地撥動十字絲環(huán)上的左右兩個校正螺絲，使十字絲縱絲切準1/4B1

B2處的讀數(shù)B2‘。再檢驗，反復進行。1．固定螺絲；2．校正螺絲②視準軸垂直于橫軸的檢校（續(xù)）（5）電子校正校正菜單（a）下，按【2】鍵選擇“2.視準軸誤差”，進入圖（b）所示界面；盤左瞄準A點，按【F4】鍵確認；盤右再瞄準A點，進入圖（c）所示界面，再按【F4】鍵確認。（a）（b）（c）③橫軸垂直于豎軸的檢校（1）目的：使儀器整平后望遠鏡旋轉(zhuǎn)形成的視準面為一鉛垂面而非傾斜面。（2）檢驗：選擇一較高墻壁的近處（30米左右）架設儀器，在儀器等高處橫放一標尺；盤左照準一高目標點A，然后望遠鏡置平，讀取橫尺讀數(shù)B1；盤右再照準高目標點A，置平望遠鏡讀取橫尺讀數(shù)B2；比較B1、B2值。（3）原理：若橫軸與豎軸不垂直，相差一個i角，稱為橫軸誤差。當豎軸鉛垂時，橫軸不水平，傾斜一個i角；盤左、盤右的視準面不是鉛垂面，而是分別傾斜一個i角的斜平面（傾斜方向相反）。③橫軸垂直于豎軸的檢校（續(xù)）（4）校正：（此項校正須專業(yè)檢修人員）望遠鏡置平時的正確標尺讀數(shù)應為B1、B2的均值M；轉(zhuǎn)動照準部照準橫尺讀數(shù)M，然后抬高望遠鏡至A點附近，此時十字絲中心偏離A點；升高或降低橫軸的一端，使十字絲中心照準A點。③橫軸垂直于豎軸的檢校（續(xù)）（5）電子校正校正菜單（a）下，按【3】鍵選擇“3.橫軸誤差”，進入圖（b）所示界面；盤左瞄準A點，按【F4】鍵10次（不同型號有差異），圖（c）～（d）；盤右再瞄準A點，進入圖（e）所示界面，再按【F4】鍵10次，完成操作。（a）（b）（c）（d）（e）（f）④豎盤指標差的檢校（1）檢驗豎直角測回法觀測，計算豎盤指標差。（2）電子校正校正菜單下，按【1】鍵選擇“1.豎盤指標差”，進入圖（a）所示界面；盤左瞄準一個清晰點，按【F4】鍵確認；盤右再瞄準同一點，再按【F4】鍵確認，進入圖（c）所示界面，顯示檢測的豎盤指標差；按【F4】鍵確認。（a）（b）（c）⑤十字絲豎絲垂直于橫軸的檢校（1）目的：使十字絲縱絲垂直于儀器橫軸，代表過視準軸的鉛垂面（橫軸水平）。（2）檢驗：整平儀器，將十字絲縱絲一端對準遠處一目標點，轉(zhuǎn)動豎直微動螺旋，觀察縱絲是否始終通過該點。（3）校正：旋下目鏡前的十字絲分劃板外罩，旋松固定螺絲，轉(zhuǎn)動十字絲分劃板。⑥光學對中器的檢校（1）目的：使光學對中器的光學垂線重合于儀器豎軸。（2）檢驗：整平儀器，在地面標出分劃圈中心點A；旋轉(zhuǎn)照準部180°，再標出中心點B；觀察A、B是否重合。（3）校正：（此項校正須專業(yè)檢修人員）撥動對中器上相應的校正螺絲，使分劃圈中心對準A、B的中點。水平角測量誤差分析一、儀器誤差

儀器雖經(jīng)過檢驗及校正，但總會有殘余的誤差存在。儀器誤差的影響，一般都是系統(tǒng)性的，可以在工作中通過一定的方法予以消除或減小。１．視準軸誤差（1）視準軸不垂直于橫軸的誤差稱為視準軸誤差。（2）視準軸誤差C在水平面上的投影ΔC即為對水平度盤讀數(shù)的影響視準軸的偏斜盤左、盤右方向相反。對于同一目標點，ΔC盤左、盤右絕對值相等、符號相反，故盤左、盤右取平均值可消除之。２．橫軸誤差（1）由于橫軸不垂直于豎軸，當豎軸鉛垂時，橫軸不水平而存在微小傾角i（橫軸誤差），使視準面成為傾斜面，從而引起水平方向的測量誤差。（2）橫軸誤差i，它對水平度盤讀數(shù)的影響Δi為在豎軸鉛垂的情況下，橫軸誤差盤左、盤右方向相反。對于同一目標點，Δi

盤左、盤右絕對值相等、符號相反，故盤左、盤右取平均值可消除之。３．豎軸誤差（1）由于照準部水準管軸不垂直于豎軸，或安置儀器時水準管氣泡未精確居中，使儀器豎軸與鉛垂線產(chǎn)生偏差，其微小夾角稱為豎軸誤差。豎軸誤差引起橫軸傾斜，從而使水平度盤產(chǎn)生誤差。（2）當豎軸傾斜δ時，引起橫軸傾斜，導致水平度盤讀數(shù)產(chǎn)生誤差Δi大小不僅隨α變化，而且與橫軸位置有關：當橫軸處于水平面和豎軸傾斜面的交線處時，β＝0，Δi＝δ；β＝90°或270°時，Δi＝0。觀測水平目標時，α＝0，Δi＝0；由于一個測站的豎軸傾斜方向固定，故盤左、盤右的Δi大小相等，符號相同，故盤左、盤右取平均值無法消除之。方法：使照準部水準管軸精確垂直于豎軸，并嚴格氣泡居中。４．照準部偏心所謂照準部偏心，即照準部的旋轉(zhuǎn)中心與水平盤的刻劃中心不相重合。盤左盤右觀測取平均值可消除照準部偏心差的影響。豎軸誤差對水平度盤讀數(shù)影響照準部偏心差對水平度盤讀數(shù)影響二、觀測誤差１．測站偏心在測角精度要求一定時，邊越短，則對中精度要求越高。２．目標偏心與測站偏心類似，偏心距越大，邊長越短，則目標偏心對測角的影響越大。所以在短邊測角時，盡可能用垂球作為觀測標志。３．瞄準誤差照準誤差的大小，決定于人眼的分辨能力、望遠鏡的放大率、目標的形狀及大小和操作的仔細程度。對于粗目標宜用單絲照準，細目標則用雙絲照準。三、外界條件的影響外界條件的因素十分復雜，如天氣的變化、植被的不同、地面土質(zhì)的差異、地形的起伏、以及周圍建筑物的狀況等，都會影響測角的精度：有風會使儀器不穩(wěn)；地面土松軟可使儀器下沉；強烈陽光照射會使水準管變形；視線靠近反光物體，則有折光影響。所有這些都應注意并盡量予以避免。距離的概念距離：空間兩點之間的連線長度。斜距（slopedistance）水平距離（horizontaldistance）垂直距離（verticaldistance）高差ΔhAB平距D=S·cosα過A點的水平面過B點的水平面垂距v斜距Sa三類測距技術：直接量距：利用丈量工具（測繩、皮尺、鋼尺、桿尺、線尺），采取直接比對的方式來量取長度。受地形條件限制大，效率低，精度較低。光學測距：視距法，視差法（1/200~1/400）采用幾何光學原理，間接測定兩點之間的距離。克服了直接量距受地形限制的缺點，但精度低、測程短。電磁波測距（EDM)：光電測距，微波測距通過測量電磁波的傳播時間來測定距離的物理測距方式。主流測距技術，遠優(yōu)于直接量距和光學測距，應用廣泛。測距技術的分類三類測距技術：直接量距：鋼尺（1/2000~1/5000），因瓦線尺（1/100000）光學測距：視距法，視差法（1/200~1/400）電磁波測距（EDM)：光電測距，微波測距測距技術的分類鋼尺視距法測距光電測距儀電磁波測距的發(fā)展背景電磁波測距（ElectromagneticDistanceMeasurement,EDM）由瑞典的GeodimeterInc.公司于上世紀50年代率先實現(xiàn)。電磁波測距儀（EDMinstruments）的出現(xiàn)，使距離測量變得更容易、更精確（相對于鋼尺測距來說）。早期的測距儀體積龐大、笨重、復雜、昂貴。隨微電子與計算機技術的發(fā)展，測距儀變得輕巧、性能大為改善、價格逐漸降低，目前其應用已相當普遍。電磁波測距的分類1．電磁波測距按載波的分類

①光電測距；②微波測距2．光電測距按光源的分類

①普通光；②激光（遠程，大地測量）；③紅外光（中、短程，工程測量）3．按測程分類

①短程≤3km；②中程3～15km；③遠程≥15km；③超遠程≥100km4．按測時分類①脈沖法測距（直接測時）；②相位法測距（通過測相位差間接測時）5．按精度分類工程測量中大多采用相位式紅外測距儀（體積小、重量輕、精度高）PlastictapeSteeltape量距尺（Tapes）鋼尺量距輔助工具（SubsidiaryTools）花桿（Rangingrod）測釬（Markingarrow）

錘球（Plumbbob）量距尺（Tapes）PlastictapeSteeltape鋼尺量距輔助工具（SubsidiaryTools）花桿（Rangingrod）測釬（Markingarrow）

錘球（Plumbbob）總距離=nl+Δll:鋼尺整尺長度，Δl:不足整尺段長度（余長）lΔl如

l=30m，Δl=10m，L=3×30+10=100m鋼尺一般量距：分段丈量鋼尺精密量距：三項改正尺長改正（Correctionfornominaltapelength）

?ld溫度改正（Correctionforfieldtemperature）

?lt傾斜改正（Correctionforslope）

?lh

因此，水平距離：d=l+?ld+?lt+?lh注意：因量距時，使用與鋼尺檢定時采用的相同標準拉力如98N，故無須拉力（tension）改正，此外，鋼尺的懸曲（Catenary）改正也被忽略尺長改正

(?Ld)整尺段尺長改正數(shù)所量距離整尺段長度溫度改正

(?Lt)標準溫度如20oC所量距離實測時溫度線膨脹系數(shù)1.25×10-5/oC傾斜改正

(?Lh)或Δhldθ高差傾斜角相位式測距原理在A點安置測距儀，在B點安置反射棱鏡，儀器發(fā)射出調(diào)制光，經(jīng)反射后被儀器接收。如果能測出調(diào)制光往返傳播的時間Δt，即可以計算出儀器至棱鏡的距離S

S相位式測距儀一般使用調(diào)制光波測距波(Measuringwave)，低頻信號載波(Carrierwave)，高頻信號調(diào)制波(Carrierwavemodulatedbymeasuringwave)相位式測距原理在A點安置測距儀，在B點安置反射棱鏡，儀器發(fā)射出調(diào)制光，經(jīng)反射后被儀器接收。如果能測出調(diào)制光往返傳播的時間Δt，即可以計算出儀器至棱鏡的斜距S

設測距儀在時刻發(fā)射出相位為的信號，在被接收，則信號傳播產(chǎn)生的相位延遲為

可表示為Ｎ個整波加一個不足整波的部分，相當于Ｎ個整尺段加一個余長通常將稱為“光尺”長度相位式測距與鋼尺量距類似嗎？？lΔl總距離=nl+Δll:鋼尺整尺長度Δl:不足整尺段長度相位式測距原理（續(xù)）測相裝置只能測定不足整周的部分ΔN（0～2π），因此產(chǎn)生未知數(shù)N。可以想象，當光尺長度大于待測距離時，N＝0，故可通過加大調(diào)制波長解決未知數(shù)N的問題。但另一方面，測相計的精度是一定的（如1/1000），即測距誤差與調(diào)制波長成正比。為解決這個問題，測距儀采用多級調(diào)制頻率配合測距：以低調(diào)制頻率（長波長）保證測程，使最大測尺波長大于標稱測程的兩倍；以高調(diào)制頻率（短波長）保證精度。

某測距儀采用兩級測尺頻率，λ1＝20m，λ2＝2000m，則對應λ1和λ2有若測量1000m內(nèi)的距離，則Ｎ2＝0，由此可求出Ｎ1的值。實際上，多頻率或稱為多尺度的概念應用很廣泛，例如鐘表就是一個典型的例子時針——走得最慢，測大數(shù)（小時）分針——走得較快，測相對小的數(shù)（分）秒針——走得最快，測最小的數(shù)（秒）Thinkover…儀器結(jié)構(gòu)相位式測距儀的基本架構(gòu)由載波光源產(chǎn)生的光波，經(jīng)調(diào)制器被高頻電波調(diào)制為連續(xù)信號，該信號發(fā)射后沿測線到達反射器，經(jīng)反射后被接收器所接收，進入混頻器（Ⅰ）變成中低頻的測距信號ｅ測；高頻電波的另一路則直接進入混頻器（Ⅱ），變成與ｅ測同頻率的基準信號ｅ基。由比相器中對ｅ測和ｅ基進行相位比較，由相位差計算出距離值。全站式：全站型電子速測儀TotalStation(全站儀)——電子經(jīng)緯儀與測距儀的整合視準軸、發(fā)光軸與接收軸三軸同軸反射棱鏡光電測距的改正計算（1）加常數(shù)改正

mm為單位（2）乘常數(shù)、氣象改正

mm/km為單位（3）傾斜改正D

=（S+加常數(shù)+S×乘常數(shù)+S×氣象改正）×cosα儀器加、乘常數(shù)（1）加常數(shù)Ｋ加常數(shù)是一個與所測距離遠近無關的常數(shù)，包括主機加常數(shù)和棱鏡加常數(shù)。主機加常數(shù)：主機的發(fā)射面、接收面與主機中心不一致，以及光電路延遲。棱鏡加常數(shù)：反射棱鏡的等效反射面與棱鏡中心不一致。（2）乘常數(shù)Ｒ乘常數(shù)：儀器的“光尺”長度由晶振頻率決定，儀器使用過程中的晶體老化會導致實測頻率偏移設計頻率，由此產(chǎn)生一個比例常數(shù)差。加、乘常數(shù)需要定期檢定。氣象改正和傾斜改正氣象改正大氣群折射率是載波波長、大氣溫度、大氣壓力、大氣濕度的函數(shù)，因此實際測距時應測定環(huán)境氣象元素（一般測距溫度讀至1℃，氣壓讀至1hPa或mbar），利用廠家提供的氣象改正公式計算改正值或直接輸入儀器。傾斜改正測距儀測出的結(jié)果是主機幾何中心至棱鏡幾何中心的斜距，因此需要改正為平距。總距離=nl+Δll:鋼尺整尺長度，Δl:不足整尺段長度（余長）lΔl如

l=30m，Δl=10m，L=3×30+10=100m一般量距：分段丈量鋼尺精密量距：三項改正尺長改正（Correctionfornominaltapelength）

?ld溫度改正（Correctionforfieldtemperature）

?lt傾斜改正（Correctionforslope）

?lh

因此，水平距離：d=l+?ld+?lt+?lh注意：因量距時，使用與鋼尺檢定時采用的相同標準拉力如98N，故無須拉力（tension）改正，此外，鋼尺的懸曲（Catenary）改正也被忽略尺長改正

(?Ld)整尺段尺長改正數(shù)所量距離整尺段長度溫度改正

(?Lt)標準溫度如20oC所量距離實測時溫度線膨脹系數(shù)1.25×10-5/oC傾斜改正

(?Lh)或Δhldθ高差傾斜角光電測距的操作界面光電測距操作通過顯示屏、操作面板（鍵盤）、軟件菜單來實現(xiàn)。不同廠商型號儀器的操作界面、模式及參數(shù)設置基本相同。光電測距的讀數(shù)顯示如圖所示，同時或分別顯示傾斜距離（SD）、水平距離（HD）、垂直距離（VD）。光電測距的操作界面光電測距的相關操作功能包括測距模式和測距參數(shù)設置。測距模式包括精度模式、次數(shù)模式、反射器（合作目標）模式。精度及次數(shù)模式精度模式一般分為精測和粗測兩檔（Ⅰ級測距儀分為精測、標準測、粗側(cè)三檔）。次數(shù)模式分為單次測距、N次測距和跟蹤測距。儀器內(nèi)置的測距模式通常為“精度＋次數(shù)”組合，如單次精測、N次精測、單次粗測、跟蹤粗測（連續(xù)粗測）等。反射器（合作目標）模式分為棱鏡測距、反射片測距、無棱鏡（免棱鏡）測距測距參數(shù)設置儀器加常數(shù)、乘常數(shù)和氣象參數(shù)儀器技術操作安置儀器

將測距儀安置在測站點上，對中整平；將反射棱鏡安置在目標點上，對中整平，并將棱鏡反射面對準儀器方向。觀測氣象參數(shù)

在測站和鏡站同時測定氣象參數(shù)；采用空盒氣壓計測定氣壓，采用干濕溫度表測定氣溫。設置測距模式及參數(shù)

設置測距模式（精度及次數(shù)模式，反射器模式）；輸入測距參數(shù)（主機加常數(shù)、乘常數(shù)、棱鏡常數(shù)、氣溫、氣壓）。豎直角及測距

用望遠鏡視準軸精確照準棱鏡覘板中心測距模式下按測量鍵，數(shù)秒鐘后顯示測距結(jié)果（斜距、水平距離、高差）。光電測距儀的檢定六段解析法

用于檢定加常數(shù)。在一條直線上設立n+1個點，把直線分成n段，測出各段距離D1、D2、…、Dn和全長D，有如下關系式儀器加常數(shù)為光電測距儀的檢定六段比較法

同時檢定加、乘常數(shù)。在長度1km左右的高精度測距基線上選擇7個點（分為6段），采用全組合測量，測出任意兩點之間的距離Di

，共計21條邊長。由于邊長已知，有如下關系式根據(jù)最小二乘原理求解，儀器加、乘常數(shù)為光電測距的誤差分析相位式測距的基本公式可寫為式中：C0為真空中的光速值；

ng為大氣的群折射率，為載波波長、氣溫、氣壓、濕度的函數(shù)。由上式可知，測距誤差是由光速值誤差mC0

、大氣折射率誤差mn、調(diào)制頻率誤差mf和測相誤差mΔφ決定；實際測量中除上述誤差外，測距誤差還包括儀器加常數(shù)誤差mK

、對中誤差等。誤差分為兩大類：一類與距離成正比（比例誤差），如mC0

、mn、mf；另一類與距離無關（

固定誤差），如mΔφ、mK

。光電測距的標稱精度因此測距儀的標稱精度表達式寫為式中：α為固定誤差，以mm為單位；ｂ為比例誤差，以10-6（mm/km）為單位。相位式測距原理在A點安置測距儀，在B點安置反射棱鏡，儀器發(fā)射出調(diào)制光，經(jīng)反射后被儀器接收。如果能測出調(diào)制光往返傳播的時間Δt，即可以計算出儀器至棱鏡的距離S

S相位式測距儀一般使用調(diào)制光波測距波(Measuringwave)，低頻信號載波(Carrierwave)，高頻信號調(diào)制波(Carrierwavemodulatedbymeasuringwave)相位式測距原理在A點安置測距儀，在B點安置反射棱鏡，儀器發(fā)射出調(diào)制光，經(jīng)反射后被儀器接收。如果能測出調(diào)制光往返傳播的時間Δt，即可以計算出儀器至棱鏡的斜距S

設測距儀在時刻發(fā)射出相位為的信號，在被接收，則信號傳播產(chǎn)生的相位延遲為

可表示為Ｎ個整波加一個不足整波的部分，相當于Ｎ個整尺段加一個余長通常將稱為“光尺”長度相位式測距與鋼尺量距類似嗎？？lΔl總距離=nl+Δll:鋼尺整尺長度Δl:不足整尺段長度相位式測距原理（續(xù)）測相裝置只能測定不足整周的部分ΔN（0～2π），因此產(chǎn)生未知數(shù)N。可以想象，當光尺長度大于待測距離時，N＝0，故可通過加大調(diào)制波長解決未知數(shù)N的問題。但另一方面，測相計的精度是一定的（如1/1000），即測距誤差與調(diào)制波長成正比。為解決這個問題，測距儀采用多級調(diào)制頻率配合測距：以低調(diào)制頻率（長波長）保證測程，使最大測尺波長大于標稱測程的兩倍；以高調(diào)制頻率（短波長）保證精度。

某測距儀采用兩級測尺頻率，λ1＝20m，λ2＝2000m，則對應λ1和λ2有若測量1000m內(nèi)的距離，則Ｎ2＝0，由此可求出Ｎ1的值。實際上，多頻率或稱為多尺度的概念應用很廣泛，例如鐘表就是一個典型的例子時針——走得最慢，測大數(shù)（小時）分針——走得較快，測相對小的數(shù)（分）秒針——走得最快，測最小的數(shù)（秒）Thinkover…儀器結(jié)構(gòu)相位式測距儀的基本架構(gòu)由載波光源產(chǎn)生的光波，經(jīng)調(diào)制器被高頻電波調(diào)制為連續(xù)信號，該信號發(fā)射后沿測線到達反射器，經(jīng)反射后被接收器所接收，進入混頻器（Ⅰ）變成中低頻的測距信號ｅ測；高頻電波的另一路則直接進入混頻器（Ⅱ），變成與ｅ測同頻率的基準信號ｅ基。由比相器中對ｅ測和ｅ基進行相位比較，由相位差計算出距離值。全站式：全站型電子速測儀TotalStation(全站儀)——電子經(jīng)緯儀與測距儀的整合視準軸、發(fā)光軸與接收軸三軸同軸反射棱鏡光電測距的改正計算（1）加常數(shù)改正

mm為單位（2）乘常數(shù)、氣象改正

mm/km為單位（3）傾斜改正D

=（S+加常數(shù)）×（1+乘常數(shù)+氣象改正）×cosα儀器加、乘常數(shù)（1）加常數(shù)Ｋ加常數(shù)是一個與所測距離遠近無關的常數(shù)，包括主機加常數(shù)和棱鏡加常數(shù)。主機加常數(shù)：主機的發(fā)射面、接收面與主機中心不一致，以及光電路延遲。棱鏡加常數(shù)：反射棱鏡的等效反射面與棱鏡中心不一致。（2）乘常數(shù)Ｒ乘常數(shù)：儀器的“光尺”長度由晶振頻率決定，儀器使用過程中的晶體老化會導致實測頻率偏移設計頻率，由此產(chǎn)生一個比例常數(shù)差。加、乘常數(shù)需要定期檢定。氣象改正和傾斜改正氣象改正大氣群折射率是載波波長、大氣溫度、大氣壓力、大氣濕度的函數(shù)，因此實際測距時應測定環(huán)境氣象元素（一般測距溫度讀至1℃，氣壓讀至1hPa或mbar），利用廠家提供的氣象改正公式計算改正值或直接輸入儀器。傾斜改正測距儀測出的結(jié)果是主機幾何中心至棱鏡幾何中心的斜距，因此需要改正為平距。光電測距的操作界面光電測距操作通過顯示屏、操作面板（鍵盤）、軟件菜單來實現(xiàn)。不同廠商型號儀器的操作界面、模式及參數(shù)設置基本相同。光電測距的讀數(shù)顯示如圖所示，同時或分別顯示傾斜距離（SD）、水平距離（HD）、垂直距離（VD）。光電測距的操作界面光電測距的相關操作功能包括測距模式和測距參數(shù)設置。測距模式包括精度模式、次數(shù)模式、反射器（合作目標）模式。精度及次數(shù)模式精度模式一般分為精測和粗測兩檔（Ⅰ級測距儀分為精測、標準測、粗側(cè)三檔）。次數(shù)模式分為單次測距、N次測距和跟蹤測距。儀器內(nèi)置的測距模式通常為“精度＋次數(shù)”組合，如單次精測、N次精測、單次粗測、跟蹤粗測（連續(xù)粗測）等。反射器（合作目標）模式分為棱鏡測距、反射片測距、無棱鏡（免棱鏡）測距測距參數(shù)設置儀器加常熟、乘常數(shù)和氣象參數(shù)儀器技術操作安置儀器

將測距儀安置在測站點上，對中整平；將反射棱鏡安置在目標點上，對中整平，并將棱鏡反射面對準儀器方向。觀測氣象參數(shù)

在測站和鏡站同時測定氣象參數(shù)；采用空盒氣壓計測定氣壓，采用干濕溫度表測定氣溫。設置測距模式及參數(shù)

設置測距模式（精度及次數(shù)模式，反射器模式）；輸入測距參數(shù)（主機加常數(shù)、乘常數(shù)、棱鏡常數(shù)、氣溫、氣壓）。豎直角及測距

用望遠鏡視準軸精確照準棱鏡覘板中心測距模式下按測量鍵，數(shù)秒鐘后顯示測距結(jié)果（斜距、水平距離、高差）。土木工程測量第5章直線定向土木工程測量

第5章直線定向5.1

三北方向5.2磁偏角與子午線收斂角5.3方位角與象限角5.4

羅盤儀測定磁方位角5.5

陀螺經(jīng)緯儀定向第5章直線定向確定一條直線與基本方向之間的水平角，以表示直線的方向，稱為直線定向。我國位于北半球，常用的基本方向有三種：真北方向磁北方向坐標北方向

5.1

三北方向第5章直線定向1．真北方向過地面某點真子午線的切線方向稱為該點的真子午線方向，其北端所示方向,稱為真北方向。測定真北方向可采用：天文測量方法；陀螺經(jīng)緯儀測定。第5章直線定向2．磁北方向

在地球磁場作用下，地面某點磁針自由靜止時，其軸線所指方向稱為該點磁子午線方向，磁針北端所指方向稱為磁北方向。磁北方向可用羅盤儀測定。第5章直線定向3．坐標北方向

坐標縱軸(X軸)正向所示方向,稱為坐標北方向，也稱軸北方向。過地面點P且與其所在高斯平面直角坐標系（或獨立平面直角坐標系）X軸平行的直線，即為P點的坐標縱軸方向。同一平面直角坐標系內(nèi)各點的坐標北方向都是相互平行的。第5章直線定向

三北方向真北方向磁北方向坐標北方向

上圖所示為三個基本方向間相互關系的一種情況。第5章直線定向1.磁偏角地面上某點的磁北方向，與過該點的真北方向之間的夾角稱為磁偏角，用δ表示。磁北方向在真北方向東側(cè)時稱東偏,δ為正，磁北方向在真北方向西側(cè)時稱西偏

,δ為負。

5.2

磁偏角與子午線收斂角第5章直線定向2.子午線收斂角通過地面上某點的真北方向，與過該點的坐標北方向之間的夾角稱為子午線收斂角，用γ表示。坐標北方向在真北方向東側(cè)時γ為正；坐標北方向在真北方向西側(cè)時γ為負。

第5章直線定向2.子午線收斂角坐標北方向在真北方向東側(cè)，即中央子午線以東地區(qū)（如A），γ為正；坐標北方向在真北方向西側(cè)，即中央子午線以西地區(qū)（如B），γ為負。

第5章直線定向地面點P的子午線收斂角近似值可按下式計算：

式中，LC為中央子午線大地經(jīng)度，

LP、BP為P點大地經(jīng)度和大地緯度。土木工程測量謝謝觀看!制作：武漢大學測繪學院楊正堯2025.07土木工程測量第5章直線定向5.3方位角與象限角武漢大學測繪學院

楊正堯2025.07第5章直線定向5.3方位角與象限角5.3.1方位角由直線一端的基本方向起，順時針方向至該直線方向的水平角稱為該直線的方位角。方位角的取值范圍：

0o～360o。第5章直線定向（1）真方位角由真北方向起算的方位角，稱為真方位角，用A表示。（2）磁方位角由磁北方向起算的方位角，稱為磁方位角，用Am表示。（3）坐標方位角由坐標北方向起算的方位角，稱為坐標方位角，用α表示。第5章直線定向三種方位角之間的換算關系：式中，δ為磁偏角，γ為子午線收斂角。二者符號均以東偏為正，西偏為負。圖中表示了直線OP三種方位角之間的換算關系：第5章直線定向5.3.2

正、反坐標方位角正坐標方位角反坐標方位角一條直線的正反坐標方位角相差180o

。第5章直線定向一條直線的坐標方位角，是通過測定與已知坐標方位角的直線方向間的水平夾角推算的。5.3.3

坐標方位角的推算左角：β角位于推算路線A→B→C前進方向的左側(cè)。

第5章直線定向5.3.3坐標方位角的推算右角：β角位于推算路線A→B→C前進方向的右側(cè)。推算坐標方位角的規(guī)律可概括為：第5章直線定向

由基本方向線北端或南端起算，順時針方向或逆時針方向量至直線的水平角，稱為象限角。象限角用R表示；角值從0°～90°。

5.3.4

象限角

第5章直線定向直線OA、OB、OC、OD的象限角分別表示為：ROA＝北東45°40′ROB＝南東64°20′ROC＝南西47°10′ROD＝北西50°10′

第5章直線定向磁象限角：根據(jù)磁子午線南北方向所確定的象限角。坐標象限角：根據(jù)坐標縱線南北方向所確定的象限角。象限換算式Ⅰ北東R＝αⅡ南東R＝180°－αⅢ南西R＝α－180°Ⅳ北西R＝360°－α在測量計算中，最常見的是將直線的坐標象限角換算為坐標方位角，或?qū)⒆鴺朔轿唤菗Q算為坐標象限角。土木工程測量謝謝觀看!制作：武漢大學測繪學院楊正堯2025.07土木工程測量第5章直線定向5.4羅盤儀測定磁方位角武漢大學測繪學院

楊正堯2025.07第5章直線定向5.4羅盤儀測定磁方位角5.4.1羅盤儀羅盤儀用于測量直線磁方位角。望遠鏡式羅盤儀主要由三部分組成：羅盤盒；望遠鏡；基座。DQL-1型羅盤儀第5章直線定向方位羅盤

按逆時