精密测量高程及其使用方法（二）测量（上）

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关卡以及如何使用它们

高程测量是测绘地形图的基本任务之一。此外，大量的工程和建筑还必须测量地面标高。使用水准仪进行水准测量是精密高程测量的主要方法。

一、水准仪组合：

1.望远镜2.调整手轮3.圆形水平仪4.微调手轮5.水平刹车手轮6.油管水平调整器7.水平微调手轮8.三脚架

二、操作要点：

在两个未知点之间，旋出三脚架，从仪器箱中取出水平仪放在三脚架上，用三个底座螺丝将其调平，将圆形气泡居中，然后将管水平仪调平。水平制动手轮水平，由水平镜中的三棱镜反射，水平重合为水平水平。将望远镜对准未知点（1）上的塔尺，再次调平管水平，读取塔尺（后视），将望远镜旋转到未知点（2）的塔） .尺子，调整管水平，读取塔尺读数（正视图），记入记录簿。

计算公式：两点高度差=后视-前视。

三、修正方法：

将仪器放在两个固定点的中间，标出两点的水平线，称为a、b线，将仪器移动到固定点的一端，标出两点的水平线，称为a'，b'。计算如果a-b≠a'-b'，将望远镜的水平线对准偏差一半的值。用针头调整水平仪的上下螺丝，直到管水平气泡匹配。重复以上步骤，直到相等为止。

四、关卡使用方法

关卡的使用包括五个步骤：关卡放置、粗调水平、瞄准、精确调平和读数。

1. 展示位置

安装是将仪器安装在可伸缩的三脚架上，并将其放置在两个观察点之间。先打开三脚架，使高度适中，用目测法使三脚架头部大致水平，检查三脚架是否牢固，然后打开仪器箱，用连接螺钉将调平仪与三脚架连接。

2. 粗糙平面

粗调水平是使仪器的瞄准器大致水平，用地脚螺丝将水平气泡设置在圆圈的圆圈中。具体方法是用仪器来练习的。在调平过程中，气泡的移动方向与拇指移动的方向相同。

3.瞄准

瞄准是用望远镜精确瞄准目标。首先是将望远镜对准远处明亮的背景，转动目镜调焦螺丝，使十字准线最清晰。然后松开固定螺钉，转动望远镜，将照门与瞄准器的连接对准水平，拧紧固定螺钉。最后转动物镜螺旋，使水平仪清晰地贴在十字准线平面上，然后转动微动螺旋，使水平仪图像在十字准线的一侧。

4.静萍

精确水平仪是望远镜瞄准的精确水平仪。微倾斜水准仪在水准管上部装有一组棱镜，可将水准管气泡的两端折射到镜筒旁边的观察窗内。等级。如果气泡两端的图像不匹配，则视线不水平。这时可以用右手转动微倾螺丝，使气泡两端的图像完全吻合，仪器可以提供水平视线，满足调平基本原理的要求。注意？左半边气泡的移动方向总是和右手拇指的方向不一致。

5.阅读

使用标线截取水平面上的读数。目前的水平多为倒置望远镜，读数应自上而下进行。先估算毫米读数，然后报告完整读数。

注意使用关卡的步骤必须按照以上顺序进行，不能颠倒。尤其是对水泡的调整，必须在阅前进行。

五、电平的测量

确定地面上某个点的高程的工作称为高程测量。高程测量是测量的基础工作之一。高程测量根据使用的仪器和测量方法的不同可分为水平测量、三角高程测量、GPS高程测量和气压高程测量。水准测量是目前精度最高的一种高程测量方法，广泛应用于国家高程控制测量、工程测量和施工测量。

水平仪的原理是利用水平仪提供的水平瞄准器读取竖立在两点上的水平尺上的读数，确定两点之间的高度差，然后计算出待测物的高度。根据已知点高确定点。

如下图所示，地面上有A、B两点。已知A点的标高为HA，求B点的标高，在A点和B点之间安装一个骨水准器。A、B两点各架设一根水平尺，水平视线为通过水准仪的望远镜读取。在水平杆上截取的 A 点和 B 点读数分别为 a 和 b。 A点和B点的高差可以计算为：

假设平层正向是从A点到B点，则A点称为后视点，其水平读数a即为后视读数； B点称为前视点，其水平读数b为前视点。因此，两点之间的高度差等于：

hAB=后视阅读-前瞻阅读

如果后视读数大于前视读数，高差为正，说明B点高于A点，hAB>0；如果后视读数小于前视读数，则高度差为负，表示B点高于A点 点低，hAB

如果A、B两点相距不远，高差不大，安装一次水平仪，即可测出高差hAB。此时B点的高程为：

当多个前视点B1、B2、.假设B1、B2、...、Bn点架设的水准尺上的水平读数分别为b1、b2、...、bn，则高程计算公式为：

如果A、B两点相距较远或高差较大，放置一次仪器无法测出高差，则需在两点之间加数个临时立尺点作为转接高度，称为旋转点（简称TP点），如图中TP1、TP 2、...点，依次设置观测站，设置各站测量的高差为：

六、保养与维修

1。水准仪是精密的光学仪器，正确合理的使用和存放对仪器的精度和寿命有很大的影响；

2。避免阳光直射，擅自拆卸仪器；

3。每个修剪都应该轻轻转动，不要太用力。不允许用手触摸镜片和光学片；

4。如果仪器出现故障，应由熟悉仪器结构的人员或维修部门进行维修；

5。每次使用后，应将仪器擦拭干净并保持干燥。

如何使用经纬仪

一、经纬仪

经纬仪是测量工作中主要的测角仪器。它由望远镜、水平刻度盘、垂直刻度盘、水平仪和底座组成。

测量时，将经纬仪放在三脚架上，用垂直球或光学对中器对准地面站上的仪器中心，用水平仪调平仪器，用望远镜对准测量目标，使用水平刻度盘和垂直直线刻度盘测量水平和垂直角度。按精度可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；此外，还有编码表盘经纬仪，可根据编码射孔自动记录表盘读数；自动跟踪经纬仪，可连续自动瞄准空中目标；陀螺经纬仪和激光经纬仪，利用陀螺定位原理快速独立确定地面点的方位；具有仪器和天顶仪三种功能的全能型天文观测经纬仪；一种用于地面摄影测量的摄影经纬仪，将相机与经纬仪相结合。

DJ6经纬仪是一种广泛应用于地形测量、工程和矿山测量的光学经纬仪。它主要由水平刻度盘、瞄准部分和底座三部分组成。

1、底座部分

用来支撑基准件，上面有3个地脚螺丝，用来调平仪器

2、目击部

瞄准部分是经纬仪的主要部分。瞄准部分包括水平管、光学对中器、支架、水平轴、垂直刻度盘、望远镜、刻度盘读数系统。

3、拨号部分

DJ6光学经纬仪表盘有水平表盘和垂直表盘，两者均由光学玻璃制成。水平刻度盘沿整圈从0°到360°顺时针绘制，最小网格值一般为1°或30′。

二、经纬仪放置方法

1） 将三脚架调整到相同的长度，并适合操作者的身高。将仪器固定在三脚架上，使仪器底面与三脚架顶面平行。

2）将乐器舞放在测量台上。目测大致居中后，踩在支架的一只脚上，调整光学对中器的目镜（看清楚十字准线）和物镜（看清楚测量站），双手抬起一只框架脚，前后左右摆动，看对中装置使十字准线与工位相交点重合，放稳，踩在架脚上。

3）伸缩三脚架腿长调平圆形水平仪

4）将小瓶与两个调平螺钉平行放置以调平小瓶。

5）将瞄准部分转动 90 度，并使用第三个螺丝将小瓶调平。

6）检查光学校准。如果有少量偏差，打开连接螺钉平移座使其准确对中，拧紧连接螺钉，然后检查水准泡的对中情况。

三、拨号读法

光学经纬仪的读数系统包括水平和垂直刻度盘、千分尺装置、读数显微镜等几部分。水平刻度盘和垂直刻度盘上刻度的最小网格值一般为1°或30′。读取角度值小于一格值时，必须使用千分尺装置测量DJ6级光学经纬仪的读数。千分尺装置有两种：千分尺和平行玻璃千分尺。

(1）千分尺读数装置

目前新的DJ6级光学经纬仪均采用此设备。

在阅读显微镜的视野中设置一个带有十字线的十字线。刻度尺上的标线通过显微镜放大后成像在标线上。标尺的最小网格值（60'） 成像宽度正好等于分划板上分划板的 1° 分割之间的长度。标线分为60个小格子，标记方向与表盘方向相反。使用这 60 个小网格来衡量规模上的短缺。一个网格值。测量时，以零零破折号作为指示线。

(2）单平行玻璃板千分尺读数装置

单平行玻璃板测微仪的主要部件有：单平行板玻璃、扇形标线和测微轮等。本仪器刻度值为30′，上面有90个小格。扇形标线，网格值为30′/90=20″。

测量角度时，对准目标后转动千分轮，用双分度线夹住表盘的分划线图像并读取。整个度数根据夹紧表盘的分划板读出，小于整个度数的部分从千分尺分划板上读出。

(3）阅读显微镜

光学经纬仪读数显微镜的作用是放大读数图像，方便表盘读数的读取。

(4）级别

光学经纬仪上有2～3个水平面，其作用是使工作状态下的经纬仪垂直轴垂直，水平刻度盘水平。

*管道级别

管水准器安装在瞄准器上，其作用是准确调平仪器。

*循环级别

圆形水准仪用于粗略调平仪器。灵敏度低，网格值为8″/2mm。

四、经纬仪测角原理

1.水平角的测量原理

水平角是指空间中两条相交的方向线所成的垂直面之间的二面角，角度值为0°～360°。空间中两条直线OA、OB相交于O点，A、O、B点沿垂直方向投影到水平面，对应的投影点A'、O'、B'和得到水平线 O'A' 和 O'B。 '的夹角β是两条方向线所成的垂直面之间的夹角，即水平角。

水平角的大小与地面点的高度无关。

测量水平角的仪器必须满足两个基本条件：

(1）可以给出一个水平放置的刻度圆，其中心可以方便的放在与方向线的交点——水相同的垂直线上

平板;

(2）有一个望远镜可以瞄准远处的目标，并且可以在水平面和垂直面做一整圈的旋转通过望远镜

瞄准高低目标A、B。图中水平角β为A、B两个方向读数之差：β=b-a

2.垂直角度测量原理

垂直角是指目标方向的视线与同一垂直平面内水平线的夹角α水准仪气泡居中技巧，也称为垂直角或高度角；垂直角度为0°～±90°。

视线与铅垂线的夹角称为天顶距，天顶距z的夹角取值范围为0°~180°。

视线在水平线以上时，垂直角称为仰角，角度值为正；当视线低于水平线时为俯角，角度值为负，如图所示。

可见，测角仪的经纬仪还必须配备一个可以垂直放置的表盘——垂直表盘，或者垂直表盘。

如何使用全站仪

一、全站仪简介

全站仪，即全站仪式电子测速仪（Total）。是集光、机、电于一体的高科技测量仪器。是集水平角、垂直角、距离（斜距、水平距离）和高差测量功能于一体的测绘仪器系统。之所以称为全站仪，是因为仪器一装上就可以完成台站上的所有测量工作。广泛应用于大型地上建筑物、地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。

全站仪是一种集光、机、电于一体的新型测角仪。与光学经纬仪相比，电子经纬仪以光电扫描刻度盘代替光学刻度盘，以自动记录和显示读数代替手动光学千分尺读数，简化了测角仪的操作，避免了读数误差。电子经纬仪的自动记录、存储、计算和数据通讯功能，进一步提高了测绘作业的自动化程度。

全站仪与光学经纬仪的区别在于表盘读数和显示系统。电子经纬仪的水平刻度盘和垂直刻度盘及其读数装置分别使用两个相同的光栅表盘（或编码表盘）和读数装置。传感器测量角度。按测角精度可分为0.5″、1″、2″、3″、5″、10″等等级。

二、全站仪的组成

几乎所有测绘领域都可以使用全站仪。电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、显示屏、键盘等组成。

与电子经纬仪和光学经纬仪相比，全站仪增加了许多特殊部件，因此全站仪比其他测角仪和测距仪功能更多，使用更方便。这些特殊部件构成了全站仪在结构上的独特之处。

1。同轴望远镜

全站仪望远镜实现准直轴同轴，测距光波的发射和接收光轴。同轴化的基本原理是在望远镜物镜和聚焦镜之间设置分束棱镜系统，通过它可以实现望远镜的多功能，即目标可以在望远镜上瞄准和成像。用于角度测量的标线。同时，测距部分的外部光路系统可以使测距部分的光电二极管发出的调制红外光经物镜发射到反射棱镜后沿同一路径反射回来，然后通过分束棱镜的作用被光电二极管接收。 ;为了测量距离，需要在仪器内部设置一个内部光路系统。光电二极管发出的调制后的红外光也通过分束棱镜系统中的光纤传输到光电二极管接收，并通过内外光路调制出光的相位。差值间接计算出光的传播时间，计算出测量距离。

同轴度使望远镜能够同时测量水平角、垂直角和斜距等所有基本测量要素。此外，全站仪强大便捷的数据处理功能，使全站仪使用起来极为方便。

2。双轴自动补偿

在仪器的检测和校准中引入了双轴自动补偿原理。如果全站仪在运行过程中垂直轴倾斜，会造成角度观测误差，左右两边的观测值不能偏移。全站仪独有的双轴（或单轴）倾角自动补偿系统，可监测纵轴倾角，自动修正千分表读数中纵轴倾角引起的测角误差（有些满站仪纵轴最大倾角可允许±6')，或由微处理器根据纵轴倾角修正公式自动计算出因纵轴倾角引起的角度误差，并加到刻度盘读数进行校正，使刻度盘显示读数为正确值，即所谓的垂直轴倾斜自动补偿。

双轴自动补偿采用的构造（现有级别，包括，）：使用水泡（水泡从外面看不到，不是验证校正中描述的水泡）校准绝对水平面，水泡是中间充满液体，两端充满气体。发光二极管置于水泡上部两侧，光电池置于水泡下部两侧，用发光二极管接收水泡发出的光水泡。然后，由运算电路比较两个二极管获得的光的强度。在初始位置，即绝对水平时，操作值设置为零。当全站仪在运行过程中发生倾斜时，运算电路实时计算出光强的差异，然后将其转换为倾斜的位移，并将此信息传送给控制系统，以确定自动补偿的值除了自动补偿的方式，由微处理器计算后修正输出，还有一种方式是通过步进电机驱动微丝杆，修正轴方向的偏移量，使轴能保证始终保持绝对水平。

3。键盘

键盘是全站仪在测量过程中输入操作指令或数据的硬件。全站仪的键盘和显示器是双面的，在镜子向上或向下时都方便操作。

4。记忆

全站仪存储器的作用是将实时采集的测量数据存储起来，然后根据需要传输到计算机等其他设备，以供进一步处理或使用。全站仪的内存包括内存和存储卡。种。

全站仪的内存相当于计算机的内存（RAM），而存储卡是一种外部存储介质，又称PC卡，起到计算机磁盘的作用。

5。通讯接口

全站仪可通过BS-232C通讯接口和通讯电缆将内存中存储的数据输入计算机，或将计算机中的数据和信息通过通讯电缆传输到全站仪，实现两用方式信息传递。

三、全站仪的使用

全站仪具有角度测量、距离（斜距、水平距离、高差）测量、三维坐标测量、导线测量、交叉点定点测量、放样测量等多种用途。内置专用软件后，可进一步扩展功能。

全站仪的基本操作和使用：

1、水平角度测量

(1）按测角键，全站仪进入测角模式，瞄准第一个目标A。

(2）将A方向的水平刻度盘读数设置为0°00′00〃。

(3）瞄准第二个目标B，此时显示的水平仪读数为两个方向之间的水平角。

2、测距

(1）设置棱镜常数

测距前必须将棱镜常数输入仪器，仪器会自动校正测距。

(2）设置大气修正值或气温气压值

光在大气中的传播速度会随着大气的温度和气压而变化。 15°C总和是仪器设定的标准值，此时的大气校正为0ppm。实测时可以输入温度和压力值，全站仪会自动计算大气修正值（也可以直接输入大气修正值），对测距结果进行修正。

(3）测量仪器高度、棱镜高度并进入全站仪。

(4）距离测量

瞄准目标棱镜中心，按测距键，测距开始，测距完成后显示斜距、水平距离、高差。

全站仪具有三种测距模式：精测模式、跟踪模式、粗测模式。精确测量模式是最常用的测距模式。测量时间约为2.5S，最小显示单位为1mm。与时间的距离约为0.3S；在粗测模式下，测量时间约为0.7S，最小显示单位为1cm或1mm。在测距或坐标测量时，可以按MODE键选择不同的测距模式。

需要注意的是水准仪气泡居中技巧，部分型号全站仪测距时不能设置仪器高度和棱镜高度。显示的高差为全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。

3、坐标测量

(1）设置车站的3D坐标。

(2）设置后视点坐标或设置后视方向水平度盘读数为其方位角。设置后视点坐标后，全站仪会自动计算后视方向。方位角，并将后视方向的水平刻度读数设置为方位角。

(3）设置棱镜常数。

(4）设置大气校正值或温度、气压值。

(5）测量仪器高度，棱镜高度，进入全站仪。

(6）瞄准目标棱镜，按下坐标测量键，全站仪开始测距并计算并显示测点的三维坐标。

四、全站仪数据通讯

全站仪的数据通讯是指全站仪与计算机之间的双向数据交换。全站仪与计算机之间的数据通信主要有两种方式，一种是使用全站仪配置的卡，国际个人计算机存储卡协会，简称PC卡，又称存储卡）用于数字通信，通用性强，可在各种电子产品之间互换使用；另一种是利用全站仪的通讯接口，通过电缆传输数据。