任務(wù)2-1 精密測角儀器的認(rèn)識和使用

1、項目二常規(guī)平面控制測量【項目概述】項目二 常規(guī)平面控制測量本項目主要介紹常規(guī)平面控制測量作業(yè)的基本原理、方法、內(nèi)容及工作過程，包括常規(guī)平面控制測量基本儀器的使用及外業(yè)觀測的誤差來源、影響規(guī)律及減弱（或消除）方法；常規(guī)平面控制測量技術(shù)設(shè)計、外業(yè)實施、內(nèi)業(yè)計算的基本方法、原理和作業(yè)過程?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】（1）知識目標(biāo)：了解常規(guī)平面控制測量基本儀器的結(jié)構(gòu)、性能、基本測量方法，及影響常規(guī)平面控制測量外業(yè)觀測成果質(zhì)量的誤差來源、影響規(guī)律及減弱（或消除）方法；掌握常規(guī)平面控制測量技術(shù)設(shè)計的內(nèi)容及步驟；知曉常規(guī)平面控制測量選點、埋石的注意事項；知曉常規(guī)平面控制測量儀器檢校的方法；知曉常規(guī)平面控制測量外業(yè)觀測的方

2、法、內(nèi)容及注意事項；理解地球橢球及高斯投影計算的基本原理；清楚常規(guī)平面控制測量計算的內(nèi)容及過程。（2）技能目標(biāo)：能夠熟練使用精密測角、測距儀器和控制測量數(shù)據(jù)處理軟件；能夠團(tuán)隊協(xié)作完成常規(guī)平面控制測量的技術(shù)設(shè)計、外業(yè)實施、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理工作，并獲得符合規(guī)范要求的常規(guī)平面控制測量成果。（3）素養(yǎng)目標(biāo)：具備應(yīng)用測量規(guī)范對觀測過程及結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量控制的主動意識和基本素養(yǎng)；逐步培養(yǎng)溝通交流的習(xí)慣、分工協(xié)作的團(tuán)隊意識；注重形成認(rèn)真細(xì)致、精益求精的工作作風(fēng)?！娟P(guān)鍵內(nèi)容】（1）重點：全站儀的使用及測量方法；導(dǎo)線測量技術(shù)設(shè)計；導(dǎo)線點的選點與埋石；全站儀的測前常規(guī)檢校；全站儀三聯(lián)腳架法導(dǎo)線測量；導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計算過程

3、；利用控制測量數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行導(dǎo)線測量內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和平差計算。（2）難點：全站儀和精密電子水準(zhǔn)儀的測量原理；影響觀測成果質(zhì)量的誤差來源、影響規(guī)律及減弱（或消除）方法；地球橢球及高斯投影計算的原理。【概述】任務(wù)2-1 精密測角儀器認(rèn)識與使用在高等級控制測量中，精密測角儀器主要有精密光學(xué)測角儀器和精密電子測角儀器，而精密電子測角儀器又分為精密電子經(jīng)緯儀和高精度的全站儀。國家三角測量和精密導(dǎo)線測量規(guī)范指出，用于國家各級角度觀測的精密經(jīng)緯儀系列分為：J07，J1，J2；其中“J”為“經(jīng)緯儀”漢語拼音的第一個字母；下標(biāo)為該級儀器能達(dá)到的測角精度指標(biāo)，如J2中的下標(biāo)2為儀器在室內(nèi)檢定時，一測回的測角中誤差

4、為2。全站儀根據(jù)測角精度可分為0.5，1，2，3，5，10等幾個等級，用戶可根據(jù)測角精度的要求選用相應(yīng)等級的儀器。其中，2及以上的測角儀器稱為精密測角儀器，2以下的測角儀器稱為常規(guī)測角儀器。下面分別介紹精密光學(xué)測角儀器、精密電子測角儀器的基本構(gòu)造及角度測量。圖為北京光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的J2型精密光學(xué)經(jīng)緯儀一、精密光學(xué)測角儀器1、基本部件1 望遠(yuǎn)鏡；2 望遠(yuǎn)鏡目鏡；3 物鏡；4 物鏡調(diào)節(jié)螺旋；5 光學(xué)瞄準(zhǔn)器；6 讀數(shù)顯微鏡；7 豎直度盤；8 望遠(yuǎn)鏡制動螺旋9 望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺旋；10 豎直度盤進(jìn)光鏡；11 豎直度盤補償器；12 儀器外殼支架；13 水平、豎直度盤換像手輪14 水平度盤制動螺旋；15 水平

5、度盤微調(diào)螺旋；16 水平度盤進(jìn)光鏡；17 測微器調(diào)節(jié)手輪；18 光學(xué)對中器19 水準(zhǔn)管20 水準(zhǔn)盒；21 度盤離合、變位手輪；22 底座；23 腳螺旋；24 底座連接板2、讀數(shù)（1）讀數(shù)設(shè)備精密光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)設(shè)備包括度盤、光學(xué)測微器、讀數(shù)顯微鏡三個部分。它們之間以一定的關(guān)系結(jié)合起來，就能讀出照準(zhǔn)目標(biāo)后的方向值。度盤度盤是量測角度的標(biāo)準(zhǔn)器，安置在儀器基座的垂直軸套上，當(dāng)儀器照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動時，要求水平度盤不得轉(zhuǎn)動和移動。在水平度盤圓周邊上精細(xì)地刻有等間隔分劃線，全周刻360度，每度一標(biāo)記，按順時針方向增值，每度間隔內(nèi)再等間隔刻有若干個小分劃，相鄰小分劃的間隔值就是該水平度盤的最小分格值。通常J2經(jīng)緯

6、儀的度盤最小分格值為20，J1精密經(jīng)緯儀的度盤最小分格值為4。由于水平度盤的周長有限，所以度盤的分格很小，只有借助顯微鏡才能看清分劃線。即使這樣，也只能估讀到110格，這遠(yuǎn)不能滿足精確測角的要求。因此，需要安置顯微測微器，以精確量取不足一格的值。光學(xué)測微器精密光學(xué)經(jīng)緯儀采用了雙光學(xué)零件的測微器，按對徑重合讀法法讀取讀數(shù)。當(dāng)度盤對徑兩端分劃光線相對移動一格時，測微尺相應(yīng)從零分劃移至末端的最后一個分劃。這樣，測微尺就可量度出度盤上不足一格的值來。讀數(shù)顯微鏡由于度盤的圓周有限，相鄰分劃線的間距很小，如J2經(jīng)緯儀的水平度盤直徑為90mm，格值為20，相鄰分劃線間距僅0.26mm。為了增大最小格值相對于

7、眼睛的視角，采用了讀數(shù)顯微鏡裝置。（2）讀數(shù)方法由測微器和度盤的作用可知，經(jīng)緯儀照準(zhǔn)目標(biāo)之后，其讀數(shù)就是度盤讀數(shù)和測微器讀數(shù)之和。現(xiàn)代精密光學(xué)經(jīng)緯儀一般都采用對徑分劃重合法讀數(shù)，即度盤上上下兩排相差180的對徑分劃線同時成像，通過測微器使度盤對徑分劃線作相向移動，且移動量相等，并作精確重合，用測微盤量取對徑分劃像的相對移動量。當(dāng)測微尺分劃影像移動全長時，上下兩排分劃影像恰好各移動半分格，即相對移動了一分格。如果度盤格值為20，對徑分劃影像移動半格，相應(yīng)于10，測微尺的分劃全長有600小格，于是測微尺的格值應(yīng)為10/600=1。所以型儀器用測微器可以直接讀到1，這種讀數(shù)方法叫做對徑重合讀數(shù)法。威

8、特T2讀數(shù)、蔡司010經(jīng)緯儀水平度盤讀數(shù)方法另外，有些類型的經(jīng)緯儀，雖然仍采用重合法讀數(shù)，但讀數(shù)窗中視場有所更新。下圖就是新威特T2經(jīng)緯儀度盤讀數(shù)窗的視場。一看便知，讀數(shù)應(yīng)為94124。 25電子經(jīng)緯儀是利用光電技術(shù)測角，帶有角度數(shù)字顯示和進(jìn)行數(shù)據(jù)自動歸算及存儲裝置的經(jīng)緯儀。一般由精密光學(xué)器件、機械器件、電子掃描度盤、電子傳感器和微處理機等構(gòu)成，在微處理機的控制下，按度盤位置數(shù)據(jù)信息，自動用數(shù)字顯示角值。下面以南方科利達(dá)DT02C，2級電子經(jīng)緯儀為例對其進(jìn)行簡要介紹。二、精密電子測角儀器1、精密電子經(jīng)緯儀1）基本部件科利達(dá)電子經(jīng)緯儀第一（鍵上）功能符號操作鍵第二（鍵下）功能符號信息顯示窗口鍵盤

9、符號與功能科利達(dá)DT02C電子經(jīng)緯儀鍵盤符號及功能2）精密電子經(jīng)緯儀的使用精密電子經(jīng)緯儀的水平角測量步驟如下：（1）儀器的安置、對中和整平電子精密經(jīng)緯儀的安置、對中和整平方法同常規(guī)光學(xué)經(jīng)緯儀。（2）開機按住【電源】鍵至顯示屏顯示全部符號，電源打開。2秒后顯示出水平角值，即可開始測量水平角。按【電源】鍵大于2秒至顯示屏顯示OFF 符號后松開，顯示內(nèi)容消失，電源關(guān)閉。此外，開啟電源后如果顯示“b”，提示儀器的豎軸不垂直，將儀器精確置平后“b”消失（儀器精確置平后開啟電源，直接顯示豎盤角值）。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡通過水平視線時將指示豎盤指標(biāo)歸零，顯示出豎盤角值。儀器可以進(jìn)行水平角測量。（3）望遠(yuǎn)鏡目鏡調(diào)整取下望

10、遠(yuǎn)鏡鏡蓋；將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)天空，通過望遠(yuǎn)鏡觀察，調(diào)整目鏡旋鈕，使分劃板十字絲最清晰。觀察目鏡時，眼睛應(yīng)放松，以免產(chǎn)生視差和眼睛疲勞。當(dāng)光亮度不足難以看清十字絲時，長按【切換】鍵照明。（4）目標(biāo)照準(zhǔn)用粗瞄準(zhǔn)器的準(zhǔn)星對準(zhǔn)目標(biāo)；調(diào)整望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦旋鈕，直至看清目標(biāo)；旋緊水平與垂直制動旋鈕，微調(diào)兩微動旋鈕，將十字絲中心精確照準(zhǔn)目標(biāo)，這時眼睛左右上下輕微移動觀察，若目標(biāo)與十字絲兩影像間有相對移位現(xiàn)象，則應(yīng)該再微調(diào)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦旋鈕，直至兩影像清晰且相對靜止時止。（5）水平角測量水平角置【0】（置零）將望遠(yuǎn)鏡十字絲中心照準(zhǔn)目標(biāo)A后，按【置零 】鍵兩次，使水平角讀數(shù)為【00000】。水平角測量a、設(shè)置水平角右旋順時針方

11、向轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部（水平右），以十字絲中心照準(zhǔn)目標(biāo)A，按兩次【置零】 鍵，目標(biāo)A的水平角度設(shè)置為00000，作為水平角起算的零方向。b、水平角測量水平角起始零方向設(shè)置好后，即可按角度測量的不同方法進(jìn)行水平角測量。全站儀即全站型電子速測儀（Electronic Total Station），是一種集光、機、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測站上全部測量工作，所以稱之為全站儀。它是將電子經(jīng)緯儀、電子測距儀和電子記簿組合在一起，在同一微處理機控制下，在測站上能同時自動測定和顯示距離、水平角和垂直角，并能計算地面點

12、的三維空間坐標(biāo)。全站儀的自動記錄、儲存、計算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能，進(jìn)一步提高了測量作業(yè)的自動化程度。廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測量或變形監(jiān)測領(lǐng)域。下面以南方科利達(dá)KTS-580Rwin系列全站儀為例進(jìn)行介紹其角度測量的步驟。2、全站儀利用全站儀進(jìn)行角度測量利用全站儀進(jìn)行角度測量的基本步驟如下：（1）測站安置儀器，對中、整平（2）望遠(yuǎn)鏡目鏡調(diào)整和目標(biāo)照準(zhǔn)（3）啟動水平角的傾斜改正功能為確保精密測角，必須啟動傾斜傳感器。當(dāng)啟動傾斜傳感器功能時，將顯示由于儀器不嚴(yán)格水平而需對垂直角和水平角自動施加的改正數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)顯示儀器補償對話框時,表示儀器傾斜已超過自動補償范圍(3.5)，必須

13、人工整平儀器。（4）角度測量1.實訓(xùn)目的了解各種精密測角儀器的基本結(jié)構(gòu)及各螺旋的作用，掌握各種精密測角儀器的讀數(shù)方法。2.實訓(xùn)任務(wù)與要求在校園內(nèi)的實訓(xùn)場地或教學(xué)做一體化教室對測角儀器進(jìn)行認(rèn)識和使用。具體如下：（1）將J2光學(xué)經(jīng)緯儀、2級電子經(jīng)緯儀及全站儀與書本上相應(yīng)圖進(jìn)行對照，了解儀器的各部分的名稱及其作用；（2）提高整置儀器的熟練程度；（3）觀察了解制、微動機構(gòu)的關(guān)系；（4）掌握精密測角儀器的使用方法及讀數(shù)方法。3.實訓(xùn)設(shè)備每組一臺2級的光學(xué)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀及配套設(shè)備。三、技能訓(xùn)練精密測角儀器的認(rèn)識與使用【實訓(xùn)2-1】4.實訓(xùn)內(nèi)容1）儀器的使用（1）將精密測角儀器由箱中取出，雙手握住儀器的支架；或一手握住支架，一手握住基座，嚴(yán)禁單手提取望遠(yuǎn)鏡部分；（2）整平儀器，整置方法同常規(guī)經(jīng)緯儀一樣，體會精密光學(xué)經(jīng)緯儀水準(zhǔn)管氣泡的靈敏性，反復(fù)整平，直至儀器轉(zhuǎn)到任何位置時氣泡居中，或者離開中心位置不超過一格；（3）熟悉各螺旋的用途，練習(xí)使用。2）讀數(shù)（1）分別使用不同的精密測角儀器，用望遠(yuǎn)鏡精確瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處的目標(biāo)，檢查有無視差，如有視差，則轉(zhuǎn)動調(diào)焦螺旋消除之；（2）練習(xí)讀數(shù)。（說明：光學(xué)J2精密經(jīng)緯儀水平度盤格值為20；測微盤一周相當(dāng)于10，共刻有60大格，600