工程測量儀器管理制度及工程測量原理與方法

編號：第八項(xiàng)目部測量儀器管理制度中鐵六局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司第八項(xiàng)目部2015年1月6日為加強(qiáng)項(xiàng)目部測量儀器的管理，防止因儀器因素造成的測量錯(cuò)誤，提高項(xiàng)目部測量的準(zhǔn)確性，特制定本辦法。一、儀器的開箱、入箱及安置1.儀器開箱前，應(yīng)將儀器箱平放在地上，嚴(yán)禁手提或懷抱著儀器開箱，以免儀器在開箱時(shí)儀器落地?fù)p壞。開箱后應(yīng)注意看清楚儀器在箱中安放的狀態(tài)，以免在用完后按原樣入箱。

2.儀器在箱中取出前，應(yīng)松開各制動(dòng)螺旋，提取儀器時(shí)，要用手托住儀器的基座，另一手握持支架，將儀器輕輕取出，嚴(yán)禁用手提望遠(yuǎn)鏡和橫軸。儀器及所用部件取出后，應(yīng)及時(shí)合上箱蓋，以免灰塵進(jìn)入箱內(nèi)。儀器箱放在測站附近，箱上不許坐人。

3.安置儀器時(shí)根據(jù)控制點(diǎn)所在位置，盡量選擇地勢平坦，施工干擾小的位置，安置儀器時(shí)一定要注意儀器，檢查儀器腳架是否可靠，確認(rèn)連接螺旋連接牢固后，方可松手。但應(yīng)注意連接螺旋的松緊應(yīng)適度，不可過松或過緊。

4.觀測結(jié)束后應(yīng)將腳螺旋和制動(dòng)、微動(dòng)各螺旋退回到正常位置，并用擦鏡紙或軟毛刷除去儀器上表面的灰塵。然后卸下儀器雙手托持，按出箱時(shí)的位置放入原箱。蓋箱前應(yīng)將各制動(dòng)螺旋輕輕旋緊，檢查附件齊全后可輕合箱蓋，箱蓋吻合方可上蓋，不可強(qiáng)力施壓以免損壞儀器。二、儀器的使用與管理1.各種測量儀器應(yīng)符合公司關(guān)于計(jì)量器具管理規(guī)定。2.新購儀器在使用前應(yīng)到國家法定計(jì)量技術(shù)檢定機(jī)構(gòu)檢定。新購置的儀器、轉(zhuǎn)撥給其他項(xiàng)目的儀器，應(yīng)結(jié)合儀器認(rèn)真閱讀說明書，從初級到高級，先基本操作后高級操作，反復(fù)學(xué)習(xí)、總結(jié)、力求做到“得心應(yīng)手”最大限度地發(fā)揮儀器的作用，不熟悉儀器操作的人員不得盲目用機(jī)。

3.各種測量儀器使用前后必須進(jìn)行常規(guī)檢驗(yàn)校正，使用過程做好維護(hù)，使用后及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4.各種光電類、激光類儀器必須定期送到具有資質(zhì)的部門進(jìn)行鑒定。鑒定時(shí)間不宜超過規(guī)定時(shí)間，以確保測量的準(zhǔn)確和精度。5.嚴(yán)禁使用未經(jīng)檢驗(yàn)和鑒定、校正不到出廠精度、超過鑒定周期，以及零配件缺損和示值難辯的儀器。6.使用全站儀、光電測距儀，在無濾光片的情況下禁止將望遠(yuǎn)鏡直接對準(zhǔn)太陽，以免傷害眼睛和損害測距部分發(fā)光二級管。7.在強(qiáng)烈陽光、雨天或潮濕環(huán)境下作業(yè)，務(wù)必在傘的遮掩下工作。

8.對儀器要小心輕放，避免強(qiáng)烈的沖擊震動(dòng)，安置儀器前應(yīng)檢查三腳架的牢固性，整個(gè)作業(yè)過程中工作人員不得離開儀器，防止意外發(fā)生。9.轉(zhuǎn)站時(shí)，即使很近也應(yīng)取下儀器裝箱。測量工作結(jié)束后，先關(guān)機(jī)卸下電池后裝箱，長途運(yùn)輸要提供合適的減震措施，防止儀器受到突然震動(dòng)。10.測量儀器要設(shè)置專庫存放，環(huán)境要求干燥、通風(fēng)、防震、防霧、防塵、防銹。儀器應(yīng)保持干燥，遇雨后將其擦干，放在通風(fēng)處、晾干后再裝箱。各種儀器均不可受壓、受凍、受潮或受高溫，儀器箱不要靠近火爐或暖氣管。11.儀器長途運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)切實(shí)做好防震、防潮工作。裝車時(shí)務(wù)必使儀器正放，不可倒置。測量人員攜帶儀器乘汽車時(shí)，應(yīng)將儀器放在防震墊上或腿上抱持，以防震動(dòng)顛簸損壞儀器。12.當(dāng)測量儀器、工具出現(xiàn)下列情況不得使用：已經(jīng)損壞；過載或誤操作；功能出現(xiàn)了可疑；顯示不正常；超過了規(guī)定的年檢時(shí)間間隔；儀表封緘的完整性已被破壞。光電類、激光類儀器超過使用壽命，零點(diǎn)漂移嚴(yán)重，測量結(jié)果不穩(wěn)定，測量結(jié)果可靠性低時(shí)，必須申請報(bào)廢；常規(guī)儀器損壞后無法修復(fù)，或儀器破舊、示值難辯、性能不穩(wěn)定，影響測量質(zhì)量時(shí)，必須申請報(bào)廢。13.測量儀器必須定人保管，對貴重精密測量儀器（如全站儀、精密水準(zhǔn)儀、激光鉛垂儀）應(yīng)規(guī)定專人保管，專人專用，專人送檢，他人不得隨意動(dòng)用，以防損壞，降低精度。三、儀器的配置與管理1.項(xiàng)目部按測量分工和任務(wù)分工分別配置測量儀器。2.原則上項(xiàng)目部按以下標(biāo)準(zhǔn)配置測量儀器：測量小組全站儀1臺(tái)、經(jīng)緯儀1臺(tái)、水準(zhǔn)儀3臺(tái)、50米鋼尺2把；施工小組經(jīng)緯儀1臺(tái)、鉛垂儀1臺(tái)、水準(zhǔn)儀每個(gè)小組1臺(tái)、50米鋼尺每小組1把、當(dāng)采用班承包模式時(shí)增加專用經(jīng)緯儀1臺(tái)；作業(yè)隊(duì)根據(jù)需要自己配置經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鉛垂儀等測量儀器。3.不同部門的測量儀器應(yīng)做好部門標(biāo)簽，并編號，不得隨便調(diào)換，不得借給作業(yè)隊(duì)使用。儀器需要校合時(shí)，由測量小組統(tǒng)一安排。4.測量小組定期對所有儀器包括施工小組的儀器進(jìn)行校核。5.各部門做好對自己使用儀器的保管工作，工程部長（或主管測量的副部長）負(fù)責(zé)項(xiàng)目部全部儀器的管理工作，項(xiàng)目部內(nèi)部各部門之間或?qū)ν饨栌脙x器時(shí)，必須由做好記錄，并在還回儀器進(jìn)行測量前，對儀器進(jìn)行校核。四、測量儀器保管責(zé)任分工測量儀器保管責(zé)任人：工程部長（或主管測量的副部長）測量小組儀器保管責(zé)任人：測量組長施工小組儀器保管責(zé)任人：施工組長五、未盡事宜，執(zhí)行公司關(guān)于測量儀器管理的相關(guān)規(guī)定。第二講工程測量學(xué)的原理、方法和技術(shù)Theory,way,technologyofengineeringsurveying主要內(nèi)容：觀測量和測量定位原理、地面測量方法和技術(shù)、專用測量方法與技術(shù)、空間測量方法與技術(shù)。難點(diǎn)：專用測量方法與技術(shù)、空間測量方法與技術(shù)2．1概述工程測量學(xué)與大地測量學(xué)、攝影測量與遙感學(xué)、地圖制圖學(xué)海洋測繪和測繪儀器學(xué)一樣，是現(xiàn)代測繪學(xué)的分支學(xué)科。它即遵循測繪學(xué)的基本原理、方法和技術(shù)，又為了解決工程和工程建設(shè)中的測繪技術(shù)問題，工程測量學(xué)也形成了具有自身特點(diǎn)的原理、方法和技術(shù)，以及各種專用和通用的測量儀器。2．2觀測量和測量定位原理2．2．1工程測量中的觀測量工程測量的實(shí)質(zhì)是：通過各種觀測量確定客觀物體上的特征點(diǎn)在某一坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)（平面位置與高程即X，Y，H）及其隨時(shí)間的變化。根據(jù)設(shè)計(jì)坐標(biāo)（X，Y，Z）通過各種觀測量將設(shè)計(jì)實(shí)體放樣到實(shí)地。觀測量：角度（方向）觀測量角度觀測量又分水平角和垂直角（高度角）或天頂距（觀測方向線與鉛垂線間的夾角）所用儀器：經(jīng)緯儀、全站儀距離觀測量兩點(diǎn)間的平距、斜距，一點(diǎn)到直線的距離，一點(diǎn)到平面的距離。所用儀器：鋼尺、皮尺、銦瓦線尺（叫丈量法或機(jī)械法）經(jīng)緯儀、視距儀（叫視距法或視差法）測距儀、全站儀（叫物理測距法）GPS全球定位系統(tǒng)（偽距法）高差觀測量兩點(diǎn)正常高程之差所用儀器：鋼尺、水準(zhǔn)儀、測距儀、全站儀、液體靜力水準(zhǔn)測量（用于工程變形測量）方位角觀測量地面上某一方向線與真北方向的夾角（真方位角）所用儀器：陀螺儀（用于礦山、鐵路與公路隧道及城市地鐵隧道中）2．2．2工程測量中測量定位原理工程測量的任務(wù)：測量、測設(shè)或放樣工程測量中所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)：平面—高斯—克呂格平面直角坐標(biāo)系或獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系高程—正常高系統(tǒng)測量定位原理：高差與高程的測定不論進(jìn)行水準(zhǔn)測量還是利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程放樣，均是利用水平視線測定兩點(diǎn)之間的高差（如圖2-1）： Hab=a-b如A點(diǎn)的高程已知，則B點(diǎn)的高程為： 對于三角高程測量中的高差計(jì)算：：為兩點(diǎn)之間的實(shí)測水平距離，：為P、N兩點(diǎn)間的垂直角，：分別為儀器高和站標(biāo)高，C為球氣差系數(shù)，有：其中K為大氣垂直折射系數(shù)，R為參考橢球面上弧的曲率半徑。也可以將化算為高斯投影面上的長度d進(jìn)行計(jì)算，對于對向觀測，還可以用下式進(jìn)行計(jì)算：式中：：為A、B兩點(diǎn)的平均大地高，：為A、B兩點(diǎn)到中央子午線的平均橫坐標(biāo)。2＞點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)的測定目前比較常用的確定點(diǎn)位的方法有極坐標(biāo)法、測角前方交會(huì)法。極坐標(biāo)法的原理如下：已知：A、B兩點(diǎn)，求P點(diǎn)的坐標(biāo) A、B為已知點(diǎn)，P點(diǎn)為待定點(diǎn)，β和S分別為水平角和水平距離，加上各種改正計(jì)算得到。當(dāng)用于放樣時(shí)過程相反：P點(diǎn)的坐標(biāo)已知，通過坐標(biāo)反算可求取AP的邊長、AB和AP的方位角，從而得到放樣元素α和：通過放樣元素在實(shí)地上標(biāo)定出P點(diǎn)測角前方交會(huì)的原理：α、β為觀測角，P點(diǎn)為待定點(diǎn)（如圖）點(diǎn)的空間三維直角坐標(biāo)的測定在工業(yè)測量中，如圖所示的坐標(biāo)系，待定點(diǎn)P的三維空間直角坐標(biāo)采用前方交會(huì)法，按下式計(jì)算：、和為在A、B兩點(diǎn)上架設(shè)儀器所測的P點(diǎn)的水平角和垂直角，L為兩臺(tái)儀器間的水平距離，為兩臺(tái)儀器間的垂直角。儀器實(shí)測的是方向值，設(shè)兩臺(tái)儀器間的方向值為則有：我們把確定初始參數(shù)的值稱為系統(tǒng)定向。設(shè)兩臺(tái)儀器間的高差為：其中：L：用基準(zhǔn)尺進(jìn)行丈量得到因此，系統(tǒng)定向主要為確定參數(shù)2．3通用的地面測量方法和技術(shù)2．3．1經(jīng)典的地面測量方法與技術(shù)角度與方向測量1、光學(xué)經(jīng)緯儀測角光學(xué)經(jīng)緯儀是一種普通的測角儀器，在控制測量中用于各種等級的測角網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)等，在工程測量規(guī)范中按測角精度分為DJ1、DJ2、DJ6幾種型號，比較典型的儀器為T2、T3。2、陀螺經(jīng)緯儀定向三北方向及其之間的關(guān)系圖中：△C表示儀器常數(shù)子午線收斂角精密導(dǎo)線邊或三角網(wǎng)邊的地理方位角地面精密導(dǎo)線邊或三角網(wǎng)邊的坐標(biāo)方位角陀螺方位角子午線收斂角井下定向邊的地理方位角井下定向邊的坐標(biāo)方位角陀螺方位角陀螺經(jīng)緯儀的定向作業(yè)過程在地面已知邊上測定儀器常數(shù)儀器常數(shù)：通常陀螺經(jīng)緯儀軸的穩(wěn)定位置不與地理子午線重合，二者的夾角稱為儀器常數(shù)。將儀器安置在已知邊上通過測定陀螺方位角來求算儀器常數(shù)。在井下定向邊上測定陀螺方位角井下定向邊的長度應(yīng)大于30米，將儀器安置在測定儀器上井后重新測定儀器常數(shù)求算子午線收斂角一般地面精密導(dǎo)線邊或三角網(wǎng)邊已知的是坐標(biāo)方位角，需要求算的井下定向邊，也是要求出其坐標(biāo)方位角，而不是地理方位角A，因此，需要求算子午線收斂角。當(dāng)儀器所在點(diǎn)在中央子午線以東為正，以西為負(fù)，其值可根據(jù)安置儀器點(diǎn)的高斯平面坐標(biāo)求算：式中：以分為單位K系數(shù)，以縱坐標(biāo)x(以公里計(jì))為引數(shù)由表中查，Y點(diǎn)的橫坐標(biāo)，KM求算井下定向邊的坐標(biāo)方位角井下定向邊的坐標(biāo)方位角為：因此：為地面和井下安置儀器地點(diǎn)的子午線收斂角的差數(shù)，可用下式計(jì)算：式中：單位為秒；（為當(dāng)?shù)鼐暥?，在地面和井下點(diǎn)的距離不超過10公里，緯度不超過60度是采用）是地面和井下定向點(diǎn)的橫坐標(biāo)。長度測量機(jī)械法包括銦瓦線尺懸空丈量法、皮尺和鋼尺量距視距法利用視距裝置由上下絲進(jìn)行間接測距的方法。電磁波測距電磁波測距包括：脈沖式光波測距、相位式光波測距、微波測距三種。其中相位測距使用最廣。其測距公式為：式中：為真空中的光速，f為調(diào)制頻率，n為大氣折射率，Φ為相位值，K為儀器常數(shù)。測距誤差分：固定誤差（與測距無關(guān)），比例誤差（與距離成比例）。大氣折射誤差和相位測定誤差是測距的主要誤差。降低相位誤差是提高調(diào)制信號頻率，降低大氣折射誤差是通過測定沿光路的氣象元素（溫度、氣壓、濕度），所以對于一臺(tái)儀器影響測距精度最大的是大氣折射率誤差。高程測量光學(xué)幾何水準(zhǔn)測量幾何水準(zhǔn)由于其勞動(dòng)強(qiáng)度大，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，迄今仍是高程控制和高程傳遞的基本方法。在工程測量中，主要采用國家基準(zhǔn)和等級水準(zhǔn)點(diǎn)作為高程聯(lián)測點(diǎn)。目前采用的儀器按每公里往返平均高差中誤差大小分為：S05、S1、S3、S10。電磁波測距三角高程目前，在丘陵、山區(qū)電磁波測距三角高程可代替三、四等水準(zhǔn)測量。由于折射系數(shù)誤差對高程測定影響隨邊長的平方增長，因此，測距邊長應(yīng)受到相應(yīng)的限制，當(dāng)視線長200米時(shí)精度可達(dá)到一、二等，代替三、四等水準(zhǔn)對應(yīng)的視線長分別為700米和2100米。實(shí)際工作中為了提高精度除進(jìn)行對向觀測外有時(shí)有意抬高站標(biāo)高。近景攝影測量（略）2．3．2現(xiàn)代地面測量方法與技術(shù)電子全站儀（略）測量機(jī)器人（Georobot）測量機(jī)器人俗稱自動(dòng)尋標(biāo)電子全站儀，測量機(jī)器人系統(tǒng)包括：坐標(biāo)參考系，操作系統(tǒng)，激勵(lì)器，計(jì)算機(jī)和控制器，閉路控制傳感器，決定制作，目標(biāo)捕獲和集成傳感器。實(shí)現(xiàn)了地面測量的作業(yè)自動(dòng)化，代替了人照準(zhǔn)和讀數(shù)。其作業(yè)方式有主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。主動(dòng)式作業(yè)方式：從鏡站發(fā)射信號用以遙控指揮儀器進(jìn)行照準(zhǔn)讀數(shù)。測量數(shù)據(jù)通過無線電線通信在鏡站顯示，可用于大比例尺測圖和施工放樣，其測程在數(shù)百米以內(nèi)。被動(dòng)式作業(yè)方式：在鏡站發(fā)射信號，需要在測站上進(jìn)行一次初始測量，機(jī)器人具有自學(xué)功能，自后的重復(fù)測量由完全儀器自動(dòng)完成，這種模式主要用于具有許多目標(biāo)的變形監(jiān)測及大型工程的施工放樣測量。自動(dòng)跟蹤功能：用于水下地形測量中的平面位置測量，三維工業(yè)測量。電子水準(zhǔn)儀電子水準(zhǔn)儀是通過對標(biāo)尺的圖象經(jīng)過一段空氣在望遠(yuǎn)鏡像平面處CCD陣列上編碼經(jīng)過運(yùn)算得到數(shù)字讀數(shù)，同時(shí)具有記錄、檢核、傳輸、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理功能。2．4專用測量方法工程測量的專用測量方法和技術(shù)集中反映在儀器上，主要用于精密工程測量、三維工業(yè)測量和工程建筑物的變形監(jiān)測。包括精密測角、距離、高程、傾斜、基準(zhǔn)線（偏距）、定位測量、精密投點(diǎn)。主要特點(diǎn)是高精度、自動(dòng)化、遙測、持續(xù)觀測。精密角度測量精密角度測量主要采用的是精密光學(xué)經(jīng)緯儀、精密電子經(jīng)緯儀和精密陀螺經(jīng)緯儀（測定某一方向線與真北方向之間的水平角）。目前電子經(jīng)緯儀的測角精度已達(dá)到測角的極限精度0。5秒。電子經(jīng)緯儀采用光電側(cè)角法，又分編碼法、動(dòng)態(tài)法和增量法，前兩種屬于絕對法，后一種屬于相對法。測角分粗測和精測兩步，因?yàn)椋怆姕y角消除了讀數(shù)誤差、度盤偏心誤差和刻劃誤差，所以，其測角精度主要由對中誤差、照準(zhǔn)誤差和外界大氣條件的影響。常見的有：用于飛機(jī)、輪船、汽車外形測量（兩臺(tái)儀器空間交會(huì)）用于滑坡監(jiān)測用于大型特種工程施工測量精密距離測量主要采用機(jī)械法和光電法。機(jī)械法包括各種定長桿尺和定長銦瓦線尺配合測微裝置組成的量測儀和測量距離變化的應(yīng)變儀、伸縮儀。光電法分為干涉法和相位法。精密測距按測程分為中長距離（數(shù)十公里）、短距離（10米）和微距離（毫米至米）。精密水準(zhǔn)測量精密水準(zhǔn)測量的專用測量方法和技術(shù)主要是微水準(zhǔn)測量、激光掃平水準(zhǔn)測量和液體靜力水準(zhǔn)測量。前兩種采用專用的微型水準(zhǔn)尺和激光水準(zhǔn)儀，后者采用連通管原理，通過傳感器測量液面密度來獲取測點(diǎn)高程。微水準(zhǔn)測量微水準(zhǔn)測量：采用短視線的觀測方法。原因：精密水準(zhǔn)測量的主要誤差來源有：照準(zhǔn)誤差和讀數(shù)誤差，儀器檢校后的剩余誤差，溫度變化對儀器和標(biāo)尺的影響，標(biāo)尺分化劃誤差和標(biāo)尺彎曲，標(biāo)尺底面不水平，在觀測過程中儀器和標(biāo)尺下沉、視場影象跳動(dòng)和折光影響，對大范圍水準(zhǔn)測量，重力、潮汐和地殼運(yùn)動(dòng)的影響，對于自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，還應(yīng)顧及磁場的影響