大壩變形觀測-3.ppt

1、2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,1,大壩變形觀測 第3章 變形監(jiān)測的常用儀器 主講教師：高飛 2008年4月,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,2,第3章 變形監(jiān)測的常用儀器 3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀 3.2 精密經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀 3.3 精密距離測量儀器和全站儀,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,3,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,精密水準儀和數(shù)字水準儀（又稱電子水準儀）是進行國家一、二等水準測量及建（構(gòu)）筑物沉降變形監(jiān)測的主要儀器。 精密水準儀系指DS05及DS1級水準儀，

2、它可在-25+45條件下正常工作，其精度分別能達到每公里往返測高差中數(shù)的中誤差小于0.5mm及1mm。 數(shù)字水準儀的精度最高可達每公里往返測高差中誤差小于0.3mm。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,4,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,一、精密水準儀 1精密水準儀的特點和構(gòu)造,（1）具有高靈敏度的水準器 就是說，水準器的分劃值要小。但應(yīng)注意水準器靈敏度逾高，置中逾困難。因此采用分劃值最小的水準器并不永遠是有利的。一般精密水準儀都采用分劃值為510的水準器。 我國現(xiàn)在用于一、二等水準測量的蔡司Ni004水準儀、威特N3水準儀及靖江S1水準儀，其水準器的分劃值

3、都在10/2mm左右。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,5,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,一、精密水準儀 1精密水準儀的特點和構(gòu)造 （1）具有高靈敏度的水準器,（2）望遠鏡的性能必須很好 一般采用內(nèi)對光式，為了使水準尺的構(gòu)象有足夠的亮度，物鏡有效孔徑應(yīng)50mm。 為了提高照準精度，對用于一等水準測量的水準儀要求放大率不小于44倍，對用于二等水準測量的水準儀要求放大率不小于40倍。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,6,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,一、精密水準儀 1精密水準儀的特點和構(gòu)造 （1）具有高靈敏度的水準器

4、（2）望遠鏡的性能必須很好,（3）水準儀結(jié)構(gòu)必須堅固 特別要求視準軸與水準管軸之間的聯(lián)系要保持穩(wěn)定，當外界穩(wěn)度變化時要求影響為最小。故某些水準儀中望遠鏡筒和水準器套均用因瓦鑄件構(gòu)成，并共同裝在一個附有絕熱層的金屬套筒內(nèi)(如蔡司Ni004水準儀)。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,7,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,一、精密水準儀 1精密水準儀的特點和構(gòu)造 （1）具有高靈敏度的水準器 （2）望遠鏡的性能必須很好 （3）水準儀結(jié)構(gòu)必須堅固,（4）精密水準儀必須裝有平行玻璃板測微器 平行玻璃板測微器的最小直接讀數(shù)要求0.1mm，它由平行玻璃板、測微尺，傳動桿和測

5、微螺旋等構(gòu)件組成。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,8,平行玻璃板測微器,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,9,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,一、精密水準儀 1精密水準儀的構(gòu)造特點 （1）具有高靈敏度的水準器 （2）望遠鏡的性能必須很好 （3）水準儀結(jié)構(gòu)必須堅固 （4）精密水準儀必須裝有平行玻璃板測微器,（5）水準儀的腳架必須堅固穩(wěn)定 精密水準儀要求采用不能伸縮的固定腳架,腳架高度一般不低于1.5m。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,10,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,一、精密水

6、準儀 1精密水準儀的特點和構(gòu)造,2精密水準儀的類型 我國精密水準測量中最常用的精密水準儀有威特（Wild）N3精密水準儀、蔡司（Zeiss）Ni004高精度水準儀、Koni007 自動安平水平儀，及我國江蘇靖江生產(chǎn)的DS1級精密水準儀等。 經(jīng)檢測得： wild N3 每公里往返測高差中誤差0.3mm Zeiss Ni004 每公里往返測高差中誤差0.4mm Zeiss Koni007 每公里往返測高差中誤差0.8mm 靖江 S1 每公里往返測高差中誤差1.0mm,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,11,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,一、精密水準儀 1精密水

7、準儀的特點和構(gòu)造,2精密水準儀的類型,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,這些儀器的測量精度是由多段往返測量高差不等值（）計算的。公式為：,式中：測段往返測高差不符值；R一測段長(Km）; n測段數(shù).,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,12,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,一、精密水準儀 1精密水準儀的特點和構(gòu)造,2精密水準儀的類型,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,例如：瑞士威特（Wild）N3精密水準儀,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,13,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,一、精密水準儀 1精密水準儀的特點和構(gòu)造,2精密水

8、準儀的類型,3精密水準尺 精密水準儀均附有配套的精密水準尺，水準尺本身的誤差將直接影響它所測定的高程，使高程受到系統(tǒng)性的誤差影響。 因此，對精密水準尺必須提出較高的要求。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,14,精密水準尺的主要特點： 當空氣濕度變化時，水準尺本身的長度必須穩(wěn)定或變化極?。?水準尺的分劃必須十分正確和精密，分劃的偶然誤差和系統(tǒng)誤差均應(yīng)很小； 水準尺在構(gòu)造上必須保證全長筆直，并不易發(fā)生彎曲變形； 水準尺上必須附有圓水準器，在觀測過程中持尺者借以保持水準尺的垂直位置； 水準尺的底部都必須釘上堅固耐磨的鋼板，使其不易磨損。,一、精密水準儀 3精密水

9、準尺,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,15,一、精密水準儀 3精密水準尺,精密水準尺的構(gòu)造： 精密水準尺一般都是制成線條式的，在木制的尺身中間做成尺槽。槽內(nèi)安裝一條厚1mm，寬26mm的因瓦帶，帶的下端固定在水準尺金屬地板上，上端使用一定拉力的彈簧通過穿過圓柱軸的杠桿拉緊，這樣可以保持因瓦帶的長度不受木制尺身長度的伸縮的影響，尺的分劃線刻在因瓦帶上，而注記的數(shù)字則印在因瓦帶兩旁的木制尺面上。 根據(jù)不同的刻劃注記方法，精密水準尺分為基輔分劃尺和奇偶分劃尺兩種。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,16,一、精密水準儀 3精密

10、水準尺,（1）基輔分劃尺（圖a) 基輔分劃尺的分劃值為1cm。因瓦合金帶尺上有兩排分劃，右邊一排數(shù)字注記從0cm至300cm，稱為基本分劃；左邊一排數(shù)字注記從300cm至600cm，稱為輔助分劃。在尺子的同一高度上，基本分劃和輔助分劃的讀數(shù)相差一個常數(shù)K（K=3.01550m），稱為基輔差。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,17,一、精密水準儀 3精密水準尺,（2）奇偶分劃尺 其分劃值為0.5cm。因瓦合金帶上兩排刻劃中左邊一排為奇數(shù)值，右邊一排為偶數(shù)值，故稱為奇偶分劃尺。 在木質(zhì)尺身的右邊注記為米數(shù)，左邊注記為分米數(shù)。因該尺1cm分劃的實際間隔僅為5mm

11、，即尺面值為實際長度的2倍，所以用此水準尺觀測時，高差的計算值須除以2才是實際高差值。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,18,4精密水準儀的使用 (粗平、瞄準、精平、讀數(shù)）,讀數(shù)為1.48+0.00655=1.48655m,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,19,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,一、精密水準儀 二、數(shù)字水準儀和條碼水準尺,數(shù)字水準儀(digital level)是在儀器望遠鏡光路中增加了分光鏡和光電探測器(CCD陣列)等部件，采用條形碼分劃水準尺(coding level staff)和圖像處理電子系統(tǒng)構(gòu)

12、成光、機、電及信息存儲與處理的一體化水準測量系統(tǒng)。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,20,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,21,與光學(xué)水準儀相比，數(shù)字水準儀的特點是：,用自動電子讀數(shù)代替人工讀數(shù)，不存在讀錯、記錯等問題，沒有人為讀數(shù)誤差； 精度高，多條碼（等效為多分劃）測量，削弱標尺分劃誤差，自動多次測量，削弱外界環(huán)境變化的影響； 速度快、效率高，實現(xiàn)自動記錄、檢核、處理和存儲，可實現(xiàn)水準測量從外業(yè)數(shù)據(jù)采集到最后成果計算的內(nèi)外業(yè)一體化。 數(shù)字水準儀一般是設(shè)置有補償器的自動安平水準儀，當采用普通水準尺時，數(shù)字水準儀又可當

13、作普通自動安平水準儀使用。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,22,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,一、精密水準儀 二、數(shù)字水準儀和條碼水準尺,1數(shù)字水準儀的原理 數(shù)字水準儀的關(guān)鍵技術(shù)是自動電子讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其基本原理主要有三類。 （1）瑞士徠卡（Leica）NA系列采用的相關(guān)法； （2）德國蔡司（Zeiss）DINI系列采用的幾何法； （3）日本拓普康DL系列采用的相位法等。,上述三種方法各有其特點,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,23,各種數(shù)字水準儀,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測

14、量教研室,24,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,一、精密水準儀 二、數(shù)字水準儀和條碼水準尺,1數(shù)字水準儀的原理 例如：瑞士徠卡（Leica）NA3003采用的相關(guān)法；,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,25,當用望遠鏡照準標尺并調(diào)焦后，標尺上的條形碼影像入射到分光鏡上； 分光鏡將其分為可見光和紅外光兩部份：可見光影像成像在分劃板上，供目視觀測；紅外光影像成像在CCD(charge-coupled device電荷耦合器件)線陣光電探測器上(探測器長約6.5mm，由256個口徑為25m的光敏二極管組成，一個光敏二極管就是線陣的一個像素)。,1數(shù)字水準儀的原理

15、例如：瑞士徠卡（Leica）NA3003采用的相關(guān)法,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,26,探測器將接收到的光圖像先轉(zhuǎn)換成模擬信號，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送給儀器的處理器，通過與機內(nèi)事先存儲好的標尺條形碼本源數(shù)字信息進行相關(guān)比較； 當兩信號處于最佳相關(guān)位置時，即可獲得水準尺上的水平視線讀數(shù)和視距讀數(shù)，最后將處理結(jié)果存儲并送往屏幕顯示。,1數(shù)字水準儀的原理 例如：瑞士徠卡（Leica）NA3003采用的相關(guān)法,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,27,2條碼水準尺 與數(shù)字水準儀配套的條碼水準尺一般為因瓦帶尺、玻璃鋼或鋁合金制成的

16、單面或雙面尺，形式有直尺和折疊尺兩種，規(guī)格有1m、2m、3m、4m、5m幾種，尺子的分劃一面為二進制偽隨機碼分劃線(配徠卡儀器)或規(guī)則分劃線(配蔡司儀器)，其外形類似于一般商品外包裝上印制的條紋碼。 雙面尺的另一面為長度單位的分劃線，用于普通水準測量。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,28,1990年，徠卡在世界上首次推出了第一代精密數(shù)字水準儀NA3003，現(xiàn)在又在NA3003的基礎(chǔ)上推出了第二代精密數(shù)字水準儀DNA03。 其中銷往中國市場的DNA03的顯示界面全部為中文，同時內(nèi)置了適合我國測量規(guī)范的觀測程序。,3徠卡DNA03中文精密數(shù)字水準儀簡介,20

17、20年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,29,DNA03的主要技術(shù)參數(shù)如下： 精度：0.3mm/km(采用因瓦水準尺) 最小讀數(shù)：0.01mm 測距精度：1cm/20m 內(nèi)存：可以存儲1650組測站數(shù)據(jù)或6000個測量數(shù)據(jù) 補償器：磁性阻尼補償器 補償范圍：8 補償精度：0.3 單次測量時間：3秒 GEB電池：連續(xù)測量12小時,3徠卡DNA03中文精密數(shù)字水準儀簡介,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,30,3.1 精密水準儀和數(shù)字水準儀,一、精密水準儀 二、數(shù)字水準儀和條碼水準尺,三、精密水準儀的檢驗與校正 精密水準儀是沉降觀測的主

18、要儀器，儀器是否合精度要求將直接關(guān)系到成果的好壞。 因此，水準儀除平時注意保管和維護外，還應(yīng)定期按規(guī)定進行檢驗，使儀器保持良好狀態(tài)，以保證觀測任務(wù)的圓滿完成。 對新出廠或經(jīng)拆修后的儀器應(yīng)全面檢校。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,31,精密水準儀檢驗的主要內(nèi)容 （1）檢視與調(diào)整水準儀的各個部件； （2）檢驗望遠鏡的光學(xué)性能并測定其放大率； （3）檢驗符合水準器分劃值及氣泡兩端吻合的程度； （4）檢驗傾斜螺旋的分格及其作用的正確性； （5）檢驗光學(xué)測微器分格值及平行玻璃板的正確性； （6）測定上下視距絲不對稱差及其視距常數(shù)； （7）符合水準管軸與視準軸的夾角

19、的測定與校正； （8）檢驗調(diào)焦透鏡移動的正確性； （9）測量一條水準檢查路線。,上述各項檢驗與校正的方法與要求，可參照國家水準測量規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，對作為進行變形觀測使用的精密水準儀應(yīng)定期作以下兩項檢驗和校正。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,32,3.2 精密經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀,在進行建（構(gòu)）筑物變形監(jiān)測時，精密角度測量是一項不可缺少的常規(guī)工作。 精密角度測量應(yīng)采用精密經(jīng)緯儀，其精度等級為DJ1和DJ2級，即水平方向測量一測回方向觀測值的中誤差分別小于1和2。 按儀器構(gòu)造和測角原理的不同，精密經(jīng)緯儀有精密光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀兩種。 目前廣泛使用的電子全站

20、儀，除具備電子測角功能外，還具有精密光電測距功能。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,33,3.2 精密經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀,一、精密測角儀器的構(gòu)造特點 精密測角所用的經(jīng)緯儀，其基本構(gòu)造原理與普通經(jīng)緯儀相同，但由于測角的精度要求很高。因此，它的各個部分在構(gòu)造上就有了特殊的要求，以下做一個簡單介紹。,高分辨率、大口徑望遠鏡 根據(jù)光學(xué)理論，望遠鏡鑒別能力與放大率的關(guān)系為：,式中：為望遠鏡分辨率；60為一般人眼的分辨角； 是望遠鏡放大率。通過望遠鏡，人眼的鑒別能力提高了倍。,精密經(jīng)緯儀望遠鏡放大率可達40倍，物鏡直徑達60mm。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大

21、學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,34,3.2 精密經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀,水平度盤及讀數(shù)設(shè)備 在精密測角儀器中，由于測量角度要求的精度很高，所以一方面要加大度盤的直徑以便精密分劃，另一方面要改進讀數(shù)設(shè)備以提高讀數(shù)的精度。 如T3光學(xué)經(jīng)緯儀，其水平度盤直徑為14cm，分格值為4。讀數(shù)采用光學(xué)測微器，最小讀數(shù)為0.2,電子經(jīng)緯儀常采用光柵度盤，讀數(shù)沿著全盤掃描，不會出現(xiàn)度盤刻度誤差，并消除了儀器偏心的影響。讀數(shù)采取相位差的方式，最小顯示單位為0.1,一、精密測角儀器的構(gòu)造特點 高分辨率、大口徑望遠鏡,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,35,3.2 精密經(jīng)緯儀和電子

22、經(jīng)緯儀,堅固耐用穩(wěn)定的豎軸構(gòu)造 瑞普索德式豎軸（又稱懸重軸系），它的錐形軸的頂端是向上的，軸與基座部分相連，照準部與軸套連接。 半運動式柱形軸，是目前比較滿意的一種豎軸系。在半運動式圓柱形軸中用鋼珠與軸套的錐形表面接觸，鋼珠既起置中作用，同時和軸的下端一起起定向作用，又承受儀器上部的荷載。,一、精密測角儀器的構(gòu)造特點 高分辨率、大口徑望遠鏡,水平度盤及讀數(shù)設(shè)備,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,36,3.2 精密經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀,二、精密光學(xué)經(jīng)緯儀 盡管電子經(jīng)緯儀和電子全站儀，在測量領(lǐng)域已得到了廣泛使用；但以瑞士威特廠T3經(jīng)緯儀為代表的精密光學(xué)經(jīng)緯儀，因其

23、高品質(zhì)的優(yōu)越性能，和超強的穩(wěn)定性，故在某些大規(guī)模的變形監(jiān)測工作中，仍受到許多測量工作者的親睞。,一、精密測角儀器的構(gòu)造特點,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,37,3.2 精密經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀,三、精密電子經(jīng)緯儀 普通光學(xué)經(jīng)緯儀難以滿足測角自動顯示、自動記錄和自動傳輸數(shù)據(jù)的要求。 采用光電掃描度盤，利用光電轉(zhuǎn)換原理和微處理器將角度方向值變?yōu)殡娦盘?，從而完成自動化測角的全過程，實現(xiàn)角度測量的自動顯示、自動記錄和自動傳輸數(shù)據(jù)，這種經(jīng)緯儀稱為電子經(jīng)緯儀。,一、精密測角儀器的構(gòu)造特點 二、精密光學(xué)經(jīng)緯儀,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測

24、量教研室,38,3.2 精密經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀,三、精密電子經(jīng)緯儀 電子經(jīng)緯儀與光學(xué)經(jīng)緯儀外形結(jié)構(gòu)相似，但其測角讀數(shù)系統(tǒng)采用的是光電掃描度盤和自動顯示系統(tǒng)。根據(jù)光電掃描度盤獲取電信號的原理不同，電子經(jīng)緯儀電子測角系統(tǒng)也不同，主要有以下三種：,1.編碼度盤測角系統(tǒng)即采用編碼度盤及編碼測微器的絕對式測角系統(tǒng)；,3.動態(tài)測角系統(tǒng)即采用計時測角度盤并實現(xiàn)光電動態(tài)掃描的絕對式測角系統(tǒng)。,2.光柵度盤測角系統(tǒng)即采用光柵度盤及莫爾干涉條紋技術(shù)的增量式測角系統(tǒng)；,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,39,光柵電信號,前置放大,鑒 幅,采樣保持,A/D轉(zhuǎn)換,液晶顯示,鍵 盤,串

25、口通訊,電子手薄,CPU 和存儲器,判 向,可逆計數(shù)器,電源電路,水平角傳感器,豎直角傳感器,電子經(jīng)緯儀 工作原理框圖,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,40,水平角H,計數(shù)器采樣,計數(shù)、細分,A/D轉(zhuǎn)換,標準通訊,角度單位變換（DGM變換）,LED液晶顯示,可進行的各項改正,粗、精讀數(shù)組合,豎直角V,電子經(jīng)緯儀 數(shù)據(jù)流程圖,開始,判別,結(jié) 束,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,41,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,一、精密距離測量概述 距離測量是測量三項基本工作之一（高程測量、角度測量和距離測量）。 精密距離測量按其服

26、務(wù)對象、測程長短和采用的儀器設(shè)備，通?？煞譃橐韵氯N：,1.機械法測距,3.光干涉法測距,2.電磁波測距,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,42,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,一、精密距離測量概述 1.機械法測距,（2）Distinver是利用杠桿平衡原理，施加一定拉力的自動因瓦測距儀。由直徑為1.65 mm的因瓦線尺（其長度可根據(jù)實際工作的需要專門定制）、端點固定裝置、測距儀等三大部分組成。儀器最小分辨率2m，測距絕對精度可達0.03mm。,（1）在20世紀60年代以前，精密測距主要采用瑞典耶德林建議的因瓦（INVAR，一種鐵鎳合金制成的金屬）基線尺懸

27、空丈量法。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,43,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,一、精密距離測量概述 1.機械法測距,2.電磁波測距 從1947年瑞典AGA公司（現(xiàn)名捷創(chuàng)力Geotronics）生產(chǎn)的世界第一臺光電測距儀起，隨著現(xiàn)代激光技術(shù)和計算機等高新技術(shù)的快速發(fā)展，電磁波測距技術(shù)已不斷成熟，并在測繪行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,44,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,一、精密距離測量概述 1.機械法測距,2.電磁波測距 按所使用的光源和載波分類： 激光測距儀 紅外光測距儀 微波測距儀

28、按測距原理分類： 脈沖式測距儀 相位式測距儀；,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,45,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,一、精密距離測量概述 1.機械法測距,2.電磁波測距 按測程D的長短分類： 短程測距儀（D5km） 中程測距儀（5km15km） 按測距精度的高低分類 級測距儀（每公里測距中誤差mD5mm） 級測距儀（5mm10mm）,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,46,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,一、精密距離測量概述 1.機械法測距,2.電磁波測距 目前精密電磁波測距儀已發(fā)展到自動化數(shù)字化階段，如瑞士克恩（

29、Kern）公司生產(chǎn)的Mekometer ME5000的測距精度高達（0.2mm+0.2ppmD）。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,47,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,一、精密距離測量概述 1.機械法測距,2.電磁波測距 為克服大氣折光對精密電磁波測距的影響，研制生產(chǎn)了雙色（雙載波）電磁波測距儀，如美國的Terrameter LDM2和法國的Georam ，其測距精度均達到了（0.1mm+0.1ppmD）。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,48,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,一、精密距離測量概述 1.機械法測距

30、,2.電磁波測距 自1968年前西德OPTON公司生產(chǎn)了世界上第一臺商品化電子全站儀Reg-Elda14以來，逐步改變了過去測量儀器單純的測角或測距功能，而將電子測角和光電測距融為一體，使得測量工作的效率大大提高、測量的野外作業(yè)模式更加豐富多樣。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,49,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,一、精密距離測量概述 1.機械法測距,3.光干涉法測距 光干涉距離測量方法的基本原理是基于滿足一定條件下兩個光波的迭加，而產(chǎn)生光干涉現(xiàn)象基礎(chǔ)之上建立的。 用該原理研制的光干涉距離測量儀是目前精度最高的一種距離測量儀器。其絕對測距精度達0.01

31、mm，相對測距精度可達到107 Dkm。,2.電磁波測距,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,50,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,一、精密距離測量概述 二、電子全站儀及其使用,電子全站儀是由電子測角、光電測距、微處理機以及相關(guān)的軟件、機械和光學(xué)零部件組成的一站式光電測量儀器。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,51,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,二、電子全站儀及其使用,國外全站儀的主要生產(chǎn)廠家有：瑞士徠卡Leica；德國蔡司Zeiss；日本拓普康TOPCON、索佳SOKKIA、賓得PENTAX、尼康Nikon等； 中

32、國國內(nèi)主要有南方測繪儀器公司、蘇州光學(xué)儀器廠、北京光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的全站儀等。,電子全站儀的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個過程： （1）普通型全站儀 （2）功能型全站儀 （3）磁卡型全站儀 （4）內(nèi)存式全站儀 （5）全自動智能全站儀,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,52,瑞士Leica TC全站儀,國產(chǎn)南方NTS全站儀,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,53,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,二、電子全站儀及其使用,1全站儀的主要結(jié)構(gòu)特點 （1）同軸望遠鏡 全站儀將望遠鏡的視準軸、光電測距的發(fā)射光軸和接收光軸設(shè)計成三軸同軸。使得全站儀

33、能同時實現(xiàn)其基本功能，即水平角、豎直角和距離測量。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,54,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,二、電子全站儀及其使用,1全站儀的主要結(jié)構(gòu)特點 （1）同軸望遠鏡 （2）雙軸補償系統(tǒng),當儀器未精確整平時，豎軸（即儀器照準部的旋轉(zhuǎn)軸）將產(chǎn)生傾斜，從而導(dǎo)致儀器橫軸（即望遠鏡的旋轉(zhuǎn)軸）也產(chǎn)生傾斜。 為了消除雙軸傾斜的誤差，全站儀上一般均設(shè)置有電子傾斜傳感器，儀器能根據(jù)雙軸傾斜角的大小，對所測角度（水平角和豎直角）進行自動補償和改正。 一般全站儀對雙軸傾斜角的補償范圍是24。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量

34、教研室,55,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,二、電子全站儀及其使用,1全站儀的主要結(jié)構(gòu)特點 （1）同軸望遠鏡 （2）雙軸補償系統(tǒng),（3）鍵盤輸入菜單操作 全站儀工作時的各項指令可通過機器面板上的鍵盤輸入。為方便使用，多數(shù)全站儀均在其前后設(shè)置兩塊面板。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,56,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,二、電子全站儀及其使用,1全站儀的主要結(jié)構(gòu)特點 （1）同軸望遠鏡 （2）雙軸補償系統(tǒng) （3）鍵盤輸入菜單操作,（4）數(shù)據(jù)存儲與通訊 全站儀測量的數(shù)據(jù)可以實時在面板顯示屏上顯示，又可根據(jù)需要存儲在儀器內(nèi)（可以存儲約300020000個點

35、的觀測數(shù)據(jù)）。有的機型還配有PCMCIA閃存卡來加大數(shù)據(jù)存儲量。 全站儀上通常均設(shè)有一個標準RS-232C數(shù)據(jù)通訊接口，或USB接口，使數(shù)據(jù)的雙向通訊更加快捷可靠。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,57,全站儀通訊接口關(guān)系圖,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,58,3.3 精密測距儀器與電子全站儀,二、電子全站儀及其使用,電子全站儀除上述測角和測距基本功能外，在實際工程中通常還具有以下高級應(yīng)用功能： （1）三維坐標測量 （2）后方交會測量 （3）施工放樣測量 （4）對邊測量 （5）懸高測量 （6）偏心測量,1全站儀的主要

36、結(jié)構(gòu)特點 2全站儀的主要功能,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,59,全站儀的功能,1、對邊測量 如圖，分別瞄準兩個目標點處的棱鏡并觀測后，儀器即可顯示出兩個棱鏡之間的平距(HD)、斜距(S)、高差(V)和坡度（%）。對邊測量可以連續(xù)進行。,V,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,60,全站儀的功能,2、懸高測量 如圖，要測量某些不能設(shè)置反射棱鏡的目標（高壓電線、橋梁桁架）的高度時，可在目標正上方或正下方處安置棱鏡，輸入棱鏡高h1，瞄準棱鏡并觀測后，再瞄準目標，儀器即可顯示目標的高度H,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué)

37、 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,61,全站儀的功能,3、后方交會測量 如圖，全站儀安置在某一待定點上，通過對兩個以上的已知點處的棱鏡進行觀測，并輸入各已知點三維坐標及儀器高和棱鏡高后，全站儀即可顯示待定點的三維坐標。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,62,4、三維坐標測量 如圖，將全站儀安置在已知點A，棱鏡設(shè)置在待定點P，輸入A點已知坐標及儀器高和棱鏡高后，先后視已知點B并輸入B點坐標（后視已知點是為了設(shè)置方向位角）然后瞄準P點處棱鏡并進行觀測，儀器即可顯示待定P的三維坐標。,A,P,B,全站儀的功能,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,63,全站儀的功能,5、放樣測量 將要測設(shè)的角度和邊長（或坐標值）輸入全站儀，在放樣過程中儀器顯示角度和邊長的實測值與放樣值之差，根據(jù)顯示的偏離值及符號調(diào)整棱鏡位置，直至偏離值為零，此時棱鏡所處位置即為要測設(shè)的點位。有的電子全站儀還可通過圖形顯示出棱鏡上下左右前后的移動方向。,2020年8月1日星期六,合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院測量教研室,64,全站儀的功能,6、偏心測量 如圖，若侍定點處不能設(shè)置棱鏡，可將棱鏡設(shè)置在待定點的左側(cè)或右