水准仪经纬仪全站仪GPS测量使用基本理论与方法ppt课件.ppt

连线平行2 2）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1 1、、2 2 3 3）转动仪器）转动仪器90900 0，运用法则，旋转脚螺旋，运用法则，旋转脚螺旋3 3 气泡居中，气泡居中，1、、2等高等高123气泡居中，气泡居中，3与与1、、2等高等高12332（4）架头上移动仪器，精确对中 (5)脚螺旋精平 (6) 反复（4）、（5）两步 33角度测量方法包括：角度测量方法包括：角度测量方法包括：角度测量方法包括：u u测回法测回法测回法测回法u u方向观测法方向观测法方向观测法方向观测法2.3角度测量方法34一、测回法1、适用：2个方向的单角（∠AOB）2、步骤、步骤：：（边讲边操作示范）（边讲边操作示范）（（1 1）盘左瞄准左边）盘左瞄准左边A A，配度盘至，配度盘至0 00 00X´0X´，读取，读取a a1 12 2）顺时针旋转瞄准右边）顺时针旋转瞄准右边B B，读取，读取b b1 1 则上半测回角值则上半测回角值: :ββ1 1= b= b1 1-a-a1 1 1测站测站ABOa1b135（3）倒镜成盘右，瞄准右边B，读取b2。

4）逆时针旋转瞄准左边）逆时针旋转瞄准左边A，读取，读取a2 则下半测回角值则下半测回角值:ββ2 2= = b2- -a2 2测站测站ABOa2b2（（5）计算角值）计算角值 若：若：ββ1 1- -ββ2 2≤±40"≤±40"（图根级）（图根级）则有：则有： ββ = = （（ββ1 1+ +ββ2 2））/2/2363、测回法记录格式254 24 06180 05 0074 19 06右右ABO左左AB00 04 1874 23 42 74 19 2474 19 15ABO 测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标水平度盘读水平度盘读数数      半测回半测回角值角值     一测回一测回角值角值     示示 意意 图图37u测回法小结测回法小结:u度盘配置方法度盘配置方法: : 若观测若观测N N个测回，各测回间按个测回，各测回间按180180/N/N的差值来配置度盘的差值来配置度盘38二、方向观测法1．适用：在一个测站上需要观测两个以上方向。

．适用：在一个测站上需要观测两个以上方向2．步骤：（有四个观测方向）．步骤：（有四个观测方向）ABOCD（（（（1 1）上半测回）上半测回）上半测回）上半测回选择一明显目标选择一明显目标选择一明显目标选择一明显目标A A A A作为起始方向（零方向），用盘左作为起始方向（零方向），用盘左作为起始方向（零方向），用盘左作为起始方向（零方向），用盘左瞄准瞄准瞄准瞄准A A A A，配置度盘，顺时针依次观测，配置度盘，顺时针依次观测，配置度盘，顺时针依次观测，配置度盘，顺时针依次观测A A A A、、、、B B B B，，，，C C C C，，，，D D D D，，，，A A A A盘盘左左零方向零方向39（2）下半测回倒镜成盘右，逆时针依次观测倒镜成盘右，逆时针依次观测A A，，D D，，C C，，B B，，A A同理各测回间按同理各测回间按1801800 0/N/N的差值，来配置水平度盘的差值，来配置水平度盘 ABOCD盘盘右右零方向零方向403．计算、记录（（1）半测回归零差）半测回归零差: J2 ≤ 12 " ；；J6 ≤ 18 " （（2））2C值（两倍照准误差）值（两倍照准误差）: 2C=盘左读数－（盘右读数盘左读数－（盘右读数±180°）。

一测回内一测回内2C互差：互差：J2≤18 " ；；J6不作要求不作要求41（（3）各方向盘左、盘右读数的平均值：）各方向盘左、盘右读数的平均值： 平均值平均值=[=[盘左读数盘左读数+ +（盘右读数（盘右读数±180±180º º））]/2]/2 注意：零方向观测两次，应将平均值再取平均注意：零方向观测两次，应将平均值再取平均4）归零方向值）归零方向值 将各方向平均值分别减去零方向平均值，即得各方向归零方向值将各方向平均值分别减去零方向平均值，即得各方向归零方向值5）各测回归零方向值的平均值）各测回归零方向值的平均值 同一方向值各测回间互差同一方向值各测回间互差:J2 ≤ 12" :J2 ≤ 12" ；；J6 ≤ 24" J6 ≤ 24" 42三、竖直角的计算公式顺时针注记顺时针注记α左左=90°-L α右右=R-270° 故一测回竖直角故一测回竖直角 α=（（α左左+α右右））/2 432、逆时针注记故有故有:α左左= L -90° α右右=270°- R一测回竖直角一测回竖直角: α=（（α左左+α右右））/2 44四、经纬仪放样方法后视点后视点测站点测站点待测量点待测量点经纬仪常用的放样方法有极坐标法和交会法，极坐标法需要经纬仪和钢卷尺配合放样，其具体过程如下图所示： 1）分别计算出测站点到后视点和待测量点的方位角，确定出放样的转角α ，并计算出待测量点到测站点的距离S。

452）将经纬仪架在测站点上，后视后视点，转动转角α ，确定出待测量点的方向3）顺着测站点到待测量点的方向上用钢卷尺拉出距离S，确定处待测量点 若：在放样时，只有经纬仪或者只有钢卷尺的时候怎样放样？ 46角度交会法ABP(X(XA A,Y,YA A) )(X(XB B,Y,YB B) )(X(XP P,Y,YP P) )设计设计1、适用：不便量距时、适用：不便量距时2、方法：、方法：（（1 1）） 计算测设元素计算测设元素 1 1、、  2 22 2）拨水平角，交出）拨水平角，交出P P点 12测设时，通常先沿测设时，通常先沿APAP、、BPBP 的方向线打的方向线打““十字桩十字桩””，， 然后交会出然后交会出P P点位置注意交会角注意交会角 3030  15015047距离交会法 1、适用：距离较短，便于量距时适用：距离较短，便于量距时2、方法：、方法： （（1 1）计算平距）计算平距APAP、、BPBP2 2）量取）量取APAP、、BPBP，交会出点，交会出点P PABP(X(XA A,Y,YA A) )(X(XB B,Y,YB B) )(X(XP P,Y,YP P) )设计设计482.4经纬仪的检验与校正经纬仪的主要轴线经纬仪的主要轴线:1 1、竖轴、竖轴VVVV2 2、水准管轴、水准管轴LLLL3 3、横轴、横轴HHHH4 4、视准轴、视准轴CCCC5 5、圆水准器轴、圆水准器轴L L’L L’LLHHCCVVL’L’49一、经纬仪轴线应满足的条件一、经纬仪轴线应满足的条件1 1、、VV⊥LL VV⊥LL ——照准部水准管轴的检校。

照准部水准管轴的检校2 2、、HH⊥HH⊥十字丝竖丝十字丝竖丝——十字丝竖丝的检校十字丝竖丝的检校3 3、、HH⊥CC HH⊥CC ——视准轴的检校视准轴的检校LLHHCCVVL’L’504．HH⊥VV——横轴的检校5．竖盘指标差应为零 ——指标差的检校6．光学垂线与VV重合 ——光学对中器的检校7. LL∥VV——圆水准器的检验与校正(次 要) LLHHCCVVL’L’51二、光学对中器的检校 （（1 1）检验：精密安置仪器后，将刻划中心在地面上投下一点，再旋转照准部，每隔）检验：精密安置仪器后，将刻划中心在地面上投下一点，再旋转照准部，每隔120°120°投下投下一点，若三点不重合，则需校正一点，若三点不重合，则需校正2 2）校正：用拨针使刻划中心向三点的外接圆心移动一半校正：用拨针使刻划中心向三点的外接圆心移动一半52三、圆水准器的检校（（1 1）检验：）检验：精平（水准管气泡居中）后，若圆水准气泡不居中，则需校正2 2）校正：）校正：用圆水准气泡校正螺丝使其居中 53内容提要:u全站仪简介全站仪简介u全站仪的功能全站仪的功能u全站仪中线测设及断面测量简介全站仪中线测设及断面测量简介3.全站仪功能介绍54全站仪简介 一、全站仪的发展一、全站仪的发展 optical theodolite—electronic theodoliteSteel tape ——— EDM(图片图片)55二、全站仪构造徕卡徕卡TPS700TPS700系列卓越中系列卓越中文全站仪文全站仪拓普康拓普康GTS 332W 全站全站仪仪索佳索佳10系列全站仪系列全站仪56尼康尼康DTM801 系列全站系列全站仪仪宾得全站仪宾得全站仪PTS V2南方南方NTS 202 205全站仪全站仪57棱镜58全站仪的功能介绍 1．角度测量．角度测量（（1）功能：）功能：•测水平角测水平角•竖直角竖直角（（2）方法：）方法：与经纬仪相同。

与经纬仪相同若要测出水平角若要测出水平角∠∠AOBAOB，则：，则：aobAOB59u当精度要求不高时——只需半测回：瞄准瞄准A A点点————置零（置零（0SET0SET））————瞄准瞄准B B点，记下水平度盘点，记下水平度盘HRHR的大的大小aobAOB60u当精度要求高时：——可用测回法步骤同用经纬仪操作，配置度盘时，可以用步骤同用经纬仪操作，配置度盘时，可以用““置盘置盘””（（H SETH SET））AaobBO612. 距离测量距离测量（（1）功能：）功能：可测量平距、高差和斜距（全站仪可测量平距、高差和斜距（全站仪 镜点至棱镜镜点间高差及斜距）镜点至棱镜镜点间高差及斜距）（（2）方法：）方法： 照准棱镜点，按照准棱镜点，按MEAS 全站仪全站仪(total station)反光棱镜反光棱镜(reflector)S=cΔt/2623．坐标测量（（1）功能：）功能：测出目标点的测出目标点的(X,Y,H)(X,Y,H)（（2）原理）原理1)1)平面坐标（平面坐标（X X，，Y Y）测量原理）测量原理 632）高程（Z）测量原理 64（3）方法后视点后视点测站点测站点待测量点待测量点•1) 输入测站输入测站X，，Y，，H，仪器高，仪器高i，棱镜高，棱镜高t。

•2) 瞄准后视点，将水平度盘读数设置为测站至后视点的坐标方位角瞄准后视点，将水平度盘读数设置为测站至后视点的坐标方位角•3) 瞄准目标棱镜点，按瞄准目标棱镜点，按MEAS（测量）键测量）键654、点位放样（（1）功能：）功能： 根据设计的待放样点根据设计的待放样点P P及已知点的坐标，在实地标出及已知点的坐标，在实地标出P P点的平面位置及填挖高度点的平面位置及填挖高度XY后视点后视点测站点测站点待放样点待放样点P66（2）原理 1 1）先在待放样点的大致位置立棱镜对其进行观测，测出当前棱镜位置的坐标先在待放样点的大致位置立棱镜对其进行观测，测出当前棱镜位置的坐标XY后视点后视点测站点测站点待放样待放样点点P位置位置当前棱当前棱镜位置镜位置67 2）将当前坐标与放样点的坐标相比较，计算出其差值距离差值dD和角度差dHR或纵向差值ΔX和横向差值ΔYXY后视点后视点测站点测站点当前棱当前棱镜位置镜位置待放样点待放样点PdDdHR683）根据显示的dD、dHR或ΔX、ΔY，逐渐找到放样点的位置XY后视点后视点测站点测站点当前棱当前棱镜位置镜位置待放样点待放样点PdDdHRdHR=0000’00”dHD=0 m69全站仪中线测设及断面测量简介 基本原理基本原理•中线测设：中线测设：计算中桩坐标计算中桩坐标——全站仪点位放样（极坐标法）全站仪点位放样（极坐标法）•纵断面测量：纵断面测量：全站仪测量点的高程（三角高程测量）全站仪测量点的高程（三角高程测量）•横断面测量：横断面测量：确定横断面点位确定横断面点位——全站仪测量点的高程（三角高程测量）全站仪测量点的高程（三角高程测量） 701.中桩坐标的计算 （（1 1）直线段中桩）直线段中桩由起始点坐标和桩号里程，按由起始点坐标和桩号里程，按“坐标正算坐标正算”公式，可计算出各中桩的坐标。

公式，可计算出各中桩的坐标2 2）曲线段中桩）曲线段中桩根据曲线要素按照根据曲线要素按照“坐标正算坐标正算”公式计算出曲线上各中桩的坐标公式计算出曲线上各中桩的坐标 712.中桩的实地放样 架全站仪在（导线）控制点上，利用全站仪架全站仪在（导线）控制点上，利用全站仪“点位放样点位放样”功能，放样出各中桩功能，放样出各中桩 道路中线道路中线测站导线点测站导线点D5后视导线点后视导线点D4723.中桩高程测量（纵断面测量） 中桩高程测量是在中桩放样的同时进行的在中桩位置立棱镜，输入仪器高和棱镜高，即可中桩高程测量是在中桩放样的同时进行的在中桩位置立棱镜，输入仪器高和棱镜高，即可利用全站仪利用全站仪““三维坐标测量三维坐标测量””功能，在（导线）控制点上，测出中桩处的地面高程功能，在（导线）控制点上，测出中桩处的地面高程 734.横断面测量 横断面测量也可在中桩测设、纵断面测量的同时进行关键在于如何将棱镜立在中桩的横断面横断面测量也可在中桩测设、纵断面测量的同时进行关键在于如何将棱镜立在中桩的横断面方向上其方法主要是：方向上其方法主要是：在大致横断面方向上的变坡点处立棱镜，测出点的平面坐标。

在大致横断面方向上的变坡点处立棱镜，测出点的平面坐标74注意：在使用全站仪观测角度的时候，为了消除视差的影响，必须使十字丝与棱75 镜中心重合 十字丝与棱镜是否重合辨别方法是：上下左右晃动眼睛，十字丝始终与棱镜的中心相重合，若二者有相对的移动，则说明有视差，就会影响观测结果的精度，这样就要需要重新调整十字丝和望远镜的清晰度 调整时，先把十字丝跳到最清晰，然后调节望远镜，不时的晃动眼睛，直到十字丝与棱镜中心没有相对的移动便可读数764.测量计算基本常识一、几个基本公式一、几个基本公式1、坐标方位角的推算、坐标方位角的推算注意：若计算出的方位角注意：若计算出的方位角注意：若计算出的方位角注意：若计算出的方位角>360°>360°>360°>360°，则减去，则减去，则减去，则减去360°360°360°360°；；；； 若为负值，则加上若为负值，则加上若为负值，则加上若为负值，则加上360°360°360°360°或：772、坐标正算公式由由A、、B两点边长两点边长DAB和坐标方位角和坐标方位角αAB，，计算坐标增量。

见图有：计算坐标增量见图有： DABABA A A AB B B BXy0XABYAB其中，其中，ΔXAB=XB-XA ΔYAB=YB-YA  X XAB AB =D=DAB AB   cos cos  ABAB  Y YAB AB =D=DAB AB   sin sin  ABAB783、坐标反算公式由由A、、B两点坐标来计算两点坐标来计算αAB、、DAB DABABA A A AB B B BXy0XABYABαAB的具体的具体计计算方法如下：算方法如下： （（1）计算：）计算：79（2）计算： （（3）根据）根据ΔXAB、、ΔYAB的正负号判断的正负号判断αAB所在的象限所在的象限 80二、曲线要素与坐标的计算二、曲线要素与坐标的计算1 1、圆曲线的要素（已知转角、圆曲线的要素（已知转角αα及半径及半径R R））切切线长线长 曲曲线长线长 外距外距 切曲差切曲差 812 2、主点里程的计算、主点里程的计算ZYZY里程里程=JD=JD里程里程-T-T；； YZYZ里程里程=ZY=ZY里程里程+L+LQZQZ里程里程=YZ=YZ里程里程-L/2-L/2；； JDJD里程里程=QZ=QZ里程里程+D/2+D/2 823 3、圆曲线中桩坐标计算、圆曲线中桩坐标计算1）方位角法 如图所示，已知曲线起点的坐标（X,Y),起点处的切线方位角为β，圆曲线的半径为R，转角为α，则曲线上任意 一点Pi的坐标计算如 下： 任意点到起点的圆曲 长为 l=任意点桩号-ZY桩号 对应的圆心角为 83则任意点Pi与起始点连线的方位角和距离分别为：Pi点坐标为：842）切线支距法）切线支距法如图所示，以ZY或YZ为坐标原点，切线为X轴，过原点的半径为Y轴，建立坐标系，则Pi点在改坐标系中的坐标为：85特点：特点：特点：特点：测点误差不积累。

测点误差不积累宜以宜以QZ QZ 为界，将曲线分两部分进行测为界，将曲线分两部分进行测设86为了在已知坐标的测量控制点上进行曲线放样，必须将在过ZY点的切线直角坐标系中的曲线坐标转换到测量坐标中去ZY点切线在控制点坐标系87中的方位角为β，曲线位于ZY点切线的右侧，ZY点的测量坐标为XZH和YZH,则曲线任意点P在测量坐标系中的坐标为：如果曲线位于ZY点切线的左侧，则曲线任意点P在测量坐标系中的坐标为：88第二章 水准测量5.GPS定位原理及应用简介定位原理及应用简介一、一、GPS的定义的定义 全球定位系统全球定位系统GPSGPS（（Global Positioning SystemGlobal Positioning System））, ,是一种可以授时和测距的空间交会定点是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统的导航系统, ,可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息89GPS的特点1、、全球，全天候工作：能为用户提供连续，实时的三维位置，三维速度和精密时间不受天全球，全天候工作：能为用户提供连续，实时的三维位置，三维速度和精密时间。

不受天气的影响气的影响2 2、定位精度高：定位精度可达厘米级和毫米级定位精度高：定位精度可达厘米级和毫米级3 3、功能多，应用广：随着人们对、功能多，应用广：随着人们对GPSGPS认识的加深，认识的加深，GPSGPS不仅在测量，导航，测速，测时等方面得不仅在测量，导航，测速，测时等方面得到更广泛的应用，而且其应用领域不断扩大到更广泛的应用，而且其应用领域不断扩大90二、GPS的组成 GPS GPS定位系统由定位系统由GPSGPS卫星空间部分、地面控制部分和用户卫星空间部分、地面控制部分和用户GPSGPS接收机三部分组成接收机三部分组成 911、空间部分由21颗工作卫星和3颗备用卫星 GPS卫星图片卫星图片1922、地面控制部分Colorado springs5 55 5HawaiiAscencionDiego Garciakwajaleinu1 1个主控站个主控站: :科罗拉多科罗拉多. .斯平士u3 3个注入站个注入站: :阿森松群岛、阿森松群岛、 迭哥伽西亚、卡瓦加兰迭哥伽西亚、卡瓦加兰u5 5个监控站：个监控站： 以上主控站、注入站及夏威夷以上主控站、注入站及夏威夷。

933、用户接收部分•组成–用户–接收设备•接收设备–GPS信号接收机–其它仪器设备94按参考点的不同位置划分为：（1）绝对定位（单点定位）：在地球协议坐标系中，确定观测站相对地球质心的位置2）相对定位：在地球协议坐标系中，确定观测站与地面某一参考点之间的相对位置按用户接收机作业时所处的状态划分：（1）静态定位：在定位过程中，接收机位置静止不动，是固定的静止状态只是相对的，在卫星大地测量中的静止状态通常是指待定点的位置相对其周围点位没有发生变化，或变化极其缓慢，以致在观测期内可以忽略GPS定位的方法95（2）动态定位：在定位过程中，接收机天线处于运动状态在绝对定位和相对定位中，又都包含静态和动态两种形式动态定位96动态定位 静态定位 97GPS的测量原理98。