Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying 主要内容主要内容4.1 工程测量的测量定位方法 4.2 角度测量 4.3 距离测量 4.4 高程测量 4.5 准直测量 4.6 坐标测量 4.7 水深测量 4.8 其他测量仪器 Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.1 工程测量的测量定位方法工程测量点坐标的测定方法主要有极坐标法、交会法、导 线法等。除了坐标外，方位角也是一个重要的概念。工程测量的平面坐标系一般采用高斯-克吕格平面直角坐 标系或独立的平面直角坐标系，高程采用正常高程系统。通常 用点的二维平面坐标和海拔高程来表示点的位置。在小范围的 施工和工业测量中，一般还可采用独立的空间三维直角坐标系 。工程测量最基本的任务有二个，一是测量或测定，即确 定被测对象上任意一点在某一特定坐标系中的位置，可用二维 或三维坐标来描述，二是放样或测设，即根据设计数据（如已 知坐标）放样出测设对象在现实空间中的位置。测量和放样都 是通过角度、距离、高差等观测量来最终确定点的位置Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.2 角度测量 光学经纬仪的基本组成 经纬仪水平角观测 经纬仪竖直角观测 电子经纬仪 目标照准与测角自动化 全自动陀螺经纬仪Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.2 角度测量 全自动陀螺经纬仪经纬仪与陀螺仪配合使用，成为陀螺经 纬仪。利用陀螺仪寻找真北方向，因此陀螺 经纬仪可以测出某一方向与真北方向的夹角 ，也就是该方向的地理方位角。因陀螺经纬仪定向不需要外部基准，并 不受地形、气候、外界磁场等因素的影响， 因此在矿山、隧道、地铁等地下工程测量以 及远程武器机动发射等军事领域得到广泛的 应用。Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.2 角度测量 全自动陀螺经纬仪对于悬挂式的陀螺经纬仪按结 构可分为两类：一类是陀螺仪架在 经纬仪之上，陀螺仪作为上架附件 ，不定向时可将其卸下，经纬仪可 单独使用；另一类是将陀螺仪安装 在经纬仪的下部，两者紧密相连， 经纬仪不能单独使用。自动化陀螺经纬仪一般由自动陀螺仪和电子经纬仪组成。 陀螺经纬仪按灵敏部的结构方式，可分为悬挂式、液体漂浮式 几混合式。Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.2 角度测量 全自动陀螺经纬仪经纬仪与陀螺仪 配合使用，成为陀螺 经纬仪。目前，自动 化陀螺经纬仪的主要 产品有德国威斯特发 伦采矿联合公司的 Gyromat2000和日 本索佳公司 (SOKKIA)的AGP1 等Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.3 距离测量 一、钢尺量距 二、电磁波测距脉冲式测距原理 相位式测距原理 三、双频激光干涉测距 四、偏距测量在许多精密工程测量的实际工作中，往往需要测定一点 至一条直线的垂直距离，我们叫它偏距。这种偏距测量工作 的特点是垂直距离一般比较小，如不超过2m，绝对精度很 高，一般要求达到几十个微米。1、用带有探测器的尼龙丝准直系统测量偏距2、用带有跟踪接收机的激光准直系统测量垂距 Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.4 高程测量一、几何水准测量 二、液体静力水准测量几何水准测量是依据水平视线来测定两点间高差的，而 水平视线靠调平水准管来实现。若直接依据静止的水平面来 测定两点（或多点）之间的高差，则称为液体静力水准测量 。Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.4 高程测量三、三角高程测量 Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.4 高程测量四、倾斜测量 地面或建筑物的倾斜除了用常规的测量方法测定两点间高差的变化之外，也可以用倾斜仪测量。目前倾斜仪的种类很多，大体可以分为“短基线”倾斜仪和“长基线”倾斜仪两种。前者一般用垂直摆锤或水准气泡作为参考线；后者一般根据静力水准测量的原理做成。 Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.5 准直测量准直测量用于测定某一方向上点位的相对变化，可以是水 平方向，也可以是垂直方向。准直测量方法很多，有测小角法 、活动标牌法、激光准直法和引张线法等。激光准直法根据其原理分为两类：利用激光方向性强的特点，进行直接测量；利用激光单色性好的优点，进行衍射法准直。垂直激光准直（激光铅直仪）可用于测定高层建筑物的摆 动。机械法垂直准直有正锤或倒锤两种，它们用于观测建筑物 的挠度和倾斜。埋设在稳固基岩上的倒锤还可以用作变形观测 的基准点。Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.6 坐标测量一、全站仪测量 二、GPS测量 三、激光跟踪仪和全站仪一样，激光跟踪仪是一种精密三坐标测 量仪器，它具有测量精度高、实时快速、动态测量 、便于移动等优点。在航空航天、汽车制造、电子 工业、高能粒子加速器工程的设备检测与安装，以 及大尺寸计量等行业中，有广泛应用。目前，国际 上主要有三家仪器公司生产激光跟踪仪，分别是瑞 士徕卡公司，美国SMX公司、API公司。Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.6 坐标测量三、激光跟踪仪Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.6 坐标测量三、激光跟踪仪Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.6 坐标测量四、激光扫描仪Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.7 水深测量水深测量的主要仪器有回声测深仪、多波束测深仪以及近 年来发展起来的机载激光测深系统等一、水深测量的简单工具测深杆（sounding rod）适用于水深小于5m且流速不大的浅水区。测深杆一般用烘直的竹杆制成，也可以用硬质塑料管、玻璃钢管或金属管制成。杆底装一直径约10cm的木圈，目的是不让测深杆插入淤泥中而影响测深精度。杆身漆成分划，例如把1m、3m、5m漆成白色，2m、4m、6m漆成红色，分别用白色与红色细线标明0.1m的位置，黑色细线标明0.5m的位置。全部分划要从木圈底面起算。Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.7 水深测量一、水深测量的简单工具测深绳（lead）可用于水深较大的情况。它一般 用柔性、耐拉、伸缩性小的绳索（如多芯电缆，夹有 钢丝的棉、麻绳等）制成。下端结一34kg的测深 锤。在绳上用色带标明尺度，例如可以每1、3、7、 9整米处结上白色带（或绳），2、4、6、8整米处结 上红色带，5m和10m处结白黑或红黑两种色带。尺 度一般自锤底起算。用这样的绳测深时，可以估读到 0.1m。用测深绳可以测量小于20m的水深，它适用 于流速小、船速小、底质较硬的条件下工作。Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering SurveyingChapter 4 Instruments and Method of Engineering Surveying4.7 水深测量二、回声测深仪回声测深仪由换能器和控制仪两大部分组成。在控制仪指挥下发射换 能器按预定的时间间隔发生短促的电脉冲，并转换成超声波向水下发射。 该声波自水底反射后向上，其中一部分反射波被接收换能器接收，并转换 为电脉冲，经放大后输入控制仪。发射脉冲与接收脉冲之时间间隔即，从 而就可以求出水深了。例如，有的仪器把发射脉冲在纸或记录器上记录为 基线，而回声波脉冲因有延迟而与基线有一段