工程测量的仪器与方法.ppt

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,4.1 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,4.2 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,4.2 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。,4.2 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。,4.2 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,4.3 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,4.4 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。,4.4 高程测量,三、三角高程测量,4.4 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。,4.5 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。,4.6 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。,4.6 坐标测量,三、激光跟踪仪,4.6 坐标测量,三、激光跟踪仪,4.6 坐标测量,四、激光扫描仪,4.7 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。,4.7 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。,4.7 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距离，两记录线的间隔代表了水的深度。,4.8 其他测量仪器,手持式激光测距仪采用相位式激光测距，载波为红色可见激光，测距时测量员只需将测距仪放置在被测距离一端，利用可见红色激光目视瞄准另一端，启动测量即可测出距离，测量不需任何反射棱镜，且可得到3毫米以内的测量精度。如徕卡新近推出的Pro4a手持测距仪，测距精度（2倍标准差）优于1.5mm，测距范围0.3m100m以上，单次测距时间为0.54秒。,一、手持式激光测距仪,4.8 其他测量仪器,激光扫平仪能提供一个水平或垂直的基准面，通过目视或带光敏探测器的标尺在一定范围内测设一水平或垂直平面。激光扫平仪在建筑施工中的场地平整、设备安装、室内