岩土工程监测技术-第三章-监测仪器与监测原理课件.ppt

1、1、表面变形、表面变形(外观外观)观测仪器观测仪器2、内部相对位移观测仪器、内部相对位移观测仪器3、岩土体的倾斜变形观测仪器、岩土体的倾斜变形观测仪器4、沉降变形观测、沉降变形观测5、应力应变监测、应力应变监测6、压力测量仪器、压力测量仪器7、地下水监测、地下水监测8、TDR监测监测第三讲第三讲监测仪器与工作方法监测仪器与工作方法第一节第一节 表面变形（外观）观测仪器表面变形（外观）观测仪器1、表面变形观测方法（外观法）概述：、表面变形观测方法（外观法）概述： 外观法是以被观测物体的表面变形为观测对象的外观法是以被观测物体的表面变形为观测对象的一种方法。一种方法。特点：特点：观测点在被观测物体

2、的表面；测点观测点在被观测物体的表面；测点或仪器具有可接触、可更换、非完全埋入等特点或仪器具有可接触、可更换、非完全埋入等特点。外观仪器外观仪器可分通用仪器和专用仪器可分通用仪器和专用仪器 。 通用仪器：通用仪器：光学经纬仪、光学水准仪、电磁波测距光学经纬仪、光学水准仪、电磁波测距仪、电子全测仪、电子水准仪等。通用仪器主要是工仪、电子全测仪、电子水准仪等。通用仪器主要是工程测量仪器。程测量仪器。 专用仪器：专用仪器：主要应用在精密工程测量领域。其中，主要应用在精密工程测量领域。其中，包括机械式、光电式及光机电包括机械式、光电式及光机电( (子子) )结合式的仪器或测结合式的仪器或测量系统。特点

3、是：高精度、自动化、遥测和持续观测。量系统。特点是：高精度、自动化、遥测和持续观测。 如正、倒锤与垂线观测仪、引张线，激光准直仪、如正、倒锤与垂线观测仪、引张线，激光准直仪、铅直仪、静力水准测量系统等。铅直仪、静力水准测量系统等。1、表面变形观测方法（外观法）概述：、表面变形观测方法（外观法）概述： 外观法中以外观法中以精密大地测量精密大地测量技术最为成熟、精度较高，是技术最为成熟、精度较高，是目前广泛使用的最有效的外观方法。目前广泛使用的最有效的外观方法。 精密大地测量技术是从工程测量方法发展起来的。精密大地测量技术是从工程测量方法发展起来的。 工程测量的主要功能为定位：测点的三维座标。工程

4、测量的主要功能为定位：测点的三维座标。 精密大地测量的主要功能是：测点三维座标随时间的变精密大地测量的主要功能是：测点三维座标随时间的变化。其精度要求较高。化。其精度要求较高。 对精度要求较高的变形监测，一般应形成变形对精度要求较高的变形监测，一般应形成变形观测控制网观测控制网进行观测，包括水平位移监测网和垂直位移监测网。进行观测，包括水平位移监测网和垂直位移监测网。 变形监测网由变形监测网由三种点三种点（基准点、工作基点、变形监测点）（基准点、工作基点、变形监测点）和和两种等级的网两种等级的网：基准网、次级网（由工作基点、变形监测：基准网、次级网（由工作基点、变形监测点形成）。点形成）。 观

5、测方法：测距、测角、测水准、准直线等。观测方法：测距、测角、测水准、准直线等。 视准线、边角网、交会法、导线法等。视准线、边角网、交会法、导线法等。第一节第一节 表面变形观测仪器表面变形观测仪器2 2、水准仪、水准仪水准仪的基本结构及功能水准仪的基本结构及功能（一）水准测量仪器（一）水准测量仪器水准测量用的仪器、工具：水准测量用的仪器、工具：1.1.水准仪水准仪水准仪的作用就是提供一条水平视线水准仪的作用就是提供一条水平视线( (视准轴视准轴) )。2 2、水准尺和尺垫、水准尺和尺垫 水准尺是水准测量中用于高差量度的标尺，水准尺制水准尺是水准测量中用于高差量度的标尺，水准尺制造用材有优质木材、

6、合金材和玻璃钢等几种，有造用材有优质木材、合金材和玻璃钢等几种，有2m2m，3m3m，5m5m等多种长度和整尺、折尺、塔尺等多种类型。水准尺按等多种长度和整尺、折尺、塔尺等多种类型。水准尺按精度高低可分为精密水准尺和普通水准尺。精度高低可分为精密水准尺和普通水准尺。(1) (1) 普通水准尺普通水准尺 材料：用木料、铝材和玻璃钢制成。材料：用木料、铝材和玻璃钢制成。 结构：尺长多为结构：尺长多为3m3m，两根为一副，且为双面（黑、红，两根为一副，且为双面（黑、红面）刻划的直尺，每隔面）刻划的直尺，每隔1cm1cm印刷有黑白或红白相间的分划。印刷有黑白或红白相间的分划。每分米处注有数字，对一对水

7、准尺而言，黑、红面注记每分米处注有数字，对一对水准尺而言，黑、红面注记的零点不同。黑面尺的尺底端从零开始注记读数，两尺的零点不同。黑面尺的尺底端从零开始注记读数，两尺的红面尺底端分别从常数的红面尺底端分别从常数4687mm4687mm和和4787mm4787mm开始，称为尺开始，称为尺常数常数K K。即。即K1=4.687 mK1=4.687 m， K2=4.787 mK2=4.787 m。设尺常数是为了检核用。设尺常数是为了检核用。2 2、水准仪、水准仪（2 2）精密水准尺）精密水准尺 材料：框架用木料制成，分划部分用镍铁合金做成带状。材料：框架用木料制成，分划部分用镍铁合金做成带状。 结构

8、：尺长多为结构：尺长多为3m3m，两根为一副两根为一副。在尺带上有左右两排。在尺带上有左右两排线状分划，分别称为基本分划和辅助分划，格值线状分划，分别称为基本分划和辅助分划，格值1cm1cm。这。这种水准尺配合精密水准仪使用。种水准尺配合精密水准仪使用。（3 3）尺垫（尺台）尺垫（尺台） 水准测量中有许多地方需要设置转点水准测量中有许多地方需要设置转点( (中间点中间点) )，为防，为防止观测过程中尺子下沉而影响读数的准确性，应在转点处止观测过程中尺子下沉而影响读数的准确性，应在转点处放一尺垫。尺垫一般由平面为三角形的铸铁制成，下面有放一尺垫。尺垫一般由平面为三角形的铸铁制成，下面有三个尖脚，

9、便于踩入土中，使之稳定。上面有一突起的半三个尖脚，便于踩入土中，使之稳定。上面有一突起的半球形小包，立水准尺于球顶，尺底部仅接触球顶最高的一球形小包，立水准尺于球顶，尺底部仅接触球顶最高的一点，当水准尺转动方向时，尺底的高程不会改变。点，当水准尺转动方向时，尺底的高程不会改变。2 2、水准仪、水准仪按精度水准仪可分为按精度水准仪可分为DS05DS05、DS1DS1、DS3DS3、DS10DS10等几个等级：等几个等级：DS05-DS05-每千米水准测量的全中误差为每千米水准测量的全中误差为0.5 mm0.5 mm，用于，用于高等级水准测量；高等级水准测量；DS1-DS1-每千米水准测量的全中误

10、差为每千米水准测量的全中误差为1.0 mm1.0 mm，用于，用于高等级水准测量；高等级水准测量；DS3-DS3-每千米水准测量的全中误差为每千米水准测量的全中误差为3.0 mm3.0 mm，用于，用于一般工程测量和地形测量；一般工程测量和地形测量；DS10-DS10-每千米水准测量的全中误差为每千米水准测量的全中误差为10.0 mm10.0 mm，用，用于一般工程测量和地形测量。于一般工程测量和地形测量。DSDS为为“大地大地”、“水准仪水准仪”的汉语拼音缩写。的汉语拼音缩写。2 2、水准仪、水准仪水准仪由照准部和基座两部分组成。水准仪由照准部和基座两部分组成。 1 1）基座）基座 用于支撑

11、用于支撑照准部，上有三个脚螺旋，其作用是整平仪器。照准部，上有三个脚螺旋，其作用是整平仪器。2)2)照准部照准部 照准部由望远镜、水准器和控制螺旋等组成，能绕水准仪的竖轴在照准部由望远镜、水准器和控制螺旋等组成，能绕水准仪的竖轴在水平面内作全圆转。水平面内作全圆转。望远镜望远镜: :作用是照准和提供一条水平线作用是照准和提供一条水平线( (视准轴视准轴) )，并在水准尺上读数。，并在水准尺上读数。水准器：照准部上有两个水准器。水准器：照准部上有两个水准器。个是圆水准器，其水准管轴与竖轴个是圆水准器，其水准管轴与竖轴平行，水准器格值平行，水准器格值882mm2mm，；另一个是管水准器，；另一个是

12、管水准器( (又称水准管又称水准管) )，格值，格值为为20202mm2mm，用于视准轴精密置平。，用于视准轴精密置平。 控制螺旋：制动螺旋，使照准部固定控制螺旋：制动螺旋，使照准部固定 水平微动螺旋：用于精确瞄准；微倾螺旋，用于精确整平。水平微动螺旋：用于精确瞄准；微倾螺旋，用于精确整平。 2 2、水准仪、水准仪 水准仪的使用方法水准仪的使用方法（一）水准仪的操作步骤（一）水准仪的操作步骤在安置仪器之前，应选择合适的在安置仪器之前，应选择合适的地点放好仪器的三脚架，其位置应位于两标尺中间。高地点放好仪器的三脚架，其位置应位于两标尺中间。高度适中，架头大致水平，上架后的仪器要立即用中心螺度适中

13、，架头大致水平，上架后的仪器要立即用中心螺丝固定于三脚架上，脚架要踩实。用水准仪进行水准测丝固定于三脚架上，脚架要踩实。用水准仪进行水准测量的操作程序如下：量的操作程序如下：粗平粗平瞄准瞄准精平精平读数读数1 1、粗平、粗平转动脚螺旋，使圆水准器气泡居中，称为粗平。转动脚螺旋，使圆水准器气泡居中，称为粗平。2 2、水准仪、水准仪2 2、瞄准、瞄准 松开制动螺旋，先用望远镜的外瞄准器瞄准水准尺，松开制动螺旋，先用望远镜的外瞄准器瞄准水准尺，制动照准部，调焦使水准尺成像清晰，调目镜使十字丝清制动照准部，调焦使水准尺成像清晰，调目镜使十字丝清晰，消除视差，该过程称粗略瞄准。在望远镜内找到水准晰，消除

14、视差，该过程称粗略瞄准。在望远镜内找到水准尺像，再用微动螺旋使十字丝的竖丝与水准尺的一边重合，尺像，再用微动螺旋使十字丝的竖丝与水准尺的一边重合，称为精确瞄准。称为精确瞄准。3 3、精平、精平 调节微倾螺旋，使水准管观察孔中的两半部分气泡精调节微倾螺旋，使水准管观察孔中的两半部分气泡精确吻合，此时望远镜的视准轴精平。确吻合，此时望远镜的视准轴精平。2 2、水准仪、水准仪4 4、读数、读数 水准仪精平后，应立即用十字丝的中横丝在水准尺上读水准仪精平后，应立即用十字丝的中横丝在水准尺上读数。读数时先看估读的毫米数，然后以毫米为单位报出四位数。读数时先看估读的毫米数，然后以毫米为单位报出四位读数，如

15、读数，如2.7532.753米读成米读成27532753，这样读数可防止读、记及计算，这样读数可防止读、记及计算中的错误和不必要的误会。中的错误和不必要的误会。2 2、水准仪、水准仪1 1、水准点位：水准高程的标志，有永久和临时点两类。、水准点位：水准高程的标志，有永久和临时点两类。2 2、两水准点间高差测定的基本方法：、两水准点间高差测定的基本方法： 当两水准点间的距离较近，可设站一次测定两点间的高当两水准点间的距离较近，可设站一次测定两点间的高差，此时水准尺应直接立于水准点上。当两水准点相距较远，差，此时水准尺应直接立于水准点上。当两水准点相距较远，需在两点间设若干站，分别测出各站的高差，

16、各测站高差之需在两点间设若干站，分别测出各站的高差，各测站高差之和，即为两水准点和，即为两水准点ABAB间的高差间的高差h hABAB。2 2、水准仪、水准仪索佳自动安平水准仪 DS30 DS32 等(天津欧波) 苏光DSZ3水准仪 高精度水准仪-美国天宝 徕卡精密水准仪 精密水准仪精密水准仪 威尔持威尔持N3型精密水准仪型精密水准仪 该 仪 器 物 镜 的 有 效 孔 径 为该 仪 器 物 镜 的 有 效 孔 径 为50mm，望远镜放大倍率为，望远镜放大倍率为40倍，倍，水准器格值为水准器格值为102mm。倾斜。倾斜螺旋上有分划盘，其转动范围约螺旋上有分划盘，其转动范围约七周。转动测微螺旋可

17、使水平视七周。转动测微螺旋可使水平视线在线在厘米范围内平移，测微器厘米范围内平移，测微器分划尺相应有分划尺相应有100格故测微器分格故测微器分划尺划尺最小格值为最小格值为0.1mm。2 2、水准仪、水准仪1望远镜目镜；望远镜目镜；2照亮水准气泡的照亮水准气泡的反光镜；反光镜；3倾斜螺旋；倾斜螺旋；4调焦调焦螺旋；螺旋；5平行玻璃板测微螺旋平行玻璃板测微螺旋6平行玻璃板旋转轴；平行玻璃板旋转轴；7水平水平微动螺旋；微动螺旋；8一水平制动螺旋；一水平制动螺旋；9脚螺旋；脚螺旋；10脚架脚架 蔡司蔡司Ni004型精密水准仪型精密水准仪 主要持点是对热影响的感应主要持点是对热影响的感应较小，外界温度变

18、化时，水准轴较小，外界温度变化时，水准轴与视准轴之间的交角与视准轴之间的交角i的变化很小，的变化很小，这是因为望远镜、管状水准器和这是因为望远镜、管状水准器和平行玻璃板的倾斜设备等部件，平行玻璃板的倾斜设备等部件，都装在一个附有绝热层的金属套都装在一个附有绝热层的金属套筒内，这样就保证了水准仪上这筒内，这样就保证了水准仪上这些部件的温度迅速达到平衡。仪些部件的温度迅速达到平衡。仪器物镜的有效孔径为器物镜的有效孔径为56mm56mm，望远，望远镜放大倍率为镜放大倍率为4444倍。水准器格值倍。水准器格值为为10102mm2mm。 2 2、水准仪、水准仪1望远镜目镜；望远镜目镜；2调焦螺旋；调焦螺

19、旋；3概概略置平水准器；略置平水准器；4倾斜螺旋；倾斜螺旋；5望望远镜物镜；远镜物镜；6测微螺旋；测微螺旋；7读数放读数放大镜；大镜；8水平微动螺旋；水平微动螺旋；9脚螺旋脚螺旋 国产国产Sl型精密水淮仪该仪器是北京测绘仪器厂生产型精密水淮仪该仪器是北京测绘仪器厂生产的。物镜的有效孔径为的。物镜的有效孔径为50mm，望远镜放大倍率为，望远镜放大倍率为40倍，水准器格值为倍，水准器格值为102mm。2 2、水准仪、水准仪瑞士瑞士Leica公司生产的公司生产的DN03精密数字水准仪精密数字水准仪 数字水准仪数字水准仪 将编码了的水准尺影像进行处理，将编码了的水准尺影像进行处理，由传感器从望远镜中获

20、得在刻有二进由传感器从望远镜中获得在刻有二进制条码的专用水准尺上的测量信号，制条码的专用水准尺上的测量信号，由微处理器自动计算水准尺上的读数由微处理器自动计算水准尺上的读数及仪器到水准尺的水平距离，所测数及仪器到水准尺的水平距离，所测数据可显示，也可存储在据可显示，也可存储在PCMCIA卡上。卡上。3 3、经纬仪、经纬仪按测角精度分：按测角精度分： DJDJ0707 一测回水平方向中误差一测回水平方向中误差0.7:0.7:用于一等三角用于一等三角; ; DJDJ1 1 一测回水平方向中误差一测回水平方向中误差1.0:1.0:用于一、二等三角用于一、二等三角; ; DJDJ2 2 一测回水平方向

21、中误差一测回水平方向中误差2.0:2.0:用于三、四等三角用于三、四等三角; ; DJDJ6 6 一测回水平方向中误差一测回水平方向中误差6.0:6.0:用于地形测图、一般工程。用于地形测图、一般工程。 DJDJ为为“大地大地”、“经纬仪经纬仪”的汉语拼音缩写。的汉语拼音缩写。 经纬仪用于测角，包经纬仪用于测角，包括水平角和竖直角测量。括水平角和竖直角测量。经纬仪的分类：经纬仪的分类： 游标经纬仪、游标经纬仪、光学经纬仪光学经纬仪电子经纬仪。电子经纬仪。2级光学经纬仪级光学经纬仪J2型光学经纬仪有我国苏州光学仪器厂型光学经纬仪有我国苏州光学仪器厂生产的生产的JGJ2经纬仪，与经纬仪，与J2型同

22、等精度的由德国型同等精度的由德国蔡司厂生产的蔡司厂生产的010经纬仪和瑞土威尔持厂生产经纬仪和瑞土威尔持厂生产的的T2经纬仪等。这些仪器的基本结构和读数经纬仪等。这些仪器的基本结构和读数测微原理都是相仿的。测微原理都是相仿的。 威尔特威尔特T2经纬仪测微设备的构造原理是采用双平行玻璃板光经纬仪测微设备的构造原理是采用双平行玻璃板光学测微器。学测微器。T2经纬仪水平度盘格值为经纬仪水平度盘格值为20，测微器格值为，测微器格值为1。读数方法是使用测微螺旋使度盘对径分划线重合，然后进行读数，读数方法是使用测微螺旋使度盘对径分划线重合，然后进行读数，这种读数方法一般称为重合法读数。这种读数方法一般称为

23、重合法读数。 3 3、经纬仪、经纬仪光学经纬仪的结构与功能光学经纬仪的结构与功能1 1、基座部分基座部分 基座构成与功能同水准仪。基座构成与功能同水准仪。 2 2、照准部照准部 照准部是经纬仪的主要部件，照准部部分的部件有水照准部是经纬仪的主要部件，照准部部分的部件有水准管、光学对点器、支架、横轴、竖直度盘、望远镜、度准管、光学对点器、支架、横轴、竖直度盘、望远镜、度盘读数系统等。盘读数系统等。3 3、度盘部分度盘部分 光学经纬仪度盘有水平度盘和垂直度盘，均由光学玻光学经纬仪度盘有水平度盘和垂直度盘，均由光学玻璃制成。水平度盘沿着全圆从璃制成。水平度盘沿着全圆从0 0360360顺时针刻画，顺

24、时针刻画，最最小格值一般为小格值一般为1 1或或3030。3 3、经纬仪、经纬仪4 4、度盘读数装置及读数方法度盘读数装置及读数方法 光学经纬仪的读数系统包括光学经纬仪的读数系统包括水平和垂直度盘、测微装置、读数显微镜等几个部分。水平水平和垂直度盘、测微装置、读数显微镜等几个部分。水平度盘和垂直度盘上的度盘刻划的最小格值一般为度盘和垂直度盘上的度盘刻划的最小格值一般为1 1或或3030，在读取不足一个格值的角值时，必须在读取不足一个格值的角值时，必须借助借助测微装置测微装置，光学经光学经纬仪的读数测微器装置有测微尺和平行玻璃测微器两种。纬仪的读数测微器装置有测微尺和平行玻璃测微器两种。5 5、

25、水准器水准器 光学经纬仪上有光学经纬仪上有2 23 3个水准器，其作用是使处于工作状态的个水准器，其作用是使处于工作状态的经纬仪经纬仪垂直轴铅垂、水平度盘水平垂直轴铅垂、水平度盘水平，水准器分管水准器和园，水准器分管水准器和园水准器两种。水准器两种。光学经纬仪的结构与功能光学经纬仪的结构与功能3 3、经纬仪、经纬仪 34T2外形外形l垂直度盘照明反光镜；垂直度盘照明反光镜；2望远镜制动螺旋；望远镜制动螺旋；3望望远镜微动螺旋；远镜微动螺旋；4垂直度盘垂直度盘水准管微动螺旋；水准管微动螺旋；5水平度水平度盘照明反光镜；盘照明反光镜；6测微螺旋；测微螺旋；7读数显微镜目镜；读数显微镜目镜；8换换像

26、螺旋；像螺旋；9照准部微动螺旋；照准部微动螺旋；10光学对准器。光学对准器。 3 3、经纬仪、经纬仪 威尔特威尔特T2经纬仪测微设备的构造原理是采用双平行玻璃板光经纬仪测微设备的构造原理是采用双平行玻璃板光学测微器。学测微器。T2经纬仪水平度盘格值为经纬仪水平度盘格值为20，测微器格值为，测微器格值为1。读数方法是使用测微螺旋使度盘对径分划线重合，然后进行读数，读数方法是使用测微螺旋使度盘对径分划线重合，然后进行读数，这种读数方法一般称为重合法读数。这种读数方法一般称为重合法读数。 图图35(a)是威尔特是威尔特T2经纬仪读数显微镜视场图。最近生产的经纬仪读数显微镜视场图。最近生产的T2经纬仪

27、，读数显微镜视场略有改进，旋转测微螺旋使对径分划经纬仪，读数显微镜视场略有改进，旋转测微螺旋使对径分划线重合后按照三角形标志指示直接读出大数，如图线重合后按照三角形标志指示直接读出大数，如图35（b）所示大数为所示大数为9420，小宽度盘最小分格值，小宽度盘最小分格值半的尾读数为半的尾读数为244，全部读数为，全部读数为94224。 3 3、经纬仪、经纬仪 35 T2的读书窗3 3、经纬仪、经纬仪 国产国产JGJ2型光学经纬仪的外形和部件说明；图型光学经纬仪的外形和部件说明；图37是是JGJ2型型光学经纬仪读数显微镜的视场图。图光学经纬仪读数显微镜的视场图。图38是蔡司是蔡司010型光学经纬型

28、光学经纬仪的外形和读数显微镜的视场图。它的度盘分划线是双线。仪的外形和读数显微镜的视场图。它的度盘分划线是双线。 J2外形外形1垂直度盘反光镜；垂直度盘反光镜；2垂直度盘指标垂直度盘指标水准器观察镜；水准器观察镜；3垂直度盘指标水准微垂直度盘指标水准微动螺旋；动螺旋；4光学对中器目镜；光学对中器目镜；5水平水平度盘反光镜；度盘反光镜；6望远镜制动螺旋；望远镜制动螺旋；7光学粗照准器；光学粗照准器；8测微螺旋；测微螺旋；9望远望远镜微动螺旋；镜微动螺旋；10换像螺旋；换像螺旋；11照准照准部微动螺旋；部微动螺旋；12水平度盘变位螺旋；水平度盘变位螺旋；13纵轴固定螺旋；纵轴固定螺旋；14照准部制

29、动螺照准部制动螺旋；旋；15照准部水准器；照准部水准器；16读书目镜读书目镜筒筒3 3、经纬仪、经纬仪 37 J2经纬仪的读数窗经纬仪的读数窗 38 010型经纬仪外形及读数窗型经纬仪外形及读数窗1照准部微动螺旋；照准部微动螺旋；2度盘换像轮；度盘换像轮；3望远镜微动螺旋；望远镜微动螺旋；4测微轮；测微轮；5望远镜制动钮；望远镜制动钮；6光学照准器；光学照准器；7指指标水准器观察棱镜；标水准器观察棱镜；8望远镜焦环；望远镜焦环；9读数目镜；读数目镜；10照准部制动钮照准部制动钮3 3、经纬仪、经纬仪 利用激光对中器可以快速地对利用激光对中器可以快速地对中仪器，且可通过调激光亮度获得中仪器，且可

30、通过调激光亮度获得最理想的光斑。电子气泡也是一个最理想的光斑。电子气泡也是一个非常有用的工具，它使整平变得更非常有用的工具，它使整平变得更简单、精确。大显示屏增加了数据简单、精确。大显示屏增加了数据的易读性。亲切的图标引导您熟练的易读性。亲切的图标引导您熟练地操作仪器，轻轻按键即可轻松进地操作仪器，轻轻按键即可轻松进入各设置界面。内置的电子补偿器入各设置界面。内置的电子补偿器提高了测量精度。水平垂直方向皆提高了测量精度。水平垂直方向皆使用先进的无限位微动螺旋，没有使用先进的无限位微动螺旋，没有制动螺旋，目标照准更流畅自由。制动螺旋，目标照准更流畅自由。 3 3、经纬仪、经纬仪电子经纬仪：电子经

31、纬仪：目前电子经纬仪已基本取代了光学经纬仪。目前电子经纬仪已基本取代了光学经纬仪。名名称称使使用用区区域域精精度度可可靠靠性性修修理理效效率率外外型型用途用途方便方便程度程度自动化自动化程度程度价价格格电电子子经经纬纬仪仪较较发发达达国国家家人人为为误误差差少少较较高高容容易易高高美美观观应用应用面广面广可配可配成全成全站仪站仪直接直接显示显示可自动可自动采集采集光光经、经、电电经经价价格格一一样样光光学学经经纬纬仪仪国国内内外外落落后后地地区区人人为为误误差差大大一一般般光光路路调调整整麻麻烦烦一一般般普普通通常规常规测量测量人工人工判读判读手工记手工记录录3 3、经纬仪、经纬仪4 4、电磁

32、波测距仪、电磁波测距仪以电磁波以电磁波(光波或微波光波或微波)作为载波传输测距作为载波传输测距信号测量两点间距离的光电测距技术已成信号测量两点间距离的光电测距技术已成为距离测量的主要手段。电磁波测距仪测距具有工作轻便、为距离测量的主要手段。电磁波测距仪测距具有工作轻便、测距精度高、测程远、作业效率高和不受地形影响等优点。测距精度高、测程远、作业效率高和不受地形影响等优点。测距仪的分类测距仪的分类 按测程分按测程分 ：短程短程 5km5km以下；中程以下；中程5 515km15km；远程远程15km15km以上。以上。按精度分按精度分：高精度高精度 5mm/ km5mm/ km；中精度中精度 5

33、 510 mm/ km10 mm/ km； 低精度低精度 101020 mm/ km20 mm/ km。 按载波分按载波分 ：微波测距仪；红外光测距仪；激光测距仪。微波测距仪；红外光测距仪；激光测距仪。 后两者又总称为光电测距仪。远程测距仪器多采用微波和后两者又总称为光电测距仪。远程测距仪器多采用微波和激光作载波，测程可达数十公里。中、短程测距一般以红外激光作载波，测程可达数十公里。中、短程测距一般以红外光作载波。电磁波测距仪按测定电磁波传播时间、方法不同，光作载波。电磁波测距仪按测定电磁波传播时间、方法不同，分为脉冲式测距仪和相位式测距仪。分为脉冲式测距仪和相位式测距仪。 测距原理：测距原理

34、：在待测距离在待测距离AB的两端分别放置测距仪和反射的两端分别放置测距仪和反射镜，当光束从仪器镜，当光束从仪器A处发出开始计时，光束抵达处发出开始计时，光束抵达B处反射处反射镜时被全反射，然后回到镜时被全反射，然后回到A处计时结束，若光束往返时间处计时结束，若光束往返时间为为 t2d, 则则AB距离为：距离为：D= c*t2d/2. c为光速，为光速， c c0/n c0为真空中的光速，为真空中的光速，n为光在为光在大气中的折射率，与光源的波长、气压和温度有关。大气中的折射率，与光源的波长、气压和温度有关。 实际测量是以相位法测距。实际测量是以相位法测距。4 4、电磁波测距仪、电磁波测距仪测距

35、仪的一般使用方法测距仪的一般使用方法 测距仪有组合式、整体式两种。测距仪有组合式、整体式两种。组合式是指由经纬仪、测距仪主机、组合式是指由经纬仪、测距仪主机、控制键盘、电源及其它附件组成。控制键盘、电源及其它附件组成。 距离测量步骤如下：距离测量步骤如下： 1 1、仪器安置：在测站点安置经纬仪，方法同角度测、仪器安置：在测站点安置经纬仪，方法同角度测量，但应比测角时仪器安置高度略低。量，但应比测角时仪器安置高度略低。 2 2、测前准备：仪器功能及电源状态测试；设置单位、测前准备：仪器功能及电源状态测试；设置单位制式，预置常数，包括：仪器加常数、气象改正数等。制式，预置常数，包括：仪器加常数、气

36、象改正数等。 3 3、照准反射棱镜，调节经纬仪的水平和竖直微动螺、照准反射棱镜，调节经纬仪的水平和竖直微动螺旋使回光信号最大。旋使回光信号最大。 4 4、根据测量精度要求测量距离若干测回，同时观测、根据测量精度要求测量距离若干测回，同时观测垂直角，量仪器高，镜高并记录有关气象数据，备成果整垂直角，量仪器高，镜高并记录有关气象数据，备成果整理之用。理之用。4 4、电磁波测距仪、电磁波测距仪5 5、全站仪、全站仪 全站仪是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，全站仪是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距斜距、平距)、高差测量功能于、

37、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪器就可完成该测站上一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全部测量工作，所以称之为全站仪全站仪。全站仪的发展经历了从。全站仪的发展经历了从组合式即光电测距仪与光学经纬仪组合，或光电测距仪与电组合式即光电测距仪与光学经纬仪组合，或光电测距仪与电子经纬仪组合，到整体式即将光电测距仪的光波发射接收系子经纬仪组合，到整体式即将光电测距仪的光波发射接收系统的光轴和经纬仪的视准轴组合为同轴的整体式全站仪等几统的光轴和经纬仪的视准轴组合为同轴的整体式全站仪等几个阶段个阶段 全站仪几乎可以用在所有的测量领域。全站仪几乎可以用在

38、所有的测量领域。电子全站仪由电源部分、测角系统、电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、测距系统、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等组成。及显示屏、键盘等组成。 同电子经纬仪、光学经纬仪相比，全站仪增加了许多同电子经纬仪、光学经纬仪相比，全站仪增加了许多特殊部件，因此而使得全站仪具有比其它测角、测距仪器特殊部件，因此而使得全站仪具有比其它测角、测距仪器更多的功能，使用也更方便。这些特殊部件构成了全站仪更多的功能，使用也更方便。这些特殊部件构成了全站仪在结构方面独树一帜的特点。在结构方面独树一帜的特点。全站仪具有角度测量、距离全站仪具有角度测量、距离(斜距、平距、

39、高差斜距、平距、高差)测量、测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途。内置专用软件后，功能还可进一步拓展。种用途。内置专用软件后，功能还可进一步拓展。 5 5、全站仪、全站仪全站仪的数据通讯全站仪的数据通讯全站仪的数据通讯是指全站仪与电子计算机之间进全站仪的数据通讯是指全站仪与电子计算机之间进行的双向数据交换。全站仪与计算机之间的数据通讯的行的双向数据交换。全站仪与计算机之间的数据通讯的方式主要有两种，一种是利用全站仪配置的方式主要有两种，一种是利用全站仪配置的PCMCIAPCMCIA（personal computer

40、memory card internationpersonal computer memory card internation associationassociation，简称，简称PCPC卡，也称存储卡）卡进行数字通卡，也称存储卡）卡进行数字通讯，特点是通用性强，各种电子产品间均可互换使用；讯，特点是通用性强，各种电子产品间均可互换使用；另一种是利用全站仪的通讯接口，通过电缆进行数据传另一种是利用全站仪的通讯接口，通过电缆进行数据传输。输。丰富的机载程序丰富的机载程序开放的用户自编程序平台开放的用户自编程序平台 5 5、全站仪、全站仪 1 1SET2100SET2100电子全站仪的外部构

41、件及名称电子全站仪的外部构件及名称图图2 21616所示为所示为SET100 2SET100 2级电全子站仪级电全子站仪( (测距精度：测距精度：2mm+2ppM)2mm+2ppM)的外形、各的外形、各部分构件及其名称。部分构件及其名称。 39 SET2100 全站仪外形全站仪外形1 1提柄；提柄；2提柄固定螺丝；提柄固定螺丝；3仪仪器高标志；器高标志；4电池；电池；5键盘；键盘；6三角基座制动控制杆；三角基座制动控制杆；7底版；底版；8脚螺旋；脚螺旋；9圆水准器校正螺丝；圆水准器校正螺丝；10圆水准器；圆水准器；11显示窗；显示窗；12物镜；物镜；13管式罗盘插口；管式罗盘插口；14光光学对

42、中器调焦环；学对中器调焦环；15光学对中器光学对中器分划板护盖；分划板护盖；16光学对中器目镜；光学对中器目镜；17水平制动钮；水平制动钮；18水平微动手水平微动手轮；轮；19数据输出插口；数据输出插口；20外接外接电源插口；电源插口；21照准部水准器；照准部水准器；22照准部水准器校正螺丝；照准部水准器校正螺丝；23垂直制动钮；垂直制动钮；27粗照准器；粗照准器；28仪器中心标志仪器中心标志 5 5、全站仪、全站仪2 2SET2100SET2100电子全站仪的功能电子全站仪的功能 (1)(1)全站仪功能全站仪功能SET2100SET2100电子全站仪为一种智能型电子全站仪，它具有下列一些功能

43、：电子全站仪为一种智能型电子全站仪，它具有下列一些功能： 1)1)角度、距离、高差测量功能：角度、距离、高差测量功能：可测定垂直角、水平角、斜距、平距和高差。可测定垂直角、水平角、斜距、平距和高差。 2)2)特殊测量功能：特殊测量功能：可进行放样测量、三维坐标测量、悬高测量、对边测量、目标偏心测可进行放样测量、三维坐标测量、悬高测量、对边测量、目标偏心测量、支导线测量等量、支导线测量等 3)3)倾斜角补偿功能：倾斜角补偿功能：设有双轴倾斜传感器，可测定仪器纵轴在视准轴方向和横轴方向的倾设有双轴倾斜传感器，可测定仪器纵轴在视准轴方向和横轴方向的倾角；对于垂直角的指标差，可自行消除。角；对于垂直角

44、的指标差，可自行消除。 5 5、全站仪、全站仪 4)4)视准差改正功能：视准差改正功能：在高精度测角中，可计算出现准差并自动在高精度测角中，可计算出现准差并自动对方向监测值进行改正。对方向监测值进行改正。 5)5)后方交会平差功能：后方交会平差功能：对具有多余观测的边、角后方交会，能用对具有多余观测的边、角后方交会，能用最小二乘法计算测站坐标。最小二乘法计算测站坐标。 6)6)数据存储和调出数据存储和调出( (输入输入/ /助出助出) )功能：功能：可记录可记录( (存储存储) )和调出下列数据：仪器数据，和调出下列数据：仪器数据，测量数据、测站数据、坐标数据和特征测量数据、测站数据、坐标数据

45、和特征码等。码等。 5 5、全站仪、全站仪5 5、全站仪、全站仪测量机器人：测量机器人：能学习、会判断，自动识别、照准、跟踪目标，能学习、会判断，自动识别、照准、跟踪目标，自动记录与计算，可实现全自动化无人值守的全站仪。自动记录与计算，可实现全自动化无人值守的全站仪。特点：特点：1、观测工作的自动化、观测工作的自动化 2、数据分析处理自动化、数据分析处理自动化 3、自动生成数据库、自动生成数据库 4、可有线或无线传输数据。、可有线或无线传输数据。GPSGPS全球定位系统及其在变形监测中的应用全球定位系统及其在变形监测中的应用 全球定位系统全球定位系统GPSGPS，于，于19731973年由美国

46、政府组织研制，耗费巨资，历年由美国政府组织研制，耗费巨资，历经约经约20年，于年，于19931993年全部建成。该系统是伴随现代科学技术的迅速发年全部建成。该系统是伴随现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航和定位系统，不仅具有全球性、展而建立起来的新一代精密卫星导航和定位系统，不仅具有全球性、全天候、连续的三维测速、导航、定位与授时能力，而且具有良好的全天候、连续的三维测速、导航、定位与授时能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。该系统的研制成功已成为美国导航技术现代化的抗干扰性和保密性。该系统的研制成功已成为美国导航技术现代化的重要标志，被视为重要标志，被视为2020世纪继阿波罗

47、登月计划和航天飞行计划之后的又世纪继阿波罗登月计划和航天飞行计划之后的又一重大科技成就。一重大科技成就。 目前目前GPSGPS精密定位技术已经广泛地渗透到了经济建设和科学技术的精密定位技术已经广泛地渗透到了经济建设和科学技术的许多领域，尤其是在大地测量学及其相关学科领域，如地球动力学、许多领域，尤其是在大地测量学及其相关学科领域，如地球动力学、海洋大地测量学、天文学、地球物理和资源勘探、航空与卫星遥感、海洋大地测量学、天文学、地球物理和资源勘探、航空与卫星遥感、精密工程测量、变形监测、城市控制测量等方面的广泛应用，充分显精密工程测量、变形监测、城市控制测量等方面的广泛应用，充分显示了这一卫星定

48、位技术的高精度和高效益。这预示测绘界将面临一场示了这一卫星定位技术的高精度和高效益。这预示测绘界将面临一场意义深远的变革，从而使测绘领域步入一个崭新的时代。意义深远的变革，从而使测绘领域步入一个崭新的时代。 6 6、全球定位系统全球定位系统GPS 在我国测绘行业，在我国测绘行业，GPSGPS的应用起步较晚，但发展速度很快。测绘工作者们的应用起步较晚，但发展速度很快。测绘工作者们在在GPSGPS应用基础研究和实用软件开发等方而取得了大量的成果，从而为应用基础研究和实用软件开发等方而取得了大量的成果，从而为GPSGPS技技术在我国全面推广提供了技术保证。同时，还对术在我国全面推广提供了技术保证。同

49、时，还对GPSGPS测量在适合我国国情的可测量在适合我国国情的可行性研究方而做了大量的试验。实践证明行性研究方而做了大量的试验。实践证明，GPSGPS测量技术在许多工作中，比传测量技术在许多工作中，比传统的测量技术更具有竞争力，统的测量技术更具有竞争力，有着操作简便、观测时间短、定位精度高、能有着操作简便、观测时间短、定位精度高、能全天候作业等优点。全天候作业等优点。近年来，近年来，GPSGPS技术的发展主要表现在接收机体积的减小、观测精度的提高技术的发展主要表现在接收机体积的减小、观测精度的提高及功耗的减少上，接收机价格也有明显的下降并且操作更加方便。另外数据及功耗的减少上，接收机价格也有明

50、显的下降并且操作更加方便。另外数据处理技术也有了很大的发展，从而为处理技术也有了很大的发展，从而为GPSGPS技术的推广和应用奠定了基础。技术的推广和应用奠定了基础。 6 6、全球定位系统全球定位系统GPS 以往，大型工程建筑物以往，大型工程建筑物( (如：码头、大坝等如：码头、大坝等) )变形监测经常采用传统的方变形监测经常采用传统的方法即建立高精度的监测网。由于受到地形等条件的影响，这种监测网往往网法即建立高精度的监测网。由于受到地形等条件的影响，这种监测网往往网形较差，从而使监测点的位置精度受到较大的影响。另外传统方法通常观测形较差，从而使监测点的位置精度受到较大的影响。另外传统方法通常