大地测量学基础(第5章大地测量仪器)
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14
南方NTS 202 205全站仪
大地测量仪器
2、全站仪测角原理
1）、编码度盘及其读数系统 将光学圆盘上刻制n（如 n=4）个马道，再将马道等分成2n（如16）个
马区（则度盘分辨率为2π/2n=22.5°），然后在每个马区将马道由里向外赋 予二进制代码，每个代码表示一个方向值。
15
2）、光栅度盘及其测角原理
6
大地测量仪器
二、电磁波测距仪（Electronic Distance Measuring）
测距仪(EDM instrument)
反光棱镜(reflector)
S 1 Ct
B
2
7
1、相位式测距原理公式
大地测量仪器
t 2f
N 2 2 (N N)
D c (N N ) (N N ) u(N N )
光栅度盘上有四个参考标志，用来初测n φ0, ∆ φ要用脉冲填充的方法来测定。
17
大地测量仪器
四、GPS接收机 五、超站仪（Smart Station）：
全站仪与GPS 接收机的结合.
18
大地测量仪器
19
六、精密水准测量仪器 1、微倾精密水准仪
1）、 N3精密水准仪
大地测量仪器
N3精密水准仪微倾螺旋装置
大地测量仪器
2
大地测量仪器
②、T3精密光学经纬仪读数方法
T3度盘最小分划值为4′，测微器 总读数为2′，分成600小格，每小 格值为0.2″。 读数前先调测微轮，使上下刻划对 齐，取两次读得的格数之和作为测 微读数秒值，如图：
346
347
度盘读数： 166º36' 测微器读数：Ⅰ 68.9g
Ⅱ 69.0g
大地测量仪器
23
大地测量仪器
2、精密水准尺（因瓦水准尺）
精密水准尺的分划值有10mm，5mm。 与N3水准仪配套的因瓦水准尺的分划 值是10mm，右边一排为基本分划，从0～ 300cm，左边一排为辅助分划，从300～ 600cm，基辅差为301.55cm。 与S1和Ni004水准仪配套的水准尺分划 值为5mm，只有基本分划，分成两排，每 排分划之间的间隔也是10mm，两排分划 错开，左边为单数分划，右边为双数分划 ，右边注记米数，左边注记分米，整个注 记从0.1至5.9m，分划格为5mm，分划 注记比实际大了一倍，所以观测值除以2 才是实际值。
大地测量仪器
仪器内安装刻有光栅的玻璃度盘（可旋转）和 与度盘严格平行的固定光栅平面，二者的光栅 相错一固定小角，如果两光栅的相对移动是沿 x方向从一条格线移到相邻的另一条格线，则 干涉条纹将在y方向上移动一整周，即光强由 暗到明，再由明到暗变化一个周期,于是干涉 条纹移动的总周数将等于所通过的格线数。反 之，如果数出和记录光感器所接收的光强曲线 总周数，便可测得移动量，再经过电信号转换， 最后得到角度值。
㎜ ）、Ⅲ级(10㎜<mD≤20㎜) 。
9
大地测量仪器
3、测距误差及标称精度
测距仪测距误差可表示为：
m
2 D
A2
(B D)2 简写为 : mD
(A B D)
式中，A——固定误差；B——比例误差系数。 如：某测距仪出厂时的标称精度：±（2＋2×10-6·D）mm， 简称“2+2”
10
三、全站仪（Total Station） 1、全站仪(total station)的发展
大地测量仪器
optical theodolite—electronic theodolite Steel tape ——— EDM
11
大地测量仪器
12
大地测量仪器
徕卡TPS700系 列卓越中文全 站仪
拓普康GTS 332W 全站仪
13
索佳10系列全站仪
大地测量仪器
尼康DTM801 系列全站仪
宾得全站仪 PTS V2
大地测量仪器
一、精密角度测量仪器 1、精密光学经纬仪：DJ07，DJ1，DJ2，T3等； （1）精密光学经纬仪的主要特点 ①、角度标准设备：双面（对径）读数 ②、目标照准设备：望远镜经消色差处理。 ③、有强制归心机构，精密光学对中器，快速安平机构 ④、制造材料优质。
1
①、T3精密光学经纬仪基本构造
a＝148cm十(6．50mm一5mm) 即a＝148．650cm一5mm。 由述可知，每次读数中应减去常数(初始数)5mm．但因在水准测量中计算 高差 时能自动抵消这个常数，所以在水准测量作业时，读数、记录、计算 过程中部可以不考虑。
21
2）、 Ni004精密水准仪
大地测量仪器
22
3）、国产S1型精密水准仪
2f
2
u （称为“电子尺”）
2 N是整周未知数
8
大地测量仪器
2、电磁波测距仪分类 1）．按测程分：短程（3km以下）、中程（数公里至十余公
里）、远程（几十公里）。 2）．按传播时间t的测定方法分：脉冲法测距、相位法测距。 3）．按测距仪所使用的载波源分：光源（红外光源、激光光
源）、微波。 4）．按测距精度分：Ⅰ级（mD≤5㎜）、Ⅱ级（ 5㎜<mD≤10
5
DJ2经纬仪度盘最小刻划
值为20′
测微尺总的读数为10′，分
为600小格，最小刻划为1″。
读数时先调测微轮，使度盘上
下刻划对齐。
2
右图读数：
3
度盘： 59º10′
测微尺：Ⅰ 03′06. ″0
Ⅱ 03′06. ″2
3
59º13′06. ″1
大地测量仪器
58 59 60 0 1
138 139 240
166º38´17."9
166
167
69
68
70
3
大地测量仪器
③ 、J2光学经纬仪的构造 如图与J6相比，增加了： 1、测微轮——读数时，对径分划线影像符合。 2、换像手轮——水平读数和竖直读数间的互换。 3、竖直读盘反光镜——竖直读数时反光。
竖直读盘 反光镜
测微轮
换像手轮
4
大地测量仪器
④、DJ2的读数方法 一般采用对径重合读数法——转动测微轮，使上下分划线 精 确重合后读数。
20
大地测量仪器
a
N3水准仪测微装置
当平行政璃板与水平视线正交时，水准标尺上读数应为a，a在两相邻 分划148与149之间，此时测微分划上读数为5mm，而不是0。转动测微螺 旋，平行玻璃 板作前俯，使水平视线向下平移与就近的148分划重合，这 时测微分划尺上的读数为6.50 mm，而水平视线的平移量应为6.50mm5mm，最后读数为：
y x / tg y x /
一般光栅度盘上刻有1024条光栅条纹相邻两
条纹角距（光栅度盘的单位角值φ0 ）Biblioteka Baidu：
0
2
1024
2105.625
16
n0
大地测量仪器
光栅度盘外侧对径处各装一个固定光栅探测 器Ls，光栅度盘内侧对径处各装一个活动光栅 探测器LR， Ls 与LR之间的夹角即为所测角的 大小。
南方NTS 202 205全站仪
大地测量仪器
2、全站仪测角原理
1）、编码度盘及其读数系统 将光学圆盘上刻制n（如 n=4）个马道，再将马道等分成2n（如16）个
马区（则度盘分辨率为2π/2n=22.5°），然后在每个马区将马道由里向外赋 予二进制代码，每个代码表示一个方向值。
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2）、光栅度盘及其测角原理
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大地测量仪器
二、电磁波测距仪（Electronic Distance Measuring）
测距仪(EDM instrument)
反光棱镜(reflector)
S 1 Ct
B
2
7
1、相位式测距原理公式
大地测量仪器
t 2f
N 2 2 (N N)
D c (N N ) (N N ) u(N N )
光栅度盘上有四个参考标志，用来初测n φ0, ∆ φ要用脉冲填充的方法来测定。
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大地测量仪器
四、GPS接收机 五、超站仪（Smart Station）：
全站仪与GPS 接收机的结合.
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大地测量仪器
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六、精密水准测量仪器 1、微倾精密水准仪
1）、 N3精密水准仪
大地测量仪器
N3精密水准仪微倾螺旋装置
大地测量仪器
2
大地测量仪器
②、T3精密光学经纬仪读数方法
T3度盘最小分划值为4′，测微器 总读数为2′，分成600小格，每小 格值为0.2″。 读数前先调测微轮，使上下刻划对 齐，取两次读得的格数之和作为测 微读数秒值，如图：
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347
度盘读数： 166º36' 测微器读数：Ⅰ 68.9g
Ⅱ 69.0g
大地测量仪器
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大地测量仪器
2、精密水准尺（因瓦水准尺）
精密水准尺的分划值有10mm，5mm。 与N3水准仪配套的因瓦水准尺的分划 值是10mm，右边一排为基本分划，从0～ 300cm，左边一排为辅助分划，从300～ 600cm，基辅差为301.55cm。 与S1和Ni004水准仪配套的水准尺分划 值为5mm，只有基本分划，分成两排，每 排分划之间的间隔也是10mm，两排分划 错开，左边为单数分划，右边为双数分划 ，右边注记米数，左边注记分米，整个注 记从0.1至5.9m，分划格为5mm，分划 注记比实际大了一倍，所以观测值除以2 才是实际值。
大地测量仪器
仪器内安装刻有光栅的玻璃度盘（可旋转）和 与度盘严格平行的固定光栅平面，二者的光栅 相错一固定小角，如果两光栅的相对移动是沿 x方向从一条格线移到相邻的另一条格线，则 干涉条纹将在y方向上移动一整周，即光强由 暗到明，再由明到暗变化一个周期,于是干涉 条纹移动的总周数将等于所通过的格线数。反 之，如果数出和记录光感器所接收的光强曲线 总周数，便可测得移动量，再经过电信号转换， 最后得到角度值。
㎜ ）、Ⅲ级(10㎜<mD≤20㎜) 。
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大地测量仪器
3、测距误差及标称精度
测距仪测距误差可表示为：
m
2 D
A2
(B D)2 简写为 : mD
(A B D)
式中，A——固定误差；B——比例误差系数。 如：某测距仪出厂时的标称精度：±（2＋2×10-6·D）mm， 简称“2+2”
10
三、全站仪（Total Station） 1、全站仪(total station)的发展
大地测量仪器
optical theodolite—electronic theodolite Steel tape ——— EDM
11
大地测量仪器
12
大地测量仪器
徕卡TPS700系 列卓越中文全 站仪
拓普康GTS 332W 全站仪
13
索佳10系列全站仪
大地测量仪器
尼康DTM801 系列全站仪
宾得全站仪 PTS V2
大地测量仪器
一、精密角度测量仪器 1、精密光学经纬仪：DJ07，DJ1，DJ2，T3等； （1）精密光学经纬仪的主要特点 ①、角度标准设备：双面（对径）读数 ②、目标照准设备：望远镜经消色差处理。 ③、有强制归心机构，精密光学对中器，快速安平机构 ④、制造材料优质。
1
①、T3精密光学经纬仪基本构造
a＝148cm十(6．50mm一5mm) 即a＝148．650cm一5mm。 由述可知，每次读数中应减去常数(初始数)5mm．但因在水准测量中计算 高差 时能自动抵消这个常数，所以在水准测量作业时，读数、记录、计算 过程中部可以不考虑。
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2）、 Ni004精密水准仪
大地测量仪器
22
3）、国产S1型精密水准仪
2f
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u （称为“电子尺”）
2 N是整周未知数
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大地测量仪器
2、电磁波测距仪分类 1）．按测程分：短程（3km以下）、中程（数公里至十余公
里）、远程（几十公里）。 2）．按传播时间t的测定方法分：脉冲法测距、相位法测距。 3）．按测距仪所使用的载波源分：光源（红外光源、激光光
源）、微波。 4）．按测距精度分：Ⅰ级（mD≤5㎜）、Ⅱ级（ 5㎜<mD≤10
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DJ2经纬仪度盘最小刻划
值为20′
测微尺总的读数为10′，分
为600小格，最小刻划为1″。
读数时先调测微轮，使度盘上
下刻划对齐。
2
右图读数：
3
度盘： 59º10′
测微尺：Ⅰ 03′06. ″0
Ⅱ 03′06. ″2
3
59º13′06. ″1
大地测量仪器
58 59 60 0 1
138 139 240
166º38´17."9
166
167
69
68
70
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大地测量仪器
③ 、J2光学经纬仪的构造 如图与J6相比，增加了： 1、测微轮——读数时，对径分划线影像符合。 2、换像手轮——水平读数和竖直读数间的互换。 3、竖直读盘反光镜——竖直读数时反光。
竖直读盘 反光镜
测微轮
换像手轮
4
大地测量仪器
④、DJ2的读数方法 一般采用对径重合读数法——转动测微轮，使上下分划线 精 确重合后读数。
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大地测量仪器
a
N3水准仪测微装置
当平行政璃板与水平视线正交时，水准标尺上读数应为a，a在两相邻 分划148与149之间，此时测微分划上读数为5mm，而不是0。转动测微螺 旋，平行玻璃 板作前俯，使水平视线向下平移与就近的148分划重合，这 时测微分划尺上的读数为6.50 mm，而水平视线的平移量应为6.50mm5mm，最后读数为：
y x / tg y x /
一般光栅度盘上刻有1024条光栅条纹相邻两
条纹角距（光栅度盘的单位角值φ0 ）Biblioteka Baidu：
0
2
1024
2105.625
16
n0
大地测量仪器
光栅度盘外侧对径处各装一个固定光栅探测 器Ls，光栅度盘内侧对径处各装一个活动光栅 探测器LR， Ls 与LR之间的夹角即为所测角的 大小。