4_第3章 工程测量学的理论技术和方法

分别计算三根水平丝所测得的指标差和垂直 角，并取垂直角的平均值作为一个目标的一测 回之值。
若仅使用中间的水平丝进行观测，则称为“中丝法”
§ 3.2.1 角度测量
四、电子经纬仪 在光学经纬仪的照准部中，将读数系统 用电子度盘替代光学模拟度盘，实现度盘读 数的自动化，则成为电子经纬仪 。 用于电子经纬仪的角度传感器主要有两
GYROMAT2000
AGP1
§ 3.2.1 角度测量
六、全自动陀螺经纬仪 陀螺经纬仪的基本结构
注： ① 陀螺马达 ② 灵敏部 ③ 悬挂带
自动定向原理
陀螺仪悬挂结构示意图
§ 3.2.1 角度测量
六、全自动陀螺经纬仪 测量步骤 将仪器安置到三脚架上并精确对中、整平； 连接陀螺仪与经纬仪之间的数据通信电缆； 经纬仪开机，陀螺仪开机； 启动测量程序进行定向测量； 经纬仪照准测线目标，盘左、盘右观测两测
响较大
§ 4.3 高程测量
一、几何水准测量 电子水准仪的应用 由于电子水准仪优点显著，目前已经广 泛应用于大地测量、工程测量、工业测 量等领域。
§ 4.3 高程测量
二、液体静力水准测量
§ 4.3 高程测量
三、三角高程测量
§ 4.3 高程测量
四、倾斜测量 虽然地面或建筑物的倾斜可用常规的测量 方法测定两点间高差的变化，从而求出倾斜 值，但在一些工作面倾斜测量和连续自动化倾 斜监测中，一般采用专用的倾斜测量仪。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。
现在：模拟计算法
3.1.4 工程控制网优化设计理论
基于可靠性的工程控制网优化设计方法
根据网的用途、精度要求和使用仪器，先作图上设计和 实地踏勘。 初始观测方案应对所有可能观测的边和方向进行全测， 是一个“肥网”或“密网”。 在观测值精度基本合理的基础上，可基于观测值内部可 靠性指标按众“肥”到“瘦”，从“密”到“疏”的策 略进行网的优化设计。
§ 4.5 坐标测量
一、全站仪测量 速测术与速测仪 全站型电子速测仪
全站仪的系统结构
全站仪的分类
全站仪的发展趋势
§ 4.5 坐标测量
二、全球定位系统（ GPS ）
伪距法定位原理
载波相位测量原理
GPS作业方式 GPS数据处理 GPS定位的误差来源
§ 4.5 坐标测量
回，将结果输入到陀螺仪中，即可计算并显示 测线方位角。
§ 3.2.1 角度测量
六、全自动陀螺经纬仪
测角装置采用 TDA5005 全 站仪，还实现了目标的自 动跟踪功能。
国产TDA5005+Y/JTG-1陀螺经纬仪
§ 3.2.2 方向测量
确定地面任一方向与真北方向间夹角的测 量称方向测量（又称方位角测量）， 方法主要有三种： 罗盘 GNSS（全球导航卫星系统） 陀螺仪
坐标转换：平移、旋转和尺度共七参数。
§ 3.2.1 角度测量
角度是几何测量的基本元素，包括水平角 和垂直角。
角度测量的仪器主要是经纬仪，分为光学 经纬仪和电子经纬仪两大类。
§ 3.2.1 角度测量
一、光学经纬仪的基本结构
基本结构主要包括照 准部（望远镜）、读数装 置（含水平度盘、垂直度 盘）、安平设备及基座和 对点器等。 我国光学经纬仪系列分为 J07、J1、J2、 J6等型号，J为经纬仪汉语拼音的第一个字 母，下标表示仪器的精度指标。
§ 4.3 高程测量
一、几何水准测量 （蔡司电子水准仪原理 ）
§ 4.3 高程测量
一、几何水准测量 电子水准仪的性能及特点
它与传统光学水准仪相比有以下：
优点： 读数客观 精度高 速度快 效率高 操作简单 缺点： 电子水准仪对标尺进行读 数不如光学水准仪灵活 电子水准仪受外界条件影
vv ll ii
0 ri 1
3.1.2 可靠性理论
２ 外部可靠性
当观测值只含一个粗差时：
综上所述，发现（探测）观测值粗差的能力称为内部可靠性， 抵抗观测值粗差对平差结果影响的能力称为外部可靠性。主 要通过多余观测分量（或多余观测数）来描述。
3.1.2 可靠性理论
３ 广义可靠性
广义可靠性将粗差扩展到粗差、系统误差和偶然误 差，还涉及测量管理、设计、实施和表达等多方面。
（１）项目立项中的可靠性。 （２）测量方案的可靠性。 （３）测量仪器的可靠性。 （４）观测值的可靠性。 （５）平差系统的可靠性。 （６）测量成果的可靠性。
3.1.3 灵敏度理论
3.1.4 工程控制网优化设计理论
过去，工程控制网的优化设计分为四类，即：零类设计 （ZOD,基准设计），一类设计(SOD,观测精度设计)和三 类设计(THOD,已有网改进)。网的优化设计方法又分为 解析法和模拟法两种。
件）、读数电子元件、单片微处理机、接口 （外部电源和外部存储记录）、显示器件、 键盘以及影像数据处理软件等，标尺采用条 形码标尺供电子测量使用。
§ 4.3 高程测量
一、几何水准测量
部 分 电 子 水 准 仪 的 外 观 图
徕卡 DNA03/10
徕卡 DNA03/ 蔡司 DINI1010
徕卡 D 拓普康 DL101/102NA03/10
三、 激光跟踪仪 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 （现已并如FARO）、API公司。
徕卡 LTD500
SMXTracker4500
API TrackerII
§ 4.5 坐标测量
三、 激光跟踪仪 激光跟踪仪的基本组成 角度测量部分 距离测量部分 跟踪部分 控制部分 支撑部分
徕卡 DNA 索佳 SDL203/10
§ 4.3 高程测量
一、几何水准测量 电子水准仪的测量原理 由于生产电子水准仪的各厂家采用不同的专 利，测量标尺也各不相同，因此读数原理各 异，下面主要介绍徕卡和蔡司两家公司生产 的电子水准仪的测量原理。
§ 4.3 高程测量
一、几何水准测量 （徕卡电子水准仪原理）
§ 3.2.3 距离测量
距离是几何测量的基本元素，距离测量的 方法主要有三种： 直接丈量 间接视距测量 物理测距
§ 3.2.3 距离测量
一、钢尺量距 钢尺量距一般包括以下几方面工作： 定线 量距 测量定向桩之间的高差 成果整理
§ 4.2 距离测量
二、电磁波测距 电磁波测距是通过测定电磁波在待测 距离上往返传播的时间，利用下列基 本公式来计算待测距离的。
§ 4.2 距离测量
二、电磁波测距 相位式测距原理： 相位式测距是通过测量调制波在测线 上往返传播所产生的相位移间接地测定电 磁波在测线上往返传播时间的。
相位式测距原理
§ 4.2 距离测量
二、电磁波测距
电磁波测距仪分类
按载波分：光波测距仪、微波测距仪和多载 波测距仪； 按测程分：短程测距仪、中程测距仪、远程 测距仪和超远程测距仪； 按精度分：超高精度测距仪、高精度测距仪、 一般精度测距仪； 按测距方式分：脉冲式测距仪、相位式测距 仪和混合式测距仪
§ 4.2 距离测量
二、电磁波测距 电磁波测距仪的使用 测距仪一般由照准头、控制器、电源和反 射器四部分组成，一般与经纬仪连接使用。 仪器加常数和乘常数改正 气象改正 倾斜改正
§ 4.2 距离测量
三、双频激光干涉测距
§ 4.2 距离测量
三、双频激光干涉测距 用双频激光干涉仪检定测距仪
3.1 工程测量学的理论 （边角）精度匹配理论
3.1.2 可靠性理论
1 内部可靠性
某一观测值误差（粗差）对所有改正数的影响
V
V
i j
i

vv
Q
P
ll ji
0,..., Q P 0,
vv ll
li
li
, 0, 0,..., 0

T
图示：
结论：任一观测值误差（粗差）对所有改正数有影响， 作用大小取决于 Qvv Pll 中第 j 行第 i 列元素。
§ 4.5 坐标测量
三、 激光跟踪仪 激光跟踪仪的测量原理和坐标系
激光干涉测距原理
§ 4.5 坐标测量
三、 激光跟踪仪 激光跟踪仪的测量原理和坐标系
激光跟踪仪坐标测量原理图
§ 4.5 坐标测量
3.1 工程测量学的理论 误差分配理论
限差：一般取中误差的２倍误差为极限误差 或容许误差。⊿容=2m 误差分配主要依据三个原则： 等影响原则 忽略不计原则 按比例分配原则
3.1 工程测量学的理论 误差传播定律
观测值通过一定的函数关系间接计算出来的。
例如，水准测量中，在一测站上测得后、前视读数 分别为a、b，则高差h=a-b，这时高差h 就是直接观 测值a、b 的函数。当a、b 存在误差时，h 也受其影 响而产生误差，这就是所谓的误差传播。阐述观测 值中误差与观测值函数中误差之间关系的定律称为 误差传播定律。
3.1.5 测量基准理论
测量基准由测量坐标系和参考点（称基准点或已知 点）组成。
我国现采用的三维地心大地测量坐标系为CGCS2000。 挂靠坐标系 工程坐标系 属于独立坐标系，采用平面直角坐标系和空间坐标系。坐标 轴与工程的轴线平行，如Ｘ轴与大坝轴线、大桥轴线、隧道 轴线或厂房轴线平行。 工程坐标系中，常采用固定一点和一方向的最小约束基准。
第3章 工程测量学的理论技术和方法 主要内容
3.1 3.2 3.3 3.4 工程测量学的理论 地面测量技术和方法 对地观测技术和方法 特殊测量技术和方法
重点
理论、技术和方法
难点
理论及其扩展；工程控制网优化设计方法