一建機電教材解讀：1H412013 常用測量儀器的應(yīng)用

　　【摘要】環(huán)球網(wǎng)校一級建造師頻道為您提供一級建造師考試必備的復(fù)習(xí)資料和試題，供考生復(fù)習(xí)備考之用，本文為一建機電教材解讀：1H412013  常用測量儀器的應(yīng)用，是考生必須要熟記和掌握的重點內(nèi)容。2015年的一級建造師考試將于9月19日至20日舉行，環(huán)球網(wǎng)校在此提醒廣大考生做好復(fù)習(xí)備考。祝廣大考生順利通過一級建造師考試！

　　1H412013 常用測量儀器的應(yīng)用

　　測量儀器必須經(jīng)過檢定且在檢定周期內(nèi)方可投入使用，是保證工程質(zhì)量，加快工程進度，減輕勞動強度，為作業(yè)機具自動化創(chuàng)造條件。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，工程規(guī)模日益擴大，建筑物的高度不斷增加，施工機械化和自動化程度不斷提高i激光測量儀器得到了迅速發(fā)展，被廣泛使用于各種施工測量中，并對測量工作提出了更高的要求。本條主要知識點是：水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、全站儀及其他測量儀器的介紹及應(yīng)用等。

　　一、水準(zhǔn)儀

　　(一)水準(zhǔn)儀組成及用途

　　1.水準(zhǔn)儀的組成。由望遠鏡、水準(zhǔn)器(或補償器)和基座等部件組成。按構(gòu)造分：定鏡水準(zhǔn)儀、轉(zhuǎn)鏡水準(zhǔn)儀、微傾水準(zhǔn)儀、自動安平水準(zhǔn)儀。

　　2.中國水準(zhǔn)儀的系列標(biāo)準(zhǔn)。系列標(biāo)準(zhǔn)有：DS05,DSl,DS3.DS10.DS20等型號(“DS”表示“大地測量水準(zhǔn)儀”，“05,1、3……”分別為該類儀器以毫米為單位表示的每公里水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的偶然中誤差)。

　　3.水準(zhǔn)儀的用途。水準(zhǔn)儀是測量兩點間高差的儀器，廣泛用于控制、地形和施工放樣等測量工作。在水準(zhǔn)儀上附有專用配件時，可組成激光水準(zhǔn)儀。

　　(二)水準(zhǔn)儀的應(yīng)用

　　水準(zhǔn)儀的主要功能是用來測量標(biāo)高和高程。

　　1.水準(zhǔn)儀的應(yīng)用范圍。主要應(yīng)用于建筑工程測量控制網(wǎng)標(biāo)高基準(zhǔn)點的測設(shè)及廠房、大型設(shè)備基礎(chǔ)沉降觀察的測量。在設(shè)備安裝工程項目施工中用于連續(xù)生產(chǎn)線設(shè)備測量控制網(wǎng)標(biāo)高基準(zhǔn)點的測設(shè)及安裝過程中對設(shè)備安裝標(biāo)高的控制測量。

　　2.通常標(biāo)高測量主要分兩種：絕對標(biāo)高測量和相對標(biāo)高測量。絕對標(biāo)高是指所測標(biāo)高基準(zhǔn)點、建(構(gòu))筑物及設(shè)備的標(biāo)高相對于國家規(guī)定的±0.00標(biāo)高基準(zhǔn)點的高程。相對標(biāo)高是指建(構(gòu))筑物之間及設(shè)備之間的相對高程或相對于該區(qū)域設(shè)定的±0.00標(biāo)高基準(zhǔn)點的高程。

　　二、經(jīng)緯儀

　　(一)經(jīng)緯儀的組成及用途

　　1.經(jīng)緯儀的組成。由望遠鏡、水平度盤與垂直度盤和基座等部件組成。按讀數(shù)設(shè)備分為游標(biāo)經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀和電子(自動顯示)經(jīng)緯儀。

　　2.經(jīng)緯儀的系列標(biāo)準(zhǔn)。系列標(biāo)準(zhǔn)有：DJ07,DJl,DJ2,DJ6,DJl5,DJ60六個型號(“DJ”表示“大地測量經(jīng)緯儀”，“07,1、2……”分別為該類儀器以秒為單位表示的一測回水平方向的中誤差)。

　　3.經(jīng)緯儀的用途。廣泛用于控制、地形和施工放樣等測量。在經(jīng)緯儀上附有專用配件時，可組成：激光經(jīng)緯儀、坡面經(jīng)緯儀等。

　　例如，光學(xué)經(jīng)緯儀(如蘇光J2經(jīng)緯儀等)：它的主要功能是測量縱、橫軸線(中心線)以及垂直度的控制測量等。光學(xué)經(jīng)緯儀主要應(yīng)用于機電工程建(構(gòu))筑物建立平面控制網(wǎng)的測量以及廠房(車間)柱安裝鉛垂度的控制測量，用于測量縱向、橫向中心線，建立安裝測量控制網(wǎng)并在安裝全過程進行測量控制。

　　(二)經(jīng)緯儀的應(yīng)用

　　經(jīng)緯儀的主要功能是測量水平角和豎直角的儀器。

　　1.光學(xué)經(jīng)緯儀的應(yīng)用范圍。主要應(yīng)用于機電工程建(構(gòu))筑物建立平面控制網(wǎng)的測量以及廠房(車間)柱安裝垂直度的控制測量。

　　2.在機電安裝工程中，用于測量縱向、橫向中心線，建立安裝測量控制網(wǎng)并在安裝全過程進行測量控制。

　　應(yīng)用舉例：用兩臺光學(xué)經(jīng)緯儀對廠房鋼柱進行垂直校正測量。將兩臺經(jīng)緯儀安置在鋼柱的縱、橫軸線上，離柱子的距離約為柱高的1.5倍。三腳架應(yīng)安放平穩(wěn)，并使三腳架頂面近似水平，光學(xué)經(jīng)緯儀安置在三腳架頂面上，校平兩臺經(jīng)緯儀后，先分別照準(zhǔn)縱向和橫向柱底中線，再漸漸仰視到柱頂，如柱頂中線偏離視線，表示柱子不垂直，這時，可在統(tǒng)一指揮下，采取調(diào)節(jié)拉繩或支撐，敲打楔子或墊鐵等方法使柱子垂直。經(jīng)校正后，使柱子的垂直度在允許的偏差范圍內(nèi)。

　　三、全站儀

　　(一)全站儀的組成及用途

　　1.全站儀的組成。是一種采用紅外線自動數(shù)字顯示距離的測量儀器。它與普通測量方法不同的是采用全站儀進行水平距離測量時省去了鋼卷尺。

　　2.全站儀的用途。全站儀具有角度測量、距離(斜距、平距、高差)測量、三維坐標(biāo)測量、導(dǎo)線測量、交會定點測量和放樣測量等多種用途。內(nèi)置專用軟件后，功能還可進一步拓展。

　　(二)全站儀的基本操作與使用方法

　　1.水平角測量

　　(1)按角度測量鍵，使全站儀處于角度測量模式，照準(zhǔn)第一個目標(biāo)A。

　　(2)設(shè)置A方向的水平度盤讀數(shù)為0°00'00 。

　　(3)照準(zhǔn)第二個目標(biāo)B，此時顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。

　　2.距離(斜距、平距、高差)測量

　　(1)設(shè)置棱鏡常數(shù)。測距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會自動對所測距離進行改正。

　　(2)設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。光在大氣中的傳播速度會隨大氣的溫度和氣壓而變化，15℃和760mmHg是儀器設(shè)置的一個標(biāo)準(zhǔn)值，此時的大氣改正為。ppm。實測時，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會自動計算大氣改正值(也可直接輸入大氣改正值)，并對測距結(jié)果進行改正。

　　(3)量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。

　　(4)距離測量。照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測距鍵，距離測量開始，測距完成時顯示斜距、平距、高差。全站儀的測距模式有精測模式、跟蹤模式、粗測模式三種。精測模式是最常用的測距模式，測量時間約2.5s，最小顯示單位1mm;跟蹤模式，常用于跟蹤移動目標(biāo)或放樣時連續(xù)測距，最小顯示一般為lcm，每次測距時間約0.3s;粗測模式，測量時間約0.7s，最小顯示單位lcm或lmm。在距離測量或坐標(biāo)測量時，可按測距模式(MODE)鍵選擇不同的測距模式。應(yīng)注意，有些型號的全站儀在距離測量時不能設(shè)定儀

　　器高和棱鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。

　　3.坐標(biāo)測量

　　(1)設(shè)定測站點的三維坐標(biāo)。

　　(2)設(shè)定后視點的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后視點的坐標(biāo)時，全站儀會自動計算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。

　　(3)設(shè)置棱鏡常數(shù)。

　　(4)設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。

　　(5)量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。

　　(6)照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測量鍵，全站儀開始測距并計算顯示測點的三維坐標(biāo)。

　　(三)全站儀的數(shù)據(jù)通信

　　1.全站儀的數(shù)據(jù)通信是指全站儀與電子計算機之間進行的雙向數(shù)據(jù)交換。

　　2.全站儀與計算機之間的數(shù)據(jù)通信的方式主要有兩種，一種是利用全站儀配置的PCMCIA(personal computer memory card internation association，個人計算機存儲卡，簡稱PC卡，也稱存儲卡)卡進行數(shù)字通信，特點是通用性強，各種電子產(chǎn)品間均可互換使用;另一種是利用全站儀的通信接口，通過電纜進行數(shù)據(jù)傳輸。

　　(四)全站儀盤左盤右區(qū)分方法

　　1.全站儀儀器的盤左和盤右，實際上沿用老式光學(xué)經(jīng)緯儀的稱謂。是根據(jù)豎盤相對觀測人員所處的位置而言的，觀測時當(dāng)豎盤在觀測人員的左側(cè)時稱為盤左，反之稱為盤右。相對盤左和盤右而言也有稱為正鏡和倒鏡，以及F1(FACEl)面和F2(FACE2)面的。

　　2.對于測量來講，若正、反(盤左、盤右)測量后，通過測量方法有可消除某些人為誤差以及固定誤差的作用。對于可定義盤左和盤右稱謂的儀器而言，給用戶增加了應(yīng)用儀器的可選操作界面，對測量作業(yè)和測量結(jié)果沒有影響。

　　3.對于靠角度確認盤左和盤右可能存在某些錯覺，例如某些連接陀螺儀的全站儀或者經(jīng)緯儀，在確定盤左和盤右時顯示的不一定是對應(yīng)。就是說相對1800角度數(shù)值而已往小向轉(zhuǎn)不一定是盤左。反正，用戶記住兩者的差值即可。儀器也是自動求算的，對工程測量結(jié)果沒有影響。

　　(五)正確調(diào)平儀器的方法

　　1.全站儀整平及氣泡的檢驗

　　(1)架設(shè)：將儀器架設(shè)到穩(wěn)固的三腳架上，旋緊中心螺旋。

　　(2)粗平：看圓氣泡(精度相對較低，一般為1分)，分別旋轉(zhuǎn)儀器的3個腳螺旋將儀器大致整平。

　　(3)精平：使儀器照準(zhǔn)部上的管狀水準(zhǔn)器(或者稱長氣泡管)平行于任意一對腳螺旋，旋轉(zhuǎn)兩腳螺旋使氣泡居中(最好采用左拇指法，即左右手同時轉(zhuǎn)動兩個腳螺旋，并且兩拇指移動方向相向，左手大拇指方向與氣泡管氣泡移動方向相同;然后，將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90°，旋轉(zhuǎn)另外一個腳螺旋使長氣泡管氣泡居中。

　　(4)檢驗：將儀器照準(zhǔn)部再旋轉(zhuǎn)900，若長氣泡管氣泡仍居中，表示已經(jīng)整平;若有偏差，請重復(fù)步驟(3)。正常情況下重復(fù)1～2次即可滿足要求。

　　2.氣泡校正

　　(1)架設(shè)：將儀器架設(shè)到穩(wěn)固的三腳架上，旋緊中心螺旋。

　　(2)粗平：看圓氣泡(精度相對較低，一般為1分)，分別旋轉(zhuǎn)儀器的3個腳螺旋將儀器大致整平。

　　(3)精平同時進行檢驗：使儀器照準(zhǔn)部上的管狀水準(zhǔn)器(或者稱長氣泡管)平行于任意一對腳螺旋，旋轉(zhuǎn)兩腳螺旋使氣泡居中;然后，將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)1800，此時若氣泡仍然居中，則管狀水準(zhǔn)器軸垂直于豎軸(長氣泡管沒有問題)。如氣泡不居中，就需要校正。

　　3.氣泡管氣泡出現(xiàn)偏差的原因

　　(1)圓氣泡管一般由3個螺釘固定，內(nèi)部有一個波形彈簧。若3個螺釘受力不均勻時，當(dāng)儀器在車輛運輸過程中受顛簸就會引起受力小的螺釘松動，最后引起偏差。

　　(2)長氣泡管一般是一端固定，另外一端可調(diào)(校正螺釘)。可調(diào)端下面有彈簧，固定端里面應(yīng)該有凸形內(nèi)墊圈。無論是生產(chǎn)裝配還是維修校正，若在長氣泡管調(diào)整時沒有注意校正螺釘?shù)穆菁y間距，使螺釘受力不均衡，在儀器受大的顛簸后螺釘會稍微旋轉(zhuǎn)，引起氣泡偏差。

　　采用全站儀進行水平距離測量，主要應(yīng)用于建筑工程平面控制網(wǎng)水平距離的測量及測設(shè)、安裝控制網(wǎng)的測設(shè)、建安過程中水平距離的測量等。例如：全站儀(如Nikon DTM一530E等)。

　　四、其他測量儀器

　　(一)電磁波測距儀

　　應(yīng)用電磁波運載測距信號測量兩點間距離的儀器。測程在5～20km的稱為中程測距儀，測程在5公里之內(nèi)的為短程測距儀。精度一般為5mm+5ppm，具有小型、輕便、精度高等特點。電磁波測距儀已廣泛用于控制、地形和施工放樣等測量中，成倍地提高了外業(yè)工作效率和量距精度。

　　(二)激光測量儀器

　　激光測量儀器裝有激光發(fā)射器的各種測量儀器。這類儀器較多，其共同點是將一個氦氖激光器與望遠鏡連接，把激光束導(dǎo)人望遠鏡筒，并使其與視準(zhǔn)軸重合。利用激光束方向性好、發(fā)射角小、亮度高、紅色可見等優(yōu)點，形成一條鮮明的準(zhǔn)直線，作為定向定位的依據(jù)。在大型建筑施工，溝渠、隧道開挖，大型機器安裝，以及變形觀測等工程測量中應(yīng)用甚廣。常見的激光測量儀器有：激光準(zhǔn)直儀和激光指向儀、激光準(zhǔn)直(鉛直)儀、激光經(jīng)緯儀、激光水準(zhǔn)儀、激光平面儀

　　1.激光準(zhǔn)直儀和激光指向儀

　　兩者構(gòu)造相近，用于溝渠、隧道或管道施工、大型機械安裝、建筑物變形觀測。目前激光準(zhǔn)直精度已達10-5～10-6。

　　2.激光準(zhǔn)直(鉛直)儀

　　將激光束置于鉛直方向以進行豎向準(zhǔn)直的儀器。激光準(zhǔn)直(鉛直)儀的組成：激光準(zhǔn)直(鉛直)儀的組成主要由發(fā)射、接收、附件等三大部分組成。用于高層建筑、煙囪、電梯等施工過程中的垂直定位及以后的傾斜觀測，精度可達0.5×10-4。

　　激光準(zhǔn)直(鉛直)儀的主要應(yīng)用范圍：激光準(zhǔn)直(鉛直)儀主要應(yīng)用于大直徑、長距離、回轉(zhuǎn)型設(shè)備同心度的找正測量以及高塔體、高塔架安裝過程中同心度的測量控制。

　　3.激光經(jīng)緯儀

　　用于施工及設(shè)備安裝中的定線、定位和測設(shè)已知角度。通常在200m內(nèi)的偏差小于lcm。

　　4.激光水準(zhǔn)儀

　　除具有普通水準(zhǔn)儀的功能外，尚可做準(zhǔn)直導(dǎo)向之用。如在水準(zhǔn)尺上裝自動跟蹤光電接收靶，即可進行激光水準(zhǔn)測量。

　　5.激光平面儀

　　激光平面儀是一種建筑施工用的多功能激光測量儀器，其鉛直光束通過五棱鏡轉(zhuǎn)為水平光束;微電機帶動五棱鏡旋轉(zhuǎn)，水平光束掃描，給出激光水平面，可達200的精度。適用于提升施工的滑模平臺、網(wǎng)形屋架的水平控制和大面積混凝土樓板支模、灌注及抄平工作，精確方便、省力省工。

　　用激光準(zhǔn)直儀找正高層鋼塔架采用的操作方法與光學(xué)經(jīng)緯儀完全相同。

　　(三)GPS面積測量儀

　　1.GPS面積測量儀的用途

　　(1)GPS是英文Global Positioning System(全球定位系統(tǒng))的簡稱，是美國國防部研制的一種全天候的，空間基準(zhǔn)的導(dǎo)航系統(tǒng)，可滿足位于全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續(xù)地精確地確定三維位置和三維運動及時間的需要。

　　(2)高精度GPS面積測量儀又名測畝儀。測畝儀是一款集面積測量、距離測量、周長測量于一體的電子測量儀器。因此其使用范圍比較廣，包括農(nóng)機作業(yè)收費、農(nóng)田承包測量、企業(yè)用地征稅、林業(yè)湖泊等規(guī)則或不規(guī)則地域的面積測量。使用群體有農(nóng)機操作手，測量部門、土地稅收及用于一般土地丈量等相關(guān)人群。GPS面積測量儀由高精度的GPS定位系統(tǒng)、精確面積計算方法和智能化的掌上電腦系統(tǒng)完美結(jié)合。

　　2.GPS面積測量儀的工作原理

　　(1)GPS定位的基本原理。是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。

　　(2)接收機所處的位置要求。由于用戶接收機使用的時鐘與衛(wèi)星星載時鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維坐標(biāo)x、y、z外，還要引進一個△t即衛(wèi)星與接收機之間的時間差作為未知數(shù)，然后用4個方程將這4個未知數(shù)解出來。所以如果想知道接收機所處的位置，至少要能接收到4個衛(wèi)星的信號。

　　例如，假設(shè)芒時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信號到達接收機的時間△t，再加上接收機所接收到的衛(wèi)星星歷等其他數(shù)據(jù)可以確定待測點的位置。

　　3.GPS面積測量儀的分類、技術(shù)參數(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域

　　(1)GPS面積測量儀的分類。一般來說，GPS測量模式可分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量兩種模式。而靜態(tài)測量模式又分常規(guī)靜態(tài)測量模式和快速靜態(tài)測量模式，動態(tài)測量模式分準(zhǔn)動態(tài)測量模式(后處理動態(tài)，走走停停)和實時動態(tài)測量模式，實時動態(tài)測量模式分DGPS和RTK方式。

　　(2)GPS面積測量儀的相關(guān)技術(shù)參數(shù)

　　高精度GPS面積測量儀相關(guān)技術(shù)參數(shù)：測量數(shù)據(jù)包括面積、距離、周長、時間、經(jīng)

　　緯度等。

　　(3)GPS面積測量儀的特性

　　1)高精度、誤差小。GPS面積測量儀不同于普通精度GPS面積測量儀，普通精度GPS面積測量儀誤差在l0%左右，而高精度GPS面積測量儀誤差僅在1%左右。

　　2)快速測繪 、實時掌握接收。高精度GPS面積測量儀是采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、嵌入式單片機、高精度算法等先進技術(shù)研發(fā)而成的野外面積測量儀器?？煽焖贉y繪任意形狀地塊的面積、距離、周長等數(shù)據(jù)。該測量儀具有12個平行接收通道，電文更新率1次/s，可實時掌握衛(wèi)星接收情況。

　　3)數(shù)據(jù)優(yōu)化處理、減小誤差。減小了因GPS信號漂移造成的測量誤差。內(nèi)置式高增益接收天線，搜星靈敏，抗遮蔽性更好。LCD采用寬屏設(shè)計，具有背光功能，屏幕大，顯示字跡清晰明了。

　　4)具有數(shù)據(jù)記錄存儲功能，掉電數(shù)據(jù)不丟失。具有數(shù)據(jù)記錄查詢功能，具有價格置功能。支持電腦USB接口充電。

　　(4)GPS面積測量儀的應(yīng)用領(lǐng)域

　　適用于工程、農(nóng)田、綠地、森林、水域、山坡等面積的測量，一次測量可同時獲得測量面積、周長、距離、坡度等數(shù)據(jù)，可隨時調(diào)用測量的面積圖形和所有測量數(shù)據(jù)，便于案保存。

　　例如，可在如下領(lǐng)域應(yīng)用，工程：工礦面積計算、工程管理等;農(nóng)業(yè)：基本農(nóng)田管理;林業(yè)：林地災(zāi)害監(jiān)控;水利：湖泊水域測繪;土管：土地規(guī)劃管理;稅務(wù)：企業(yè)用地征稅。