2018一建《公路工程》教材：测量仪器的使用方法
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2018年一级建造师考试报名时间预计6月左右，考试时间预计9月中旬，为了帮助考生们更好的梳理考点，小编特为大家整理了2018一级建造师《公路工程》教材：公路工程施工测量方法和工作要求，包括常用测量仪器及其作用、水准仪分类及作用、经纬仪分类及作用、全站仪及其作用、全球定位系统、常用测量仪器的使用、水准仪的使用、经纬仪的使用、全站仪的使用、GPS-RTK 的使用，赶紧来开森学学习吧。更多一级建造师报名条件、一级建造师备考指导等信息请持续关注开森学官网一级建造师频道。
1B4110S2 测量仪器的使用方法
一、常用测量仪器及其作用
公路工程施工常用的测量仪器有水准仪、经纬仪、全站仪、全球定位系统(GPS) 等。
(一)水准仪分类及作用
水准仪按结构不同可分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪、数字水准仪，水准仪按工作原理不同可分为电子水准仪和光学水准仪，按精度不同可分为普通水准仪和精密水准仪。我国国家标准把水准仪分为 OS05 OSl OS3 OS20 四个等级。 OS 分别为\大地测量\和\水准仪\的汉语拼音第一个字母，其后 05 10 等数字表示该仪器的精度，即每公里往返测量高差中数的偶然中误差。 OS05 级和 OSl 级水准仪称为精密水准仪，用于国家一、二等精密水准测量及地震监测。 OS3 级和 OS10 级水准仪称为普通水准仪，用于国家三、四等水准测量以及一般工程水准测量。公路工程测量中一般使用OS3 级水准仪。 水准仪用于水准测量，水准测量是利用水准仪提供的一条水平视线，借助带有刻度的尺子，测量出两地面点之间的高差，然后根据测得的高差和已知点的高程，推算出另一个点的高程。
(二)经纬仪分类及作用
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经纬仪根据度盘刻度和读数方式的不同可分为游标经纬仪、光学经纬仪和电子经纬仪，按精度不同可分为 0] 07 Jl、 OJ2 OJ6 Jl 等， OJ 分别为\大地测量\和 \经纬仪\的汉语拼音第一个字母，数字 07 10 表示该仪器精度， 07属于精密经纬仪， J6 的属于普通经纬仪。
经纬仪是进行角度测量的主要仪器，它包括水平角测量和竖直角测量。另外，经纬仪兼有低精度的间接测距和测定高差以及高精度的定线的辅助功能。
(三)全站仪及其作用
全站型电子速测仪简称全站仪，它是一种集自动测距、测角、计算和数据自动记录及传输功能于一体的自动化、数字化及智能化的三维坐标测量与定位系统。是目前公路施工单位进行测量和放样的主要仪器。
全站仪的生产厂家很多，主要的生产厂家及相应生产的全站仪系列有:瑞士楝卡公司生产的 TC 系列全站仪;日本 TOPCN (拓普康)公司生产的 GTS 系列;索佳公司生产SET 系列;宾得公司生产的 PCS 系列;尼康公司生产的 DMT 系列及瑞典捷创力公司生产的 GDM 系列全站仪;我国南方测绘仪器公司生产的 NTS 系列全站仪。全站仪的功能是测量水平角、竖直角和斜距，借助于机内固化的软件，可以组成多种测量功能，如可以计算并显示平距、高差以及镜站点的三维坐标，进行偏心测量、悬高测量、对边测量、面积计算等。
(四)全球定位系统 (GPS)
全球定位系统 GPS (Global Position System) ，是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统，可向全球用户提供连续、实时、高精度的主维位置、三维速度和时间信息。
GPS 的定位方法，若按用户接收机天线在测量中所处的状态来分，可分为静态定位和动态定位;若按定位的结果来分，可分为绝对定位和相对定位。静态定位，即在定位过程中，接收机天线(观测站)的位置相对于周围地面点而言，处于静止状态;而动态定位则正好相反，即在定位过程中，接收机天线处于运动状态，定位结果是连续变化的。绝对定位亦称单点定位，是利用 GPS 独立确定用户接收机天线(观测站)在 WGS-84 坐标系中的绝对位置。相对定位则是在 WGS-84 坐标系中确定收机天线(观测站)与某一地面参考点之间的相对位置，或两观测站之间相对位置的方法。大地测量、控制测量、变形测量、工程测量采用静态相对定位，精度要求不高的碎部测量可采用动态相对定位。 GPS实时动态定位 (RTK) 方法在公路施工中的应用越来越广泛。
公路工程的测量主要应用了 GPS 的两大功能:静态功能和动态功能。静态功能是通过接收到的卫星信息，确定地面某点的三维坐标;动态功能是通过卫星系统，把已知的三维坐标点位，实地放样地面上。在公路施工中， GPS 可用于隧道控
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制测量、特大桥控制测量，也可用于公路中线、边桩的施工放样。 二、常用测量仪器的使用
(一)水准仪的使用
1.微倾水准仪的使用步骤包括安置仪器和粗略整平(简称粗平)、调焦和照准、精确整平(简称精平)和读数。
(1)安置水准仪和粗平。先选好平坦、坚固的地面作为水准仪的安置点，然后张开三脚架使之高度适中，架头大致水平，再用连接螺旋将水准仪固定在三脚架头上，将架腿的脚尖踩实。调整三个脚螺旋，使圆水准气泡居中称为粗平。
(2) 调焦和照准。水准仪整平后，将望远镜对着明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰;用望远镜的准星和照门瞄准水准尺，然后旋紧制动螺旋固定望远镜;转动物镜调焦螺旋，待水准尺成像清晰后，再转动水平微动螺旋，使十字丝竖丝照准水准尺;瞄准目标后，眼睛可在目镜处作上下移动，如发现十字丝与目标影像有相对移动，读数随眼睛的移动而改变，说明有视差;产生视差的原因是目标影像与十字丝分划板不重合，它将影响读数的正确性;必须消除视差，办法是先调目镜调焦螺旋看清十字丝，再继续仔细地转动物镜调焦螺旋，直至尺像与十字丝平面重合。
(3) 精平。转动微倾螺旋，同时察看水准管气泡观察窗，当符合水准泡成像吻合时，表明已精确整平。
(4) 读数。当符合水准气泡居中时，立即根据十字丝中丝在水准尺上读数。不论使用的水准仪是正像或是倒像，读数总是由注记小的一端向大的一端读出。通常读数保留四位数。
2. 精密水准仪的操作程序。与一般 DS3 水准仪基本相同，不同之处是精密水准仪是采用光学测微器测出不足一个分格的数值。作业时，先转动微倾螺旋，使望远镜视场左侧的符合水准管气?包两端的影像符合，保证视线水平。再转动测微轮，使十字丝上模形丝精确地夹住整分划，读取该分划线读数。
3. 自动安平水准仪操作程序:粗平→照准→ 卖数。
4. 数字水准仪操作程序，与自动安平水准仪基本一样，但数字式水准仪能自动观测和记录，并将测量结果以数字的形式显示出来。
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(二)经纬仪的使用
经纬仪的使用包括对中、整平、照准和读数四个操作步骤。
1.对中和整平
有用垂球对中及经纬仪整平的方法和用光学对中器对中及经纬仪整平的方法。
(1)用垂球对中及经纬仪整平的方法
①垂球对中。先打开三脚架放在测站上，脚架长度要适当，以便于观测;三脚架架头应大致水平。把脚架上的连接螺旋放在架头中心位置，挂上垂球，移动脚架使垂球尖概略对准测站点，同时保持脚架头大致水平。从箱中取出仪器放到三脚架上，旋紧连接螺旋使仪器与脚架连接。此时再细心观察垂球是否偏离标志中心，如偏离可略放松连接螺旋，在架头上平移仪器，使垂球尖准确对准测站点，再旋紧连接螺旋。
②整平。先转动仪器照准部，使水准管平行于任意两个脚螺旋连线，转动这两个脚螺旋使气泡居中;然后将仪器照准部旋转 90 ，旋转第三个脚螺旋，使气泡居中。按上述方法反复进行几次，直到仪器旋到任何位置，气泡都居中时为止。
(2) 用光学对中器对中及经纬仪整平的方法 ①目估初步对中，并使三脚架架头大致水平; ②转动和推拉对中器目镜调焦，使地面标志点成像清晰，且分划板上中心圆圈也清晰可见;
③转动仪器脚螺旋，使地面标志点影像位于圆圈中心; ④伸缩调节三脚架架腿，使圆水准器气泡居中; ⑤按用垂球安置仪器的整平方法进行精确整平; ⑥检查光学对中器，此时若标志点位于圆圈中心则对中、整平完成，若仍有偏差，可稍松动连接螺旋，在架头上移动仪器，使其准确对中，然后重新进行精确整平，直到对中和整平均达到要求为止。
2. 照准
(1)目镜调焦:将望远镜对向明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰。 (2) 粗瞄目标:松开望远镜水平、竖直制动螺旋，通过望远镜上的粗瞄器对准目标，然后拧紧制动螺旋。
(3) 物镜调焦:转动望远镜物镜调焦螺旋，使目标成像清晰。注意消除视差现象。 (4) 准确瞄准目标:转动水平微动及竖直微动螺旋，使十字丝竖丝与目标成像单线平分或双丝夹准，并且使十字丝交点部分对准目标的底部。
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3. 读数
打开反光镜，调整其位置，使读数窗内进光明亮均匀，然后进行读数显微镜调焦，使读数窗内分划清晰，进行读数。电子经纬仪可在屏幕上直接读数。
(三)全站仪的使用
不同型号的全站仪，其具体操作方法会有较大的差异。下面简要介绍全站仪的基本操作与使用方法。
1.水平角测量
(1)按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标 (2) 设置 方向的水平度盘读数为 00' 00\
(3) 照准第二个目标 ，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。
2. 距离测量 (1)设置棱镜常数
测距前须将棱镜常数输人仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。 (2) 设置大气改正值或气温、气压值
光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化， 15 760mmHg 是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为 ppm 。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值(也可直接输入大气改正值) ，并对测距结果进行改正。
(3) 量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 (4) 距离测量
照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。
全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是最常用的测距模式，测量时间约为 2.5s ，最小显示单位1mm; 跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为1cm ，每次测距时间约 0.3s; 粗测模式，测量时间约为0.7s ，最小显示单位1cm1mm。在距离测量或坐标测量时，可按测距模式 (MODE)键选择不同的测距模式。 应注意，有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高，显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。
3. 坐标测量
(1)设定测站点的三维坐标。
(2) 设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。当设定后视
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点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。 (3) 设置棱镜常数。
(4) 设置大气改正值或气温、气压值。 (5) 量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 (6) 照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标。
(四) GPS-RTK 的使用(以南方 S82 为例)
GPS-RTK 由两部分组成:基准站部分和移动站部分。其操作步骤是先启动基准站，后进行移动站操作。
1.基准站部分
(1)架好脚架于已知点上，对中整平(如架在未知点上，则大致整平即可)。 (2) 接好电源线和发射天线电缆。注意电源的正负极正确(红正黑负)。
(3) 打开主机和电台，主机开始自动初始化和搜索卫星，当卫星数和卫星质量达到要求后(大约 1min) ，主机上的 DL 指示灯开始 55 快闪 次，同时电台上的 TX 指示灯开始15 次。这表明基准站差分信号开始发射，整个基准站部分开始正常工作。
为了让主机能搜索到多数量卫星和高质量卫星，基准站一般应选在周围视野开阔，避免在截止高度角 15 。以内有大型建筑物;为了让基准站差分信号能传播得更远，基准站一般应选在地势较高的位置。
2. 移动站部分
(1)将移动站主机接在碳纤对中杆上，并将接收天线接在主机顶部，同时将于簿夹在对中杆的适合位置。
(2) 打开主机，主机开始自动初始化和搜索卫星，当达到一定的条件后，主机上的DL 指示灯开始 15 次(必须在基准站正常发射差分信号的前提下) ，表明已经收到基准站差分信号。
(3) 打开手簿，启动配套的软件。
(4) 启动软件后，软件一般会自动通过蓝牙和主机连通。如果没连通则首先需要进行设置蓝牙。
(5) 软件在和主机连通后，软件首先会让移动站主机自动去匹配基准站发射时使用的通道。如果自动搜频成功，则软件主界面左上角会有信号在闪动。如果自动搜频不成功，则需要进行电台设置。
(6) 在确保蓝牙连通和收到差分信号后，开始新建工程(工程→新建工程) ，依次按要求填写或选取如下工程信息:工程名称、椭球系名称、投影参数设置、四参数设置(未启用可以不填写)、七参数设置(未启用可以不填写)和高程拟合参数设
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置(未启用可以不填写) ，最后确定，工程新建完毕。 (7) 进行校正。校正有两种方法。
方法一:利用控制点坐标库(设置→控制点坐标库)求四参数。 在控制点坐标库界面中点击\增加\，根据提示依次增加控制点的已知坐标和原始坐标，一般至少 个控制点，当所有的控制点都输入以后察看确定无误后，单击\保存\，选择参数文件的保存路径并输人文件名，保存的文件名称以当天的日期命名。完成之后单击\确定\。然后单击\保存成功\小界面右上角的 \，四参数已经计算并保存完毕。
方法二:校正向导(工具→校正向导) ，这时又分为两种模式。
注意:此方法只在此介绍单点校正，一般是在有四参数或七参数的情况下才通过此方法进行单点校正。 ①基准站架在己知点上
选择\基准站架设在已知点\，点击\下一步\，输入基准站架设点的已知坐标及天线高，并且选择天线高形式，输入完后即可点击\校正\。系统会提示是否校正，并且显示相关帮助信息，检查元误后\确定\校正完毕。 ②基准站架在未知点上
选择\基准站架设在未知点\，再点击\下一步\。输入当前移动站的已知坐标、天线高和天线高的量取方式，再将移动站对中立于已知点上后点击\校正\，系统会提示是否校正，\确定\即可。
如果当前状态不是\固定解\时，会弹出提示，这时应该选择\否\来终止校正，等 精度状态达到\固定解\时重复上面的过程重新进行校正。
(8) 将对中杆对立在需测的点上，当状态达到固定解时，利用快捷键 \开始保存数据。
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