建筑测量仪器

建筑测量仪器 一、 水准仪 建立水平视线测定地面两点间高差的仪器。主要部件有望远镜、管水准器(或补偿器)、垂直轴、基座、脚螺旋。按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪(又称电子水准仪)。按精度分为精密水准仪和普通水准仪。 操作要点:在未知两点间，摆开三脚架，从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上，利用三个机座螺丝调平，使圆气泡居中，跟着调平管水准器。水平制动手轮是调平的，在水平镜内通过三角棱镜反射，水平重合，就是平水。将望远镜对准未知点(1)上的塔尺，再次调平管水平器重合，读出塔尺的读数(后视)，把望远镜旋转到未知点(2)的塔尺，调整管水平器，读出塔尺的读数(前视)，记到本上。 计算公式:两点高差=后视,前视。 二、 经纬仪 测量水平角、垂直角以及为视距尺配合测量距离的仪器，是根据测角原理设计的。目前最常用的是光学经纬仪。经纬仪是测量工作中的主要测角仪器。由望远镜、水平度盘、竖直度盘、水准器、基座等组成。测量时，将经纬仪安置在三脚架上，用垂球或光学对点器将仪器中心对准地面测站点上，用水准器将仪器定平，用望远镜瞄准测量目标，用水平度盘和竖直度盘测定水平角和竖直角。 三、 全站仪 全站仪，即全站型电子速测仪(Electronic Total Station)。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(斜距、平距)、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全部测量工作，所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。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、及显示屏、键盘等组成。工作特点:1、能同时测角测距并自动记录测量数据;2、设有各种野外应用程序，能在测量现场得到归算结果;3、能实现数据流。 四、垂准仪(确定铅垂方向) 垂准仪，是利用一条与视准轴重合的可见激光产生一条向上的铅垂线，用于测量相对铅垂线的微小偏差以及进行铅垂线的定位传递。 主要用在高程建筑上，一般在每个楼层中间预留一个小孔，将控制点引到楼下，架设垂准仪，严格整平，打开激光，这样在楼层上面方便建站及放线; 一般的精度为1/40000、1/50000、1/100000等几种，严格整平后，可以发出两条垂直激光，一条向上，一条向下;广泛用于高层建筑、高塔、烟囱、电梯、大型机构设备的施工安装。 五、墨线仪 木工和瓦工常用的工具，可以发出红外线光，投射到墙面找水平和垂直的，一般土建用三线，装修用五线。 六、回弹仪 机械回弹仪简单易用，仪器用弹簧对重锤加力，当弹簧释放时，冲击杆以恒定的能量撞击测试面。当重锤受冲击弹回时，滑块回弹至最高处，同时通过标尺测出重锤被反弹回来的距离。以回弹值(反弹距离与弹簧初始长度之比)作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度。 混凝土回弹仪用以测试混凝土的抗压强度，是现场检测用的最广泛的混凝土抗压强度无损检测仪器。这是获取混凝土质量和强度的最快速、最简单和最经济的测试方法。 七、收敛计 收敛计是利用机械传递位移的办法，将两个基准点间的相对位移转变为数显位移 计的两次读数差。当两点间的相对位移值超过数显位移计有效量程时，可调整尺孔销所插尺孔，仍能继续用数显位移计读数。适用于量测隧道、巷道、峒室及其它工程围岩周边任意方向两点间的距离微小变化，达到评定工程稳定性，研究工程围岩及支护的变形发展规律，确定合理支护参数的目的。收敛量测已公认是地下工程测量项目中必测项目之一。 八、检测尺 一种属于线性尺寸、平面标定和坡度的测量仪器，特别是以机械和电子技术相结合的方法为特征的用于土木工程上使用的多用工程检测尺。它由三段空心型材连接而成，在检测尺的背面沿纵向标有线性刻度，在正面安有仪表盘，在空腔内安有坡度及垂直度传感器和微机等。使用该检测尺可以迅速准确地测量构造物的坡度、水平度和垂直度，又可配合水准仪作塔尺使用，还可用来检测路面的平整度。 九、地质罗盘仪 利用一个磁性物体(即磁针)具有指明磁子午线的一定方向的特性，配合刻度环的读数，可以确定目标相对于磁子午线的方向。根据两个选定的测点(或已知的测点)，可以测出另一个未知目标的位置。是进行野外地质工作必不可少的一种工具。借助它可以定出方向，观察点的所在位置，测出任何一个观察面的空间位置(如岩层层面、褶皱轴面、断层面、节理面等构造面的空间位置)，以及测定火成岩的各种构造要素，矿体的产状等。 用途:1、测产状:包括岩层走向、倾向、倾角; 2、地形草测:包括定方位(即交会定点)，测坡角，定水平; 3、测垂直角 十、测距仪 根据光学、声学和电磁波学原理设计的，用于距离测量的仪器。测距仪从测距基本原理，可以分为以下三类: 1. 激光测距仪 激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。 激光测距仪是目前使用最为广泛的测距仪，激光测距仪又可以分类为手持式激光测距仪(测量距离0-300米)，望远镜激光测距仪(测量距离500-3000米)。 2. 超声波测距仪 超声波测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。 通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。 超声波测距仪，由于超声波受周围环境影响较大，所以一般测量距离比较短，测量精度比较低。目前使用范围不是很广阔，但价格比较低，一般几百元左右。 3.红外测距仪 用调制的红外光进行精密测距的仪器，测程一般为1-5公里。利用的是红外线传播时的不扩散原理 :因为红外线在穿越其它物质时折射率很小，所以长距离的测距仪都会考虑红外线，而红外线的传播是需要时间的，当红外线从测距仪发出碰到反射物被反射回来被测距仪接受到再根据红外线从发出到被接受到的时间及红外线的传播速度就可以算出距离，红外测距的优点是便宜，易制，安全，缺点是精度低，距离 近，方向性差。 十一、GPS GPS 是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称，而其中文简称为“球位系”。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。 GPS构成 1)空间部分 GPS的空间部分是由24颗卫星组成(21颗工作卫星，3颗备用卫星)，它位于距地表20200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55?。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能在卫星中预存的导航信息。GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。 2)地面控制系统 地面控制系统由监测站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天线(Ground Antenna)所组成,主控制站位于美国科罗拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息,并计算卫星星历、相对距离,大气校正等数据。 3)用户设备部分 用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。 GPS目前主要是用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等。国内已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网，然后用常规方法布设导线加密。实践，在几十公里范围内的点位误差只有2厘米左右，达到了常规方法难以实现的精度，同时也大大提前了工期。GPS技术也同样应用于特大桥梁的控制测量中。由于无需通视，可构成较强的网形，提高点位精度，同时对检测常规测量的支点也非常有效。GPS技术在隧道测量中也具有广泛的应用前景，GPS测量无需通视，减少了常规方法的中间环节，因此，速度快、精度高，具有明显的经济和社会效益。 经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。 GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。 测地型接收机主要用于精密大地测量和精密工程测量。这类仪器主要采用载波相位观测值 进行相对定位，定位精度高。仪器结构复杂，价格较贵。根据使用用途和精度，又分为静态(单频)接收机和动态(双频)接收机即RTK. 目前，在GPS技术开发和实际应用方面，国际上较为知名的生产厂商有美国Trimble(天宝)导航公司、瑞士Leica Geosystems(徕卡测量系统)、日本TOPCON(拓普康)公司，国内厂家主要有南方测绘、中海达、华测、科力达等。 南方测绘的GPS接收机产品主要有RTK S82、S86、S82-1、S86-T、蓝牙静态GPS等。其中S82-T采用一体化设计，集成GPS天线、UHF数据链、BD970、天宝嵌入 式定位技术、即插即用式U盘设计、蓝牙通讯模块、锂电池，其RTK定位精度:平面?(1cm+1ppm)，垂直?(2cm+1ppm);静态后处理精度:平面?(2.5mm+1ppm)，垂直?(5mm+1ppm);单机定位精度:1.5m(CEP);码差分定位精度:0.45m(CEP)。 中海达测绘的GPS接收机产品主要包括静态一体化接收机HD-8200G和GD-8200X，其中HD-8200G配备有无线遥控器，可远距离查看卫星状况等关键信息，8200X配备有语音导航功能，可通过面板直接设置静态采集关键参数卫星高度角和采样间隔。RTK产品主要有珠峰HD-5800、V8 CORS RTK、V8 GNSS RTK。RTK作业精度:静态后处理精度: 平面:?2.5mm+1ppm，高程:?5.0mm+1ppm，RTK定位精度: 平面:?1cm+1ppm，高程:?2cm+1ppm，码差分定位精度:0.45m(CEP)，单机定位精度:1.5m(CEP)。V8具有八大创新技术。 华测的GPS接收机产品主要有X60CORS、X20单频接收机、X90一体化RTK、X60双频接收机等。国内通过中华人民共和国制造计量器具许可证获得的精度最高的产品，其中，X90为28通道双频GPS接收机，集成双频GPS接收机、双频测量型GPS天线、UHF无线电、进口蓝牙模块和电池，动态精度:水平10mm+1ppm，垂直20mm+1ppm;静态精度:水平5mm+1ppm，垂直10mm+1ppm，能达到10,30公里的作用范围(因实际地域情况有所差别)，既可以承受从3米高度跌落到坚硬的地面，也可浸入水下1米深处进行测量。X90具有静态、快速静态、RTK、PPK、码差分等多种测量模式，精度范围为毫米级到亚米级。 而且可与天宝，徕卡等主流品牌联合作业。 科力达GPS是一个新兴品牌，主要型号有风云K9和静态K7。科力达风云K9双频RTK GPS接收机带电池重量0.8kg，为国内最轻一款GPS接收机，采用密封橡胶圈设计，防尘防水等级达到IP67。坚固轻便的外壳，抗2米自然跌落，2W低功耗，数据更新率高达20Hz，信号重捕获:0.5~1.0秒。静态精度:平面?3mm+1ppm，高程?5mm+1ppm;RTK精度:平面?1cm+1ppm，高程?2cm+1ppm;码差分定位精度:0.45m(CEP);单机定位精度:1.5m(CEP)。采用PAC和Vision 相关技术，能够有效消除来自天线附近或强多路径干扰环境下的多路径干扰信号，具有高精度、高可靠性和高数据采样率的特点，经升级可支持俄罗斯的GLONASS卫星定位系统，从而实现GPS+GLONASS双星系统定位能力。 GPS如何选购 全球四大GPS系统 美国GPS:由美国国防部于20世纪70年代初开始设计、研制，于1993年全部建成。1994年，美国宣布在10年内向全世界免费提供GPS使用权，但美国只向外国提供低精度的卫星信号。据信该系统有美国设置的“后门”，一旦发生战争，美国可以关闭对某地区的信息服务。 欧盟“伽利略”:1999年，欧洲提出，准备发射30颗卫星，组成“伽利略”卫星定位系统。2009年该计划正式启动。 俄罗斯“格洛纳斯”:尚未部署完毕。始于上世纪70年代，需要至少18颗卫星才能确保覆盖俄罗斯全境;如要提供全球定位服务，则需要24颗卫星。 中国北斗卫星导航系统(BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System):是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是:建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。 北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止 轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。2003年我国北斗一号建成并开通运行，不同于GPS，“北斗”的指挥机和终端之间可以双向交流。2008年5月12日四川大地震发生后，北京武警指挥中心和四川武警部队运用“北斗”进行了上百次交流。北斗二号系列卫星今年起将进入组网高峰期，预计在2015年形成由三十几颗卫星组成的覆盖全球的系统。