測量技師楮制致程

第一章、自動安平、精密、電子水準儀簡介

一.自動安平水準儀(compensatorlevel)

1.原理一一與普通水準儀相比，在望遠鏡的光路上加了一個補償器。

2.使用一一粗平后，望遠鏡內觀察警告指示窗假設全部呈綠色，方可讀數；最好狀態是指

示窗的三角形尖頂與橫指標線平齊。

3.檢校一一與精通水準儀相比，要增加一項補償器的檢驗，即：轉動腳螺旋，看警告指示

窗是否出現紅色；以此來檢查補償器是否失靈。

二.精密水準儀(preciselevel)〔每公里往返平均高差中誤差Vlmm)

1、精密水準儀一一提供精確的水平視線和精確讀數；

2、精密水準尺---刻度精確(錮鋼帶水準尺invarlevelingstaff)o

3、讀數方法

(1)精平后，轉動測微螺旋，使十字絲的楔形絲精確夾準某一整分劃線。

(2)讀數時，將整分劃值和測微器中的讀數合起來。

三.數字水準儀(digitallevel)及條紋碼水準尺(codinglevelstaff)

1、具有自動安平、顯示讀數和視距功能。

2、能與計算機數據通訊，防止了人為觀測誤差。

§1.2水準測量誤差及考前須知

來源有：儀器誤差、操作誤差、外界條件影響。

一.儀器誤差

主要有：視準軸不平行于水準管軸(i角)的誤差、水準尺誤差

二.操作誤差

主要有：水準氣泡未嚴格居中、視差、估讀誤差、水準尺未豎直。

三.外界條件影響的誤差

主要有：儀器下沉、尺墊下沉、地球曲率、大氣折光、氣溫和風力。

第二章、GPS

§2.1GPS的定義及歷史

1.定義

全球定位系統GPS(GlobalPositionSystem)，是一種可以授時和測距的空間交會定點

的導航系統，可向全球用戶提供連續、實時、高精度的三維位置，三維速度和時間信息。

2.GPS的產生與開展——由TRANSIT到GPS

1957年10月第一顆人造地球衛星上天，衛星導航應運而生。

美國1964年建成子午衛星導航定位系統(TRANSIT)o

美國從1973年開始籌建全球定位系統，1994年全部建成，投入使用。

GPS的組成

共有24顆GPS工作衛星構成GPS衛星星座。

地球上任何地方、高度角在15。以上的空間，可同時觀測到4?12顆衛星，衛星分布在6

個面相對于地球赤道面傾斜角為55。的近圓形軌道面上，高度距地面約2.02萬km。

(GPS星座示意圖)

1.空間局部。由21顆工作衛星和3顆備用衛星。

2.地面控制局部。其由1個主控站，5個監控站和3個注入站組成。

3.用戶接收機局部。GPS接收機的根本類型分導航型和大地型。大地型接收機又分單頻型

(Li)和雙頻型(Li,L2)O

r.GPS定位方法分類

1.定位方法的分類

(1)絕對定位——確定觀測點在WGS-84系中的坐標，即絕對位置。

(2)相對定位——確定觀測點在國家或地方獨立坐標系中的坐標，即相對位置。

后處理定位

-

相對定位tJ■靜態(相對)定位

動態(相對)定位I

實時動態定位(RTK)

四.GPS的后處理定位方法

目前在工程中，廣泛應用的是相對定位模式。其后處理定位方法有：靜態定位和動態

定位。

1.靜態相對定位

（1）方法：將幾臺GPS接收機安置在基線端點上，保持固定不動，同步觀測4顆以上衛

星。可觀測數個時段，每時段觀測十幾分鐘至1小時左右。最后將觀測數據輸入計

算機，經軟件解算得各點坐標。GPS星座示意圖

（2）用途：是精度最高的作業模式。主要用于大地測量、控制測量、變形測量、工程測

量。

⑶精度：可到達15mm+1ppm）

2.動態相對定位

（1）方法：先建立一個基準站，并在其上安置接收機連續觀測可見衛星，另一臺接收

機在第1點靜止觀測數分鐘后，在其他點依次觀測數秒。最后將觀測數據輸入計

算機，經軟件解算得各點坐標。動態相對定位的作業范圍一般不能超過15km。

（2）用途：適用丁精度要求不高的碎部測量。

（3）精度：可到達（10~20mm+1ppm）

圖一：靜態相對定位模式圖二：動態相對定位模式

五.GPS實時動態定位（RTK）方法

1.RTK工作原理及方法

與動態相對定位方法相比，定位模式相同，僅要在基準站和流動站間增加一套數據鏈,

實現各點坐標的實時計算、實時輸出。

2.RTK用途

適用于精度要求不高的施工放樣及碎部測量。

3.作業范圍：目前一般為10km左右。

4.精度：可到達（10~2（）mm+lppm）

六、GPS測量誤差

GPS衛星在距離地面約20200公里的高空，向地面上的廣闊用戶發送測距信號和導航電

文等信息。

GPS定位的觀測量不可防止地會受到多種誤差源影響。按照這些誤差源的來源，一般可

分為三種情況：

（一）與GPS衛星有關的誤差

（二）與信號傳播有關的誤差

（三）與接收設備有關的誤差

（一）與GPS衛星有關的誤差

?衛星星歷誤差:它是指播送星歷或其它軌道信息給出的衛星位置與衛星真實位置之

間的差值。

?GPS衛星星歷是由布設在地面上、具有一定數量與空間分布的監測站連續跟蹤觀

測GPS衛星，并結合環境要素等其它信息，再由主控站對衛星作精密定軌計算得到

的。而播送星歷又是由定軌結果外推得出，因此播送星歷的精度是有限的。

?衛星鐘誤差:由于衛星位置是時間的函數，所以GPS的觀測量均以精密測時為前提。

雖然GPS衛星均配有高精度的原子鐘，但它們與理想的GPS時之間仍會有偏差或漂

移，難以防止。

（二）與信號傳播有關的誤差

?大氣折射誤差-根據其性質，分為電離層折射影響和對流層折射影響。對流層折射

影響包括有來自平流層與中間層的折射，因此也可合稱為中性大氣折射影響，但一

般還是簡單地稱為對流層折射。

?多路徑效應：是指接收機天線除直接收到來自GPS衛星的信號外,還可能收到天線

周圍地物反射來的信號。這兩種信號疊加在一起將會引起測量參考點（相位中心）的變

化，而且這種變化隨天線周圍反射面的性質而異，難以控制。多路徑效應具有周期

性誤差，其變化幅度可達數厘米。

?消除或減弱多路徑效應，除了采用載波相位測量方法外，可采用造型適宜且屏蔽良

好的天線。這種天線一般裝備有抑徑板或抑徑圈，可以阻擋來自水平面以下的多路

徑信號被接收。有些多路徑信號來自豎立的高大建筑物外表，經過這種外表反射的

多路徑信號，往往也具有較大的高度角值，可以從水平面以上進入接收機天線。因

此在進行GPS測量選址工作時，還應當考慮多路徑信號產生的可能性，盡量避開這

種高大建筑物。

（三）與接收設備有關的誤差

?觀測誤差：分觀測分辨誤差與接收機天線相對測站點的安置誤差。一般認為觀測分

辨誤差約為信號波長的1%。由于載波的波長遠小于GPS偽隨機測距碼的波長，因

此采用載波相位觀測量一般可以到達更高的精度。而天線的安置誤差主要有天線的

置平與對中誤差和量取天線高的誤差。只要在觀測中認真操作，可以盡量減少這些

誤差的影響。

?接收機的鐘差.?對于這種誤差，一般是在數據處理中作為未知數來解出。另外在作

差分法相對定位時，也可以通過在不同衛星之間求差來消除這局部影響。

?天線的相位的心誤差：GPS測量的觀測值都是以天線的相位的心為準的,而我們一

般只能觀察到天線的幾何中心，因此要求天線的幾何中心與相位中心一致，這應在

天線的生產和設計上到達。另外，假設采用同種型號的接收機天線，可以近似認為

相位中心與幾何中心的偏離情況是一樣的，因此用觀測值的求差和相對定位能削弱

這種影響，但這時要求統一按天線的方向標定向，使各天線的指北極都指向正北方

向O

?載波相位測量的整周不定性誤差：主要是指觀測中整周未知數的跳變現象（周跳）。另

外也有在數據處理時求解整周未知數時的失敗，不能將整周未知數固定為某一整數,

而只能取實數解的情況。周跳的發生是與多種因素有關的，如信號受阻擋失鎖、接

收機內部熱噪聲影響、電離層活動出現異常變化等。

第三章、建筑物變形觀測MonitoringDeformations

ofStructuralBodies

垂直位移觀測方法

?根本方法

-垂直位移觀測的高程依據是水準基點，即在水準基點高程不變的

前提下，定期地測出變形點相對于水準基點的高差，并求出其高

程，將不同周期的高程加以比擬，即可得出變形點高程變化的大

小及規律

?垂直位移監測網由水準基點構成水準網，可布設成閉合環、結點或附合

水準路線

?如果設置有工作基點，那么每年應進行一至兩次與水準基點的聯測，以

檢查工作基點是否發生變動。聯測工作應盡可能選擇固定的月份，即保

證外界條件根本相同，以減少外界條件變化對成果的影響。

垂直位移監測網的主要技術要求注：n為測段的測站數

往返較

相鄰基檢測已

每站高差、附合

準點高測高差

等級差中誤或環線使用儀器、觀測方法及要求

差中誤較差

差(mm)閉合差

差(mm)(mm)

(mm)

DS0.5型儀器，視線長度W15m,

前后視距差WO.3m,視距累計差

一等±0.3±0.070.150.2

W1.5g宜按國家一等水準測量

的技術要求施測

DSO.5型儀器，宜按國家一等水

二等±0.5±0.130.300.5

準測量的技術要求施測

DSO.5或DS1型儀器，宜按國家

三等±1.0±0.300.600.8

二等水準測量的技術要求施測

DSO.5或DS1型儀器，宜按國家

四等±2.0±0.701.402.0

三等水準測量的技術要求施測

變形點垂直位移觀測的精度要求

注：n為測段的測站數

高程中相鄰點往返較差、附合或環線閉合差

等級觀測方法

誤差高差中(mm)

(mm)誤差

(mm)

除按國家一等