测绘仪器简介及常见类型介绍

测绘仪器是经济建设、国防建设中不可缺少的一种精密仪器，根据用途的不同，可分为大地测量仪器、摄影测量仪器和惯性测量系统等组成部分。其中大地测量仪器主要是用来在野外测量地面点相对位置的一类测绘仪器，大量应用于建筑、水利、交通、道路、桥梁、园艺、地籍、工业、农业、国防等部门的工程建设之中，是本教材研究的主要方向。其主要用途是测绘各种大、中比例尺的地形图以及测定各种等级控制点的平面位置和高程。

大地测量仪器多数为精密光学、光电仪器，其是以野外测量对仪器提出的要求为出发点，应用光学、精密机械、光电和电子计算机技术相结合来设计制造的，结构比较精密。再加上各类工程对测绘精度的要求越来越高，就更加需要保证测绘仪器的质量，以达到测绘精度的要求。所以平时要做好测绘仪器的经常性保养工作，爱护仪器。除此之外，还应当掌握常用测绘仪器的检验与校正工作，保证仪器测绘时处于正常的工作状态；掌握常用仪器的基本结构、各零部件的作用及发生故障的原因，保证常用仪器在出现故障时能及时维修；掌握常用仪器的基本检定内容，以查明和确认测量仪器是否符合法定要求，是否能够正常使用。

常用的测绘仪器主要有水准仪、经纬仪、全站仪、GPS（全球定位系统）接收机等。

1．水准仪

水准仪是以仪器的水平视准线作为基准线，进行高差测量的计量器具。它广泛地用于水准测量、变形测量、各种工程水准测量与大型精密机械安装等。因其灵敏构件不同又分为微倾式水准仪、自动安平式水准仪和应用光电数码技术进行水准测量数据采集、处理、存储自动化的电子水准仪。水准仪的分级见表0－1。仪器外形见图0－1。

图0－1 水准仪

表0－1 水准仪的分级

水准仪基本参数见表0－2。

表0－2 水准仪的基本参数

2．经纬仪

经纬仪主要有光学经纬仪和电子经纬仪。光学经纬仪是用于测量水平角和竖直角的计量器具，它广泛应用于大地测量、工程测量、矿山测量等。光学经纬仪系列的等级见表0－3规定。仪器外形见图0－2。电子经纬仪是全站仪的重要组成部分，在全站仪中进行详细介绍，这里不再赘述。

表0－3 光学经纬仪的等级及基本参数

光学经纬仪基本参数见表0－4。

图0－2 经纬仪

表0－4 光学经纬仪的基本参数

3．全站仪

全站型电子速测仪是一种兼有自动测距、测角、计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统。它由光电测距单元、电子测角及微处理器单元以及电子记录单元组成，是一种广泛应用于控制测量、地形测量、地籍与房产测量、工业测量及近海定位等的电子测量仪器。按其结构，可分为整体式与积木式两种。前者是将测距、测角与电子计算单元和仪器的光学与机械系统设计成整体；后者则分别由各自独立的光电测距头、电子经纬仪与电子计算单元组成。

全站型电子速测仪又称为电子全站仪（Electronic Total Station），简称全站仪。(www.xing528.com)

全站仪的等级按其标称的角度测量标准偏差mβ来划分，见表0－5。不同的等级对测距标准偏差又有相对应的要求，见表0－6。仪器外形见图0－3。

图0－3 全站仪

表0－5 全站仪角度测量标准偏差

表0－6 全站仪测距标准偏差

测距仪出厂标称标准差表达式为：

md＝a＋bD

式中：a——标称标准差固定部分，mm；

b——标称标准差比例系数，mm／km；

D——测量距离，km。

全站仪的品牌很多，世界上许多著名厂家均有生产，如美国天宝，瑞士徕卡，日本索佳、拓普康及尼康，中国北光、南方、苏一光等。这些仪器参数原理基本相同，但也有部分区别，以索佳SET－10系列全站仪为例介绍全站仪基本参数，见表0－7。

表0－7 SET－10系列全站仪的基本参数

＊无雾、能见度约40km、多云、无大气抖动良好气象条件下。

4．GPS（全球定位系统）接收机

全球定位系统（GPS）主要由三大部分组成，即空间星座部分、地面监控部分和用户部分。全球定位系统（GPS）的空间星座部分和地面监控部分是用户应用该系统进行导航和定位的基础。用户只有通过用户设备（即GPS接收机）才能实现应用GPS进行测量和导航、定位的目的。

GPS接收机一般由天线、接收机和控制器组成。主要任务是接收GPS卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息等观测数据，并经数据处理而完成测量和导航、定位的工作。

GPS接收机按用途可分为测地型、导航型和时钟型。测量上普遍使用测地型接收机，测地型接收机主要用于精密大地测量、工程测量、地壳形变测量等领域。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，一般相对精度可达±（5mm＋10－6·D）。这类仪器构造复杂，价格较贵。

测地型接收机又分为单频机和双频机，单频机只接收L1载波相位。由于单频不能消除电离层影响，所以只适用于15km以内的短基线。双频机接收L1、L2载波相位，可以消除电离层影响，可适用于长基线。若计算中采用精密星历，在1000km距离内相对定位精度可达到2×10－8。