激光定位仪器主要由氦氖激光器和发射望远镜构成，这种仪器提高了一条空间可见的有色激光束。该激光束发散角很小，可成为理想的定位基准线。如果配以光电接收装置，不仅可以提高测量精度，还可在机械化、自动化施工中进行动态导向定位。基于这些优点，所以激光定位仪器得到了迅速发展，相继出现了多种激光定位仪器。下面介绍几种典型的激光定位仪器及其应用。
8.5.1 激光水准仪
激光水准仪是在普通水准仪望远镜筒上安装激光装置而成的，激光装置由氦氖激光器和棱镜导光系统所组成，氦氖激光器发出的激光导入水准仪的望远镜筒内，在视准轴方向能射出一束可见光。
如图8.25所示为烟台光学仪器厂生产的YJS3型激光水准仪。激光器的功率为1.5～3mW，光束发散角小于2mrad。有效射程白天150～500m，晚上2000～3000m，电源亦可用交流、直流两种。
使用激光水准仪时，首先按照水准仪的操作方法安置、整平仪器，并瞄准目标。然后接好激光电源，开启电源开关，待激光器正常启辉后，将工作电流调至5mA左右，这时将有最强的激光输出，目标上将得到明亮的红色光斑。当光斑不够清晰时，可调节镜管调焦螺旋，至清晰为止。如装上波带片，光斑即可变为十字形红线，故可提高读数精度。与一般水准测量不同，激光水准仪测量是由持尺人负责读尺并记录。
激光水准仪不仅适用于工程施工测量、机械安装测量及机械化、自动化施工中的准直和导向，也可在仪器整平后，利用发射的激光束在空间扫描出一个水平面，用来抄平尤其是大面积的场地平整测量中，用它来检查场地的平整度及造船工业等大型物件装配中的水平面和水平线，放样十分方便、精确。
图8.25 激光水准仪
8.5.2 激光经纬仪
激光经纬仪是在普通经纬仪望远镜筒上安装激光装置而成的，激光装置由激光目镜、光导管、氦氖激光器和激光电源组成，激光装置可随望远镜一起转动。激光装置用电缆与电源箱连通后，则将激光导入经纬仪的望远镜筒内，并与视准轴重合，沿视准轴方向射出一束可见的激光，以代替视准轴。
图8.26所示为苏州第一光学仪器厂生产的J2-JD型激光经纬仪。激光器的功率为1.2mW，可发射波长为0.6328μm的橙红色单色光，其发散角为3mrad，照准有效射程白天为500m，夜间为2600m，激光照准中误差范围为±0.3″。
激光经纬仪可用于定线、定位、测角、测设已知的水平角和坡度等，与光电接收器相配合可进行准直工作，亦可用于观测建筑物的水平位移。例如:激光经纬仪常用于检验墙角线是否垂直，检验建筑物的倾斜度，以及为自动化顶管施工进行动态导向等。
8.5.3 激光扫平仪
激光扫平仪是一种新型的平面定位仪器。主要由激光准直器、转镜扫描装置、自动安平敏感元件和电源等部件组成。激光扫平仪从主机的旋转发射筒中连续射出平行激光束，在扫描范围(工作半径100～300m)内提供水平面、铅垂面或倾斜面，能快速完成非常繁琐的平面测量工作，高施工和装修提供大范围的平面、立面和倾斜基准面。
图8.27为日本索佳公司生产的自动安平激光平面仪LP3A，除主机外还配有两个受光器(即光电接收靶)。受光器上有条形受光板、液晶显示屏和受光灵敏度切换钮，此钮从L转至H，受光感应灵敏度由低感度(±2.5mm)转变到高敏度(±0.8mm)，可根据测量要求进行选择。受光器也可通过卡具安装在水准标尺或测量杆上，即可测出任意点的标高或用以检查水平面等。
图8.26 激光经纬仪
图8.27 激光扫平仪
激光扫平仪的激光束入射时，出射光束为水平束，当五角棱镜在电动机驱动下水平旋转时，出射光束成为连续闪光的激光水平面，可以同时测定扫描范围内任意点的高程。在大面积的施工场地上，在激光平面仪扫描范围内，任何工种的施工人员都可以利用它们作为标高的基准，从而控制各工序的施工误差，提高平整度和平直度，并能加快作业进度。在建筑施工中无论是检查混凝土楼板的模板标高，还是在大型公共建筑装修中为天花板龙骨起拱定基准面(见图8.28)以及控制大理石地板或水磨石板安装的总体平整度(见图8.29)等方面有着广泛的应用。
图8.28 激光扫平仪在天花板装修中的应用
图8.29 激光扫平仪在地板铺设中的应用
8.5.4 激光垂准仪
激光垂准仪是一种专用的垂直定位仪器。适用于高烟筒、高塔架及高层建筑的垂直定位测量。
图8.30为一种国产激光垂准仪的示意图。仪器的竖轴是一个空心筒轴，两端有螺扣连接望远镜和激光器的套筒，在构造上要求发射望远镜视准轴、仪器竖轴和激光束光轴三轴共线，作为仪器的准直基线。将激光器安在筒轴下端，望远镜安在上端，构成向上发射的激光垂准仪，借助于仪器上的两个高灵敏度水准管，便可将仪器发射的激光束导向铅垂方向。观测时，将仪器安置在建(构)筑物的轴线控制点上(见图8.31)，严格对中、整平，在施工层预留垂准孔上安置接收靶，接通电源后，启辉激光器，预热稳定后，水平旋转仪器，光斑若总是照准接收靶中心，则激光束处于铅垂位置。
图8.30 激光垂准仪的构造
图8.31 激光垂准仪在高层建筑垂直定位测量中的应用
8.5.5 激光接收靶
利用激光仪器进行定位，当精度要求不高时，一般采用白色有机玻璃制作的简单目估接收靶标，如图8.32所示，上面绘有坐标方格网或若干同心圆，可直接标出光斑中心偏离靶心的位置。
图8.32 激光接收靶
8.5.6 应用激光定位仪器的注意事项
(1)仪器操作人员在使用仪器之前，应先熟悉仪器的性能及操作方法，并对仪器各主要部件进行仔细检查和检验校正，然后方能使用。
(2)使用激光定位仪器时，应有半小时的预热时间，待镜管周围气温场的气温比较均匀，使激光漂移现象逐渐减小后再进行观测，以保证有稳定和较高的定位精度。
(3)调整光束使其处于人眼视线以上或以下，避免激光束指向人的眼睛。
(4)接通电源时，应注意正、负极插头，不能插错;工作结束拔出插头时，应使其相互接触一下，以消除残余电流。
(5)观测时，激光仪器必须有人照管。
习题和思考题
1.测设与测绘有何不同?
2.测设的基本工作有哪些项目?试述各个项目的测设方法。
3.测设点的平面位置有哪几种方法?各适用于什么场合?
4.要在坡度均匀的地面上测设长度100.00m的轴线AB，如图8.33所示。现先沿AB方向概略丈量100.00m定出B'点后，再用名义长度为30m的钢尺精确丈量AB'=99.960m，该钢尺在温度+20℃时实际长度为29.995m，钢尺的线膨胀系数α=1.20× 10－5/℃。若丈量时的温度t=30℃，A、B'两点的高差h=+1.84m，丈量时拉力与检定时拉力相同。问B'点沿AB方向改正多少才能定出B点的准确位置?
5.测设坡度线用的水平视线法和倾斜视线法各在什么条件下采用最为方便?为什么?
6.在地面上要求测设一个直角，先用一般方法测设出∠AOB，再测量该角若干测回，取平均值为∠AOB=90°00'20″，如图8.34所示。又知OB的长度为160m，问在垂直于OB的方向上B点应该移动多少距离才能得到90°的角?
图8.33
图8.34
7.利用高程为107.531m的水准点测设高程为107.931m的室内±0标高。设尺立在水准点上时，按水准仪的水平视线在尺上画一条线，问在同一根尺上应该在什么地方再画一条线，才能使视线照准此线时，尺子底部就是±0高程的位置?
8.如图8.35所示，利用高程为125.545m的水准点BMA，欲测设出高程为120.000m的基坑水平桩C。设B点为基坑边的转点，将水准仪安置在A、B两点之间，后视读数为1.205m，前视读数为2.546m;再将水准仪搬进坑内设站，用水准尺或钢尺在B点向坑内立倒尺(即尺的零点在B端)，其后视读数为2.663m，然后在C点处立倒尺。试问在坑内C点处前视尺上读数为多少时，尺底才是欲测的高程线?
图8.35
9.已知αMN=300°04'，控制点M的坐标为xM=14.22m，yM=86.71m;若要测设坐标为xA=42.34m，yA=85.00m的A点。试计算仪器安置在M点用极坐标法测设A点所需的数据。
10.已知水准点4的高程H4=240.050m，后视读数a=1.050m，设计坡度线起点A的高程HA=240.00m，设计坡度i=0.01。拟用水准仪按水平视线法测设点A、20m及40m桩点，使各桩顶在同一坡度线上，试计算测设时各桩顶的应读数b应。
11.常用的激光定位仪器有哪些?在建筑施工测量中各有哪些用处?
12.简述激光经纬仪的使用方法与步骤。
13.在高层建筑、高烟囱施工中，如何应用激光经纬仪或激光垂准仪进行准直定位?
14.激光定位仪器为什么在施工放样中得到广泛应用?应用激光定位仪器应注意哪些事项?
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