第四章 距離測量.ppt

1,1、一般方法（l/l0001/3000）（1）定點(diǎn)（2）定線：當(dāng)兩個(gè)地面點(diǎn)之間的距離較長或地勢起伏較大時(shí)，采取分段丈量。,4-1鋼尺量距,第四章距離測量,直線定線,1,過山頭定線,1,（3）量距量距工具：鋼尺、測釬、標(biāo)桿、彈簧秤和溫度計(jì)。,端點(diǎn)尺刻線尺,1,量距方法：平坦地面的量距方法：A、B兩點(diǎn)之間的水平距離為,1,D,D,h,傾斜地面的量距方法：沿地面丈量傾斜距離D，用水準(zhǔn)儀測定兩點(diǎn)間的高差h，計(jì)算水平距離D?；?1,高低不平地面的量距方法當(dāng)?shù)孛娓叩筒黄綍r(shí)，為了能量得水平距離，前、后尺手同時(shí)抬高并拉緊鋼尺，使尺懸空并大致水平(如為整尺段時(shí)則中間有一人托尺)，同時(shí)用垂球把鋼尺兩個(gè)端點(diǎn)投影到地面上，用測釬等作出標(biāo)記，分別量得各段水平距離li然后取其總和，得到A、B兩點(diǎn)間的水平距離D。這種方法稱為水平鋼尺法量距。（4）成果計(jì)算相對誤差：,1,2、精密方法（1/100001/40000）,（1）鋼尺檢定目的：求得鋼尺兩端點(diǎn)刻劃間的實(shí)際長度。方法：用鋼尺對一段精確的標(biāo)準(zhǔn)長度進(jìn)行丈量，從而求得鋼尺的尺長改正數(shù)。該檢定場地也稱為“比尺場”。作法：“比尺場”為理想的砼條形場地，埋有尺段標(biāo)志。將待檢定的鋼尺，用精密量距的方法，對該標(biāo)準(zhǔn)距離L進(jìn)行丈量。通過對量距結(jié)果的整理，得出該鋼尺的尺長方程式。,0鋼尺名義長(m)；t0標(biāo)準(zhǔn)溫度，一般取20；d尺長改正值(mm)；t丈量時(shí)溫度()鋼的膨脹系數(shù)，1.210-5/；,尺長方程式：=0+d+(t-t0)0,1,（2）定線經(jīng)緯儀定線（3）量距丈量時(shí)，拉伸鋼尺置于相鄰兩木樁頂上，并使鋼尺有刻劃線的一側(cè)貼切十字線。后尺手將彈簧秤掛在尺的零端，以便施加鋼尺檢定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)拉力。兩端同時(shí)根據(jù)十字絲交點(diǎn)讀取讀數(shù)，估讀到0.5mm，并計(jì)算尺段長度。前、后移動鋼尺23cm，同法再次丈量，每一尺段要讀三組數(shù)，由三組讀數(shù)算得的長度較差應(yīng)小于3mm，取平均值作為該尺段的觀測結(jié)果。每一尺段應(yīng)記溫度一次，估讀至0.5。如此繼續(xù)丈量至終點(diǎn)，即完成一次往測，后應(yīng)立即返測。其他與前同。,1,3、鋼尺量距誤差（1）尺長誤差（2）觀測誤差（3）外界條件影響見教材,1,普通視距測量的精度一般為1/2001/300，但由于操作簡便，不受地形起伏限制，可同時(shí)測定距離和高差，被廣泛用于測距精度要求不高的地形測量中。,4-2視距測量,1,一、普通視距測量原理,視距測量是利用視距絲配合標(biāo)尺（水準(zhǔn)尺）讀數(shù)來完成的。,1,對于倒像望遠(yuǎn)鏡：下絲在標(biāo)尺上的讀數(shù)為a，上絲在標(biāo)尺上的讀數(shù)為b，視距間隔l（l=a-b），則水平距離D有：,、視距測量原理,通常情況下k=100,1,視準(zhǔn)軸水平時(shí)的視距公式為：,測站點(diǎn)到立尺點(diǎn)的高差為：,i儀器高，是樁頂?shù)絻x器水平軸的高度；v中絲在標(biāo)尺上的讀數(shù)。,2、視準(zhǔn)軸水平時(shí)的距離和高差公式,1,3、視準(zhǔn)軸傾斜時(shí)的距離和高差公式,圖中,設(shè),則,原理：,1,傾斜距離L為：,或,計(jì)算：,水平距離D為：,高差h為：,1,4、視距測量誤差及注意事項(xiàng),此外還有：標(biāo)尺分劃誤差、豎直角觀測誤差、視距常數(shù)誤差等。,1.讀數(shù)誤差2.標(biāo)尺不豎直誤差3.外界條件的影響,視距測量差,1,電磁波測距儀是用電磁波（光波或微波）作為載波傳輸測距信號以測量兩點(diǎn)間距離的一種方法。,電磁波測距儀的分類：1、光電測距儀（可見光、紅外光、激光）2、微波測距儀（無線電波、微波）,紅外測距儀,4-3光電測距,1,電磁波測距儀的優(yōu)點(diǎn)：1、測程遠(yuǎn)、精度高。2、受地形限制少等優(yōu)點(diǎn)。3、作業(yè)快、工作強(qiáng)度低。,建筑工程測量中應(yīng)用較多的是短程紅外光電測距儀。,1,光電測距儀是通過測量光波在待測距離D上往、返傳播的時(shí)間t2D，計(jì)算待測距離D：,式中：c光波在空氣中的傳播速度,一、測距原理,1,二、測距方法,光電測距儀按照t2D的不同測量方式，可分為：,脈沖式（直接測定時(shí)間）,相位式（間接測定時(shí)間）,1,1、脈沖式,脈沖式光電測距儀是將發(fā)射光波的光強(qiáng)調(diào)制成一定頻率的尖脈沖，通過測量發(fā)射的尖脈沖在待測距離上往返傳播的時(shí)間來計(jì)算距離。,脈沖測距原理圖,：脈沖的振蕩頻率,q：計(jì)數(shù)器計(jì)得的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù),計(jì)數(shù)器只能記憶整數(shù)個(gè)時(shí)鐘脈沖，不足一周期的時(shí)間被丟掉了。測距精度較低，一般在“米”級，最好的達(dá)“分米”級。,1,2、相位式,相位式光電測距儀是將發(fā)射光強(qiáng)調(diào)制成正弦波的形式，通過測量正弦光波在待測距離上往、返傳播的相位移來解算時(shí)間。,將返程的正弦波以棱鏡站為中心對稱展開后的圖形：,1,由于,，所以,則：,式中，,取,，則不同的調(diào)制頻率對應(yīng)的,測尺長見下表：,調(diào)制頻率越大，測尺長度越短。,1,相位式測距儀的基本工作原理圖：,1、由發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射一個(gè)調(diào)制光波，同時(shí)至檢相器；2、調(diào)制光波在待測距離上傳播，反射鏡反射后，經(jīng)接收系統(tǒng)進(jìn)入檢相器；3、檢相器將發(fā)射信號與接收信號進(jìn)行相位比較，測出相位差；4、每改變頻率f后的調(diào)制光波，測出一個(gè)，組合后經(jīng)微處理器計(jì)算顯示結(jié)果。,1,REDmini紅外測距儀,各種反射棱鏡,經(jīng)緯儀與測距儀配接,測距儀功能鍵盤,儀器簡介：,1,確定直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的水平角度稱為直線定向。,4-4直線定向,1,一、標(biāo)準(zhǔn)方向的分類,1、真子午線方向,通過地球表面某點(diǎn)的真子午線的切線方向，稱為該點(diǎn)的真子午線方向。,真子午線的切線方向,P1,P2,1,真子午線方向是用天文測量方法或用陀螺經(jīng)緯儀測定的。,陀螺儀GP1-2A,1,2磁子午線方向,磁子午線方向是磁針在地球磁場的作用下，磁針自由靜止時(shí)其軸線所指的方向。,P北極P磁北極,1,磁子午線方向可用羅盤儀測定。,DQL-1型森林羅盤儀,DQL-1B型森林羅盤儀,1,3坐標(biāo)縱軸方向,我國采用高斯平面直角坐標(biāo)系，6帶或3帶都以該帶的中央子午線為坐標(biāo)縱軸，因此取坐標(biāo)縱軸方向作為標(biāo)準(zhǔn)方向。,高斯平面直角坐標(biāo)系,1,二、直線方向的表示方法,1、方位角,1）方位角的定義,從直線起點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方向北端起，順時(shí)針方向量至直線的水平夾角，稱為該直線的方位角；其角值范圍為0360。,1,2,標(biāo)準(zhǔn)方向北端,方位角,2,2,2,2,2,1,標(biāo)準(zhǔn)方向,真子午線方向,磁子午線方向,坐標(biāo)縱軸方向,真方位角（A）,磁方位角（Am）,坐標(biāo)方位角（）,2,磁北,真北,坐標(biāo)北,Am,A,1,1,由于地面各點(diǎn)的真北（或磁北）方向互不平行，用真（磁）方位角表示直線方向會給方位角的推算帶來不便，所以在一般測量工作中，常采用坐標(biāo)方位角來表示直線方向。,1,2）幾種方位角之間的關(guān)系,2,磁北,真北,坐標(biāo)北,Am,A,1,磁偏角真北方向與磁北方向之間的夾角；子午線收斂角真北方向與坐標(biāo)北方向之間的夾角。,當(dāng)磁北方向或坐標(biāo)北方向偏于真北方向東側(cè)時(shí)，和為正；偏于西側(cè)時(shí)，和為負(fù)。,1,3）正、反坐標(biāo)方位角,直線1-2：點(diǎn)1是起點(diǎn)，點(diǎn)2是終點(diǎn)。,12正坐標(biāo)方位角；,21反坐標(biāo)方位角。,直線2-1：,所以一條直線的正、反坐標(biāo)方位角互差180,1,2、象限角,某直線的象限角是由直線起點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方向北端或南端起，沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向量至該直線的銳角，用R表示。,（北）,（西）,y（東）,（南）,x,o,RO1,RO3,RO2,RO4,O1,O2,O3,O4,1,2,3,4,O1=RO1,O2=180RO2,O3=180RO3,O4=360RO4,1,三、坐標(biāo)方位角的推算,12已知，通過連測求得12邊與23邊的連接角為2（右角）、23邊與34邊的連接角為3（左角），現(xiàn)推算23、34。,1,2,3,4,x,x,x,23,34,12,2,3,前進(jìn)方向,由圖中分析可知：,1,推算坐標(biāo)方位角的通用公式：,注意：計(jì)算中，若前360，減360；若前0，加360。,當(dāng)角為左角時(shí)，取“”；若為右角時(shí)，取“”。,1,第七章第八章,4-5電子全站儀,電子全站儀-同時(shí)進(jìn)行角度測量(水平角、豎直角)、距離測量(斜距、平距)和高差；(高精度全站儀測角達(dá)0.5秒級，測距精度達(dá)(1+1PPM)顯示測點(diǎn)的角度(方向值)、距離、高差或三維坐標(biāo)；擁有較大容量的內(nèi)部存儲器，以數(shù)據(jù)文件形式存儲已知點(diǎn)和觀測點(diǎn)的點(diǎn)號、編碼、三維坐標(biāo)；（擁有后方交會、放樣、偏心等高級測量功能；）實(shí)現(xiàn)全站儀與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊；與計(jì)算機(jī)聯(lián)合組成智能觀測系統(tǒng)。,1,電子全站儀相片,一、全站儀,1、全站儀的組合框圖,1,測量儀器總的發(fā)展過程：光學(xué)經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀速測全站儀全站儀。全站儀的發(fā)展過程：1.普通型全站儀2.功能型全站儀3.磁卡型全站儀4.內(nèi)存式全站儀5.全自動智能全站儀全站儀生產(chǎn)廠家：瑞士：徠卡Leica德國：蔡司Zeiss日本：拓普康TOPCON，索佳SOKKIA，賓得,尼康中國：南方、蘇州、北京,1,電子全站儀相片,日本尼康全站儀,2、儀器的外觀,1,電子全站儀相片,日本賓得全站儀,1,3、賓得全站儀面板,1,全站儀測量的流程,野外采集數(shù)據(jù)：南方NTS、TOPCON全站儀+PDA（測圖精靈）傳輸數(shù)據(jù)：將數(shù)據(jù)文件傳入計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)：用測圖軟件（南方測繪CASS）處理、編輯輸出成果：數(shù)字化地形圖、電子地圖（.dwg）、工程圖。,1,一.觀測前的準(zhǔn)備工作,(一）觀測前的準(zhǔn)備工作,1.注意事項(xiàng)：,不得將望遠(yuǎn)鏡直接照準(zhǔn)太陽，否則會損壞儀器；小心輕放，避免撞擊與劇烈震動；注意工作環(huán)境，避免沙塵侵襲儀器；在烈日、雨天、潮濕環(huán)境下作業(yè)，必須打傘；取下電池時(shí)務(wù)必先關(guān)閉電源，否則會損壞內(nèi)部線路；儀器入箱，必須先取下電池，否則可能會使儀器發(fā)生故障，或耗盡電池電能。,二、操作步驟,1,2.裝電池,2.裝電池,各種不同品牌的儀器電池位置不一樣,1,3.開機(jī)、定標(biāo),3.開機(jī)、定標(biāo),照準(zhǔn)部水平方向旋轉(zhuǎn)一周，望遠(yuǎn)鏡繞橫軸旋轉(zhuǎn)一周，即完成定標(biāo)。,1,4.對中、整平,4.對中、整平,對中方法與經(jīng)緯儀相同，通常采用光學(xué)對中。整平可用水準(zhǔn)管，也可用儀器的傾斜顯示功能，調(diào)節(jié)腳螺旋，使氣泡（圓點(diǎn)）居中。,1,三、全站儀的功能,角度測量、距離測量、高差測量對邊測量、懸高測量、后方交會、三位坐標(biāo)測量放樣、偏心測量、面積計(jì)算等高級測量功能等,1,全站儀的功能,1、對邊測量如圖，分別瞄準(zhǔn)兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)處的棱鏡并觀測后，儀器即可顯示出兩個(gè)棱鏡之間的平距(HD)、斜距(S)、高差(V)和坡度（%）。對邊測量可以連續(xù)進(jìn)行。,V,1,2、懸高測量如圖，要測量某些不能設(shè)置反射棱鏡的目標(biāo)（高壓電線、橋梁桁架）的高度時(shí)，可在目標(biāo)正上方或正下方處安置棱鏡，輸入棱鏡高h(yuǎn)1，瞄準(zhǔn)棱鏡并觀測后，再瞄準(zhǔn)目標(biāo)，儀器即可顯示目標(biāo)的高度H,1,3、后方交會測量如圖，全站儀安置在某一待定點(diǎn)上，通過對兩個(gè)以上的已知點(diǎn)處的棱鏡進(jìn)行觀測，并輸入各已知點(diǎn)三維坐標(biāo)及儀器高和棱鏡高后，全站儀即可顯示待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)。,1,4、三維坐標(biāo)測量如圖，將全站儀安置在已知點(diǎn)A，棱鏡設(shè)置在待定點(diǎn)P，輸入A點(diǎn)已知坐標(biāo)及儀器高和棱鏡高后，先后視已知點(diǎn)B并輸入B點(diǎn)坐標(biāo)（后視已知點(diǎn)是為了設(shè)置方向位角）然后瞄準(zhǔn)P點(diǎn)處棱鏡并進(jìn)行觀測，儀器即可顯示待定P的三維坐標(biāo)。,A,P,B,1,5、放樣測量將要測設(shè)的角度和邊長（或坐標(biāo)值）輸入全站儀，在放樣過程中儀器