距离测量和直线定向.ppt

第一节 距离测量概述 第二节 距离测量的一般方法 第三节 光电测距 第四节 全站仪概述 第五节 直线定向 一、水平距离： 地面上两点间的距离是指这两点沿铅垂 线方向在大地水准面上投影点间的弧长。 在测区面积不大的情况下（半径小于 10km的范围），可以不考虑地球曲率的影响 ，用水平面代替水准面。 小范围内，不考虑地球曲率的影响，地 面两点连线铅垂投影在水平面上的长度称为 水平距离。 4-1 距离测量概述 二、距离测量的方法 1、直接量距：用长度标准直接测定待测距离， 从而获得待测距离长度。（皮尺、 普通钢尺、铟瓦基线尺） 2、间接量距：依据已知条件，运用几何光学、 三角学原理间接推算待测距离。 （视距测量、视差法测距、物理测距） 方法 精度 适用范围 1、步测法 1/200 野外踏勘、选点和小比例 尺地形图的测绘 2、视距法 3、钢尺一般 量距 4、钢尺精密 量距 5、激光红 测距仪 1/2001/300 地形测量中的碎部测量 1/20001/3000 导线测量，一般建 筑轴线丈量 1/万1/2万 精密导线测量，工业厂房 主要轴线的测量 测程：2KM20KM 精度：(3mm+2PPM) 直线量距的一般方法，精度及其适用范围 距离测量的工具除尺子外，还有标杆和测钎。 标杆亦称花杆，长23m，直径3cm，杆上涂 以20 cm间隔的红、白漆，以便远处清晰可见，用作 标定直线方向。 测钎用来标志所量尺段的起、始点和已量过的 整尺段数。 4-2 距离测量一般方法 一、地面点的标定 1、临时标志 2、永久标志 二、直线定线： 将待测距离上的分段点标定在同一条直线上的工作 。 1、定线的目的：保证待测距离的直线性 2、定线的方法： 花杆目视定线 经纬仪正倒镜分中法 三、直线定线的实施 1、在两点间定线 2、在两点的延长线上定线 3、两点不通视时的定线：逐渐趋近法 四、量距工作 1、平量法 2、斜量法： 图41 五、数据处理 1、精度要求： 往、返测较差：D=D往-D返 往、返测相对较差： 测规铁路城市公路 容许相对较差 1/20001/3000平地：1/3000 山地：1/1000 容许相对较差： 2、若达到精度，最或然值为： 六、归化改正： 目的：将基线长度由基线水准面归化到施工水准面上 基线水准面：Dm,Hm 施工水准面：Dg,Hg 由图中得： Hm O 大地水准面 Dg Dm R Hg 基线水准 面 施工水准面 4-3 光电测距 n一、电磁波测距仪的分类 按载波分为： n微波测距仪：采用微波段的无线电波作为载 波。 n光电测距仪：采用光波作为载波，又分为以 下两类： n 激光测距仪：用激光 作为载波。 红外测距仪：用红 外光作为载波。 n按测定时间方式的不同分为： n脉冲式测距； n相位式测距仪 n光电测距仪按测程可分为： n短程测距仪：测程小于3km，用于普通工程 测量和城市测量； n中程测距仪：测程为3km 15km，通常用于 一般等级控制测量； n长程测距仪：测程大于15km，通常用于国家 三角网及特级导线。 n按仪器的标称精度指标分级 仪器的标称精度表达式为： nI级：mD|5mm nII级：5mD|10mm n级：10mD|20mm n二、光电测距仪测距的基本原理 A D B n三、相位式光电测距仪 原理框图 图45 相位法测距的基本公式 图46 确定N值的方法 n如台仪器的调制频率为15MHz，则其 光尺长度 这把光尺只能给出小于10m的尾数。 为了量出大于10m的距离，还必须设置第二 个调制频率，譬如150kHz，它的光尺为 1000m。调制频率愈低，测程愈长，但测相 误差(一般可达10-3，即 对测距误差的影响也愈大，如表3-1 。为解决这一矛盾，可采用一组光尺共同 测距，以短测尺(又称精测尺)保证精度， 用长测尺(又称粗测尺)保证测程，从而解 决了多值解的问题。这正如钟表上用时针 、分针、秒针相互配合来确定准确的时间 一样。根据仪器的测程与精度要求，即可 选定测尺数和测尺精度。 n例如某仪器选用f精=15MHz, f粗 =150kHz,使用f精的精测尺测10m以内的分米 、厘米、毫米位，用f粗的粗测尺测十米、百 米位。这两把尺组合起来，就显示1km内的数 值。如精测值为N精=0.685，即以10m为单 位的0.685，实际为6.85;由粗测值测得N粗 =0.387，即以1000m为单位的0.387，实际为 387m，由表3-1可知，粗测值的精度为1m,故 最后一位已不可靠，该距离值应为386.85m。 n四、距量测量的步骤 n将测距仪和反射镜分别安置于待测距离的两端 ，仔细地对中。 n测距仪接通电源后照准反射镜，检查经反射镜 反回的光强信号，合乎要求后即可开始测距。为避 免错误和减少照准误差的影响，可进行若干个测回 的观测。 n测距读数值记入手簿中，接着观测竖直角并记 入手簿的相应栏内。 n由温度计和气压计读取大气温度和气压值 。 n按气温和气压进行气象改正，按测线的竖 直角进行倾斜改正，最后求得测线的水平距离 。 n 五、测距成果的整理 长度值应化算为两点间的水平距离。 n仪器系统误差的改正包括加常数改正、乘 常数改正和周期误差的改正。 n电磁波在大气中传输时受气象条件的影响 很大，因而要进行气象改正。 n归算改正主要有倾斜改正、归算至参考椭 球面的改正和投影到高斯平面上的改正等。 4-4 全站仪概述 全站仪，即全站型电子速测仪（ Electronic Total Station），它是由电子测角、电 子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标 测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交 换信息的多功能测量仪器。全站仪较完善地实现了测 量和处理过程的电子化和一体化，因此得到了广泛的 应用。其基本功能是在仪器照准目标后，通过微处理 器的控制，能自动完成测距，水平方向和天顶距读数 、观测数据的显示、存储。 1提柄 2提柄固定螺丝 3仪器高标志 4电池 5键盘 6三 角基座制动控制杆 7底板 8脚螺旋 9圆水准器校正螺丝 10圆 水准器 11显示器 12物镜 13管式罗盘插口 14光学对中器调 焦环 15 光学对中器分划板 16光学对中器目镜 17水平制动钮 18水平微动钮 19数据输出插口 20外接电源插口 21照准部水 准器 22照准部水准器校正螺丝 23垂直微动钮 24垂直微动手轮 25望远镜目镜 26望远镜调焦环 27粗照准器 28仪器中心标志 全站仪观测数据的记录方式： n通过电缆，将仪器的数据传输接口和外接的记 录器连接起来，数据直接存储在外接的记录器中； n利用仪器内部的大容量内存，记录数据； n采用插入式数据记录卡。 全站仪的功能： n 测距，测角。 n 进行自由设站，计算测站点的坐标。 n 进行支导线测量和计算。 n 测站定向和极坐标测量及坐标点的放样， 进行对边测量。 n 悬高测量。 n 面积测量及计算等。 TC307全站仪 nTC307型全站仪的安置步骤如下： n（1）打开脚架置于测站点上，并使脚 架 头大致水平，将仪器安置在脚架 上 并旋紧连接螺旋。 n（2）打开电源，打开激光对中开关， 移 动脚架激光束对准地面点，踩紧 脚 架。 n（3）旋转脚螺旋使激光束精确对准地 面 点。 （4）上下抽动脚架，使圆水准器气泡居中 。 （5）旋转脚螺旋使电子水准器居中 （6）检查激光对中是否偏离，若有 偏 离，松开连接螺旋，平移仪器使 之 对中并重新整平。 （7）关闭激光对中开关。 n直线定向： 确定地面上一条直线与 基本方向间水平角的工作称为直线 定向。 4- 直线定向 n 一、 基本方向： n1、真北方向：过地面上某点的真子午线切线 方向的北端。 n2、磁北方向：过地面上某点的磁子午线切线 方向的北端。 n3、坐标北方向：当测区范围较大，高斯投影 带中央子午线北端或平面直 角坐标系坐标纵轴北端。各 点的坐标北方向彼此平行。 n二、直线定向的表示方法 1、方位角：从直线某端点的基本方向起顺时针旋转 至该直线的水平角。角值由o 360 。 2、象限角：地面直线与子午线南端或北端构成的小 于90的锐角，并冠以象限所在名 称，以R表示。 n三、分类： n1、真方位角A：由真子午线北端起算的方位角。它 是用天文观测方法或用陀螺经纬 仪 测定。 n2、磁方位角Am：由磁子午线北端起算的方位角。 它 是用罗盘仪测定的。 n3、坐标方位角：由坐标纵轴北端起算的方位角。 n四、几种方位角之间的关系 n1、磁偏角：磁北与真北间的夹角。 以真北为准，判断磁北的位置 ， 东正西负。 n2、子午线收敛角：坐标北与真北间的夹角。 以真北为准，判断坐标 北的位置，东正西负。 A=Am+ A= Am+ n五、正、反坐标方位角 同一直线的正、反坐标方位角之间相差180， 即 BAAB180 n六、用罗盘仪测定磁方位角 主要由磁针、刻度盘和瞄 准设备等组成。磁针支在刻度盘中心 的顶针上，可自由转动，当静止时， 指出磁北方向。 图420 1望远镜 支架 度 盘 磁针制动螺旋 磁针 图419 罗盘