距离测量与直线定向.ppt

4 距离测量与直线定向,【本章知识要点】 水平距离；距离测量方法；钢尺精密量距的三项改正数计算；距离测量误差分析；距离测量相对误差计算；视距测量原理；视距测量的平距、高差计算公式；光电测距原理；测距仪距离测量标称精度的含义；直线定向；标准方向；方位角。,6/29/2019 4:39 PM,4.1.1量距的工具 钢尺、测钎、标杆、垂球等 认识钢尺 (点位置, 最小刻划, 性能优、劣) 4.1.2直线定线 ）定线 点的标志 - (永久性、临时性) 水平距离 - （水平、直线） 目估定线与经纬仪定线,6/29/2019 4:39 PM,4.1 钢尺量距,6/29/2019 4:39 PM,图4-2端点尺和刻线尺,6/29/2019 4:39 PM,工作方法特点 (1) 分段: 整尺 或 任意 (2) 定线: 目估 或 经纬仪 (3) 往返: 一次 或 多次 精度计算 (相对误差K) 见表4-1,6/29/2019 4:39 PM,4.1.3钢尺量距的一般方法,6/29/2019 4:39 PM,1）平坦地区水平量距,2） 起伏地区量距,6/29/2019 4:39 PM,3）往返丈量,6/29/2019 4:39 PM,解释: 名义长度、实际长度 尺长方程式 l t = l + l + （ t - t0 ） 式中：lt钢尺在温度t时的实际长度； l钢尺上所刻的长度，即名义长度； l尺长改正数，即钢尺在温度t0时的改正数； 钢尺的膨胀系数，值约为11.610-612.510-6 t0钢尺检定时的温度。 t钢尺使用时的温度。,lt=l0+l+(t-t0)l0,6/29/2019 4:39 PM,4.1.4.精密方法,精密量距 当量距精度要求在1/1万以上时，要用精密量距方法，精密量距前要先清理场地。,定线经纬仪定线、钢尺概量，打木桩、划线。,量距用检定过的钢尺丈量相邻两木桩之间的距离。每尺段要移动钢尺位置丈量三次，三次测得的结果的较差视不同要求而定，一般不得超过23mm，否则要重量。若在限差以内，则取平均值。作为此尺段的观测成果。标准拉力(30m尺子，100N)。测记温度，估读到0.5。 往返测，丈量次数视量边精度要求而定,测量桩顶高程往返观测，往返所测高差之差，不超过10mm,如在限差之内，取平均值作为观测成果。 这种量距法称为串尺法量距。,6/29/2019 4:39 PM,求三项改正 计算最后结果 见 例4-1 ld 尺长改正 = ( l / l0 ) D lt 温度改正 = ( t - t0 ) D lh 倾斜改正 = - h2 / 2D,6/29/2019 4:39 PM,例4-1,某尺段实测距离为29.8655m，所用钢尺的尺长方程式为： =30m+0.005m+0.000012530(t-20C)m，丈量时温度为30，所测高差为0.238m，求该尺段的水平距离。,6/29/2019 4:39 PM,6/29/2019 4:39 PM,6/29/2019 4:39 PM,4.1.5 钢尺量距误差及注意事项,钢尺量距误差 尺长误差 人为误差 外界条件影响 钢尺的维护,6/29/2019 4:39 PM,4.2 视距测量,一、概述 1. 目的 - 测量 、 2. 仪器 - 经纬仪、水准尺 3. 特点 - 优点、缺点 4. 用途 - 碎部测量,6/29/2019 4:39 PM,4.2.1 原理 先介绍仪器视距丝(上下丝) 1） 视线水平时 平距公式 高差公式 2） 视线倾斜时 平距公式 kl(cos)2 高差公式 1/2 kl sin(2)+i-v,6/29/2019 4:39 PM,6/29/2019 4:39 PM,6/29/2019 4:39 PM,1）视线水平时的视距测量公式,h+v=h+ i h=D.TAN 平距公式 k l cos2 高差公式 1/2 kl sin(2)+i-v,l = l cos ,D = D cos,6/29/2019 4:39 PM,4.2.2 视距测量方法 （1）测站准备工作 对中 整平 量仪器高 测指标差 （2）在待测点上竖立视距尺 （3）目标点观测 (使)中丝 上丝 L1 下丝 L2 竖直角 （4）计算 kl(cos)2 1/2 kl sin(2)+i-v （按表格）,6/29/2019 4:39 PM,4.2.3 误差分析及注意事项,1）误差 读数 尺倾斜 竖直角误差 外界条件 2）注意事项 垂直折光 竖直尺子 测定乘常数 选择有利观测时间,6/29/2019 4:39 PM,4.3 光电测距,概述 脉冲式光电测距仪 相位式测距仪,6/29/2019 4:39 PM,4.3.1光电测距简介,6/29/2019 4:39 PM,光电测距仪（EDM）分类,载波 微波 光电 激光 红外 脉冲 相位 测 程 长 中 短 载 波 数 单 双 三 发射目标 漫反射 合作目标 有源反射器 精度指标 级 级,6/29/2019 4:39 PM,通过测定电磁波（无线电波或光波）在测线两端点间往返传播的时间t，并按下列公式计算出距离,6/29/2019 4:39 PM,4.3.2光电测距的基本原理,ts,te,t= te - ts,6/29/2019 4:39 PM,1）脉冲式光电测距仪,脉冲式光电测距仪原理： 通过测定电磁波（无线电波或光波）在测线两端点间往返传播的时间t，并按下列公式计算出距离,6/29/2019 4:39 PM,电磁波测距基本原理,通过直接或间接地测定电磁波在被测距离上往返传播的时间，同时求定电磁波在大气中传播的速度，即可按 求得距离。,6/29/2019 4:39 PM,脉冲法测距,6/29/2019 4:39 PM,2） 相位式光电测距仪,一、相位式测距仪原理： 通过测定调制光在测线两端点间往返传播所产生的相位移，测定调制波长的相对值来求出距离,6/29/2019 4:39 PM,相位法测距,6/29/2019 4:39 PM,相位法测距,6/29/2019 4:39 PM,自动脉冲数字测相波形原理图,em,er,em,Q,CP,Y1,Y2,Tg,图2-11 自动数字测相波形图,er,6/29/2019 4:39 PM,f=c /s t = 2 f t ,6/29/2019 4:39 PM,N-为相位移的整周期数和调制光整波长的个数 s -为调制光波长 s-为不足一个波长的调制光的长度波长 为不足一个整周期的相位移尾数 令 us/2 则有： D= u （ N + N ） （ 4 - 20） u 可以看作一个整尺的长度,6/29/2019 4:39 PM,当N=0时,令,则,为光尺的一半，称为测尺长。,6/29/2019 4:39 PM,短测尺测出距离的尾数 长测尺测出距离的大数,6/29/2019 4:39 PM,测尺频率与测距误差的关系,6/29/2019 4:39 PM,例 用u1=10米和u2=1000米两测尺测定某一小于 1KM的距离,由u1测得N1 = 0.698，由u2 测得N2 = 0.387。 则该距离D可由如下图示求得： 由u1得 6.98米 由u2得 387 米 距离D 386.98 米,6/29/2019 4:39 PM,4.3.3 测距仪的使用,1）仪器 2）仪器安置 3）测量竖直角和气象条件 4）测量距离,6/29/2019 4:39 PM,.3.4 测距成果整理,1）仪器常数改正 （1）加常数改正 （2）乘常数改正 2）气象改正 3）倾斜改正,6/29/2019 4:39 PM,1、仪器常数改正 乘常数改正值DR = RD 加常数改正值Dc = C 式中：R乘常数；C加常数。 气象改正值(如某种仪器) 为： Dn = 1.0 ( t - 20) - 0.4 ( P - 760 )D (mm) 式中：t测距时的温度（）；P测距时的气压（mmHg,1 mmHg = 133.322 Pa）; D斜距（km）。,6/29/2019 4:39 PM,4.3.5 测距标称精度,6/29/2019 4:39 PM,3)光电测距仪使用注意事项:,（ 1）切不可将照准头对准太阳，以免损坏光电器件； （2）注意电源接线，不可接错，经检查无误后方可开机测量。测距完毕注意关机，不要带电迁站； （3）视场内只能有反光棱镜，应避免测线两侧及镜站后方有其他光源和反光物体，并应尽量避免逆光观测；测站应避开高压线、变压器等处； （4）仪器应在大气比较稳定和通视良好的条件下进行观测； （5）仪器不要暴晒和雨淋，在强烈阳光下要撑伞遮太阳，经常保持仪器清洁和干燥，在运输过程中要注意防震。,6/29/2019 4:39 PM,6/29/2019 4:39 PM,课堂作业,1.试述相位式测距仪的基本原理。 2.相位式测距仪是怎样解决测程和精度的？,6/29/2019 4:39 PM,4.4.1 标准北方向分类 1） 真北N、 2）磁北Nm 3）坐标纵轴X 4.4.2 表示直线方向的方法 方位角（A、Am、 ） 正反坐标方位角 ABBA180,6/29/2019 4:39 PM,4.4 直线定向,6/29/2019 4:39 PM,4.4.3三个方位角之间的关系 1. A与Am ( A= Am+ ) 2. A与 ( A=+ ) 3. 与Am ( =Am+ ),6/29/2019 4:39 PM,图4-17 三种标准北方向的关系,6/29/2019 4:39 PM,4.5 陀