测量学 视距测量.ppt

1 7 2视距测量 一 视距测量的基本原理1 视准轴水平时的视距公式2 视准轴倾斜时的视距公式二 视距测量方法1 观测方法2 计算方法三 视距测量的主要误差来源 2 普通视距测量的精度一般为1 200 1 300 但由于操作简便 不受地形起伏限制 可同时测定距离和高差 被广泛用于测距精度要求不高的地形测量中 3 利用望远镜内的视距装置配合视距尺 根据光学和三角学原理 同时测定距离和高差的方法 进行视距测量 要用到视距丝和视距尺 一 视距测量原理 surveying 4 A B n m p n m M N 11 12 13 14 l m n l F f d D h v i 1 视线水平时的水平距离和高差公式 5 surveying 令 则有 式中K 视距乘常数 通常K 100 c 视距加常数 常数c值接近零 故水平距离为 6 surveying A B两点间的高差h为 式中i 仪器高 m v 十字丝中丝在视距尺上的读数 即中丝读数 m surveying 7 2 视线倾斜时的水平距离和高差公式 A B E M N M N l l D Kl D h h i i v A B两点间的高差h为 式中h 高差主值 也称初算高差 HA HB 大地水准面 surveying 8 视线倾斜时水平距离的计算公式为 视线倾斜时高差的计算公式为 9 如上图 在A点量取经纬仪高度i 1 400m 望远镜照准B点标尺 中丝 上丝 下丝读数分别为v 1 400m b 1 242m a 1 558m 3 27 试求A B两点间的水平距离和高差 解 1 尺间距 2 水平距离 3 高差 例题 10 二 视距测量方法 一 观测方法1 在测站上安置经纬仪 量取仪器高 精确到厘米 2 瞄准竖直于测点上的标尺 并使中丝读数等于仪器高 3 用上 下丝在标尺上读数 下丝 上丝 l4 使竖盘水准气泡居中 读取竖盘读数 求出竖直角 5 以上完成一个测点观测 重复2 3 4步骤 观测另一个观测点 视距计算直接用计算器计算 也可直接读 在尺面上上下丝间隔1厘米为1米 1分米为10米 1米为100米 11 二 计算方法1 水平距离 2 高差 12 视距测量记录与计算手簿 A 45 37m 1 45m DJ6 1 2 237 0 663 1 45 1 574 874112 21848 157 14 6 35 6 35 51 72 盘左位置 2 2 445 1 555 2 00 0 890 951736 51736 88 24 8 18 8 73 36 64 13 三 视距测量的误差及注意事项 一 误差来源1 仪器误差视距尺分划误差视距乘常数K的误差2 观测误差视距尺倾斜误差读数误差竖直角观测误差3 外界条件的影响大气折光空气对流风力影响 14 1 为减少垂直折光的影响 观测时应尽可能使视线离地面1米以上 2 作业时 要将视距尺垂直 并尽量采用带有水准器的视距尺 3 严格测定视距乘常数 K值应在100 0 1之内 否则应加改正 4 视距尺一般应是厘米刻划的整体尺 如果采用塔尺 应注意检查各节尺的接头是否准确 5 要在成像稳定的情况下进行观测 二 注意事项 15 7 3电磁波测距简介 光电测距 一 测距仪的类型 电磁波测距是用电磁波 微波或光波 作载波传输测距信号 测量两点间距离的一种方法 按载波不同分为 微波测距仪 激光测距仪 红外测距仪按测程长短分为 短程测距仪 3km 中程测距仪 3km 15km 远程测距仪 15km 按测距精度为 测距中误差 级 5mm 级 5mm 10mm 级 11mm 20mm二 优点 精度高 速度快 受地形影响小 16 电磁波测距 三 电磁波测距原理 通过测定电磁波在测线两端往返传播时间t 从而求得距离S 其中c为光速 17 依据测定时间的方法不同 光电测距有如下几种 1 变频法2 相位法3 干涉法4 脉冲法 18 四 光电测距仪及其使用 常用短程红外光电测距仪 包括主机 电池和反射镜 与光学经纬仪或电子经纬仪一起使用 液晶显示 望远镜 操作键 装电池 19 反射棱镜 单棱镜 三棱镜 注意 距离近时用单棱镜 当距离远时 为保证接收信号的强度 采用多棱镜 将主机发射的调制光信号经反射镜反射又回到主机接收 20 五 测距方法 距离测量步骤如下 1 仪器安置 在测站点安置经纬仪 方法同角度测量 但应比测角时仪器安置高度略低 包括经纬仪对中整平和棱镜对中整平 测距仪与经纬仪连接 2 测前准备 打开电源进行仪器功能及电源状态测试 设置单位制式 预置常数 包括 仪器加常数 气象改正数等 21 3 照准反射棱镜 调节经纬仪的水平和竖直微动螺旋使回光信号最大 4 根据测量精度要求测量距离若干测回 同时观测垂直角 量仪器高 镜高并记录有关气象数据 备成果整理之用 22 注意 精密仪器 防震 防尘 防潮 不许将照准头正对太阳 测距仪不要在高压线附近设站 以免受强电磁场干扰 23 7 4直线定向 确定地面上两点之间的相对位置 仅知道两点之间的水平距离是不够的 还必须确定此直线与标准方向之间的水平夹角 确定直线与标准方向之间的水平角 以表示直线的方向 称为直线定向 surveying 24 一 基本方向的种类 真北 磁北 坐标北1 真北方向通过地球表面某点的真子午线的切线方向 其北端所指的方向 称为该点的真北方向 用天文测量方法 观测太阳 北极星等 或用陀螺经纬仪测定的 2 磁北方向 磁针自由静止时其北端所指的方向 磁北方向可用罗盘仪测定 真北方向与磁北方向 surveying 25 3 坐标北方向 纵轴 X轴 正向所示方向 采用高斯平面直角坐标系 每一6 带或3 带内都以该带的中央子午线为坐标纵轴 因此 该带内直线定向 就用该带的坐标纵轴方向作为标准方向 三北方向 O 磁北线 坐标纵线 子午线 磁偏角 子午线收敛角 surveying 26 二 子午线收敛角与磁偏角 1 子午线收敛角 真北方向与坐标北方向之间的夹角中央子午线在高斯平面上是一条直线 作为该带的坐标纵轴 而其它子午线投影后为收敛于两极的曲线 地面点真子午线方向与中央子午线之间的夹角 称为子午线收敛角 角有正有负 在中央子午线以东地区 各点的坐标纵轴偏在真子午线的东边 为正值 在中央于午线以西地区 为负值 为正值 为负值 6 3 surveying 27 2 磁偏角 由于地磁南北极与地球的南北极并不重合 因此 过地面上某点的真子午线方向与磁子午线方向常不重合 两者之间的夹角称为磁偏角 磁针北端偏于其子午线以东称东偏 偏于其子午线以西称西偏 直线的真方位角与磁方位角之间可用下式进行换算 东偏取正值 西偏取负值 我国磁偏角的变化大约在 6 到 10 之间 28 surveying 三 方位角 1 定义 由子午线北端顺时针方向量到测线上的夹角 称为该直线的方位角 其范围为0 360 有 真方位角磁方位角坐标方位角 29 surveying 标准方向方位角名称测定方法 真北方向 真子午线方向 真方位角A天文或陀螺仪测定 磁北方向 磁子午线方向 磁方位角Am罗盘仪测定 坐标纵轴 轴子午线方向 坐标方位角 坐标反算而得 30 surveying 2 三种方位角之间的换算关系 1 真方位角 磁方位角 m 磁偏角 坐标方位角 子午线收敛角 若已知某点的磁偏角 与子午线收敛角 则坐标方位角与磁方位角之间的换算式为 31 surveying 例题 某直线的磁方位角 Am 为65 42 其磁偏角 为东偏3 20 子午线收敛角 为 2 10 则该直线的真方位角和坐标方位角分别是多少 解 真方位角 m 得 A 65 45 20 65 47 30 surveying 32 注意 AB是直线AB的正坐标方位角 BA是直线AB的反坐标方位角 AB BA互为正反坐标方位角 正反坐标方位角相差180 四 坐标方位角的计算 1 正反坐标方位角 AB直线由A至B方向的坐标方位角 BA直线由B至A方向的坐标方位角 起点量得的直线方向称直线的正方向 反之在直线终点量得该直线的方向称直线的反方向 surveying 33 测量工作中不是直接测定每一条边的方向 而是通过测定待求直线方向与已知坐标方位角的直线方向间的水平夹角 推算待求直线方向的坐标方位角 2 坐标方位角的计算 surveying 34 坐标方位角的推算 12已知 通过连测求得12边与23边的连接角为 2 右角 23边与34边的连接角为 3 左角 现推算 23 34 1 2 3 4 x x x 23 34 12 2 3 前进方向 surveying 35 1 2 3 4 x x 23 12 2 21 前进方向 x 34 3 32 由图中分析可知 surveying 36 推算坐标方位角的通用公式 注意 计算中 若 前 360 减360 若 前 0 加360 当 角为左角时 取 若为右角时 取 surveying 37 例题 已知 12 46 2 3及 的角值均注于图上 试求其余各边坐标方位角 23 12 180 2 解 34 23 180 3 417 20 360 417 20 360 57 20 45