第四章 距离测量.ppt

1,1、一般方法（l/l0001/3000）（1）定点（2）定线：当两个地面点之间的距离较长或地势起伏较大时，采取分段丈量。,4-1钢尺量距,第四章距离测量,直线定线,1,过山头定线,1,（3）量距量距工具：钢尺、测钎、标杆、弹簧秤和温度计。,端点尺刻线尺,1,量距方法：平坦地面的量距方法：A、B两点之间的水平距离为,1,D,D,h,倾斜地面的量距方法：沿地面丈量倾斜距离D，用水准仪测定两点间的高差h，计算水平距离D。或,1,高低不平地面的量距方法当地面高低不平时，为了能量得水平距离，前、后尺手同时抬高并拉紧钢尺，使尺悬空并大致水平(如为整尺段时则中间有一人托尺)，同时用垂球把钢尺两个端点投影到地面上，用测钎等作出标记，分别量得各段水平距离li然后取其总和，得到A、B两点间的水平距离D。这种方法称为水平钢尺法量距。（4）成果计算相对误差：,1,2、精密方法（1/100001/40000）,（1）钢尺检定目的：求得钢尺两端点刻划间的实际长度。方法：用钢尺对一段精确的标准长度进行丈量，从而求得钢尺的尺长改正数。该检定场地也称为“比尺场”。作法：“比尺场”为理想的砼条形场地，埋有尺段标志。将待检定的钢尺，用精密量距的方法，对该标准距离L进行丈量。通过对量距结果的整理，得出该钢尺的尺长方程式。,0钢尺名义长(m)；t0标准温度，一般取20；d尺长改正值(mm)；t丈量时温度()钢的膨胀系数，1.210-5/；,尺长方程式：=0+d+(t-t0)0,1,（2）定线经纬仪定线（3）量距丈量时，拉伸钢尺置于相邻两木桩顶上，并使钢尺有刻划线的一侧贴切十字线。后尺手将弹簧秤挂在尺的零端，以便施加钢尺检定时的标准拉力。两端同时根据十字丝交点读取读数，估读到0.5mm，并计算尺段长度。前、后移动钢尺23cm，同法再次丈量，每一尺段要读三组数，由三组读数算得的长度较差应小于3mm，取平均值作为该尺段的观测结果。每一尺段应记温度一次，估读至0.5。如此继续丈量至终点，即完成一次往测，后应立即返测。其他与前同。,1,3、钢尺量距误差（1）尺长误差（2）观测误差（3）外界条件影响见教材,1,普通视距测量的精度一般为1/2001/300，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。,4-2视距测量,1,一、普通视距测量原理,视距测量是利用视距丝配合标尺（水准尺）读数来完成的。,1,对于倒像望远镜：下丝在标尺上的读数为a，上丝在标尺上的读数为b，视距间隔l（l=a-b），则水平距离D有：,、视距测量原理,通常情况下k=100,1,视准轴水平时的视距公式为：,测站点到立尺点的高差为：,i仪器高，是桩顶到仪器水平轴的高度；v中丝在标尺上的读数。,2、视准轴水平时的距离和高差公式,1,3、视准轴倾斜时的距离和高差公式,图中,设,则,原理：,1,倾斜距离L为：,或,计算：,水平距离D为：,高差h为：,1,4、视距测量误差及注意事项,此外还有：标尺分划误差、竖直角观测误差、视距常数误差等。,1.读数误差2.标尺不竖直误差3.外界条件的影响,视距测量差,1,电磁波测距仪是用电磁波（光波或微波）作为载波传输测距信号以测量两点间距离的一种方法。,电磁波测距仪的分类：1、光电测距仪（可见光、红外光、激光）2、微波测距仪（无线电波、微波）,红外测距仪,4-3光电测距,1,电磁波测距仪的优点：1、测程远、精度高。2、受地形限制少等优点。3、作业快、工作强度低。,建筑工程测量中应用较多的是短程红外光电测距仪。,1,光电测距仪是通过测量光波在待测距离D上往、返传播的时间t2D，计算待测距离D：,式中：c光波在空气中的传播速度,一、测距原理,1,二、测距方法,光电测距仪按照t2D的不同测量方式，可分为：,脉冲式（直接测定时间）,相位式（间接测定时间）,1,1、脉冲式,脉冲式光电测距仪是将发射光波的光强调制成一定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲在待测距离上往返传播的时间来计算距离。,脉冲测距原理图,：脉冲的振荡频率,q：计数器计得的时钟脉冲个数,计数器只能记忆整数个时钟脉冲，不足一周期的时间被丢掉了。测距精度较低，一般在“米”级，最好的达“分米”级。,1,2、相位式,相位式光电测距仪是将发射光强调制成正弦波的形式，通过测量正弦光波在待测距离上往、返传播的相位移来解算时间。,将返程的正弦波以棱镜站为中心对称展开后的图形：,1,由于,，所以,则：,式中，,取,，则不同的调制频率对应的,测尺长见下表：,调制频率越大，测尺长度越短。,1,相位式测距仪的基本工作原理图：,1、由发射系统发射一个调制光波，同时至检相器；2、调制光波在待测距离上传播，反射镜反射后，经接收系统进入检相器；3、检相器将发射信号与接收信号进行相位比较，测出相位差；4、每改变频率f后的调制光波，测出一个，组合后经微处理器计算显示结果。,1,REDmini红外测距仪,各种反射棱镜,经纬仪与测距仪配接,测距仪功能键盘,仪器简介：,1,确定直线与标准方向之间的水平角度称为直线定向。,4-4直线定向,1,一、标准方向的分类,1、真子午线方向,通过地球表面某点的真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向。,真子午线的切线方向,P1,P2,1,真子午线方向是用天文测量方法或用陀螺经纬仪测定的。,陀螺仪GP1-2A,1,2磁子午线方向,磁子午线方向是磁针在地球磁场的作用下，磁针自由静止时其轴线所指的方向。,P北极P磁北极,1,磁子午线方向可用罗盘仪测定。,DQL-1型森林罗盘仪,DQL-1B型森林罗盘仪,1,3坐标纵轴方向,我国采用高斯平面直角坐标系，6带或3带都以该带的中央子午线为坐标纵轴，因此取坐标纵轴方向作为标准方向。,高斯平面直角坐标系,1,二、直线方向的表示方法,1、方位角,1）方位角的定义,从直线起点的标准方向北端起，顺时针方向量至直线的水平夹角，称为该直线的方位角；其角值范围为0360。,1,2,标准方向北端,方位角,2,2,2,2,2,1,标准方向,真子午线方向,磁子午线方向,坐标纵轴方向,真方位角（A）,磁方位角（Am）,坐标方位角（）,2,磁北,真北,坐标北,Am,A,1,1,由于地面各点的真北（或磁北）方向互不平行，用真（磁）方位角表示直线方向会给方位角的推算带来不便，所以在一般测量工作中，常采用坐标方位角来表示直线方向。,1,2）几种方位角之间的关系,2,磁北,真北,坐标北,Am,A,1,磁偏角真北方向与磁北方向之间的夹角；子午线收敛角真北方向与坐标北方向之间的夹角。,当磁北方向或坐标北方向偏于真北方向东侧时，和为正；偏于西侧时，和为负。,1,3）正、反坐标方位角,直线1-2：点1是起点，点2是终点。,12正坐标方位角；,21反坐标方位角。,直线2-1：,所以一条直线的正、反坐标方位角互差180,1,2、象限角,某直线的象限角是由直线起点的标准方向北端或南端起，沿顺时针或逆时针方向量至该直线的锐角，用R表示。,（北）,（西）,y（东）,（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,由图中分析可知：,1,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“”。,1,第七章第八章,4-5电子全站仪,电子全站仪-同时进行角度测量(水平角、竖直角)、距离测量(斜距、平距)和高差；(高精度全站仪测角达0.5秒级，测距精度达(1+1PPM)显示测点的角度(方向值)、距离、高差或三维坐标；拥有较大容量的内部存储器，以数据文件形式存储已知点和观测点的点号、编码、三维坐标；（拥有后方交会、放样、偏心等高级测量功能；）实现全站仪与计算机的数据通讯；与计算机联合组成智能观测系统。,1,电子全站仪相片,一、全站仪,1、全站仪的组合框图,1,测量仪器总的发展过程：光学经纬仪电子经纬仪速测全站仪全站仪。全站仪的发展过程：1.普通型全站仪2.功能型全站仪3.磁卡型全站仪4.内存式全站仪5.全自动智能全站仪全站仪生产厂家：瑞士：徕卡Leica德国：蔡司Zeiss日本：拓普康TOPCON，索佳SOKKIA，宾得,尼康中国：南方、苏州、北京,1,电子全站仪相片,日本尼康全站仪,2、仪器的外观,1,电子全站仪相片,日本宾得全站仪,1,3、宾得全站仪面板,1,全站仪测量的流程,野外采集数据：南方NTS、TOPCON全站仪+PDA（测图精灵）传输数据：将数据文件传入计算机处理数据：用测图软件（南方测绘CASS）处理、编辑输出成果：数字化地形图、电子地图（.dwg）、工程图。,1,一.观测前的准备工作,(一）观测前的准备工作,1.注意事项：,不得将望远镜直接照准太阳，否则会损坏仪器；小心轻放，避免撞击与剧烈震动；注意工作环境，避免沙尘侵袭仪器；在烈日、雨天、潮湿环境下作业，必须打伞；取下电池时务必先关闭电源，否则会损坏内部线路；仪器入箱，必须先取下电池，否则可能会使仪器发生故障，或耗尽电池电能。,二、操作步骤,1,2.装电池,2.装电池,各种不同品牌的仪器电池位置不一样,1,3.开机、定标,3.开机、定标,照准部水平方向旋转一周，望远镜绕横轴旋转一周，即完成定标。,1,4.对中、整平,4.对中、整平,对中方法与经纬仪相同，通常采用光学对中。整平可用水准管，也可用仪器的倾斜显示功能，调节脚螺旋，使气泡（圆点）居中。,1,三、全站仪的功能,角度测量、距离测量、高差测量对边测量、悬高测量、后方交会、三位坐标测量放样、偏心测量、面积计算等高级测量功能等,1,全站仪的功能,1、对边测量如图，分别瞄准两个目标点处的棱镜并观测后，仪器即可显示出两个棱镜之间的平距(HD)、斜距(S)、高差(V)和坡度（%）。对边测量可以连续进行。,V,1,2、悬高测量如图，要测量某些不能设置反射棱镜的目标（高压电线、桥梁桁架）的高度时，可在目标正上方或正下方处安置棱镜，输入棱镜高h1，瞄准棱镜并观测后，再瞄准目标，仪器即可显示目标的高度H,1,3、后方交会测量如图，全站仪安置在某一待定点上，通过对两个以上的已知点处的棱镜进行观测，并输入各已知点三维坐标及仪器高和棱镜高后，全站仪即可显示待定点的三维坐标。,1,4、三维坐标测量如图，将全站仪安置在已知点A，棱镜设置在待定点P，输入A点已知坐标及仪器高和棱镜高后，先后视已知点B并输入B点坐标（后视已知点是为了设置方向位角）然后瞄准P点处棱镜并进行观测，仪器即可显示待定P的三维坐标。,A,P,B,1,5、放样测量将要测设的角度和边长（或坐标值）输入全站仪，在放样过程中仪器