测量学课件(五).ppt

1、测量学第五章测距和直线定向，第五章测距和直线定向，距离测量是三项基本工作之一。 测距的方法主要有： 1 .钢尺(皮尺)测量距离.2.视距测量3 .光电测距需要确定地面点的平面位置，并利用直线方向，即直线定向、视距测量图、调制波进行测距。，测距仪，s，电磁波测距，电磁波测距地图，a，第五章距离测定和直线定向方向5.1比例尺距离测定5.3红外线测距仪和全站仪5.4直线定向，5.1钢尺距离，1 .钢尺长度和规格： 20米刻度和注释：毫米刻度，注释厘米，厘米，米。 零分隔的位置有差异，有分线尺和端点尺两种。 5.1.1距离测定用工具：钢卷尺、花轴、钎焊、2 .花轴线性测定用(距离测定时测定直线距离的行

2、进方向)3.钎焊距离测定时在地面上测定尺端的位置。端点尺刻线尺、测量钎料棒、皮尺测量绳、钢卷尺、5.1.2直线线形、3 .经纬仪固定线：测量距离要求高的精度时，可在其端点a设置经纬仪固定线、5.1.3测量方法(往复测量)。 距离用下式计算： D=nl l式： l整尺段的长度； n测量的整尺段数l 零尺段的长度。 往返测量不好的d=d到-D的返回距离的平均值d是=(D到-D的返回)相对误差K=，1 .在平坦的地面上测量，2 .在倾斜的地面上测量，、d、h、1 )倾斜量法：的地面坡度均匀，将测量的倾斜距离s换算为水平距离d。 台阶h用水平仪测量。 或者，水平距离：(2)倾斜地面上的水平量，相对精度

3、达到1万1万4千。 3 .钢尺规距的精密方法，精密规距的措施：1.使用检定的钢尺2 .经纬仪线性3 .钉尺段桩(概量获得)，用水平仪测定桩间的台阶4 .在尺上施加固定张力，测定温度5 .测定距离的结果上加3个修正数。3个修正数、5 . 1 . 4钢尺距离的成果整理、各尺段修正后的水平距离：总水平距离：5.1.5钢尺检定、目的：求出钢尺两端点划线间的实际长度。 方法：用钢尺测量正确的标准长度，求出钢尺的长度修正数。 这个检定场也被称为“比尺场”。0钢尺名义长度(m) t0标准温度，一般为20； )尺长修正值(mm) t 测量时的温度()钢的膨胀系数，1.210-5/； 1 .尺长方程式：=0d(

4、t-t0)0，例如用检定的30米的钢尺沿倾斜地面测量AB距离，数据如下表所示。 这个尺的尺长方程式如下。 请整理距离的成果。(注：水垢膨胀系数=0.00001150.0000125是水垢温度变化1度时的每单位长度的变化量。 )尺级长度和距离精度的计算、5.2视距测量5.2.1视距测量的概要视距测量可利用作为间接测距方法的望远镜内十字线划板的视距离线和刻有厘米区块的视距尺度(地形塔尺度或普通水平尺度)，根据光学原理同时测量两点间的水平距离和阶差其中测量距离的相对误差约为1/300，比钢标尺距离低的测量台阶的精度比水平测量低的视距测量广泛应用于地形测量的破碎部测量。 5.2.2视轴水平时的视距计算

5、式AB为测量距离，在a点设置经纬仪，在b点设置视距尺度，设置望远镜的视距水平，瞄准b点的视距尺度，此时视线与视距尺度垂直。视线为水平时视距测定式：(1)水平距离式：(2)台阶式：(3) B点海拔：5.2.3视线倾斜时的视距测定式、(1)水平距离式：(2)初始计算台阶：(3)台阶式：(1)系统测量测定器高度I，在测量点b设置视野距离尺，(2)参照视野距离尺，用上下的视野线分别在尺寸上进行读取，计算视野间隔n(n=底线读取值-上线读取值)。 使中线与机械的高读取垂直角对准，然后将上线与相邻的整数划线对准，直接读取视距间隔，5.2.4视距测量观测和计算方法，(3)旋转垂直盘指标水准管微动螺旋，以垂直

6、盘指标水准管气泡为中心，读取垂直盘的读取值，算出垂直角有纵盘指标的自动归零装置的机器，在打开自动归零装置后进行读取，根据5.2.4视距测量的观测和计算方法，(4)视距公式，计算水平距离、台阶和立尺点的标高。 另一方面，概要电磁波测距(EDM )是将电磁波(光波或微波)作为载波来传输测距信号并测量两点间距离的方法。 EDM具有测量距离长、精度高、作业快、工作强度低、几乎不受地形制约等优点。 1948年，瑞典AGA公司(现在改名为Geotronics捷创力公司)开发了世界上第一个电磁波测距仪。 采用白炽灯发射的光波作为载波，应用了大量电子管元件。 机器相当笨重，功耗很大。 为了避免白天的太阳光对测

7、距信号的干扰，只能在夜间工作，测距操作和计算也很复杂。 5.3电磁波测距和全站仪于1960年在世界上首次研制出红宝石激光和氦氖激光，并于1962年成功地研制出了砷化镓半导体激光。 与白炽灯相比，激光的优点是发散角小，透射力强，传输距离远，不受太阳光干扰，几乎可以全天工作。 1967年AGA公司发布了世界上第一个商品化的激光测距仪AGA-8。 该装置采用5mw的氦-氖激光作为发光元件，白天的测量距离是40km，夜间的测量距离是60km，测距精度(5mm 1ppm )，本体重量是23kg。 我国武汉地震大队也于1969年研制了JCY-1型激光测距仪，1974年研制生产了JCY-2型激光测距仪。 该

8、装置采用2.5mw的氦氖激光作为发光元件，白天的测量距离是20km，测距精度(5mm 1ppm )，主体重量是16.3kg。 随着半导体技术的发展，从60年代末的70年代初开始，以砷化镓发光二极管作为发光元件的红外测距仪在世界上流行起来。 与激光测距仪相比，红外线测距仪具有体积小、重量轻、功耗小、测距快、自动化程度高等优点。 由于红外光的发散角大于激光，所以红外测距仪的测量距离一般在15km以下。 目前红外线测距仪已经制造成电子经纬仪和计算机硬件和软件，形成全站仪，向利用自动化、智能化、蓝牙技术实现测量数据无线传输的方向迅速发展。 二、电磁波测距仪的分类1 .根据采用的载波(光源)分为微波测距

9、仪激光测距仪红外线测距仪(infrared EDM instrument ) 2 .测距仪(5km) 测距仪(515km) 测距仪( 15km )，3 .精度I级测距仪(md5mm)ii级测距仪(5md10mm)iii级测距仪(mD 10mm )，4 .测距原理脉冲式； 相位式，5.3.1红外测距的测距原理，基本式：c0光在真空中速度ng光在大气中传输的折射率t光波在AB之间往返的时间，直接测量时-这种测距器被称为脉冲式测距器，其精度低，通常是低精度的远距离测量，地形测量和炮间接测量时-用测量相位的方法来测量距离，这种机器被称为相位式测距仪。现在的精密光电测距仪不是直接测定的方法，而是采用间接

10、测定的方法。 电磁波测距方式、脉冲测距原理中，假设时钟的振荡频率，设计数器记录的振荡次数为n，脉冲光波在ab2点之间往返的时间为：2，2 .相位式测距原理，用测量相位的方法测量距离的设备称为相位式测距仪。 这是将连续波(精密光波测距仪称为光波)作为“输送装置”(称为载波)，经由调制器使载波的振幅或频率根据调制波的变化而周期性地变化。 在测距时，通过测量由于调制波往返于被测定距离而传播引起的相位变化，间接地确定传播时间t，并求出被测定距离d。 若设相位式测距原理、调制波的调制频率f、角频率、周期t、波长：是调制波往返距离d一次的相位变化，调制信号的一周期相位变化为2，则调制波的传播时间t代入基本

11、式：相位式测距的原理是以调制信号为正弦信号，以2的整数倍N2 如果代入包含小于2的尾数部分的前式：相位式测距原理，则： -单位长度、“光测尺”、“电子测尺”的式被改写为：上式是相位式测距原理式。 相位式测距仪用长度为LS的“尺”测量了距离，并测量了n个尺段加上LS小于1个的长度后的距离。 组合多个“尺”实现测距技术过程。 设计、测尺、粗测尺、测距。相位式测距原理、调制频率与测长的关系、5.3.2光电测距仪的构成、5.3.4光电测距仪的构成、5.3.4全站仪及其使用、(1)全站仪的概要(2)全站仪的功能(3)几个全站仪及其TOPCON GTS全站仪、Leica全站仪、(1)全站仪的概要、全站仪(

12、全站仪)是由电子测角、光电测距、微机及其软件组合构成的智能型光电测量仪。 全站仪的基本功能是测量水平角、垂直角和距离。 全站仪具有同时进行角度测量(水平角、垂直角)和距离测量(倾斜距离s、平行距离d、台阶h )的特征，测距系统的光轴表示与测角系统的基准轴同轴(三轴同一)的测量点的角度(方向值)、距离、台阶或三维坐标。后方交叉、放样、偏心测量、悬垂测量、两面全站仪具有大容量的内部存储器，实现将已知点和观测点的点数、代码、三维坐标以数据文件形式存储的全站仪和电脑的数据通信的高精度全站仪的测量角达到0.5秒级，测距精度达到(0.1 与达到的计算机联合构成的智能观测系统可以实现全自动瞄准、观测、记录、

13、存储和数据传输，被称为测量机器人。 三轴同一望远镜在全站仪望远镜中，照射目标的视轴、光电测距的红外光发射光轴和受光光轴同轴，其光路如图。 因此，在测量时使望远镜对准目标棱镜的中心，就能同时测量水平角、垂直角和倾斜距离，测量仪器整体的发展过程、测量仪器整体的发展过程：光学经纬仪电子经纬仪速度测量全站仪。 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 .记忆式全站仪5 .全自动智能全站仪全站仪制造商：瑞士：莱卡索佳SOKKIA，复古，尼康中国：南方，苏州，北京：(二)全站仪的功能，对边测量，悬垂测量，后方交叉，放样，偏心测量，面积计算等高级测量功能。 全站仪的功能如1、

14、对边测量图所示，对两个目标点的棱镜进行观测时，显示两个棱镜间的水平距离(HD )、倾斜距离(s )、台阶(v )和梯度(% )。 对边宽度测量可以连续进行。v，全站仪的功能，2，悬垂测量图，反射棱镜不能设置目标(高压电线，桥梁桁架)的高度，在目标正上方或正下方设置棱镜，输入棱镜高度h1，瞄准棱镜观测后，瞄准目标，仪表通过观测两个以上已知点的棱镜，输入各已知点的三维坐标、仪器高度和棱镜高度，全站仪能够显示定点的三维坐标。 如、4、三维坐标测量图所示，将全站仪设置在已知点a，将棱镜设置在定点p，输入a点的已知坐标和仪器的高度和棱镜的高度后，前后观察已知点b，输入b点坐标(后视已知点为了设定方位角)

15、，瞄准p点的棱镜将、a、p、b、全站仪的功能、全站仪的功能、5、放样测量中设置的角度和边的长度(或坐标值)输入全站仪，在放样期间显示角度和边的长度的实测值和放样值的差，并基于显示的偏差值和符号有些电子全站仪可以用图形显示棱镜的上下左右前后的移动方向。，全站仪的功能，6，偏心测定图那样，在服务定点不能设置棱镜的情况下，把棱镜设置在待机定点的左侧或右侧，使棱镜和站点的距离相等，瞄准棱镜进行观测，照射待机定点，机器在待机定点的座制造商制造的电子全站仪的键盘设计不完全相同，实现相同测量功能的关键程序和程序也不完全相同。 具体使用请参照制造商的使用说明书。 全站仪测量流程、野外收集数据：南方NTS，TO

16、PCON全站仪PDA (测量向导)传输数据：将数据文件传输至计算机处理数据：用测量软件(南方测量底盘)处理和编辑输出结果：数据5.4直线取向、5.4.1直线取向的概念决定了地上两点间的相对位置，仅知道两点间的水平距离是不够的，该直线和标准方向的水平角度也必须决定。 决定直线和标准方向之间的水平角度称为直线方向。 标准方向的种类1 .真子午线方向是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，真子午线方向是用天文测定法或陀螺传感器测定的。 2 .在子午线方向上加磁的磁子午线方向是指，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。 磁子午线方向可以用罗盘测定。标准方向的种类3 .坐标纵轴方向(中央子午线方向)第二章如前所述，中国采用高斯平面直角坐标系，在各自的6带或3带内以该带的中央子午线为坐标纵轴方向。 因此，该带内的直线取向以