第四章距离测量课件.ppt

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1、第四章 距离测量与直线定向,4.1 钢尺量距4.2 普通视距测量4.3 光电测距仪4.4 直线定向结束,距离测量：测量地面两点之间的水平距离。,距离测量 的方法,钢尺量距 普通视距 光电测距,4.1 钢尺量距,垂球,一、量距工具,钢尺端点尺和刻线尺,钢尺,测钎,标杆,弹簧秤,4.1 钢尺量距,二、 钢尺量距的一般方法,1、直线定线标定各尺段端点在同一直线上的工作称为直线定线。,4.1 钢尺量距,2、平坦地面的量距,A、B两点间的水平距离为：,式中：n 尺段数； l 钢尺的尺长； q 不足一整尺的余长。,4.1 钢尺量距,为了校核、提高精度，还要进行返测，用往、返测长度之差 与全长平均数 之比，

2、并化成分子为1的分数来衡量距离丈量的精度。这个比值称为相对误差K：,平坦地区钢尺量距相对误差不应大于1/3000,4.1 钢尺量距,3、倾斜地面丈量,在困难地区钢尺量距相对误差不应大于1/1000,当地面坡度较大，不可能将整根钢尺拉平丈量时，则可将直线分成若干小段进行丈量。每段的长度视坡度大小、量距的方便而定。,4.1 钢尺量距,三、钢尺量距精密方法（1/10000）,1、经纬仪定线,将经纬仪安置于A点，瞄准B点，然后在AB的视线上用钢尺量距，依次定出比钢尺一整尺略短的尺段端点1，2，。在各尺段端点打入木桩，桩顶高出地面5cm10cm，在每个桩顶刻划十字线，其中一条在AB方向上，另一条垂直AB

3、方向，以其交点作为钢尺读数的依据。,4.1 钢尺量距,2、量距 量距是用经过检定的钢尺，两人拉尺，两人读数，一人记录及观测温度。 量距时由后尺手用弹簧秤控制施加于钢尺的拉力(30 m钢尺，标准拉力为100 N)。前、后读数员应同时在钢尺上读数，估读到0.5mm。每尺段要移动钢尺三次不同位置，三次丈量结果的互差不应超过2mm，取三段丈量结果的平均值作为尺段的最后结果。 随之进行返测，如要进行温度和倾斜改正，还要观测现场温度和各桩顶高差。,4.1 钢尺量距,经过检定的钢尺长度可用尺长方程示：,温度为t时的钢尺实际长度；钢尺的名义长度；尺长改正值，即温度在 时钢尺全长改正数；钢尺膨胀系数，一般取=1

4、.25 钢尺检定时的温度；量距时的温度。,四、 尺长方程,4.1 钢尺量距,五、钢尺量距成果整理,精密量距结果应进行以下三项改正,1、尺长改正,2、温度改正, 全长改正数, 名义长度, 任一尺段, 钢尺膨胀系数 t 丈量时温度 t0 标准温度,4.1 钢尺量距,当为斜距时应换算成平距d，则倾斜改正值为：,将上式 项展开成级数：,取第一项,3.倾斜改正,每一尺段改正后的水平距离为：,4.1 钢尺量距,例题：用尺长方程为的钢尺实测AB尺段（如图），长度l=29.896m,A、B两点间高差h=0.272m,测量时的温度t=25.8C,试求AB尺段的水平距离。,解：1）尺长改正,4.1 钢尺量距,3）

5、倾斜改正,4）A-B尺段水平距离,2）温度改正,4.1 钢尺量距,六、钢尺量距误差及注意事项,1、尺长误差2、温度误差3、拉力误差,4、钢尺倾斜误差5、定线误差6、丈量误差,4.1 钢尺量距,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 普通视距测量,一、普通视距测量原理,视距测量是利用视距丝配合标尺读数来完成的。,4.2 普通视距测量,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=100,4.2

6、 普通视距测量,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,4.2 普通视距测量,3、视准轴倾斜时的距离和高差公式,图中,设,则,原理：,4.2 普通视距测量,倾斜距离L为：,或,计算：,水平距离D为：,高差h为：,4.2 普通视距测量,例题：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，=327,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,4.2 普通视

7、距测量,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,4.2 普通视距测量,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 光电测距仪,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。,4.3 光电测距仪,光电测距仪是通过测量光波在待

8、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,4.3 光电测距仪,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）,4.3 光电测距仪,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。,4.3 光电测距仪,2、相位式,相位式光电测距

9、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：,4.3 光电测距仪,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。,4.3 光电测距仪,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。,4.3 光电测距仪,三、测程

10、及测距仪的精度：,1、测程：测距仪一次所能测的最远距离。,短程测距仪 测程小于5km； 中程测距仪 测程在5km-30km； 远程测距仪 测程在30km以上。,4.3 光电测距仪,2、测距仪的精度：,式中：mD 测距中误差，单位为mm； a 固定误差，单位为mm； b 比例误差； D 以km为单位的距离。,RED mini短程红外测距仪的精度为 当距离D为0.6km时，测距精度是mD=5.8mm。 ( 通常写作ppm),4.3 光电测距仪,四、RED mini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,1、仪器简介：,4.3 光电测距仪,经纬仪瞄准觇牌中心的视线与测距仪瞄 准

11、反射棱镜中心的视线保持平行。,调整经纬仪望远镜，使十字 丝对 准反射棱镜的觇牌中心,调整测距仪望远镜，使十字丝对准反射棱镜中心,4.3 光电测距仪,2、距离计算：,1）仪器常数改正（测距仪的乘常数R和加常数K）,加常数K=L L（mm）,乘常数R的单位是mm/km,对于观测值为L的距离，其常数改正值为：,4.3 光电测距仪,2）气象改正,RED mini测距仪的气象改正公式为：,式中：Lt气象改正值，单位为mm； P测站气压，单位为mmHg， 1 mmHg=133.322Pa； t测站温度，单位为C； L距离，单位为km 。,4.3 光电测距仪,3） 倾斜改正,L经过常数改正和气象改正后的距；

12、经纬仪测定的测线竖直角。,4.3 光电测距仪,五、光电测距的注意事项,(1) 防止日晒雨淋，在仪器使用和运输中应注意防震。(2) 严防阳光及强光直射物镜，以免损坏光电器件。(3) 仪器长期不用时，应将电池取出。,(4) 测线应离开地面障碍物一定高度，避免通过发热体 和较宽水面上空，避开强电磁场干扰的地方。(5) 镜站的后面不应有反光镜和强光源等背景干扰。(6) 应在大气条件比较稳定和通视良好的条件下观测。,4.3 光电测距仪,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,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

13、子午线的切线方向,P1,P2,4.4 直线定向,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,4.4 直线定向,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,4.4 直线定向,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,4.4 直线定向,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,4.4 直线定向,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，

14、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0 360。,1,2,标准方向北端,方位角,2,2,2,2,2,4.4 直线定向,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,1,4.4 直线定向,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。,4.4 直线定向,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

15、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。,4.4 直线定向,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180,4.4 直线定向,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=180 RO3,O4=360RO4,4

16、.4 直线定向,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,4.4 直线定向,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：,4.4 直线定向,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“”。,4.4 直线定向,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 =121802,解：,34 =231803 = 41720,360,（41720360）,= 5720,45=341804,0,（ 10360）,= 350,= 10050,= 4618012510,= 1005018013630,= 10,= 572018024720,4.4 直线定向,第四章 距离测量课间音乐欣赏,课间音乐欣赏1.咱们工人有力量D:我的歌2.北极赤道D:我的歌3.大海D:我的歌4.国际歌D:我的歌,谢谢,