水利工程测量-距离测量.ppt

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1、本章要点:（1）直线定线概念以及定线方法（2）钢尺一般量距及精密量距（3）视距测量原理与方法（4）直线定向概念，直线方向表示法（5）直线定向方法,第四章.距离测量与方位测定,距离测量：确定两点间的距离。方法：钢尺量距，视距测量和电磁波测距和GPS测量等。,钢尺量距的目的：丈量两点间的水平距离钢尺量距所用设备（1）钢尺：一般长度20M、30M、50M,4.1 钢尺量距,！注意：尺零点位置,（2）测钎、标杆（拉力器、温度计）,钢尺量距的一般步骤：直线定线直线量距4.1.1 直线定线1.直线定线：待测距离大于钢尺的长度或地面起伏较大，需要分段丈量。在待测的两点直线上，设立一些标志标明两点间的直线位置

2、，作为分段丈量的根据。2.定线方法：一般量距用目估，精密测距用经纬仪定线。,4.1 钢尺量距,3.不同地形条件的直线定线方法（1）两点间可通视：三点成一线确定两个端点间的标志点。,注意：相邻定线点之间距离要小于钢尺长度,（2）对于两点间不能直接标定出直线的情况 采用逐次趋近的方法定线,4.1.2 直线延长线定线,（1）可通视情况：经纬仪正倒镜定点取平均值。（2）有障碍情况：引入适当几何图形来辅助确定方向点：等边三角形、正方形或长方形等,理想做法：后视边比延长边长，以减小对延长边的照准误差,4.1.3 直线一般丈量法,（1）适用条件：平坦地段、可沿地面直接丈量；精度要求不高。（2）丈量方法：1）

3、平地丈量法：用测钎标志尺端位置，用整尺段丈量。在末尺段用零尺段丈量。设钢尺长度为l，末尺段的长度为q，并且共丈量了n个整尺段，则丈量的总长度为,采用往返丈量，提高丈量精度。用相对误差衡量丈量精度：,测量结果为：整尺段数为3余长:往测24.890m,返测24.840m,D=nL0+L0往测距离为：174.890m,返测为174.840m,平均为174.865m相对误差为：|174.890-174.840|/174.865=1/3500|往测 返测|/往返均值=1/M,2）坡地丈量法：地面倾斜变化不大，采用平量法。地面倾斜变化大，采用斜量法。,平量法,斜量法,4.1.4 直线精密丈量,1.直线精密

4、丈量：使用经过标准检验过的钢尺进行距离丈量，并对丈量结果作一系列改正的距离丈量方法。2.丈量步骤：（1）室内检验钢尺（标准温度标准拉力）在室内标准温度标准拉力条件下检验钢尺的实际长度ll0+l+a l0(t-t0)（2）标定直线（定线）清理并整平场地后，用经纬仪定线，打上木桩作标记。,（3）现场丈量 1）测桩顶高差：用水准仪对相邻桩顶进行高差观测作为分段倾斜改正的依据 2）距离丈量：（a）控制拉力，前后同时读数（b）改变钢尺始端读数（几厘 米），观测3次（每两次尺段长之间的较差不能超过3mm），取三次平均值作为该尺段长。3）记录现场温度：读到0.5oC。4）往返丈量,（4）成果整理,1）尺长改

5、正：2）温度改正：3）倾斜改正：4）尺段端水平距离：5）总距离：6）精度评定：,4.1.5 距离丈量的误差来源,视距测量：利用视距装置与视距尺，一次照准目标可同时测定地面上两点间的水平距离和高差的方法。精度：一般 1/2001/300 最高 1/2000用途：碎部测量或较低级 的控制测量的水平距离 和高程的测定。,4.2 视距量距,4.2.1 视线水平时高差和水平距离计算 1.基本原理 待测水平距离（仪器中心到视距尺的距离）待测两点的高差,加常数C0,乘常数K=100,仪器高i,中丝读数,4.2.3 视线倾斜的水平距离和高差计算 水平距离 高差公式H=(Klsin2)/2+i-v=Dtan+i

6、-v视距测量要注意的两个问题：（1）量仪器高；（2）保证仪器 视距丝在视距尺范围内,盘左盘右观测可提高精度,1.利用电磁波反射原理进行测距的方法（EDM）（1）光电测距-光电测距仪（常用方法）（2）微波测距-微波测距仪2.光电测距原理（1）脉冲法：脉冲法特点：时间测定精度较低，导致距离测定结果误差较大。精度仅达到米级。,4.3 电磁波测距,S,（2）相位法：观测光的双程路程的相位变化 Ls为光波的半波长，为测得的相位差。观测精度与波长的大小有关，波长越短误差越小。采用组合波长法来观测，用长波长观测大距离，用短波长观测短距离。最高精度可达厘米级。3.光电测距的测程划分 短程（3km)中程（315

7、km）长程（15km以上）（DCH-3型最大3km）,Wild T1600+DI4L,Wild 新T2+DI1000,Kern ME5000激光测距仪-世界上精度最高的测距仪,喜利得（HILTI）手持激光测距仪PD30产地：德国用途：建筑施工与房产测量中的距离、面积、体积测量。测距范围：0.5200M测距精度：1.5MM,主显示栏显示测量或计算结果,倾斜传感器,徕卡DISTO A8手持激光测距仪,功能:,管水准器提高水平测量精确度,间接测量键利用三角函数与勾股定理计算,3数码瞄准器便于白天测量时瞄准目标,清除键,测量延长片从角落起测量,背景灯黑暗中可读数,橡胶保护提高对机身的保护,更坚固,副显

8、示栏显示倾斜角或辅助测量结果,4、测距仪的成果整理1）测距仪常数改正加常数 C0(mm)，乘常数 R（mm/km）DK=C0+R Seg.仪器标称精度：5mm+310-6,2）气象改正气温t，气压p气象改正系数ADn=A S,3）水平距离的计算改正后的斜距：Sa=S+DK+Dn 水平距离：D=Sacosa,4）水平距离向椭球面的化算 D=D（1+Hm/R)-1 Hm：两中心高程均值5）椭球面距离向高斯平面的化算 d=(ym2/2R2)D ym：两端点高斯横坐标自然值的均值 D=D+d,5、光电测距的误差来源1 调制频率误差2 气象参数误差3 对中误差4 测相误差5 光速误差,确定直线与标准方向

9、的角度关系称为直线定向。4.4.1 标准方向：（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。（2）磁子午线方向：磁针在地球磁场作用下，磁针自由静止时其轴线所指的方向。（3）中央子午线（坐标纵轴）方向：每高斯分带内的中央子午线方向（即坐标纵轴方向）作为标准方向。,4.4 直线定向,4.4.2 直线方向的表示法（1）方位角：由标准方向北端起，顺时针方向量测到某直线的水平角（注意：标准方向与直线的位置关系）。1)真方位角A 2)磁方位角Am 3)坐标方位角 方向线OA的方位角 表示为：OA。,注意！AO与OA 方位角之间的关系,（2）象限角：由标准方向的北端或南端开始，依顺时针或反时针方

10、向量至直线的锐角，用R表示。四个象限：北东、北西、南东、南西。（3）象限角及方位角的关系,4.4.3 几种方位角之间的关系,（1）真方位角与磁方位角的关系-磁偏角，东偏取正，西偏取负。（2）真方位角与坐标方位角的关系-子午线收敛角，即地面上某点的真子午线方向与该点中央子午线之间的夹角。在中央子午线以东地区，各点的坐标轴方向偏在真子午线的东边，故为正，否则为负。,罗盘仪测定磁方位角陀螺仪测定真北方向。4.5.1 罗盘仪测定直线的磁方位角（1）罗盘仪的构造：由望远镜、罗盘盒和基座组成。,4.5 方位角测定,（2）磁方位角测定方法：1）安放、整平、对中罗盘仪 2）瞄准目标 3）松开磁针 4）读数（3

11、）注意事项 1）磁针能自由转动 2）附近无铁器 3）避开高压线 4）用毕或搬动时锁定磁针,练习1.某测距仪的标称精度为（3mm+2ppmD),用它测得两点间的距离为2653.478m,试计算该距离值的绝对中误差和相对中误差。2。用D3000红外测距仪测得一倾斜距离1567.892m,竖直角21822“,气压98.7 kpa,气温30.2C,仪器的加常数为27mm,乘常数为+3mm/km,试计算水平距离和高差。D3000系列测距仪的气象改正式为：R=278.96-793.12P/(273.16+T),P以kpa 为单位，T以C为单位。,1。解：中误差 m=(3mm+2mm/km 2.65km)=

12、8mmK=1/(D/|m|)=1/(2653.478m/8mm)=1/3316852.解：R=278.96-793.12P/(273.16+T)=278.96-793.198.7/(273.16+30.2)=20.9mm/kmS=1567.892m-0.027m+(20.9+3)mm/km 1.568km=1567.9025mD=Scos=1567.9025m cos21822“=1566.633mH=Ssin=1567.9025m sin 21822“=63.090m,1、衡量距离测量的精度为什么采用相对误差？2、简述 钢尺精密量距的步骤？有哪几项改正？3、视距测量时，视线水平和倾斜时的公式

13、分别是什么？解释各参数的意义。4、视距测量的主要误差是哪些？5、目前电磁波测距仪分为哪几种？说明各自的用途。6、电磁波测距仪分为哪几种？7、说明相位式测距的原理，为何相位式光电测距仪要设置精、粗测尺？,8、光电测距有哪些误差？9、直线的标准方向有哪几种？10。方位角的定义。11、什么是坐标方位角？,1、答：角度测量误差与角度的大小无关，而距离测量误差中一般含有与距离长度成正比的比例误差，所测距离越长，距离误差就越大，因此只用距离测量的绝对误差不能表示距离测量误差的真实情况。2、答：磁偏角 地面任一点的真北方向与磁北方向的水平夹角，磁北方向偏离真北方向以东 0，磁北方向偏离真北方向以西 0，地面点位于高斯平面直角坐标系的中央子午线以西 0。,