距離測(cè)量和直線定向.ppt

,第四章 距離測(cè)量和直線定向,第一節(jié) 距離測(cè)量概述 第二節(jié) 距離測(cè)量的一般方法 第三節(jié) 光電測(cè)距 第四節(jié) 全站儀概述 第五節(jié) 直線定向,一、水平距離： 地面上兩點(diǎn)間的距離是指這兩點(diǎn)沿鉛垂線方向在大地水準(zhǔn)面上投影點(diǎn)間的弧長(zhǎng)。 在測(cè)區(qū)面積不大的情況下（半徑小于10km的范圍），可以不考慮地球曲率的影響，用水平面代替水準(zhǔn)面。 小范圍內(nèi)，不考慮地球曲率的影響，地面兩點(diǎn)連線鉛垂投影在水平面上的長(zhǎng)度稱為水平距離。,4-1 距離測(cè)量概述,二、距離測(cè)量的方法,1、直接量距：用長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)直接測(cè)定待測(cè)距離， 從而獲得待測(cè)距離長(zhǎng)度。（皮尺、 普通鋼尺、銦瓦基線尺） 2、間接量距：依據(jù)已知條件，運(yùn)用幾何光學(xué)、 三角學(xué)原理間接推算待測(cè)距離。 （視距測(cè)量、視差法測(cè)距、物理測(cè)距）,方法 精度 適用范圍,1、步測(cè)法,1/200,野外踏勘、選點(diǎn)和小比例尺地形圖的測(cè)繪,2、視距法,3、鋼尺一般量距,4、鋼尺精密量距,5、激光紅 測(cè)距儀,1/2001/300,地形測(cè)量中的碎部測(cè)量,1/20001/3000,導(dǎo)線測(cè)量，一般建筑軸線丈量,1/萬(wàn)1/2萬(wàn),精密導(dǎo)線測(cè)量，工業(yè)廠房主要軸線的測(cè)量,測(cè)程：2KM20KM 精度：(3mm+2PPM),直線量距的一般方法，精度及其適用范圍,距離測(cè)量的工具除尺子外，還有標(biāo)桿和測(cè)釬。 標(biāo)桿亦稱花桿，長(zhǎng)23m，直徑3cm，桿上涂 以20 cm間隔的紅、白漆，以便遠(yuǎn)處清晰可見(jiàn)，用作 標(biāo)定直線方向。 測(cè)釬用來(lái)標(biāo)志所量尺段的起、始點(diǎn)和已量過(guò)的 整尺段數(shù)。,4-2 距離測(cè)量一般方法,一、地面點(diǎn)的標(biāo)定 1、臨時(shí)標(biāo)志 2、永久標(biāo)志 二、直線定線： 將待測(cè)距離上的分段點(diǎn)標(biāo)定在同一條直線上的工作。,1、定線的目的：保證待測(cè)距離的直線性 2、定線的方法： 花桿目視定線 經(jīng)緯儀正倒鏡分中法 三、直線定線的實(shí)施 1、在兩點(diǎn)間定線 2、在兩點(diǎn)的延長(zhǎng)線上定線 3、兩點(diǎn)不通視時(shí)的定線：逐漸趨近法,四、量距工作 1、平量法 2、斜量法：,圖41,五、數(shù)據(jù)處理 1、精度要求： 往、返測(cè)較差：D=D往-D返 往、返測(cè)相對(duì)較差：,容許相對(duì)較差：,2、若達(dá)到精度，最或然值為：,六、歸化改正： 目的：將基線長(zhǎng)度由基線水準(zhǔn)面歸化到施工水準(zhǔn)面上 基線水準(zhǔn)面：Dm,Hm 施工水準(zhǔn)面：Dg,Hg 由圖中得：,4-3 光電測(cè)距,一、電磁波測(cè)距儀的分類 按載波分為： 微波測(cè)距儀：采用微波段的無(wú)線電波作為載 波。 光電測(cè)距儀：采用光波作為載波，又分為以 下兩類： 激光測(cè)距儀：用激光作為載波。 紅外測(cè)距儀：用紅外光作為載波。,按測(cè)定時(shí)間方式的不同分為： 脈沖式測(cè)距； 相位式測(cè)距儀,光電測(cè)距儀按測(cè)程可分為： 短程測(cè)距儀：測(cè)程小于3km，用于普通工程測(cè)量和城市測(cè)量； 中程測(cè)距儀：測(cè)程為3km 15km，通常用于一般等級(jí)控制測(cè)量； 長(zhǎng)程測(cè)距儀：測(cè)程大于15km，通常用于國(guó)家三角網(wǎng)及特級(jí)導(dǎo)線。,按儀器的標(biāo)稱精度指標(biāo)分級(jí) 儀器的標(biāo)稱精度表達(dá)式為： I級(jí)：mD|5mm II級(jí)：5mD|10mm 級(jí)：10mD|20mm,二、光電測(cè)距儀測(cè)距的基本原理,三、相位式光電測(cè)距儀 原理框圖,圖45,相位法測(cè)距的基本公式,圖46,確定N值的方法,如臺(tái)儀器的調(diào)制頻率為15MHz，則其光尺長(zhǎng)度 這把光尺只能給出小于10m的尾數(shù)。為了量出大于10m的距離，還必須設(shè)置第二個(gè)調(diào)制頻率，譬如150kHz，它的光尺為1000m。調(diào)制頻率愈低，測(cè)程愈長(zhǎng)，但測(cè)相誤差(一般可達(dá)10-3，即,對(duì)測(cè)距誤差的影響也愈大，如表3-1。為解決這一矛盾，可采用一組光尺共同測(cè)距，以短測(cè)尺(又稱精測(cè)尺)保證精度，用長(zhǎng)測(cè)尺(又稱粗測(cè)尺)保證測(cè)程，從而解決了多值解的問(wèn)題。這正如鐘表上用時(shí)針、分針、秒針相互配合來(lái)確定準(zhǔn)確的時(shí)間一樣。根據(jù)儀器的測(cè)程與精度要求，即可選定測(cè)尺數(shù)和測(cè)尺精度。,例如某儀器選用f精=15MHz, f粗 =150kHz,使用f精的精測(cè)尺測(cè)10m以內(nèi)的分米、厘米、毫米位，用f粗的粗測(cè)尺測(cè)十米、百米位。這兩把尺組合起來(lái)，就顯示1km內(nèi)的數(shù)值。如精測(cè)值為N精=0.685，即以10m為單位的0.685，實(shí)際為6.85;由粗測(cè)值測(cè)得N粗=0.387，即以1000m為單位的0.387，實(shí)際為387m，由表3-1可知，粗測(cè)值的精度為1m,故最后一位已不可靠，該距離值應(yīng)為386.85m。,四、距量測(cè)量的步驟 將測(cè)距儀和反射鏡分別安置于待測(cè)距離的兩端，仔細(xì)地對(duì)中。 測(cè)距儀接通電源后照準(zhǔn)反射鏡，檢查經(jīng)反射鏡反回的光強(qiáng)信號(hào)，合乎要求后即可開(kāi)始測(cè)距。為避免錯(cuò)誤和減少照準(zhǔn)誤差的影響，可進(jìn)行若干個(gè)測(cè)回的觀測(cè)。 測(cè)距讀數(shù)值記入手簿中，接著觀測(cè)豎直角并記入手簿的相應(yīng)欄內(nèi)。,由溫度計(jì)和氣壓計(jì)讀取大氣溫度和氣壓值。 按氣溫和氣壓進(jìn)行氣象改正，按測(cè)線的豎直角進(jìn)行傾斜改正，最后求得測(cè)線的水平距離。,五、測(cè)距成果的整理 長(zhǎng)度值應(yīng)化算為兩點(diǎn)間的水平距離。 儀器系統(tǒng)誤差的改正包括加常數(shù)改正、乘常數(shù)改正和周期誤差的改正。 電磁波在大氣中傳輸時(shí)受氣象條件的影響很大，因而要進(jìn)行氣象改正。 歸算改正主要有傾斜改正、歸算至參考橢球面的改正和投影到高斯平面上的改正等。,4-4 全站儀概述,全站儀，即全站型電子速測(cè)儀（Electronic Total Station），它是由電子測(cè)角、電子測(cè)距、電子計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等組成的三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量結(jié)果能自動(dòng)顯示，并能與外圍設(shè)備交換信息的多功能測(cè)量?jī)x器。全站儀較完善地實(shí)現(xiàn)了測(cè)量和處理過(guò)程的電子化和一體化，因此得到了廣泛的應(yīng)用。其基本功能是在儀器照準(zhǔn)目標(biāo)后，通過(guò)微處理器的控制，能自動(dòng)完成測(cè)距，水平方向和天頂距讀數(shù)、觀測(cè)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)。,1提柄 2提柄固定螺絲 3儀器高標(biāo)志 4電池 5鍵盤(pán) 6三角基座制動(dòng)控制桿 7底板 8腳螺旋 9圓水準(zhǔn)器校正螺絲 10圓水準(zhǔn)器 11顯示器 12物鏡 13管式羅盤(pán)插口 14光學(xué)對(duì)中器調(diào)焦環(huán) 15 光學(xué)對(duì)中器分劃板 16光學(xué)對(duì)中器目鏡 17水平制動(dòng)鈕 18水平微動(dòng)鈕 19數(shù)據(jù)輸出插口 20外接電源插口 21照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器 22照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器校正螺絲 23垂直微動(dòng)鈕 24垂直微動(dòng)手輪 25望遠(yuǎn)鏡目鏡 26望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦環(huán) 27粗照準(zhǔn)器 28儀器中心標(biāo)志,全站儀觀測(cè)數(shù)據(jù)的記錄方式： 通過(guò)電纜，將儀器的數(shù)據(jù)傳輸接口和外接的記錄器連接起來(lái)，數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在外接的記錄器中； 利用儀器內(nèi)部的大容量?jī)?nèi)存，記錄數(shù)據(jù)； 采用插入式數(shù)據(jù)記錄卡。,全站儀的功能： 測(cè)距，測(cè)角。 進(jìn)行自由設(shè)站，計(jì)算測(cè)站點(diǎn)的坐標(biāo)。 進(jìn)行支導(dǎo)線測(cè)量和計(jì)算。 測(cè)站定向和極坐標(biāo)測(cè)量及坐標(biāo)點(diǎn)的放樣， 進(jìn)行對(duì)邊測(cè)量。 懸高測(cè)量。 面積測(cè)量及計(jì)算等。,TC307全站儀,TC307型全站儀的安置步驟如下： （1）打開(kāi)腳架置于測(cè)站點(diǎn)上，并使腳架 頭大致水平，將儀器安置在腳架上 并旋緊連接螺旋。 （2）打開(kāi)電源，打開(kāi)激光對(duì)中開(kāi)關(guān)，移 動(dòng)腳架激光束對(duì)準(zhǔn)地面點(diǎn)，踩緊腳 架。 （3）旋轉(zhuǎn)腳螺旋使激光束精確對(duì)準(zhǔn)地面 點(diǎn)。,（4）上下抽動(dòng)腳架，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。 （5）旋轉(zhuǎn)腳螺旋使電子水準(zhǔn)器居中 （6）檢查激光對(duì)中是否偏離，若有偏 離，松開(kāi)連接螺旋，平移儀器使之 對(duì)中并重新整平。 （7）關(guān)閉激光對(duì)中開(kāi)關(guān)。,直線定向： 確定地面上一條直線與基本方向間水平角的工作稱為直線定向。,4- 直線定向,一、 基本方向： 1、真北方向：過(guò)地面上某點(diǎn)的真子午線切線 方向的北端。 2、磁北方向：過(guò)地面上某點(diǎn)的磁子午線切線 方向的北端。 3、坐標(biāo)北方向：當(dāng)測(cè)區(qū)范圍較大，高斯投影 帶中央子午線北端或平面直 角坐標(biāo)系坐標(biāo)縱軸北端。各 點(diǎn)的坐標(biāo)北方向彼此平行。,二、直線定向的表示方法 1、方位角：從直線某端點(diǎn)的基本方向起順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 至該直線的水平角。角值由o 360 。,2、象限角：地面直線與子午線南端或北端構(gòu)成的小 于90的銳角，并冠以象限所在名 稱，以R表示。,三、分類： 1、真方位角A：由真子午線北端起算的方位角。它 是用天文觀測(cè)方法或用陀螺經(jīng)緯儀 測(cè)定。 2、磁方位角Am：由磁子午線北端起算的方位角。它 是用羅盤(pán)儀測(cè)定的。 3、坐標(biāo)方位角：由坐標(biāo)縱軸北端起算的方位角。,四、幾種方位角之間的關(guān)系 1、磁偏角：磁北與真北間的夾角。 以真北為準(zhǔn)，判斷磁北的位置， 東正西負(fù)。 2、子午線收斂角：坐標(biāo)北與真北間的夾角。 以真北為準(zhǔn)，判斷坐標(biāo) 北的位置，東正西負(fù)。,A=Am+ A= Am+,五