距離測量與直線定向.ppt

4 距離測量與直線定向,【本章知識要點】 水平距離；距離測量方法；鋼尺精密量距的三項改正數(shù)計算；距離測量誤差分析；距離測量相對誤差計算；視距測量原理；視距測量的平距、高差計算公式；光電測距原理；測距儀距離測量標稱精度的含義；直線定向；標準方向；方位角。,6/29/2019 4:39 PM,4.1.1量距的工具 鋼尺、測釬、標桿、垂球等 認識鋼尺 (點位置, 最小刻劃, 性能優(yōu)、劣) 4.1.2直線定線 ）定線 點的標志 - (永久性、臨時性) 水平距離 - （水平、直線） 目估定線與經(jīng)緯儀定線,6/29/2019 4:39 PM,4.1 鋼尺量距,6/29/2019 4:39 PM,圖4-2端點尺和刻線尺,6/29/2019 4:39 PM,工作方法特點 (1) 分段: 整尺 或 任意 (2) 定線: 目估 或 經(jīng)緯儀 (3) 往返: 一次 或 多次 精度計算 (相對誤差K) 見表4-1,6/29/2019 4:39 PM,4.1.3鋼尺量距的一般方法,6/29/2019 4:39 PM,1）平坦地區(qū)水平量距,2） 起伏地區(qū)量距,6/29/2019 4:39 PM,3）往返丈量,6/29/2019 4:39 PM,解釋: 名義長度、實際長度 尺長方程式 l t = l + l + （ t - t0 ） 式中：lt鋼尺在溫度t時的實際長度； l鋼尺上所刻的長度，即名義長度； l尺長改正數(shù)，即鋼尺在溫度t0時的改正數(shù)； 鋼尺的膨脹系數(shù)，值約為11.610-612.510-6 t0鋼尺檢定時的溫度。 t鋼尺使用時的溫度。,lt=l0+l+(t-t0)l0,6/29/2019 4:39 PM,4.1.4.精密方法,精密量距 當量距精度要求在1/1萬以上時，要用精密量距方法，精密量距前要先清理場地。,定線經(jīng)緯儀定線、鋼尺概量，打木樁、劃線。,量距用檢定過的鋼尺丈量相鄰兩木樁之間的距離。每尺段要移動鋼尺位置丈量三次，三次測得的結(jié)果的較差視不同要求而定，一般不得超過23mm，否則要重量。若在限差以內(nèi)，則取平均值。作為此尺段的觀測成果。標準拉力(30m尺子，100N)。測記溫度，估讀到0.5。 往返測，丈量次數(shù)視量邊精度要求而定,測量樁頂高程往返觀測，往返所測高差之差，不超過10mm,如在限差之內(nèi)，取平均值作為觀測成果。 這種量距法稱為串尺法量距。,6/29/2019 4:39 PM,求三項改正 計算最后結(jié)果 見 例4-1 ld 尺長改正 = ( l / l0 ) D lt 溫度改正 = ( t - t0 ) D lh 傾斜改正 = - h2 / 2D,6/29/2019 4:39 PM,例4-1,某尺段實測距離為29.8655m，所用鋼尺的尺長方程式為： =30m+0.005m+0.000012530(t-20C)m，丈量時溫度為30，所測高差為0.238m，求該尺段的水平距離。,6/29/2019 4:39 PM,6/29/2019 4:39 PM,6/29/2019 4:39 PM,4.1.5 鋼尺量距誤差及注意事項,鋼尺量距誤差 尺長誤差 人為誤差 外界條件影響 鋼尺的維護,6/29/2019 4:39 PM,4.2 視距測量,一、概述 1. 目的 - 測量 、 2. 儀器 - 經(jīng)緯儀、水準尺 3. 特點 - 優(yōu)點、缺點 4. 用途 - 碎部測量,6/29/2019 4:39 PM,4.2.1 原理 先介紹儀器視距絲(上下絲) 1） 視線水平時 平距公式 高差公式 2） 視線傾斜時 平距公式 kl(cos)2 高差公式 1/2 kl sin(2)+i-v,6/29/2019 4:39 PM,6/29/2019 4:39 PM,6/29/2019 4:39 PM,1）視線水平時的視距測量公式,h+v=h+ i h=D.TAN 平距公式 k l cos2 高差公式 1/2 kl sin(2)+i-v,l = l cos ,D = D cos,6/29/2019 4:39 PM,4.2.2 視距測量方法 （1）測站準備工作 對中 整平 量儀器高 測指標差 （2）在待測點上豎立視距尺 （3）目標點觀測 (使)中絲 上絲 L1 下絲 L2 豎直角 （4）計算 kl(cos)2 1/2 kl sin(2)+i-v （按表格）,6/29/2019 4:39 PM,4.2.3 誤差分析及注意事項,1）誤差 讀數(shù) 尺傾斜 豎直角誤差 外界條件 2）注意事項 垂直折光 豎直尺子 測定乘常數(shù) 選擇有利觀測時間,6/29/2019 4:39 PM,4.3 光電測距,概述 脈沖式光電測距儀 相位式測距儀,6/29/2019 4:39 PM,4.3.1光電測距簡介,6/29/2019 4:39 PM,光電測距儀（EDM）分類,載波 微波 光電 激光 紅外 脈沖 相位 測 程 長 中 短 載 波 數(shù) 單 雙 三 發(fā)射目標 漫反射 合作目標 有源反射器 精度指標 級 級,6/29/2019 4:39 PM,通過測定電磁波（無線電波或光波）在測線兩端點間往返傳播的時間t，并按下列公式計算出距離,6/29/2019 4:39 PM,4.3.2光電測距的基本原理,ts,te,t= te - ts,6/29/2019 4:39 PM,1）脈沖式光電測距儀,脈沖式光電測距儀原理： 通過測定電磁波（無線電波或光波）在測線兩端點間往返傳播的時間t，并按下列公式計算出距離,6/29/2019 4:39 PM,電磁波測距基本原理,通過直接或間接地測定電磁波在被測距離上往返傳播的時間，同時求定電磁波在大氣中傳播的速度，即可按 求得距離。,6/29/2019 4:39 PM,脈沖法測距,6/29/2019 4:39 PM,2） 相位式光電測距儀,一、相位式測距儀原理： 通過測定調(diào)制光在測線兩端點間往返傳播所產(chǎn)生的相位移，測定調(diào)制波長的相對值來求出距離,6/29/2019 4:39 PM,相位法測距,6/29/2019 4:39 PM,相位法測距,6/29/2019 4:39 PM,自動脈沖數(shù)字測相波形原理圖,em,er,em,Q,CP,Y1,Y2,Tg,圖2-11 自動數(shù)字測相波形圖,er,6/29/2019 4:39 PM,f=c /s t = 2 f t ,6/29/2019 4:39 PM,N-為相位移的整周期數(shù)和調(diào)制光整波長的個數(shù) s -為調(diào)制光波長 s-為不足一個波長的調(diào)制光的長度波長 為不足一個整周期的相位移尾數(shù) 令 us/2 則有： D= u （ N + N ） （ 4 - 20） u 可以看作一個整尺的長度,6/29/2019 4:39 PM,當N=0時,令,則,為光尺的一半，稱為測尺長。,6/29/2019 4:39 PM,短測尺測出距離的尾數(shù) 長測尺測出距離的大數(shù),6/29/2019 4:39 PM,測尺頻率與測距誤差的關(guān)系,6/29/2019 4:39 PM,例 用u1=10米和u2=1000米兩測尺測定某一小于 1KM的距離,由u1測得N1 = 0.698，由u2 測得N2 = 0.387。 則該距離D可由如下圖示求得： 由u1得 6.98米 由u2得 387 米 距離D 386.98 米,6/29/2019 4:39 PM,4.3.3 測距儀的使用,1）儀器 2）儀器安置 3）測量豎直角和氣象條件 4）測量距離,6/29/2019 4:39 PM,.3.4 測距成果整理,1）儀器常數(shù)改正 （1）加常數(shù)改正 （2）乘常數(shù)改正 2）氣象改正 3）傾斜改正,6/29/2019 4:39 PM,1、儀器常數(shù)改正 乘常數(shù)改正值DR = RD 加常數(shù)改正值Dc = C 式中：R乘常數(shù)；C加常數(shù)。 氣象改正值(如某種儀器) 為： Dn = 1.0 ( t - 20) - 0.4 ( P - 760 )D (mm) 式中：t測距時的溫度（）；P測距時的氣壓（mmHg,1 mmHg = 133.322 Pa）; D斜距（km）。,6/29/2019 4:39 PM,4.3.5 測距標稱精度,6/29/2019 4:39 PM,3)光電測距儀使用注意事項:,（ 1）切不可將照準頭對準太陽，以免損壞光電器件； （2）注意電源接線，不可接錯，經(jīng)檢查無誤后方可開機測量。測距完畢注意關(guān)機，不要帶電遷站； （3）視場內(nèi)只能有反光棱鏡，應(yīng)避免測線兩側(cè)及鏡站后方有其他光源和反光物體，并應(yīng)盡量避免逆光觀測；測站應(yīng)避開高壓線、變壓器等處； （4）儀器應(yīng)在大氣比較穩(wěn)定和通視良好的條件下進行觀測； （5）儀器不要暴曬和雨淋，在強烈陽光下要撐傘遮太陽，經(jīng)常保持儀器清潔和干燥，在運輸過程中要注意防震。,6/29/2019 4:39 PM,6/29/2019 4:39 PM,課堂作業(yè),1.試述相位式測距儀的基本原理。 2.相位式測距儀是怎樣解決測程和精度的？,6/29/2019 4:39 PM,4.4.1 標準北方向分類 1） 真北N、 2）磁北Nm 3）坐標縱軸X 4.4.2 表示直線方向的方法 方位角（A、Am、 ） 正反坐標方位角 ABBA180,6/29/2019 4:39 PM,4.4 直線定向,6/29/2019 4:39 PM,4.4.3三個方位角之間的關(guān)系 1. A與Am ( A= Am+ ) 2. A與 ( A=+ ) 3. 與Am ( =Am+ ),6/29/2019 4:39 PM,圖4-17 三種標準北方向的關(guān)系,6/29/2019 4:39 PM,4.5 陀