距離測量與直線定向.ppt

第五章 距離測量與直線定向,本章內(nèi)容： 1、鋼尺量距 2、視距測量 3、紅外測距儀及全站儀 4、直線定向,5-1 距離測量概述,距離測量是測量的三項基本工作之一。 是量測地面點之間的水平距離。 水平距離是地面上兩點垂直投影在同一水平面上的 直線距離。 距離測量的主要方法有： 鋼尺量距 - 主要指鋼卷尺量距；適用于平坦地區(qū)的短距離量距，易受地形限制。 視距測量 - 利用測量儀器的視距絲測距；適用于低精度的短距離量距。 電磁波測距 -測距儀、全站儀測距；適用于高精度的遠距離量距。 衛(wèi)星測距4顆以上GPS衛(wèi)星測量。,5.2.1 量距工具 鋼(皮)尺量距就是利用具有標準長度的鋼(皮)尺直接量測地面兩點間的距離，又稱為距離丈量。 根據(jù)量距不同精度要求，所用工具、方法也不同：鋼制帶尺、因瓦尺、皮尺。,5-2 鋼卷尺量距,1）鋼(皮)尺：長度有20米、30米及50米等。,根據(jù)尺的零點位置不同，分為刻線尺和端點尺： 刻線尺：鋼尺前端有一條刻線作為尺長的零分劃線。 端點尺：零點位于尺端，即拉環(huán)外沿。,2）輔助工具 包括：測釬、花桿、垂球、彈簧秤和溫度計。,5.2.2 直線定線 確定分段丈量的分段點在待量直線端點的連線上的工作稱為直線定線。 分為：目視定線和經(jīng)緯儀定線。 （1）目估定線,(2) 過山頭定線,（3）經(jīng)緯儀定線,A,B,1,2,5.2.3 量距方法 1）整尺法量距 平坦地區(qū)，量距精度要求不高時可用此法。 為提高精度，一般往、返丈量。取平均值作為丈量結(jié)果。,A,B,測釬,為整尺段長、 為余長.,2）水平量距和傾斜量距,當?shù)孛嫫鸱淮髸r，可采用水平量距法（圖a）； 當?shù)孛鎯A斜且坡度均勻時，可采用傾斜量距法（圖b）。,為了提高測量精度，防止丈量錯誤，通常采用往返丈量取中數(shù)為丈量結(jié)果。 用相對誤差衡量測量精度，即,一般量距： 量距相對精度： 1200015000 主要用途：圖根導(dǎo)線邊長丈量、一般工程的距離放樣。,3）、,3）精密量距 精密量距： 量距相對精度：110000140000 主要用途：砼、鋼結(jié)構(gòu)等較精密工程的放樣等。,精密量距采取措施： 1.用檢定過的鋼尺； 2.經(jīng)緯儀定線；釘尺段樁，逐段量測； 3.對鋼尺施加固定拉力（彈簧秤）； 4.對量距結(jié)果加三項改正數(shù)： 尺長改正、高差改正、溫度改正。,3）、,準備工作： 1.清理場地； 2.直線定線，用經(jīng)緯儀定線，標志用十字線； 3.測樁頂間高差，用水準儀。,精密量距步驟 : 1、經(jīng)緯儀定線。 在樁頂畫出十字線。 2、精密丈量: （1）前尺手零端用標準拉力拉緊鋼尺。 （2）前讀尺員發(fā)“預(yù)備”，后讀尺員發(fā)“好”；此時前后尺手同時讀數(shù)。 每尺段上要移動鋼尺前后位置三次測量，三次讀數(shù)之差在2-3個毫米。 3、往返丈量； 4、用水準儀測尺段木樁頂間高差。,鋼尺長度方程式（檢定鋼尺附有）,反映了鋼尺在標準溫度、標準拉力下的實際長度，以及尺長隨溫度變化的函數(shù)。,1、尺長改正,名義長： 即鋼尺的刻劃長度。 真長： 即在檢定時的拉力、溫度下的實際長度。,整尺段的尺長改正：,任一長度的尺長改正：,5.1.4 鋼尺量距的成果整理,三項改正,2、溫度改正,丈量時的溫度與鋼尺檢定時的溫度不同，尺長會 發(fā)生變化。,3、傾斜改正,任一距離丈量值改正后的水平距離為：,再計算往返測距離及其平均值，最后計算相對誤差KK容。,量得AB兩點間距離為 s=234.943; t=27.4C; h=2.54 求S=？,解：,1、尺長改正： 2、溫度改正： 3、傾斜改正： 4、實際平距：,5.2.5 鋼尺量距的誤差分析,1、定線誤差 （結(jié)果偏大,認真定線，丈量時鋼尺邊必須緊貼定向點。 ） 2、尺長誤差 (鋼尺名義長度與實際長度不符的誤差。 具有積累性，丈量距離越長，誤差越大。） 3、溫度誤差（溫度變化1，丈量30m距離的影響為0.4mm，測量鋼尺表面溫度） 4、拉力誤差 （應(yīng)用彈簧秤,采用鋼尺鑒定時的拉力 ,） 5、鋼尺傾斜誤差（地面不平坦，鋼尺不水平或中間下垂而成曲線， 所量長度實際長度。整尺段懸空時，中間應(yīng)有人托住鋼尺使距離偏大，精密量距時應(yīng)用水準儀測定高差進行改正） 6、鋼尺對準及讀數(shù)誤差（偶然誤差，認真，集中精力，避免聽錯、記錯。多次丈量） ) 鋼尺傾斜和垂曲誤差,5-3 視距測量,5.3.1、視距測量概述,視距絲,視距測量利用測量望遠鏡的視距絲，間接測定 距離和高差的方法。,優(yōu)點：測量速度快，不受地形限制，用一臺經(jīng)緯儀即可完成。 不足：精度低，距離相對誤差一般約1/300，精密視距測量可達1/2000。 用途：主要用于地形圖測繪(地形點的平距與高差測量)。,5.3.2 視線水平時的公式,5.3.3 視線傾斜時的視距公式,兩點間高差的計算公式：,視距測量步驟： （1）在A點上安置經(jīng)緯儀（包括對中、整平）； （2）另一點B上豎立標尺； （3）經(jīng)緯儀瞄準B點的標尺； （4）讀數(shù)（上絲、中絲、下絲以及豎盤讀數(shù)）i、l、 （5）按公式計算水平距離、高差。,5.3.4 視距常數(shù)測定 為保證視距測量精度，在視距測量前須對儀器常數(shù)進行測定。 現(xiàn)代經(jīng)緯儀為內(nèi)調(diào)焦望遠鏡，一般加常數(shù)近似零，不需測定。只進行乘常數(shù)測定。,測定方法： 平坦地區(qū)選擇一段直線，沿25米、50米、100米、150米、200米打下木樁； 儀器安置A點，木樁點依次立視距尺，視線水平情況下讀尺間隔（盤左、盤右）； 返測； 將每一尺段尺間隔取平均，再除以該段距離，即可求出K值，然后再取平均，即為儀器乘常數(shù)K。,5.3.5 視距測量誤差,1、視距尺分劃誤差 對視距測量產(chǎn)生系統(tǒng)性誤差或偶然性誤差。 2、乘常數(shù)K值的誤差 由于視距絲間隔誤差，使K不等于100，使視距測量產(chǎn)生系統(tǒng)性誤差。一般K值在1000.1，否則要改正。 3、豎直角測量的誤差 公式與豎角有關(guān)，按誤差傳播規(guī)律，會引起距離精度變化。 4、視距絲讀數(shù)誤差 是影響視距測量重要因素！與距離遠近成正比。根據(jù)精度要求，限值最遠視距。 5、視距尺傾斜對視距測量的影響 不可忽視。特別山區(qū)，傾角大時，更要注意！ 6、外界氣象條件對視距測量的影響 大氣折光、大氣湍流均會造成誤差。高出地面1米以上；風(fēng)和大氣能見度也會影響視距測量。應(yīng)選擇良好天氣進行測量。,5-4 紅外測距儀及全站儀,按測程分為：,遠程測距儀 (大于15km),中程測距儀 (5km15km),短程測距儀 (小于5km),按載波分為：,微波測距儀,光電測距儀,激光測距儀,紅外測距儀,光電測距儀,5.4.1 紅外測距儀的測距原理,反光鏡,測距儀,1、脈沖法測距 ：是通過測量光波在待測距離D上往、還傳播一次所需要的時間t2D ，計算出待測距離D。,（C=C0/n、C0光在真空中速度，是光在大氣中傳輸?shù)恼凵渎?。?2、相位法測距 通過測量正弦波在待測距離上往、返傳播的相位移來解算距離。是一種間接測時方式。,實質(zhì)就是：利用測定光波的相位移代替測定t2D實現(xiàn)距離的測量。,5.4.3 測距邊長改正計算,測距儀測定是斜距，且也沒有預(yù)置儀器常數(shù)，因而需對測試距離進行儀器常數(shù)改正、氣象改正、傾斜改正等，最后求的水平距離。,（1）儀器常數(shù)改正 包括：儀器加常數(shù)和乘常數(shù)量項。 加常數(shù)是測距儀測出的距離值與實際距離值不一致，就是儀器的加常數(shù)，用K表示。一般儀器出廠時預(yù)置在儀器中。 剩余加常數(shù)K值可通過檢測測距儀、反射鏡得到。 乘常數(shù)是儀器的測尺長度，與儀器震蕩頻率有關(guān)。儀器經(jīng)過一段時間使用，晶體老化，致使測距時儀器的晶振頻率與設(shè)計頻率有偏移，產(chǎn)生與測試距離成正比的系統(tǒng)誤差。其比例因子稱乘常數(shù)。也通過檢測求定。用R表示。 現(xiàn)代測距儀都具有設(shè)置儀器常數(shù)的功能，先設(shè)置常數(shù)，在測距過程中自動改正。,（2）氣象改正 氣象改正實用公式 P觀測時氣壓，mPa； t觀測時溫度,0C； D0-每100m為單位的改正值。 測距儀光源不同，參考氣象元素不同，推出實用公式也不一。,（3）傾斜改正 測距儀經(jīng)前兩項改正得到距離是測距儀幾何中心到反光鏡幾何中心的斜距。需改算成平距。 改算公式： Z是從天定方向到目標方向的角度。,4、儀器精度（標稱精度） 式中：A-固定誤差； B-比例誤差系數(shù)； 如某廠家儀器精度為：,5.4.4 全站儀使用,電子全站儀是一種可以同時進行角度（水平角、垂直角）測量和距離（斜距、平距、高差）測量、由機械、光學(xué)、電子元件組合而成的測量儀器。 由于只要一次安置，儀器便可以完成在該測站上所有的測量工作，故被稱為“全站儀”(Total-station)。,日本索佳SET2000全站儀,拓普康TS-105N全站儀,顯示屏,鍵盤,手柄,概略瞄準器,光學(xué)對中器,物鏡,水平制動,微動旋鈕,腳螺旋,G垂直制動,微動旋鈕,目鏡,圓水準器,水準管,串行接口,儀器中心標志,棱鏡與基座,全站儀功能: 1)測量功能: 1、水平角 2、豎直角 3、斜距 4、平距 5、高差 6、高程 7、坐標 8、坐標方位角 2)菜單程序功能: （1）三維坐標測量 （2）導(dǎo)線測量 （3）前方交會 （4）側(cè)方交會 （5）后方交會 （6）距離交會 （7）懸高測量 （8）偏心測量 （9）工程放樣等。,全站儀的操作： 安置儀器 開機 儀器初始化（縱轉(zhuǎn)望遠鏡） 選擇角度測量模式 選擇距離測量模式 測完畢關(guān)機,5-5 直線定向,1、直線定向概念 確定地面直線與標準方向間的水平夾角。,測量中常用標準方向有三種：,1、真子午線方向： 通過地表面某點的真子午線的切線方向,稱為該點的真子午線方向。 2、磁子午線方向： 通過地面上某點磁針處于自由靜止狀態(tài)時所指的方向，稱為磁子午線方向。 3、坐標縱線方向： 通過地面上某點平面直角坐標系平行中央子午線的坐標縱線方向。,磁偏角：過地面上某點的真子午線與磁子午線方向不重合，兩者間的夾角為磁偏角，用 表示。 磁針北端偏于真子午線東側(cè),取正值,反之,取負值.,子午線收斂角：地面點的真子午線方向與中央子午線方向的夾角，稱為子午線收斂角,用 表示。,坐標縱軸方向偏在真子午線東邊的, 為正值,反之,為負.,例如某點的三北方向如圖,則:,2、直線定向的方法,測量中常用方位角表示直線方向。 方位角：由標準方向的北端起，順時針方向旋轉(zhuǎn)到某直線的水平夾角。范圍0360。,標準方向,真方位角 A 磁方位角 Am 坐標方位角 磁偏角 收斂角,3、正、反坐標方位角,B,AB,正,反,思考： 已知： AB=