测量学4章距离.ppt

1,第四章 距离测量与直线定向 距离：两点沿铅垂线方向投影在大地水准面上的点 间弧长 两点间的水平长度 4.1 钢尺量距 一、钢尺量距的一般方法 1、工具：钢尺(端点尺.刻线尺)、皮尺、标杆、测钎 垂球 2、直线定线：在直线方向上标定若干分段点的工作 (目估定线.经纬仪定线),2,3、量距方法： 水平地面：边定线边丈量 D=nl+q 倾斜地面： 一端抬高、水平量距 测竖角、量斜边L、 D=Lcos 测高差h、量斜边L、 改正数h= -h2/2L 相对误差：K=|D往-D返|/D平=|D|/D 平=1 /,h,L,D,3,二、钢尺量距精密方法（k=1/40001/10000） 1. 经纬仪定线:平整场地、打木桩、概量、做标记,4,2. 量距:10kg （15kg），0.5º，0.5mm，一端三读 法,互差±3mm 3. 测桩顶间高差h±10mm （两次仪高法或往返各测一次） 4. 计算： 尺长改正数 Ld=(ll。)/ l。·L ( l:实长, l。:名义长) 温度改正数 Lt=(t-t。) ·L 倾斜改正数Lh = h2/2L D=L+Ld+Lt+Lh,5,例：某30米钢尺，检定长度为l=29¸985米, 在30时丈量高差为2.0米的斜边长 125.000米，计算两点平距。 解：Ld=（l'-l O ） / l O·L =（29.98530） / 30·125.000 =0.0625 L t= (t t O ）L=1.25·10-5（3020）·125.000 =0.0156 Lh =h²/2h=22 / 2（125.000） =0.016 L= L Ld L t Lh = 124.937米,6,三、钢尺检定 1、尺长方程式：lt=l0+l+(t-t0)l0 2、钢尺检定 【利用两固定点之距检定】,7,例：某钢尺名义长30米，两固定点之距180.055米， 丈量180.0214米，检定时温度12，计算钢尺 尺长方程式 解： 30米钢尺12 °C时改正数 （D-D0） / D0·l0 =（180.0552180.0214） /180.0214·30=0.0056 钢尺12 °C时的尺长方程式 l12=300.00561.25·10-5（t12）·30 钢尺2 0°C时的实长 l20=300.00561.25·10-5（20 12）·30=30+0.009 钢尺尺长方程式 l t =300.0091.25·10-5（t20）·30,8,【与标准尺比较】,0,3,l标,l检,l标=30-0.007+1.25·105（t20）·30 l检= l标0.003 =30-0.010+1.25·105（t20）·30,9,四、量距误差 1、定线误差:分段点偏离直线方向（同倾斜地面量距离）,A,A',B',B,l,误差l = -（2）2/2l = -22/l 当l=30米、 =0.21米、 l =-3毫米（目估定线） 当l=30米、 =0.02米、 l =-0.03毫米（仪器定线） 2、尺长误差: ll0 3、温度误差:30米钢尺温差1，改变长度为0.4毫米 温差8，改变长度3毫米。,10,4、倾斜误差:Lh =-h2/2L=-0.44²/2·30=-3mm(K=1/10000) 相对误差K= Lh /L =h2/2L2 = h2/2D2 设坡度i= h/D 、则K= i 2/2 若K=1/3000、则i= 2.6 /100，当l =30米、 h =0.78米 若K=1/10000、则i= 1.4 /100，当l =30米、 h =0.44米 5拉力误差:P=l·P/EA（弹性模量、截面）=0.38P 当P =2.6kg时P=1mm 6检定误差:±(0.2-0.5)mm 7丈量误差:对点、投点、扭曲、垂曲。 五、注意: 1、一般量距:30米、h±0.4米， 1228。 2、精密量距:加尺长、温度、倾斜改正、用弹簧称。,11,4.2 视距测量 利用望远镜上的视距丝在视距尺上的读 数，计算两点间平距和高差。 一、视距测量原理 1、视线水平 D=Kl h=i-v 2、视线倾斜： D=Klcos2 h=Dtg+i-v = 1/2 ·Klsin2+i-v,12,d/ l=f/ p 、d= f/ p· l 、 D= +f+d=c+ f/ p· l = c+ Kl D=Kl h=i-v,A,B,D,M,N,v,h,l,d,f,n,n,m,m,i,p,F,13,A,B,h,v,h,D,i,L,M,N,G,N,M,L=Kl GM'M=90° GN'N=90° （ =34.4） l'=M'N'=M'G+N'G=MGcos+NG cos =MNcos =l cos L=Kl =K l cos D=Lcos= K l cos2,14,二、观测与计算 观测:上丝M、下丝N、中丝V、竖盘读数L、仪高i 例:i =1.45米、V=1.286米、M=1.573米、 N=1.000米、L=87º54 解：l=M-N=0.573 =2°06' D=Klcos2=57.2 米 h=D*tg+i-v=2.26米,15,三、视距测量误差及注意事项 1. 读数误差:与尺分划、距离、放大率有关。 2. 水准尺倾斜 当D=100米、=5º、=±2º时 D=0.367-0.244米，h=20mm 3. 垂直折光影响:抬高视线 4. 竖角观测误差:当=5º、D=100米、=1时 h=30mm 且竖角越大影响越大。 5. 常数K的影响。 注意:视线离地1米，带水准器视距尺，检查K， 检查 塔尺接口，检查竖盘指标差，有利天气。,5°,2°,16,4.3 电磁波测量距离 把红外光作为载波利用波的传播速度和时间测量距离. 当测量距离精度为0.1毫米时,时间精度为 6.7×10-11秒, 将距离与时间关系转换为距离与 相位关系,测定发射时间与接受时间的相位差 测量距离.,17,4.5 直线定向 直线定向：确定直线与标准方向之间的水平 角关系。 一、标准方向 1、真子午线方向：地面点的真子午线切线方 向 ,N 2、磁子午线方向：磁针静止时指示的方向，N 3、坐标纵轴方向：高斯平面直角坐标系中某投影 带中央子午线的投影，X,18,二、直线方向表示 1、方位角:由标准方向的北端起顺时针量至直线的水 平夹角。 真方位角A、磁方位角Am、坐标方位角 (0º360º),N,1,O,Ao1,O,N',1,Amo1,O,x,1,o1,19,2、象限角:由标准方向的北端或南端开始，顺时 针或逆时针量至直线的水平锐角R（0º90º）, R = = R R =180º - = 180º- R R =-180º = 180º +R R= 360º- = 360º -R,20,N,N',+,A,Am,N',N,-,Am,A,A=Am+,三、方位角之间的关系 1、真方位角A与磁方位角Am的关系。 磁偏角:地面一点的真子午线切线方向与磁子午线 方向夹角。 当磁子午线方向在真子午线切线方向以东,称东偏 +, 当磁子午线方向在真子午线切线方向以西, 称西偏-,21,2 真方位角A与坐标方位角的关系 子午线收敛角： 地面一点的真子午线切线方向与 坐标纵轴方向的夹角。 坐标纵轴在真子午线切线方向以东，称东偏，+ 坐标纵轴在真子午线切线方向以西，称西偏，-,22,真方位角与坐标方位角,A=+,-,x,N,A,23,3、坐标方位角与磁方位角关系 由A=Am+ A=+ =Am+-=Am+m（磁坐偏角）,24,四、正、反坐标方位角 12=21±180º或21=12±180º 同一直线的正、反坐标方位角相差±180º 五、坐标方位角推算 前=后+左±180º=后-右±180º,25,4.6 方位角测量 罗盘仪-测定直线磁方位角的仪器 一、构造 罗盘盒、刻度盘、逆时针360º注记，分划1º 二、使用方法 1、仪器在直线一端对中、整平 2、磁针呈自由状态，瞄另一端点 3、北磁针(没有铜丝一端)读数为直线磁方位角,26,27,磁方位角测量,120,300,210,240,270,330,30,180,0,60,90,150,N,S,28,图4.25 罗盘盒,29,4.7 全站仪 一.全站仪的构造 全站仪主要由望远镜、显示器、键盘、水平度盘、竖直度盘、水准器、电池、基座、手柄等部分组成。 1. 望远镜 望远镜由物镜、目镜、调焦螺旋等组成。 望远镜用于瞄准目标。 2. 显示器 显示器用于数据输入、输出。,30,3. 键盘 键盘用于输入数据信息、操作控制指令等。 4. 水平度盘、竖直度盘 水平度盘和竖直度盘均为光栅式度盘。 5. 水准器 水准器分为圆水准器、水准管和电子水准器。 6. 电池 7. 基座 8. 手柄,31,TOPCON GYS-601AF 全站仪,技术参数： 望远镜：放大率 30 倍；正像；最短物距1.5m 补偿器：补偿范围 ±4；补偿精度 2 激光对中器 ±1.5mm/1.5m 测角精度 1 测距精度 2mm+2ppm 测程 3500 m 激光对中,32,PENTAX PTS-05 全站仪,技术指标： 测角精度 5 测距精度 3mm+2ppm,技术参数： 望远镜：放大率 30 倍 测角精度 2 测距精度 3mm+2ppm 测程 2 000 m,33,Leica TCR406 全站仪,技术参数： 望远镜：放大率 30 倍；正像；最短物距1.7m 水准器灵敏度（圆气泡） 6/ 2mm 补偿器：补偿范围 ±4；补偿精度 2 激光对中器 ±1.5mm/1.5m 测角精度 6 测距精度 2mm+2ppm 测程 1200 m（Mini棱镜；一般大气条件） 无反射棱镜测程 80m,34,Nikon FALDY-7i 全站仪,技术参数： 望远镜：放大率 30 倍 测角精度 2 测距精度 2mm+2ppm 测程 2 700 m,35,反光棱镜,36,二. 全站仪的操作方法 1. 安置 全站仪的安置分为对中、整平。方法与经纬仪相同。 2. 开机 按电源开关按钮，打开电源系统； 上下转动望远镜，安置竖盘读数系统。 3. 测量 根据不同的测量工作要求，选择相应的测量程序，完成测量工作。,37,三.全站仪的各种功能,1. 角度、距离测量 角度测量、距离测量是全站仪的基本功能。 开机后，即为角度测量模式，可直接进行角度测量，方法同经纬仪。 距离测量分为斜距测量、平距测量、高差测量。 距离测量模式分为精测、粗测、跟踪测量三种。,38,2. 坐标测量 输入已知数据 输入已知测站点坐标和后视方位角，测量未知点坐标，观测数据可自动记录在仪器内存中。,39,坐标测量 调用已知数据 输入已知测站点和后视点点号，仪器自动调用测站点坐标和后视点坐标，设置后视方位角，观测未知点坐标，观测数据自动记录在仪器内存中。,40,3 坐标放样测量 已知测站点坐标和后视点坐标，已知放样点设计坐标，放样该点的位置。,41,4 对边测量 对边测量是测量仪器到两反光镜之间的距离、水平角、竖直角，计算两点的水平距离和高差。,42,5 悬高测量 悬高测量是测量高处目标到地面的垂直距离。,悬高测量原理,