工程测量-距离测量.ppt

上一章主要内容,角度测量原理 光学经纬仪 水平角及竖直角观测,测量学课件,第五章 距离测量 Chapter 5 Distance Measurements,测绘学基础,1、距离的概念 距离是指两点之间的地面实际长度 不同高程的两点间的距离称为斜距(slope distance) 水平面上两点间的距离称为平距(horizontal distance) 我国一般用米(M)作距离的单位,第五章 距离测量,2、距离测量常用方法 钢尺量距(taping) 视距测量(stadia measurement) 电磁波测距(electromagnetic distance measurement),测绘学基础,5.3 电磁波测距,测绘学基础,1、钢尺(steel tape)、皮尺(cloth tape) 毫米分划、厘米分划 长度：20m、30m、50m 分类：端点尺、刻线尺,一、量距的工具,刻线尺(engraved line tape)(毫米刻划),端点尺(endpoint tape) (厘米刻划),一、量距的工具,2、辅助工具：标杆、测钎、垂球、弹簧秤、温度计等,一、量距的工具,二、一般钢尺量距（厘米级）,1、平坦地面的量距方法 按AB间目测定线标定的直线方向逐段量距，依次量出各 整尺段，最后量出不足整尺段的余长。,AB水平距离为：,2、倾斜地面的量距方法 地面坡度较小时，直线定线后，当可将钢尺抬平直接量取 两点间的平距。,钢尺,垂球,AB水平距离：,二、一般钢尺量距（厘米级）,当地面坡度较大时，钢尺抬平有困难，可沿地面丈量倾斜距 离S，用水准仪测定两点间的高差h，计算水平距离D。,钢尺的倾斜改正(高差改正),二、一般钢尺量距（厘米级）,3、一般钢尺量距精度要求 量距精度通常用相对误差K来衡量：,二 、一般钢尺量距（厘米级）,平坦地区，用钢尺量距精度不应低于1/3000。 在山区，不应低于1/1000。 若丈量相对误差不超限，取往、返测距离的平均值作为 直线AB最终的水平距离(m)：,三、钢尺检定,钢尺的实际长度(即钢尺两端点刻划间的标准长度)与其名 义长度(即尺面标注长度)不相等，量距时将产生误差累计。 1、尺长方程式(标准拉力下，尺的长度l 与温度t 的关系),尺长改正数,膨胀系数,检定时温度(20),1.2510-5/ ,钢尺在温度t时的实际长度,Lt0时钢尺检定时的实际长度减去钢尺名义长度 t 钢尺使用时温度,2、钢尺检定方法 比长检定法：将标准钢尺和被检定钢尺并排放在平坦地面 上，尺的末端对齐，施以标准拉力，在零分划处读出两尺 差数， ，计算出被检定钢尺的尺长方程式。,三、钢尺检定,基线检定法 基线场： 平整的地面上相距120或150m的两点埋设固定标志，用精密测距方法测得其精确长度为标准长度。 步骤： 用待检定钢尺多次丈量基线长度，推算尺长改正数及尺长方程：设基线场长度为D，待检钢尺丈量结果为D，钢尺名义长度为l0，则尺长改正数l为：,三、钢尺检定,四、精密钢尺量距（毫米级）,精密钢尺量距相对误差K1/3000 1、量距步骤 1）定线与概量： A点安置经纬仪，瞄准B后，用木桩定出中间各点，概量出各 点间距略小于一整尺长，桩顶划十字细线。,2）测桩顶间高差hAB。 利用水准仪，用双面尺法或往、返测法测出各相邻桩 顶间高差。所测相邻桩顶间高差之差，一般不超过 10mm，在限差内取其平均值作为相邻桩顶间的高 差。以便将沿桩顶丈量的倾斜距离改算成水平距离。 3）利用检定后钢尺丈量各段距离li。前、后读尺员同时 读取读数，估读至0.5mm，记录员依次记入。计算距 离D。,四、精密钢尺量距（毫米级）,2、成果计算（hAB，D ，l0，lt ）：尺长、温度及倾斜改正,尺长改正： 一整尺的尺长改正数： l = lt- l0（钢尺检定长度-名义长） 每量测1米时的尺长改正数 ： 丈量D米距离的尺长改正数： 温度改正： 倾斜改正： lh=D-D 得： 全长水平距离D： D=+lD +lt+lh,四、精密钢尺量距（毫米级）,lt=(t t0 )D,lt=(t t0 ),钢尺检定求得尺长改正数； 尺温每变化8，尺长将变 1/10000； 精确丈量时，使用弹簧秤保持钢 尺拉力稳定，30m钢尺施力100N， 50m钢尺施力150N； 保持尺子水平，中间应有人托住 尺子； 水准仪测定高差； 一般量距中，目测定线；精密量 距，经纬仪定线。,3、钢尺量距误差与注意事项,(1) 尺长误差： (2）温度误差 (3）拉力误差 (4）钢尺垂曲误差 (5) 钢尺倾斜误差 (6) 定线误差,四、精密钢尺量距（毫米级）,1、视距测量原理：利用望远镜内的视距装置配合视距尺,根据 光学和三角几何学原理,同时测定距离和高差的方法 精度：1/200-1/300,：视距乘常数；C视距加常数,视距丝间隔,视距夹角,5.2 视距测量,2、水平视距测量,视线水平时两点间距离 D,5.2 视距测量,视线水平时两点间高差h：h=i-v B点的高程: HB=HA+h=HA+i-v,仪器高,中丝读数,5.2 视距测量,3、倾斜视距测量原理,（= 3423）,5.2 视距测量,5.3 电磁波测距,一、电磁波测距概述 1、基本原理 通过测定电磁波在待测距离两端间往返一次的传播时间t，利用电磁波在大气中的传播速度c，来计算两点间的距离。 如图所示：,2、电磁波测距仪定义 以电磁波为载波传输测距信号的测距仪器统称为电磁波测距仪。 3、按其所采用的载波不同分类 微波测距仪：采用微波段的无线电波作为载波。 光电测距仪：光波作载波，又分为激光测距仪、红外测距仪。一般测绘工作中多用红外测距仪。 4、短程测距仪按精度分级 测距标准差 级测距仪： 级测距仪： 测距仪级：,一、电磁波测距概述,二、测距成果的整理概述,测量的距离应化算为测点间的水平距离才能被应用。 仪器系统误差改正：加常数改正，乘常数改正、周期误差改正； 大气折射率变化引起的改正； 归算改正：倾斜改正、归算到参考椭球面上的改正、投影到高斯平面上的改正。 某些类型的测距仪，通过设置比例因子，在一定范围内可自动进行一些改正及计算。,三、全站仪和自动全站仪,1、全站仪 定义：全站仪集电子经纬仪、光电测距仪和微处理器于一体的全站型电子速测仪的简称。 基本功能：在照准目标后，通过微处理器的控制，利用键盘的操作键，能完成测距、水平方向和天顶距地读数、观测数据显示、存储、斜距化算成平距、计算出坐标和高程（要有已知数据）,数据记录与传输：全站仪观测数据的记录，通过电缆传给电脑，目前大多用这种形式。 全站仪程序功能：测站定向和极坐标法测量或坐标点放样；支导线测量和计算；自由设站，计算测站点的坐标；对边测量；悬高测量；面积测量及计算等 坐标测量,三、全站仪和自动全站仪（续）,三、全站仪和自动全站仪（续）,2、自动全站仪（测量机器人）,本章学习重点： 1、钢尺量距方程。 2、视距测量的应用。 3、全站仪的功能,总 结,作业题（带号题）与思考题 5-1何谓尺长方程式？ 5-2 叙述量距精度的衡量标准。 5-3何谓钢尺名义长度？ 5-4 叙述全站仪坐标测量基本过程,