测量学距离测量与直线定向精选PPT.ppt
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1、关于测量学距离测量与直线定向第1页,讲稿共59张,创作于星期二距离测量距离测量(distance measurement)是确定地面点位的基本测量是确定地面点位的基本测量工作之一。工作之一。距距离离测测量量方方法法有有钢钢尺尺量量距距、视视距距测测量量、电电磁磁波波测测距距和和GPS测测量等。量等。钢尺量距是用钢卷尺沿地面直接丈量距离;视距测量是利用经纬仪或水准仪望远镜中的视距丝及视距标尺按几何光学原理进行测距;电磁波测距是用仪器发射并接收电磁波,通过测量电磁波在待测距离上往返传播的时间解算出距离;GPS测量是利用两台GPS接收机接收空间轨道上4颗卫星发射的精密测距信号,通过距离空间交会的方法
2、解算出两台GPS接收机之间的距离。本章重点介绍钢尺量距和电磁波测距测量方法本章重点介绍钢尺量距和电磁波测距测量方法。第2页,讲稿共59张,创作于星期二4.1 钢尺量距钢尺量距4.1.1 丈量工具 钢尺(steel tape):尺的宽度约1015 mm,厚度约0.4mm,长度有20 m、30 m、50 m等几种。有端点尺、刻线尺;皮尺:端点尺、刻线尺 标(花)杆、测钎 和垂球 第3页,讲稿共59张,创作于星期二4.1.2 直线定线 目估定线:适用于钢尺量距的一般方法。经纬仪定线:适用于钢尺量距的精密方法。4.1.3 钢尺量距的一般方法钢尺量距的一般方法1.平坦地面的距离丈量第4页,讲稿共59张,
3、创作于星期二往返测丈量A、B两点之间的距离为第5页,讲稿共59张,创作于星期二2.倾斜地面的距离丈量倾斜地面的距离丈量 平量法 同向丈量两次 斜量法至少丈量两次相对较差应小于 1/1000第6页,讲稿共59张,创作于星期二4.1.4 钢尺量距的精密方法 用一般方法量距,其相对误差只能达到1/10001/5000,当要求量距的相对误差更小时,例如1/100001/40000,就要求用精密方法进行丈量。1.直线定线:采用经纬仪定线 2.量距:用经过检定、且有尺长方程式的钢尺量距 3.测量桩顶高程 4.尺段长度的计算、尺长改正、温度改正、倾斜改正 5.钢尺的检定:、尺长方程式 、钢尺检定的方法 第7
4、页,讲稿共59张,创作于星期二6.钢尺量距的误差分析定线误差、尺长误差、温度误差、拉力误差、尺子不水平的误差、钢尺垂曲和反曲的误差、丈量本身的误差7.钢尺量距注意事项钢尺易生锈,丈量结束后应用软布擦去尺上的泥和水,涂上机油以防生锈。钢尺易折断,如果钢尺出现卷曲,切不可用力硬拉。丈量时,钢尺末端的持尺员应该用尺夹夹住钢尺后手握紧尺夹加力。没有尺夹时,可以用布或者纱手套包住钢尺代替尺夹,切不可手握尺盘或尺架加力,以免将钢尺拖出。在行人和车辆较多的地区量距时,中间要有专人保护,以防止钢尺被车辆碾压而折断。不准将钢尺沿地面拖拉,以免磨损尺面分划。收卷钢尺时,应按顺时针方向转动钢尺摇柄,切不可逆转,以免
5、折断钢尺。第8页,讲稿共59张,创作于星期二4.2 视距测量视距测量(stadia measurement)视距测量是一种间接测距方法;它利用望远镜内十字丝分划板上的视距丝及刻有厘米分划的视距标尺(地形塔尺或普通水准尺),根据光学原理可以同时测定两点间的水平距离和高差;其中测量距离的相对误差约为1/300,低于钢尺量距;测定高差的精度低于水准测量和三角高程测量;视距测量广泛用于地形测量的碎部测量中。4.2.1 视距测量的原理 光学和三角学原理 特点:具有操作方便、速度快、不受地形起伏限制的优 点,但测量精度低。1.视线水平时视距测量原理第9页,讲稿共59张,创作于星期二 由图中的两个三角形相似
6、可得:故:令:,则得:D=K L+C,k为视距乘常数,一般的仪器乘常数为100;内对光望远镜的C很小,经过调整物镜焦距、调焦透镜焦距及上下丝间隔等参数后C0 上式简化得:D=K L 在平坦地区,当视线水平时,读取中丝在视距尺(即水准尺)上的读数v,量取仪器高i,则高差h为:hi-v第10页,讲稿共59张,创作于星期二2.视线倾斜时的视距测量原理水平距离公式:D=cos2 高差公式:h=h +i-vD tan+i-v 第11页,讲稿共59张,创作于星期二4.2.2 视距测量的观测与计算1)安置经纬仪,量仪器高,在另一个点上竖立视距尺。2)盘左瞄准目标尺,分别读出上、下、中丝读数。3)转动指标水准
7、管微动螺旋,使竖盘指标水准管气泡居中,读取竖盘读数。4)计算:D=KLcos2第12页,讲稿共59张,创作于星期二例:例:在A点安置经纬仪,B点竖立视距尺,A点的高程为 HA=35.32m,仪器高i=1.39m,上下丝读数分别为 1.264m、2.336m,盘左观测的竖盘读数为 L=822600,竖盘指标差为x=+1,求A B两点间 的水平距离和B点的高程。解:视距间隔为 l=2.336-1.264=1.072m 竖直角为 90-L+x735 水平距离为 D=K Lcos2=105.33m 中丝读数为 v=(上丝读数+下丝读数)/2=1.8m 高差为 hAB=Dtan+i-v=+13.61m
8、B点的高程为 HB=HA+hAB =35.32+13.61=48.93m第13页,讲稿共59张,创作于星期二4.3 电磁波测距电磁波测距(electro-magnetic distance measuring,简称EDM)n电磁波测距是用电磁波(光波或微波)作为载波,传输测距信号,以测量两点间距离的一种方法。nEDM具有测程长、精度高、作业快、工作强度低、几乎不受地形限制等优点。补充内容:电磁波测距技术发展简介补充内容:电磁波测距技术发展简介 1948年,瑞典AGA(阿嘎)公司(现更名为Geotronics(捷创力)公司)研制成功了世界上第一台电磁波测距仪,它采用白炽灯发射的光波作载波,应用了
9、大量的电子管元件,仪器相当笨重且功耗大。为避开白天太阳光对测距信号的干扰,只能在夜间作业,测距操作和计算都比较复杂。1960年世界上成功研制出了第一台红宝石激光器和第一台氦-氖激光器,1962年砷化镓半导体激光器研制成功。第14页,讲稿共59张,创作于星期二n 与白炽灯比较,激光器的优点是发散角小、大气穿透力强、传输的距离远、不受白天太阳光干扰、基本上可以全天侯作业。n 1967年AGA公司推出了世界上第一台商品化的激光测距仪AGA-8。该仪器采用5mw的氦-氖激光器作发光元件,白天测程为40km,夜间测程达60km,测距精度(5mm+1ppm),主机重量23kg。n 武汉地震大队也于1969
10、年研制成功了JCY-1型激光测距仪,1974年又研制并生产了JCY-2型激光测距仪。该仪器采用2.5mw的氦-氖激光器作发光元件,白天测程为20km,测距精度(5mm+1ppm),主机重量16.3kg。n 随着半导体技术的发展,从60年代末70年代初起,采用砷化镓发光二极管作发光元件的红外测距仪流行起来。第15页,讲稿共59张,创作于星期二n 与激光测距仪比较,红外测距仪有体积小、重量轻、功耗小、测距快、自动化程度高等优点。n 由于红外光的发散角比激光大,所以红外测距仪的测程一般小于15km。n 现在的红外测距仪已经和电子经纬仪及计算机软硬件制造在一起,形成了全站仪,并向着自动化、智能化和利用
11、蓝牙技术实现测量数据的无线传输方向飞速发展。4.3.1 电磁波测距基本原理 通过测定电磁波束在待测距离上往返传播的时间来计算待测距离。第16页,讲稿共59张,创作于星期二其中 所以,第17页,讲稿共59张,创作于星期二第18页,讲稿共59张,创作于星期二第19页,讲稿共59张,创作于星期二第20页,讲稿共59张,创作于星期二第21页,讲稿共59张,创作于星期二第22页,讲稿共59张,创作于星期二 为光波在真空中的传播速度,其精确值为n为大气折射率(n 1),其为光的波长、大气温度和气压的函数。4.3.2 电磁波测距仪的分类 根据测定时间的方法不同,分为脉冲式测距仪和相位式测距仪 按载波分类:微
12、波测距仪、激光测距仪、红外测距仪 按测程分为短程测距仪(15km)按精度分类:I级(5mm)、II级(5mm10mm)、III级(10mm20mm)第23页,讲稿共59张,创作于星期二4.3.2 相位式光电测距仪使用1)仪器安置 2)开机 3)瞄准 4)测距和测角 第24页,讲稿共59张,创作于星期二第25页,讲稿共59张,创作于星期二1.仪器常数改正2.气象改正 3.倾斜改正 4.3.4 光电测距的成果整理光电测距的成果整理 第26页,讲稿共59张,创作于星期二4.3.5 手持激光测距仪简介1持续测量按钮 2长度测量按钮 3面积测量按钮 4开关按钮 5测量按钮6显示屏 7显示灯按钮 8显示激
13、光束按钮 9体积测量按钮 10清除按钮 11间接长度测量按钮12读取存储数据按钮 13储存“减”操作按钮 14储存“加”操作按钮 6 6 5 5 4 4 7 7 8 81111 12 9 91010 3 3 2 2 1 114141313第27页,讲稿共59张,创作于星期二4.4 电子全站仪(total station)及其应用4.4.1 电子全站仪概述 全站型电子速测仪的简称,是指在测站上一经观测,必要的观观测数据(水平角、竖直角、平距、斜距、高差、高程、坐标)测数据(水平角、竖直角、平距、斜距、高差、高程、坐标)均能自动显示。如通过传输接口把全站仪野外采集的数据与终端计算机、绘图仪连接起来
14、,配以数据处理软件和绘图软件,即可实现测图的自动化。全站仪主要由控制系统、测角系统、测距、记录系统及通信系统组成。工程建设中应用广泛(测定、测设)4.4.2 电子全站仪的基本测量功能操作概要第28页,讲稿共59张,创作于星期二第29页,讲稿共59张,创作于星期二第30页,讲稿共59张,创作于星期二4.4.3 电子全站仪的使用1.仪器安置与开关机 2.角度测量 第31页,讲稿共59张,创作于星期二3.距离测量 第32页,讲稿共59张,创作于星期二4.坐标测量:设置测站坐标、测站高、后视方位角或后视点坐标及棱镜高 第33页,讲稿共59张,创作于星期二第34页,讲稿共59张,创作于星期二5.放样(1
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