第四章-距离测量.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,讲题,:,距离测量,内容提要,:,第四章：距离测量与直线定向,4.1,钢尺量距,4.2,视距测量,4.3,电磁波测距简介,4.4,三角高程测量,第四章 距离测量,(distance measure),一般在精度上：,电磁波测距,EDM(electro,-magnetic distance measuring),钢尺量距,(steel tape measuring),视距法测距,(,stadia,measurement),。,4.1,钢尺量距,(steel tape measuring),一、量距工具,有：钢尺,(steel tape),、标杆,(measuring bar),、垂球,(plumb bob),、测钎,(measuring rod),、温度计,(thermometer),、弹簧秤,(,spring balance,),。,二、钢尺量距,最基本的要求,平、准、直。,按精度分：一般量距和精密量距,（一）一般量距步骤,1,定线,(line alignment),按精度分：目估法和经纬仪法。,目估法定线示意图,目估定线：,适用于钢尺量距的一般方法,一般应由远到近,乙所持标杆应竖直,乙应持标杆站立在直线方向的左侧或右侧。,经纬仪定线,经纬仪定线适用于钢尺量距的精密方法。,可以用直径更细的测钎或垂球线代替标杆。,2,、钢尺量距的一般方法,（,1),平坦地面的距离丈量,所量直线,AB,的长度,D,可按下式计算,式中,D,直线的总长度；,l,尺子长度；,n,尺段数；,q,不足一尺段的余数。,为了校核和提高精度，一般需要进行往返丈量。,相对误差：通常以分子为,1,的分数形式表示，设,K,为相对误差，则 式中,例如：一直线的距离，往测为,208.926m,，,返测为,208.842m,，,往返平均值,D,平,=208.884m,，,则相对误差,相对误差分母越大，它的值越小，量距精度越高。,(2),倾斜地面的距离丈量,1,、平量法,L=,1,+,2,+,+,n,2,、斜量法,（二）精密量距步骤,（*）,1,、经纬仪定线。,在桩顶画出十字线,2,、精密丈量。,（,1,）前尺手零端用标准拉力拉紧钢尺。,（,2,）前读尺员发“预备”，后读尺员发“好”；此时前后尺手同时读数。,（,3,）移动后尺整厘米刻划，按上述方法再测二次，三次较差不超限时（一般不得超过,23mm,），取平均值作为尺段结果。每测完一尺段，用温度计读取一次温度。,（,4,）要进行往返测量。,3,测量各桩顶间高差。,4,内业成果整理,某钢尺的尺长方程式：,钢尺在,t,温度时的实际长度；,钢尺的名义长度,钢尺使用时的温度；,钢尺检定时的温度,检定时，钢尺实际长与名义长之差；,钢尺的膨胀系数,斜距 的各项改正：,（,1,）尺长改正,故斜距 经改正后为：,（,2,）温度改正,（,3,）倾斜改正,4.2,视距测量,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。,一、视准轴水平时的视距计算公式,如图所示，在,A,点安置经纬仪，,1,、,2,点竖立视距尺，设望远,镜视线水平，瞄准,1,、,2,点的视距尺，此时视线与视距尺垂直。,l,2,l,1,h,2,h,1,b,2,a,1,a,2,v,1,v,2,D,1,D,2,i,A,2,1,D,2,D,1,l,1,l,2,k,D=,kl,k=100,b,1,二、望远镜视线倾斜时的视距计算公式,三、视距测量方法,视距测量的方法和步骤如下。,（,1,）将经纬仪安置在测站,A,（,图,4-15,），进行对中和整平。,（,2,）量取仪器高（量至,cm,即可）。,（,3,）将视距尺立于欲测的,B,点上，观测者转动望远镜瞄准视距尺，并使中丝截视距尺上某一整数,S,或仪器高，分别读出上、下视距丝和中丝读数，将下丝读数减去上丝读数得视距间隔。,（,4,）在中丝不变的情况下读取竖直度盘读数（读数前必须使竖盘指标水准管的气泡居中），并将竖盘读数换算为竖直角,。,（,5,）,根据测得的,、,S,和计算水平距离,D,和高差，再根据测站的高程计算出测点的高程。,测点,下丝读数,上丝读数,（,m,）,视距间隔,(m),中丝读数,S,(m),竖盘读数,竖直角,水平距,离,D,(m),初算高,差,h,(m),高差,(m),测,点高,程,H,(m),备注,1,2.237,0.663,1.574,1.45,87 41 12,+2 18 48,157.14,+6.35,+6.35,51.72,盘左,观测,2,2.445,1.555,0.890,2.00,95 17 36,-5 17 36,88.24,-8.18,-8.73,36.64,视距测量记录表,测站名称,A,测站高程,45.37,仪器高,1.45,仪器,DJ,6,4.3,电磁波测距（,EDM,）简介,一、,电磁波测距（,electro-magnetic distance measuring,）的基本原理,B,测距仪,(EDM instrument),反光棱镜,(reflector),单棱镜、三棱镜反射器,反射器,二、分类,1,按测程分,短程,:,测程为,3km,及,3km,以内,中程,:,测程为,3,15km,远程,:,测程超过,15km,2,按传播时间,t,的测定方法分,脉冲法测距,：由测距仪的发射系统发出的光脉冲，经被测目标反射后，再由测距仪的接收系统接收，根据发射和接收光脉冲的时间差来确定距离的方法，称为脉冲法测距。,。,相位法测距,：由测距仪的发射系统发射的调制光波，经安置在被测地点的反射镜反射，再返回到测距仪的接收系统，以测定调制光波在待测距离上往返传播所产生的相位差，计算出距离，称为相位差测距。,相位法测距的最大优点是测距精度高，一般精度均可达到厘米以下。因此在工程测量中使用的测距仪均为相位法测距。,3,按测距仪所使用的光源分：普通光源、红外光源、激光光源。,4,按测距精度分：,级、,级、,级,我国中、短程光电测距规范，根据测距仪出厂的标称精度,(,仪器说明书中技术规格所载明的测距标准差，如,(5+5*10,-6,D)mm,的绝对值，按照,lkm,的测距中误差小于,5mm,：的为,级，,510mm,的为,级，,1120mm,的为,III,级。,注：测距误差及标称精度,测距仪测距误差可表示为：,式中，,A,固定误差；,B,比例误差系数。,如：某测距仪出厂时的标称精度：,（,5,510,-6,D,）,mm,，简称“,5+5”,三、使用,一般安装在经纬仪上使用。,1,、常数预置,（,1,）,设置棱镜常数（,PRISM,）。,一般：原配棱镜为零，国产棱镜多为,-30mm,。,（,2,）置乘常数。,输入气温、气压或用有关公式计算出值后,再输入。,2,、倾斜改正,有：，由测距仪自动改正。,4.4,三角高程测量,(trigonometric leveling),（一）适用于：,地形起伏大的地区进行高程控制。实践证明，电磁波三角高程的精度可以达到四等水准的要求。,（二）原理,B,点的高程：,注意：当两点距离较大（大于,300m,）时：,1,、加球、气差改正数：,2,、可采用对向观测后取平均的方法，抵消球气差的影响。,（三）观测与计算,测竖直角、量仪器高、量觇标高（棱镜高）。,其技术要求，见各种规范。,；即有：,球差为正，气差为负,图形：电磁波三角高程测量记录表,相位式光电测距仪的工作原理,相位式光电测距仪的基本公式,式中：,测尺长度；,整周数；,不足一周的尾数,相位式光电测距仪各主要部件的工作原理简介,光源,相位式测距仪的光源，主要有砷化镓（,GaAs,）二极管和氦,-,氖（,He-,Ne,）气体激光器。前者一般用于短程测距仪中，后者用于中远程测距仪中。,调制器,采用砷化镓（,GaAs,）二极管发射红外光的红外测距仪，发射光强直接由注入电流调制，发射一种红外调制光，称为直接调制，故不再需要专门的调制器。但是采用氦氖激光等作光源的相位式测距仪，必须采用一种调制器，其作用是将测距信号载在光波上，使发射光的振幅随测距信号电压而变化，成为一种调制光。,棱镜反射器,在使用光电测距仪进行精密测距时，必须在测线的另一端安置一个反射器，使发射的调制光经它反射后，被仪器接收器接收。,测距误差的主要来源：,上式中的各项误差影响，就其方式来讲，有些是与距离成比例的。这些误差称为“比例误差”；,另一些误差影响与距离长短无关。称其为“固定误差”。,对于,式中,偶然性误差的影响，我们可以采取不同条件下的多次观测来削弱其影响；而对系统性误差影响则不然，但我们可以事先通过精确检定，缩小这类误差的数值，达到控制其影响的目的。,比例误差的影响：,光速值的误差影响,光速值对测距误差的影响甚微，可以忽略不计。,调制频率的误差影响,调制频率的误差，包括两个方面，即频率校正的误差（反映了频率的精确度）和频率的漂移误差（反映了频率稳定度）。,频率误差影响在精密中远程测距中是不容忽视的,，作业前后应及时进行频率检校，必要时还得确定晶体的温度偏频曲线，以便给以频率改正。,大气折射率的误差影响,正确测定测站和镜站上的气象元素，并使算得的大气折射系数与传播络径上的实际数值十分接近，可以大大地减少大气折射的误差影响，这对精密中、远程测距乃是十分重要的。,固定误差的影响：,测相误差，仪器加常数误差和对中误差都属于固定误差。,在精密的短程测距时，这类误差将处于突出的地位。,对中误差,在控制测量中，一般要求对中误差在,3mm,以下，要求归心误差在,5mm,左右。但在精密短程测距时，由于精度要求高，必须采用强制归心方法，最大限度地削弱此项误差影响。,仪器加常数误差,经常对加常数进行及时检测，予以发现并改用新的加常数来避免这种影响。,测相误差,包括测相设备本身的误差，幅相误差，照准误差，信噪比引起的误差，周期误差。,