工程测量：距离测量.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Fundamentals of Geomatics,测绘学基础,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,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,尺架式,尺盒式,一、量距的工具,零点,1,0,2,10cm,3,零点,10cm,10,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。,30m,30m,30m,30m,30m,19.325m,169.325m,B,A,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。,A,B,D,l,1,l,2,l,3,l,4,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,。,A,B,S,D,h,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,L,t,0,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。,0,0,F,F,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,l,0,，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,K,1/3000,1、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。,A,A,B,B,1,2,3,4,5,2）测桩顶间高差,h,AB,。,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,l,i,。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,（,h,AB,，D，l,0,，,l,t,）：尺长、温度及倾斜改正,尺长改正：,一整尺的尺长改正数：,l=,l,t,-l,0,（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：,l,h,=D-D,得：,全长水平距离,D,：,D=,+,l,D,+,l,t,+l,h,四、精密钢尺量距（毫米级）,l,t,=(t t,0,)D,l,t,=(t t,0,),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,p,p,十字丝面,仪器中心,f,D,A,l,B,N,M,C,：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,p,p,十字丝面,仪器中心,f,D,A,l,B,N,M,C,视线水平时两点间距离,D,5.2 视距测量,D,A,B,a,b,i,h,l,v,视线水平时两点间高差,h,：,h=,i-v,B,点的高程,:H,B,=,H,A,+h,=,H,A,+i-v,仪器高,中丝读数,5.2 视距测量,3、倾斜视距测量原理,D,B,M,Q,N,O,l,a,e,（=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,