距离测量与直线定向教学课件.ppt

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1、建筑工程测量郭玉珍 制作周建郑 审核第四章第四章 距离测量与直线定向距离测量与直线定向第一节第一节 钢尺量距钢尺量距第二节第二节 视距测量视距测量第三节第三节 直线定向直线定向第四节第四节 坐标正、反算坐标正、反算第五节第五节 电磁波测距电磁波测距第六节第六节 全站型电子速测仪全站型电子速测仪距离测量：测量地面两点之间的水平距离。钢尺量距 普通视距 光电测距GPS测量直线定向：确定一条直线与标准方向之间的角度关系确定一条直线与标准方向之间的角度关系垂球垂球第一节 钢尺量距一、量距工具钢尺钢尺端点尺和刻线尺端点尺和刻线尺钢尺钢尺测测钎标杆标杆二、直线定线二、直线定线1.两点间目测定线标定各尺段端

2、点在同一直线上的工作称为直线定线直线定线。A21B2.过高地定线ABABCDA乙甲CDC2D2C1D13.经纬仪定线三、距离丈量A、B两点间的水平距离为：qnlD式中：n 尺段数； l 钢尺的尺长； q 不足一整尺的余长。 为了校核、提高精度，还要进行返测，用往、返测长度之差 与全长平均数 之比，并化成分子为1的分数来衡量距离丈量的精度。这个比值称为相对误差K：D平均D返往平均DDDK1 平坦地区，钢尺量距的相对误差一般不应大于1/2000；在量距较困难的地区，其相对误差也不应大于1/1000。（二）倾斜地面的丈量方法 在困难地区钢尺量距相对误差不应大于1/1000当地面坡度较大，不可能将整根

3、钢尺拉平丈量时，则可将直线分成若干小段进行丈量。每段的长度视坡度大小、量距的方便而定。2.斜量法 D= D D= Dcoscos22DDh四、钢尺的检定经过检定的钢尺长度可用尺长方程示：000)(lttlllt温度为t时的钢尺实际长度；钢尺的名义长度；尺长改正值，即温度在t0时钢尺全长改正数；钢尺膨胀系数，一般取 钢尺检定时的温度；量距时的温度。tl0ll0tt501025. 1C（一）尺长方程式（二）尺长检定方法例如：设1号标准尺的尺长方程式为：lt1 =30m+0.004m+1.2510-530（t - 20）m被检定的2号钢尺，其名义长度也为30m，比较时的温度为24。当两尺末端刻划对齐

4、并施加标准拉力后，2号钢尺比1号钢尺短0.007 m，2 2、在已知长度的两固定点间量距、在已知长度的两固定点间量距0lDDDl五、钢尺的精密量距五、钢尺的精密量距 精密量距结果应进行以下三项改正1.尺长改正2.温度改正lllld0lttlt)(0l 全长改正数0l 名义长度l 任一尺段 钢尺膨胀系数 t 丈量时温度 t0 标准温度当为斜距时应换算成平距d，则倾斜改正值为：llhllhlldlh21222122)1 ()(将上式 项展开成级数： 2122)1 (lh3424422821)821 (lhlhlhlhllh取第一项lhlh223.倾斜改正 每一尺段改正后的水平距离为：htdllll

5、dAdhlB4.全长计算相对误差在限差范围之内，取相对误差在限差范围之内，取平均值平均值为丈量为丈量的结果，如相对误差超限，应的结果，如相对误差超限，应重测重测。量距的精度0.0074183.856111332DDKD返往平均六、钢尺量距的误差分析及注意事项第二节 视距测量一、视距测量原理1.视线水平时的视距测量视距测量是利用视距丝配合标尺读数来完成的。望远镜十字丝环视距丝视距丝对于倒像望远镜：下丝在标尺上的读数为a，上丝在标尺上的读数为b，视距间隔 n（n=a-b），则水平距离D有：CKnDh2 固定值（约3423）1a2a1b2b1v2vl2l112AD1D2ih2K为视距乘常数（K=10

6、0）C为视距加常数（C=0）lKlD100视准轴水平时的视距公式为：lKlD100测站点到立尺点的高差为：lihi 仪器高，是桩顶到仪器水平轴的高度；l 中丝在标尺上的读数。v12a2b2lv22h211a1b1lD1D2Aih2如果A点高程HA已知，则B点的高程为：HB=HA+i-l2.视线倾斜时的视距测量视线倾斜时的视距测量图中图中bboaao90obboaa设设abDbaDl,则则oAiDaabBvbLh 原理：倾斜距离L为：)(baKKnD2coscosKnDDliKnhliDh2sin21tan或或oAiDaabBvbLh 计算：水平距离D为： 高差h为：二、视距测量的观测和计算二、

7、视距测量的观测和计算三、视距测量的误差来源三、视距测量的误差来源 及消减方法及消减方法 确定直线与标准方向之间的水平角度称为直线定向。标标准准方方向向真子午线方向真子午线方向磁子午线方向磁子午线方向坐标纵轴方向坐标纵轴方向第三节 直线定向一、标准方向一、标准方向线线1.真子午线方向 通过地球表面某点的真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向。真子午线的切线方向真子午线的切线方向P1P2真子午线方向是用天文测量方法或用陀螺经纬仪测定的。 陀螺仪陀螺仪GP1-2AGP1-2A2磁子午线方向 磁子午线方向是磁针在地球磁场的作用下，磁针自由静止时其轴线所指的方向。AP PPP北极北极 P P 磁北极

8、磁北极磁子午线方向可用罗盘仪测定。 DQL-1DQL-1型森林罗盘仪型森林罗盘仪DQL-1BDQL-1B型森林罗盘仪型森林罗盘仪3 3坐标纵轴方向坐标纵轴方向 我国采用高斯平面直角坐标系，6带或3带都以该带的中央子午线为坐标纵轴，因此取坐标纵轴方向作为标准方向。xyoP1P2高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系三种标准方向之间的关系 坐标纵轴坐标纵轴真真子子午线午线磁子午线磁子午线m1磁偏角真北方向与磁北方向之间的夹角；子午线收敛角真北方向与坐标北方向之间的夹角。真子午线与坐标纵轴间的夹角 称为子午线收敛角。坐标纵轴北端在真子午线以东为东偏，为“+”；以西为西偏，为“-”。二、方位角1）方位角

9、的定义 从直线起点的标准方向北端起，顺时针方向量至直线的水平夹角，称为该直线的方位角；其角值范围为0360。12标准方向北端标准方向北端方位角方位角22222标标准准方方向向真子午线方向真子午线方向磁子午线方向磁子午线方向坐标纵轴方向坐标纵轴方向真方位角（真方位角（A）磁方位角（磁方位角（Am）坐标方位角（坐标方位角（ ）2磁北磁北真北真北坐标北坐标北AmA1顺时针转顺时针转三、用罗盘仪测定磁方位角三、用罗盘仪测定磁方位角 测定磁方位角的仪器为罗盘仪。 1.罗盘仪的构造罗盘仪主要有磁针、刻度盘和望远镜三部分组成。1-望远镜；2-对光螺旋；3-竖直度盘；4-水平度盘；5-磁针；6-球形支柱；7-

10、圆水准器2.2.磁方位角的测定方法磁方位角的测定方法 转动罗盘仪，用望远镜照准B点，当磁针静止时，磁针北端所指的度盘刻度即为直线AB的磁方位角。四、正反坐标方位角 直线A-B ：点A是起点，点B是终点。AB 正坐标方位角；BA 反坐标方位角。BAABxyoxxAB180ABBA180BAAB180正反直线B-A：所以一条直线的正、反坐标方位角互差所以一条直线的正、反坐标方位角互差180180五、 象限角 某直线的象限角是由直线起点的标准方向北端或南端起，沿顺时针或逆时针方向量至该直线的锐角，用R表示。（北）（北）（西）（西）y（东）（东）（南）（南）xoRO1RO3RO2RO4O1O2O3O4

11、1234O1=RO1O2=180RO2O3=180 RO3O4=360RO4一、坐标正算（由一、坐标正算（由、D D，求，求 X X、Y Y） 已知A（ ）， 求B点坐标 。 AAyx ,ABABD,BByx ,ABABABABABABABABDyyyDxxxsincosABABABABxxyxxxAxBxOAyyxABxABABAByABDBy第四节 坐标正、反算注：注：计算出的计算出的 ABAB ，应根据，应根据X X 、 Y Y的正负，的正负， 判断其所在的象限。判断其所在的象限。二、二、 坐标反算（由坐标反算（由X X、Y Y，求，求、D D ）AxBxOAyyxABxABABAByA

12、BDBy22)()(ABABAByyxxD已知A（ ）、B（ ）AAyx ,BByx ,求求 。 ABABD,ABABABABABxxyyxyarctanarctan 电磁波测距仪是用电磁波（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。 电磁波测距仪的分类： 1、光电测距仪 （可见光、红外光、激光） 2、微波测距仪 （无线电波、微波）红外测距仪红外测距仪第五节第五节 电磁波测距电磁波测距 电磁波测距仪的优点： 1、测程远、精度高。 2、受地形限制少等优点。 3、作业快、工作强度低。 建筑工程测量中应用较多的是短程 红外光电测距仪。 光电测距仪是通过测量光波在待测距离D上 往、

13、返传播的时间t2D，计算待测距离D：式中：式中：c c 光波在空气中的传播速度光波在空气中的传播速度D221ctD一、测距原理二、测距方法 光电测距仪按照t2D的不同测量方式，可分为：脉冲式（直接测定时间）相位式（间接测定时间）1、脉冲式光电测距仪测距原理 脉冲式光电测距仪是将发射光波的光强调制成一定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲在待测距离上往返传播的时间来计算距离。脉冲测距原理图002fqqTtD：脉冲的振荡频率0fq：计数器计得的时钟 脉冲个数计数器只能记忆整数个时钟脉冲，不足一周期的时间被丢掉了。测距精度较低，一般在“米”级，最好的达“分米”级。2、相位式光电测距仪测距原理 相位式光

14、电测距仪是将发射光强调制成正弦波的z形式，通过测量正弦光波在待测距离上往、返传播的相位移来解算时间。 将返程的正弦波以棱镜站为中心对称展开后的图形：N2由于D2 2 tft，所以fNt22）（NN2)2(2NfcD则：式中 ，2N10 Nm103C8取，则不同的调制频率对应的测尺长见下表：调制频率测尺长2ZMH15ZMH5 . 7ZMH5 . 1ZKH150ZKH7510m20m100m1km2km 调制频率越大，测尺长度越短。 相位式测距仪的基本工作原理图：1、由发射系统发射一个调制光波，同时至检相器；2、调制光波在待测距离上传播，反射镜反射后，经接 收系统进入检相器；3、检相器将发射信号与

15、接收信号进行相位比较，测出 相位差 ；4、每改变频率f 后的调制光波，测出一个 ，组合后经微处理器计算显示结果。测程及测距仪的精度：1、测程：测距仪一次所能测的最远距离。短程测距仪 测程小于5km；中程测距仪 测程在5km-30km；远程测距仪 测程在30km以上。 2、测距仪的精度：)10(6bDamD式中：mD 测距中误差，单位为mm； a 固定误差，单位为mm； b 比例误差； D 以km为单位的距离。 RED miniRED mini短程红外测距仪的精度为短程红外测距仪的精度为 当距离D为0.6km时，测距精度是测距精度是m mD D= =5.8mm5.8mm。 ( ( 通常写作通常写

16、作ppm)ppm)1055(6DmmmD610二、红外测距仪及使用各种反射棱镜各种反射棱镜经纬仪与测距仪配接经纬仪与测距仪配接测距仪功能键盘测距仪功能键盘1、仪器简介： 经纬仪瞄准觇牌中心的视线与测距仪瞄 准反射棱镜中心的视线保持平行。 调整经纬仪望远镜，使十字 丝对准反射棱镜的觇牌中心调整测距仪望远镜，使十字丝对准反射棱镜中心2、距离计算：1）仪器常数改正（测距仪的乘常数R和加常数K）加常数K=L L（mm）乘常数R的单位是mm/km对于观测值为L的距离，其常数改正值为：LRKLk2）气象改正RED mini测距仪的气象改正公式为：LtPLt003661.013872.096.278式中：L

17、t气象改正值，单位为mm； P测站气压，单位为mmHg， 1 mmHg=133.322Pa； t测站温度，单位为C； L距离，单位为km 。3） 倾斜改正cosLD L经过常数改正和气象改正后的距；经纬仪测定的测线竖直角。三、使用测距仪的注意事项1、仪器在运输时必须注意防潮、防震和防高温。测距完毕立即关机。迁站时应先切断电源，切忌带电搬动。电池要经常进行充、放电保养；2、测距仪物镜不可对着太阳或其它强光源；3、防止雨淋仪器，若经雨淋，须烘干或晾干后再通电；4、设置测站时，应远离变压器、高压线等，以防强电磁场的干扰；5、应避免测线两侧及镜站后方有反光物体，以免背景干扰产生较大测量误差；6、测线应

18、高出地面和离开障碍物1.3m以上；7、选择有利的观测时间。 一、电子速测仪分类一、电子速测仪分类第六节第六节 全站型电子速测仪全站型电子速测仪全站仪分： 组合式全站仪：电子经纬仪和光电测距仪及电子手簿组合成一体，并通过电子经纬仪两个数据输入输出接口与测距仪相联接组成的仪器。测距部分和测角部分可分开使用。组合式全站仪 整体式全站仪 整体式全站仪:是测距部分和测角部分设计成一体的仪器。特点：它可同时进行水平角、垂直角测量和距离测量；视准轴和光波测距部分的光轴同轴；通过电子处理记录和传输测量数据。 激激光光测测距距仪仪HGC-1HGC-1红外测距仪红外测距仪瑞士徕卡（瑞士徕卡（LeicaLeica）

19、日本尼康（日本尼康（NikonNikon）美国天宝美国天宝S6S6日本拓普康（日本拓普康（TopconTopcon）日本宾得（日本宾得（PentaxPentax）日本索佳（日本索佳（SokkiaSokkia）南方南方苏一光苏一光博飞博飞全站仪的精度及等级全站仪的精度测距精度和测角精度。如SET500全站仪的标称精度为：测角精度=5；测距精度=（3+2ppmD）mm。二、尼康DTM-532C电子全站仪 （一）仪器的基本构造和主要特点2.键盘设置电源开关电源开关测距测距换屏显示换屏显示显示测角显示测角菜单菜单建站建站放样放样接受输入接受输入或记录数据或记录数据2.键盘设置（二）仪器操作和使用（二）仪器操作和使用