土木工程测量第四章距离测量幻灯片.ppt
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1、土木工程测量第四章距离测量第1页,共35页,编辑于2022年,星期五距离测量是测量工作的基本工作之一,所谓距离是指距离测量是测量工作的基本工作之一,所谓距离是指两点间的水平两点间的水平长度长度。如果测得的是倾斜距离,还必须改算为水平距离。按照所用仪。如果测得的是倾斜距离,还必须改算为水平距离。按照所用仪器、工具的不同,测量距离的方法有器、工具的不同,测量距离的方法有钢尺直接量距钢尺直接量距、光电测距仪光电测距仪和和光学光学视距法测距视距法测距等。等。本章要点本章要点钢尺量距方法钢尺量距方法钢尺量距成果处理钢尺量距成果处理视距测量原理视距测量原理测量方法和成果计算测量方法和成果计算介绍电磁波测距
2、原理,红外测距仪简介介绍电磁波测距原理,红外测距仪简介第2页,共35页,编辑于2022年,星期五4.1 钢钢钢钢 尺尺尺尺 量量量量 距距距距钢钢尺尺量量距距是是利利用用具具有有标标准准长长度度的的钢钢尺尺直直接接量量测测地地面面两两点点间间的的距距离离,又又称称为为距离丈量距离丈量。钢尺量距时,根据不同的精度要求所用的工具和方法也不同。钢尺量距时,根据不同的精度要求所用的工具和方法也不同。4.1.1 4.1.1 量距工具量距工具钢尺钢尺最高精度可达最高精度可达1/11/1万万。尺宽尺宽101015mm15mm。长度。长度20m20m、30m30m、50m50m等。等。有有三三种种分分划划:基
3、基本本分分划划为为厘厘米米;厘厘米米(在在尺尺端端10cm10cm内内为为毫毫米米分分划划);毫米分划毫米分划。尺的零点位置尺的零点位置刻线尺刻线尺,端点尺端点尺;第3页,共35页,编辑于2022年,星期五4.1 钢钢钢钢 尺尺尺尺 量量量量 距距距距4.1.1 4.1.1 量距工具量距工具皮尺皮尺用麻皮制成,精度低,只用于精度要求不高的距离丈量。用麻皮制成,精度低,只用于精度要求不高的距离丈量。因因瓦瓦尺尺镍镍铁铁合合金金制制成成,线线状状,直直径径1.5mm1.5mm,长长度度24m,24m,尺尺身身无无分分划划和和数数字字注注记记,尺尺两两端端各各连连一一个个三三棱棱形形的的分分划划尺尺
4、,长长8cm,8cm,最最小小分分划划1mm1mm。全全套由套由4 4根主尺,一根辅尺组成。精度高,根主尺,一根辅尺组成。精度高,1/1001/100万万,用于,用于精密量距精密量距。辅助工具辅助工具测钎、花杆、垂球、弹簧秤和温度计。测钎、花杆、垂球、弹簧秤和温度计。第4页,共35页,编辑于2022年,星期五4.1 钢钢钢钢 尺尺尺尺 量量量量 距距距距4.1.2 4.1.2 直线定线直线定线将所量尺段标定在待测二点间一条直线上的工作称为将所量尺段标定在待测二点间一条直线上的工作称为直线定线。直线定线。目视定线目视定线一般量距用目视定线。一般量距用目视定线。经纬仪定线经纬仪定线精密量距应用经纬
5、仪定线。精密量距应用经纬仪定线。第5页,共35页,编辑于2022年,星期五4.1 钢钢钢钢 尺尺尺尺 量量量量 距距距距4.1.3 4.1.3 量距方法量距方法钢钢尺尺量量距距一一般般采采用用整整尺尺法法量量距距,精精密密量量距距用用串串尺尺法法量量距距。根根据据不不同同地地形可采用形可采用水平量距法水平量距法和和倾斜量距法倾斜量距法平平坦坦地地区区量量距距量量距距精精度度不不高高时时可可采采用用整整尺尺法法量量距距,直直接接将将钢钢尺尺沿沿地面丈量,不用加温度改正和用弹簧秤标定施加拉力。地面丈量,不用加温度改正和用弹簧秤标定施加拉力。D=nl+lD=nl+l(4-1)(4-1)D=nl+lD
6、=nl+l(4-1)(4-1)倾斜地面距离丈量倾斜地面距离丈量视地形情况可用视地形情况可用水平量距法水平量距法或或倾斜量距法倾斜量距法。第6页,共35页,编辑于2022年,星期五4.1 钢钢钢钢 尺尺尺尺 量量量量 距距距距4.1.3 4.1.3 量距方法量距方法为了提高精度,一般采用为了提高精度,一般采用往返往返丈量。丈量。量距精度以相对误差表示,通常化为分子为量距精度以相对误差表示,通常化为分子为1 1的分数形式:的分数形式:K=|DK=|D往往-D-D返返|/D|/D平均平均=1/M=1/MM=DM=D平均平均/|D|/|D|(4-2)两点间水平距离为:两点间水平距离为:平平坦坦地地区区
7、钢钢尺尺量量距距相相对对误误差差不不应应大大于于1/30001/3000;在在困困难难地地区区相相对对误误差差不不应大于应大于1/10001/1000。第7页,共35页,编辑于2022年,星期五4.1 钢钢钢钢 尺尺尺尺 量量量量 距距距距4.1.3 4.1.3 量距方法量距方法 精密量距精密量距当当量量距距精精度度要要求求在在1/11/1万万以以上上时时,要要用用精精密密量量距距方方法法,精精密密量量距距前前要要先清理场地。先清理场地。定线定线经纬仪定线、钢尺概量,打木桩、划线。经纬仪定线、钢尺概量,打木桩、划线。量距量距用检定过的钢尺丈量相邻两木桩之间的距离。每尺段用检定过的钢尺丈量相邻两
8、木桩之间的距离。每尺段要移动钢尺位置丈量要移动钢尺位置丈量三次三次,三次测得的结果的较差视不同要求而定,一,三次测得的结果的较差视不同要求而定,一般不得超过般不得超过2 23mm3mm,否则要重量。若在限差以内,则取平均值。作为此尺段,否则要重量。若在限差以内,则取平均值。作为此尺段的观测成果。标准拉力的观测成果。标准拉力(30m30m尺子,尺子,100N100N)。测记温度,估读到。测记温度,估读到0.50.5。往返测,丈量次数视量边精度要求而定往返测,丈量次数视量边精度要求而定测量桩顶高程测量桩顶高程往返观测,往返所测高差之差,不超过往返观测,往返所测高差之差,不超过10mm10mm,如如
9、在限差之内,取平均值作为观测成果。在限差之内,取平均值作为观测成果。这种量距法称为这种量距法称为串尺法串尺法量距。量距。第8页,共35页,编辑于2022年,星期五4.1 钢钢钢钢 尺尺尺尺 量量量量 距距距距4.1.4 4.1.4 钢尺量距成果整理钢尺量距成果整理精密量距中,每一尺段需进行尺长改正、温度改正及倾斜改正,求出改精密量距中,每一尺段需进行尺长改正、温度改正及倾斜改正,求出改正后的尺段长度。正后的尺段长度。尺长改正尺长改正 钢钢尺尺名名义义长长度度l l0 0一一般般和和实实际际长长度度不不相相等等,每每量量一一段段都都需需加加入入尺尺长长改改正正。在在标标准准拉拉力力、标标准准温温
10、度度下下经经过过检检定定实实际际长长度度为为l l,其其差差值值ll为为整整尺段的尺长改正,即尺段的尺长改正,即l=ll=l-l-l0 0任一长度任一长度l l尺长改正公式为:尺长改正公式为:lld d=ll/l=ll/l0 0(4-3)(4-3)l=ll=l-l-l0 0lld d=ll/l=ll/l0 0(4-3)(4-3)温度改正温度改正设钢尺在检定时的温度为设钢尺在检定时的温度为t t0 0,丈量时的温度为,丈量时的温度为tt,钢尺的线膨胀,钢尺的线膨胀系数系数(一般为一般为0.0000125/)0.0000125/)。则某尺段。则某尺段l l的温度改正为:的温度改正为:llt t=(
11、t-t=(t-t0 0)l)l(4-4)(4-4)llt t=(t-t=(t-t0 0)l)l(4-4)(4-4)第9页,共35页,编辑于2022年,星期五4.1 钢钢钢钢 尺尺尺尺 量量量量 距距距距4.1.4 4.1.4 钢尺量距成果整理钢尺量距成果整理倾斜改正倾斜改正设沿地面量斜距为设沿地面量斜距为l l,测得高差为,测得高差为h h,换成平距换成平距d d要进行倾斜改正。公式要进行倾斜改正。公式为为(图图L-4-9)L-4-9):上式用级数展开:上式用级数展开:当高差不大时,当高差不大时,h h与与l l比值很小,取前两项得倾斜改正为:比值很小,取前两项得倾斜改正为:(4-5)每一尺段
12、改正后的水平距离为:每一尺段改正后的水平距离为:(4-6)第10页,共35页,编辑于2022年,星期五4.1 钢钢钢钢 尺尺尺尺 量量量量 距距距距4.1.5 4.1.5 钢尺检定钢尺检定由于钢尺制造误差,以及长期使用产生的变形使得钢尺名义长度和实际长由于钢尺制造误差,以及长期使用产生的变形使得钢尺名义长度和实际长度不一样,因此在精密量距前必须对钢尺进行检定。度不一样,因此在精密量距前必须对钢尺进行检定。钢尺检定室应是恒温室,一般用平台法。将钢尺放在长度为钢尺检定室应是恒温室,一般用平台法。将钢尺放在长度为30m(30m(或或50m)50m)的水泥平台上,平台二端安装有施加拉力的拉力架。给钢尺
13、施加的水泥平台上,平台二端安装有施加拉力的拉力架。给钢尺施加标准拉力标准拉力(100N)(100N),然后用标准尺量测被检定钢尺,得到在标准温度、标,然后用标准尺量测被检定钢尺,得到在标准温度、标准拉力下的实际长度,最后给出尺长随温度变化的函数式,称为尺长方程准拉力下的实际长度,最后给出尺长随温度变化的函数式,称为尺长方程式。式。l lt t=l=l0 0+l+ld d+(t-t+(t-t0 0)l)l0 0 (4-7)(4-7)l lt t=l=l0 0+l+ld d+(t-t+(t-t0 0)l)l0 0 (4-7)(4-7)第11页,共35页,编辑于2022年,星期五4.2 钢尺量距误差
14、及注意事项钢尺量距误差及注意事项钢尺量距误差及注意事项钢尺量距误差及注意事项影响钢尺量距精度的因素很多,主要有定线误差、尺长误差、温影响钢尺量距精度的因素很多,主要有定线误差、尺长误差、温度测定误差、钢尺倾斜误差、拉力不均误差、钢尺对准误差、读数误度测定误差、钢尺倾斜误差、拉力不均误差、钢尺对准误差、读数误差等。现择其主要者讨论如下。差等。现择其主要者讨论如下。定线误差定线误差在在量量距距时时由由于于钢钢尺尺没没有有准准确确地地安安放放在在待待量量距距的的直直线线方方向向上上,所所量量的的是是折折线线而而不是直线,造成量距结果偏大,如图不是直线,造成量距结果偏大,如图4-44-4所示。所示。设
15、定线误差为设定线误差为,一尺段的量距误差为:,一尺段的量距误差为:(4-8)当当 ,l=30ml=30m时时,0.12m0.12m,3mm3mm,所所以以目目视视定定线线即即可可达达此精度。此精度。第12页,共35页,编辑于2022年,星期五4.2 钢尺量距误差及注意事项钢尺量距误差及注意事项钢尺量距误差及注意事项钢尺量距误差及注意事项尺长误差尺长误差钢尺名义长度与实际长度之差产生的尺长误差对量距的影响,是随着距离的钢尺名义长度与实际长度之差产生的尺长误差对量距的影响,是随着距离的增加而增加的。在高精度量距时应加增加而增加的。在高精度量距时应加尺长改正尺长改正,并要求钢尺检定误差,并要求钢尺检
16、定误差1mm1mm。温度测定误差温度测定误差据钢尺温度改正公式据钢尺温度改正公式llt t=(t-t=(t-t0 0)l)l,当温度引起的误差为,当温度引起的误差为1/300001/30000时,时,温度测量误差不应超出温度测量误差不应超出33,此外在测试温度计显示的是空气环境温度,此外在测试温度计显示的是空气环境温度,不是钢尺本身的温度。在阳光暴晒下,钢尺与环境测试可差不是钢尺本身的温度。在阳光暴晒下,钢尺与环境测试可差55。所以量距。所以量距冝在阴天进行。最好用半导体温度计测量钢尺的自身温度。冝在阴天进行。最好用半导体温度计测量钢尺的自身温度。拉力不均误差拉力不均误差钢钢尺尺具具有有弹弹性
17、性,会会因因受受拉拉而而伸伸长长。钢钢尺尺弹弹性性模模量量E=210E=2105 5MPaMPa,设设钢钢尺尺断断面面积积A=0.04cmA=0.04cm2 2,钢钢尺尺拉拉力力拉拉力力误误差差为为pp,据据虎虎克克定定律律,钢钢尺尺伸伸长长误误差差为:为:(4-9)当当拉拉力力误误差差为为30N30N,尺尺长长30m30m,钢钢尺尺量量距距误误差差为为1mm1mm,所所以以精精密密量量距距时时应使用弹簧秤控制拉力。应使用弹簧秤控制拉力。第13页,共35页,编辑于2022年,星期五4.2 钢尺量距误差及注意事项钢尺量距误差及注意事项钢尺量距误差及注意事项钢尺量距误差及注意事项钢尺对准及读数误差
18、钢尺对准及读数误差在在量量距距时时,由由于于钢钢尺尺对对点点误误差差、测测钎钎安安置置误误差差及及读读数数误误差差都都会会使使量量距距产产生生误误差差。这这些些误误差差是是偶偶然然误误差差,所所以以量量距距时时,应应仔仔细细认认真真。并并采采用用多多次次丈丈量量取取平平均均值值的的方方法法,以以提提高高量量距距精精度度。此此外外,钢钢尺尺基基本本分分划划为为1mm1mm,一一般般读读数也到毫米,若不仔细会产生较大误差,所以测量时要认真仔细。数也到毫米,若不仔细会产生较大误差,所以测量时要认真仔细。钢尺倾斜误差钢尺倾斜误差钢尺量距时若钢尺不水平,或钢尺测量距离时两端高差测定有误差,对钢尺量距时若
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