测量学课件：第4章-距离测量和直线定向.ppt

1、第一节 距离测量概述第二节 距离测量的一般方法第三节 光电测距第四节 全站仪概述第五节 直线定向 水平距离：在测区面积不大的情况下（半径小于10km的范围），可以不考虑地球曲率的影响，用水平面代替水准面。 两点间连线垂直投影在水平面上的长度称为水平距离。地面上两点间的距离是指这两点沿铅垂线方向在大地水准面上投影点间的弧长。4-1距离测量概述一、直线量距的一般方法，精度及其适用范围一、直线量距的一般方法，精度及其适用范围1、直接量距：用长度标准直接与被测距离比较，从而获得被测距离长度。（皮尺、钢尺、铟瓦基线尺）2、间接量距：根据已知条件，依据一定的关系式间接推算出被测距离。（视距测量、视差法测距

2、、物理测距）方法 精度 适用范围1、步测法1/200野外踏勘、选点和小比例尺地形图的测绘2、视距法 3、钢尺一般量距4、钢尺精密量距5、激光红外测距仪1/2001/300地形测量中的碎部测量1/20001/3000导线测量，一般建筑轴线丈量1/50001/2万精密导线测量，工业厂房主要轴线的测量测程：2KM20KM精度：(3mm+2PPM)直线量距的一般方法，精度及其适用范围直线量距的一般方法，精度及其适用范围4-2 距离测量一般方法一、地面点的标定1、临时标志2、永久标志二、直线定线： 将待测距离上的分段点标定在同一条直线上的工作。1、定线的目的：保证待测距离的直线性2、定线的方法： 花杆目

3、视定线 经纬仪正倒镜分中法三、直线定线的实施1、在两点间定线2、在两点的延长线上定线3、两点不通视时的定线：逐渐趋近法四、量距工作 1、平量法2、斜量法：ABlllqDAB123图41五、数据处理1、精度要求： 往、返测较差：D=D往-D返 往、返测相对较差： | /1|DDDDK测规铁路城市公路容许相对较差 1/20001/3000平地：1/3000山地：1/1000容许相对较差： 2、若达到精度，最或是值为： )(21DD返往D六、归化改正：目的：将基线长度由基线水准面归化到施工水准面上基线水准面：Dm,Hm施工水准面：Dg,Hg由图中得：RggRmmHDHDDHHDmRmRggHmO大地

4、水准面DgDmRHg基线水准面施工水准面4-3 4-3 光电测距光电测距n一、电磁波测距仪的分类按载波分为：n微波测距仪：采用微波段的无线电波作为载波；n光电测距仪：采用光波作为载波，又分为以下两类：n激光测距仪：用激光作为载波；红外测距仪：用红外光作为载波。n按测定时间方式的不同分为：n脉冲式测距；n相位式测距仪n光电测距仪按测程可分为：n短程测距仪：测程小于3km，用于普通工程测量和城市测量；n中程测距仪：测程为3km15km，通常用于一般等级控制测量；n长程测距仪：测程大于15km，通常用于国家三角网及特级导线。n按仪器的标称精度指标分级仪器的标称精度表达式为：nI级：mD|5mm nI

5、I级：5mD|10mm n级：10mD|20mm)(DBAmDn二、光电测距仪测距的基本原理为真空中的光速式中：cctnccDD002 21ADBn三、相位式光电测距仪原理框图图45光光强强时时 间间光光强强时时 间间光光强强时时 间间调调 制制 器器高高 频频 信信 号号发发 生生 器器接接 收收 器器相相 位位 计计显显 示示 器器反反 射射 镜镜光光 源源相位法测距的基本公式 图46 N N D D往往D D返返)(22NNN22fcD)(2)(2)2(2NNNNfcNfcDn四、距量测量的步骤n将测距仪和反射镜分别安置于待测距离的两端，仔细地对中。n测距仪接通电源后照准反射镜，检查经反

6、射镜反回的光强信号，合乎要求后即可开始测距。为避免错误和减少照准误差的影响，可进行若干个测回的观测。n测距读数值记入手簿中，接着观测竖直角并记入手簿的相应栏内。n由温度计和气压计读取大气温度和气压值。n按气温和气压进行气象改正，按测线的竖直角进行倾斜改正，最后求得测线的水平距离。n五测距成果的整理长度值应化算为两点间的水平距离。n仪器系统误差的改正包括加常数改正、乘常数改正和周期误差的改正。n电磁波在大气中传输时受气象条件的影响很大，因而要进行气象改正。n归算改正主要有倾斜改正、归算至参考椭球面的改正和投影到高斯平面上的改正等。 4-4 4-4 全站仪概述全站仪概述全站仪，即全站型电子速测仪（

7、全站仪，即全站型电子速测仪（Electronic Electronic Total StationTotal Station），它是由电子测角、电子测距、），它是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。全站仪较完善地实现了测量息的多功能测量仪器。全站仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，因此得到了广泛的和处理过程的电子化和一体化，因此得到了广泛的应用。其基本功能是在仪器照准目标后，通过微处应用。其基本功能是在

8、仪器照准目标后，通过微处理器的控制，能自动完成测距，水平方向和天顶距理器的控制，能自动完成测距，水平方向和天顶距读数、观测数据的显示、存储。读数、观测数据的显示、存储。1提柄 2提柄固定螺丝 3仪器高标志 4电池 5键盘 6三角基座制动控制杆 7底板8脚螺旋 9圆水准器校正螺丝10圆水准器11显示器12物镜13管式罗盘插口14光学对中器调焦环15 光学对中器分划板 16光学对中器目镜 17水平制动钮 18水平微动钮 19数据输出插口 20外接电源插口 21照准部水准器 22照准部水准器校正螺丝 23垂直微动钮 24垂直微动手轮 25望远镜目镜 26望远镜调焦环 27粗照准器 28仪器中心标志全

9、站仪观测数据的记录方式：n通过电缆，将仪器的数据传输接口和外接的记录器连接起来，数据直接存储在外接的记录器中；n利用仪器内部的大容量内存，记录数据；n采用插入式数据记录卡。 全站仪的功能n测距，测角n进行自由设站，计算测站点的坐标；n进行支导线测量和计算；n测站定向和极坐标测量及坐标点的放样；进行对边测量n悬高测量n面积测量及计算等。 TC307全站仪nTC307型全站仪的安置步骤如下：n（1）打开脚架置于测站点上，并使脚架头大致水平，将仪器安置在脚架上并旋紧连接螺旋；n（2）打开电源，打开激光对中开关，移动脚架使激光束对准地面点，踩紧脚架；n（3）旋转脚螺旋使激光束精确对准地面点；n（4）上

10、下抽动脚架，使圆水准器气泡居中；n（5）旋转脚螺旋使电子水准器居中；n（6）检查激光对中是否偏离，若有偏离，松开连接螺旋，平移仪器使之对中并重新整平；n（7）关闭激光对中开关。用TC307测量距离的方法n安置仪器n设置仪器高和棱镜高n照准目标n按DIST测距n直线定向：确定地面上一条直线与基本方向间水平角的工作称为直线定向。4-4- 直线定向直线定向n基本方向：n真北方向：过地面上某点的真子午线切线方向的北端n磁北方向：过地面上某点的磁子午线切线方向的北端n坐标北方向：当测区范围较大，高斯投影带中央子午线北端或平面直角坐标系坐标纵轴北端。各点的坐标北方向彼此平行各点的坐标北方向彼此平行。直线方

11、向的表示方法1.方位角：由基本方向起顺时针至某一直线的水平角称为该直线的方位角。角值由o360 N A O 1n分类：n真方位角A：由真子午线北端起算的方位角。它是用天文观测方法或用陀螺经纬仪测定。n磁方位角Am：由磁子午线北端起算的方位角。它是用罗盘仪测定的。n坐标方位角：由坐标纵轴北端起算的方位角。n2.象限角地面直线与子午线南端或北端构成的小于90的水平角，并冠以所在象限的名称，以R表示。图418SNEWNWNESESW例如 R01= NE 3924 R02= SE 2512 R01= SW 6856 R01= NW 7135 N 14 0 3 2n几种方位角之间的关系n磁偏角：磁北与真

12、北间的夹角。以真北为准，判断磁北的位置，东正西负。n子午线收敛角：坐标北与真北间的夹角。以真北为准，判断坐标北的位置，东正西负。N NT TX XN NM MA AB BAA=Am+A= Am+n正、反坐标方位角：同一直线的正、反坐标方位角之间相差180，即 BAAB180X XA AB BABX XBAABn坐标方位角与坐标象限角的关系坐标方位角与坐标象限角的关系直线方向由方位角求象限角R由象限角R求方位角北东（NE）第I象限南东（SE）第II象限南西（SW）第III象限北西（NW）第IV象限RNERSE（180）RSW（180）RNW（360）R180R180+ R360Rn用罗盘仪测定磁方位角主要由磁针、刻度盘和瞄准设备等组成。磁针支在刻度盘中心的顶针上，可自由转动，当静止时，指出磁北方向。300N图4201望远镜支架度盘磁针磁针制动螺旋图419罗盘仪