第5章距离测量与直线定向.ppt

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1、2023年11月15日星期三 1测 量 学第第5章章 距离测量与直线定向距离测量与直线定向2023年11月15日星期三 2第第5章章 距离测量与直线定向距离测量与直线定向 距离测量是测量三项基本工作之一距离测量是测量三项基本工作之一.距离测量的方法主要有距离测量的方法主要有:1.钢尺钢尺(皮尺皮尺)量距量距.2.视距测量视距测量 3.光电测距光电测距 要确定地面点的平面位置要确定地面点的平面位置,还必须测定直还必须测定直线的方向线的方向,即直线定向即直线定向2023年11月15日星期三 3视距测量图2023年11月15日星期三 4利用调制波波长测距B测距仪测距仪反光棱镜反光棱镜S电磁波测距电磁

2、波测距电磁波测距图A2023年11月15日星期三 5 第第5 5章距离测量与直线定向章距离测量与直线定向 5.1 5.1 钢尺量距钢尺量距 5.2 5.2 视距测量视距测量 5.3 5.3 红外线测距仪及全站仪红外线测距仪及全站仪 5.45.4 直线定向直线定向 2023年11月15日星期三 65.1 钢尺量距钢尺量距1.钢卷尺钢卷尺 尺长与规格：尺长与规格：20米、米、30米、米、50米，钢质，涂塑或不涂塑。米，钢质，涂塑或不涂塑。刻度与注记：毫米刻度，注记厘米、分米、米。零分划位刻度与注记：毫米刻度，注记厘米、分米、米。零分划位 置有不同，分置有不同，分刻线尺刻线尺和和端点尺端点尺两种。两

3、种。5.1.1 量距用的工具量距用的工具:钢卷尺，花杆，测钎钢卷尺，花杆，测钎一般量距方法一般量距方法 量距相对精度量距相对精度12000 15000 精密量距方法精密量距方法 量距相对精度量距相对精度110000 1400002.花杆花杆 定线用（量距时标定直线量距的前进方向）定线用（量距时标定直线量距的前进方向）3.测钎测钎 量距时在地面标定尺段端点位置。量距时在地面标定尺段端点位置。2023年11月15日星期三 7端点尺 刻线尺测钎测钎 花杆花杆皮尺皮尺 测绳测绳钢卷尺钢卷尺2023年11月15日星期三 85.1.2 直线定线直线定线 1.两点间目估定线两点间目估定线2.两点间互不通视定

4、线两点间互不通视定线3.经纬仪定线经纬仪定线:如果量距要求的精度较高如果量距要求的精度较高,可在其端点可在其端点A安置经纬仪定线安置经纬仪定线.2023年11月15日星期三 95.1.3 丈量方法（往返丈量丈量方法（往返丈量)）距离用下式计算：距离用下式计算：D=nl+l 式中：式中：l整尺段的长度；整尺段的长度；n丈量的整尺段数；丈量的整尺段数；l零尺段长度。零尺段长度。往返丈量较差往返丈量较差 D=D往往-D返返距离平均值距离平均值 D平平=（D往往+D返返）DDK/1平211.在平坦地面丈量在平坦地面丈量相对误差相对误差2023年11月15日星期三 102.2.倾斜地面丈量SDh (1)

5、斜量法斜量法:地面坡度均匀，将量得的倾斜距离地面坡度均匀，将量得的倾斜距离S归算成水平距离归算成水平距离D。高差高差h用水准仪测定。用水准仪测定。ShDDSDhSDhh2222-或水平距离：水平距离：(2)在倾斜地面丈量在倾斜地面丈量2023年11月15日星期三 11量距相对精度可达量距相对精度可达1 1万万 1 4万。万。3.钢尺量距的精密方法钢尺量距的精密方法精密量距时采取的精密量距时采取的措施：措施：1.用检定过的钢尺；用检定过的钢尺；2.经纬仪定线；经纬仪定线；3.钉尺段桩钉尺段桩(概量得概量得)，用水准仪测量桩间高差；，用水准仪测量桩间高差；4.对钢尺施加固定拉力，并测量温度；对钢尺

6、施加固定拉力，并测量温度；5.对量距结果加三项改正数。对量距结果加三项改正数。2023年11月15日星期三 12三项改正数三项改正数5.1.4 钢尺量距的成果整理钢尺量距的成果整理每尺段经改正后的水平距离：每尺段经改正后的水平距离：htdilllld总的水平距离总的水平距离：idD往2023年11月15日星期三 135.1.5 钢尺检定钢尺检定 目的：求得钢尺两端点刻划间的实际长度。目的：求得钢尺两端点刻划间的实际长度。方法：用钢尺对一段精确的标准长度进行丈量，从而求得方法：用钢尺对一段精确的标准长度进行丈量，从而求得 钢尺的钢尺的尺长改正数尺长改正数。该检定场地也称为。该检定场地也称为“比尺

7、场比尺场”。L比尺场示意图作法：作法：“比尺场比尺场”为理想的砼条形场地，埋有尺段标志。将为理想的砼条形场地，埋有尺段标志。将 待检定的钢尺，用精密量距的方法，对该标准距离待检定的钢尺，用精密量距的方法，对该标准距离L 进行丈量。通过对量距结果的整理，得出该钢尺的进行丈量。通过对量距结果的整理，得出该钢尺的 尺长方程式尺长方程式。0 0 钢尺名义长钢尺名义长(m)；t t0 0 标准温度，一般取标准温度，一般取20；d d 尺长改正值尺长改正值(mm)；t 丈量时温度丈量时温度()钢的膨胀系数，钢的膨胀系数，1.21.21010-5-5/；1.1.尺长方程式：尺长方程式：=0+d+(t-t0)

8、02023年11月15日星期三 14例例：用一检定过的：用一检定过的30米钢尺沿倾斜地面丈量米钢尺沿倾斜地面丈量AB距离，数据见距离，数据见 下表。该钢尺的尺长方程式如下，请整理量距成果。下表。该钢尺的尺长方程式如下，请整理量距成果。mCtmmm30)20(102.18.1305-(注：注：钢尺膨胀系数钢尺膨胀系数 =0.00001150.0000125为钢尺温度变为钢尺温度变 化化1度时，单位长度的变化量。度时，单位长度的变化量。)尺段长度及量距精度计算尺段长度及量距精度计算2023年11月15日星期三 15 5.2 5.2 视距测量视距测量5.2.1 视距测量概述视距测量概述n视距测量是一

9、种间接测距方法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分划的视距标尺(地形塔尺或普通水准尺地形塔尺或普通水准尺)，根据光学，根据光学原理可以同时测定两点间的水平距离和高差原理可以同时测定两点间的水平距离和高差.n其中测量距离的相对误差约为其中测量距离的相对误差约为1/300，低于钢尺量距；，低于钢尺量距；n测定高差的精度低于水准测量测定高差的精度低于水准测量;n视距测量广泛用于地形测量的视距测量广泛用于地形测量的 碎部测量中。碎部测量中。2023年11月15日星期三 165.2.2 视准轴水平时的视距

10、计算公式视准轴水平时的视距计算公式AB为待测距离，在A点安置经纬仪，B点竖立视距尺，设望远镜视线水平，瞄准B点的视距尺，此时视线与视距尺垂直。2023年11月15日星期三 17视线水平时的视距测量公式视线水平时的视距测量公式:(1)水平距离公式:(2)高差公式:vihAB-lcKlD100(3)B点高程:viHhHHAABAB-2023年11月15日星期三 185.2.3 视线倾斜时视线倾斜时的视距测量公式的视距测量公式(1)水平距离公式水平距离公式:(2)初算高差初算高差:(3)高差公式高差公式:2coscosKlDDsincossinKlDhABviKlhAB-2sin212023年11月

11、15日星期三 19（1 1）在测站）在测站 A 安安置经纬仪，量取仪器置经纬仪，量取仪器高高 i，在测点，在测点 B 竖立竖立视距尺；视距尺；（2 2）照准视距尺，用上下视距丝分别在尺上）照准视距尺，用上下视距丝分别在尺上读取读数，算出视距间隔读取读数，算出视距间隔l（l=下丝读数下丝读数-上丝读上丝读数）。也可先将中丝对准仪器高读竖直角，然后把数）。也可先将中丝对准仪器高读竖直角，然后把上丝对准邻近整数刻划后直接读取视距间隔；上丝对准邻近整数刻划后直接读取视距间隔；5.2.4 5.2.4 视距测量视距测量观测与计算方法观测与计算方法2023年11月15日星期三 20（3 3）转动竖盘指标水）

12、转动竖盘指标水准管微动螺旋使竖盘指标准管微动螺旋使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖水准管气泡居中，读取竖盘读数，算出竖直角。对盘读数，算出竖直角。对有竖盘指标自动归零装置有竖盘指标自动归零装置的仪器，应打开自动归零的仪器，应打开自动归零装置后再读数；装置后再读数；5.2.4 5.2.4 视距测量视距测量观测与计算方法观测与计算方法（4 4）根据视距公式，计算水平距离和高差）根据视距公式，计算水平距离和高差及立尺点的高程。及立尺点的高程。2023年11月15日星期三 21一、概述一、概述n电磁波测距电磁波测距(Electro-magnetic Distance Measuring，EDM)是用电磁

13、波是用电磁波(光波或微波光波或微波)作为载波，传输测距信作为载波，传输测距信号，以测量两点间距离的一种方法。号，以测量两点间距离的一种方法。nEDM具有测程长、精度高、作业快、工作强度低、几具有测程长、精度高、作业快、工作强度低、几乎不受地形限制等优点。乎不受地形限制等优点。n1948年，瑞典年，瑞典AGA(阿嘎阿嘎)公司公司(现更名为现更名为Geotronics捷创捷创力公司力公司)研制成功了世界上第一台电磁波测距仪，研制成功了世界上第一台电磁波测距仪，n它采用白炽灯发射的光波作载波，应用了大量的电子管它采用白炽灯发射的光波作载波，应用了大量的电子管元件，仪器相当笨重且功耗大。元件，仪器相当

14、笨重且功耗大。n为避开白天太阳光对测距信号的干扰，只能在夜间作业，为避开白天太阳光对测距信号的干扰，只能在夜间作业，测距操作和计算都比较复杂。测距操作和计算都比较复杂。5.3 5.3 电磁波测距电磁波测距及全站仪2023年11月15日星期三 22n1960年世界上成功研制出了第一台红宝石激光器和第一台年世界上成功研制出了第一台红宝石激光器和第一台氦氦-氖激光器，氖激光器，1962年砷化镓半导体激光器研制成功。年砷化镓半导体激光器研制成功。n与白炽灯比较，激光的优点是发散角小、穿透力强、传输与白炽灯比较，激光的优点是发散角小、穿透力强、传输的距离远、不受太阳光干扰、基本上可以全天侯作业。的距离远

15、、不受太阳光干扰、基本上可以全天侯作业。n1967年年AGA公司推出了世界上第一台商品化的激光测距仪公司推出了世界上第一台商品化的激光测距仪AGA-8。n该仪器采用该仪器采用5mw的氦的氦-氖激光器作发光元件，白天测程为氖激光器作发光元件，白天测程为40km，夜间测程达，夜间测程达60km，测距精度，测距精度(5mm+1ppm)，主机重，主机重量量23kg。n我国的武汉地震大队也于我国的武汉地震大队也于1969年研制成功了年研制成功了JCY-1型激光型激光测距仪，测距仪，1974年又研制并生产了年又研制并生产了JCY-2型激光测距仪。该仪型激光测距仪。该仪器采用器采用2.5mw的氦的氦-氖激光

16、器作发光元件，白天测程为氖激光器作发光元件，白天测程为20km，测距精度测距精度(5mm+1ppm)，主机重量，主机重量16.3kg。2023年11月15日星期三 23n随着半导体技术的发展，从随着半导体技术的发展，从60年代末年代末70年代初起，采年代初起，采用砷化镓发光二极管作发光元件的红外测距仪逐渐在用砷化镓发光二极管作发光元件的红外测距仪逐渐在世界上流行起来。世界上流行起来。n与激光测距仪比较，红外测距仪有体积小、重量轻、与激光测距仪比较，红外测距仪有体积小、重量轻、功耗小、测距快、自动化程度高等优点。功耗小、测距快、自动化程度高等优点。n由于红外光的发散角比激光大，所以红外测距仪的测由于红外光的发散角比激光大，所以红外测距仪的测程一般小于程一般小于15km。n现在的红外测距仪已经和电子经纬仪及计算机软硬件现在的红外测距仪已经和电子经纬仪及计算机软硬件制造在一起，形成了全站仪，并向着自动化、智能化制造在一起，形成了全站仪，并向着自动化、智能化和利用蓝牙技术实现测量数据的无线传输方向飞速发和利用蓝牙技术实现测量数据的无线传输方向飞速发展。展。2023年11月15日星期三 24二、