距離測量與直線定向.ppt

版權(quán)所有：河南工程學院土木工程系 時 間 ：2011年10月,第三章 距離測量與直線定向,本章主要內(nèi)容,第一節(jié) 鋼尺量距 第二節(jié) 視距測量 第三節(jié) 直線定向 第四節(jié) 電磁波測距 第五節(jié) 全站型電子速測儀,第一節(jié) 鋼尺量距,一、量距工具,1、鋼尺,2、鋼尺量距的輔助工具,兩點間目測定線,二、 鋼尺量距的一般方法,1、直線定線 標定各尺段端點在同一直線上的工作稱為直線定線。,目測定線,經(jīng)緯儀定線,經(jīng)緯儀定線,當直線定線精度要求較高時，可用經(jīng)緯儀定線。,2、平坦地面的量距,平坦地面的距離丈量,A、B兩點間的水平距離為：,為了校核、提高精度，還要進行返測，用往、返測長度之差 與全長平均數(shù)D平均之比，并化成分子為1的分數(shù)來衡量距離丈量的精度。這個比值稱為相對誤差K：,式中：n 尺段數(shù)； l 鋼尺的尺長； q 不足一整尺的余長。,平坦地區(qū)鋼尺量距相對誤差不應(yīng)大于1/2000,平量法 若地面高低起伏不平，可將鋼尺拉平丈量。,3、傾斜地面丈量,平量法,斜量法,斜量法 當傾斜地面的坡度比較均勻時，可沿斜面直接丈量出AB的傾斜距離，測出地面傾斜角或AB兩點間的高差，按下式計算AB的水平距離。,（33） 或,4、鋼尺的檢定,由于鋼尺材料的質(zhì)量及制造誤差等因素的影響，其實際長度和名義長度往住不一樣，而且鋼尺在長期使用中因受外界條件變化的影響也會引起尺長的變化。,尺長方程,鋼尺的檢定方法,(1)、比長檢定法 (2)、基線檢定法,5、鋼尺量距精密方法（1/10000）,精密量距結(jié)果應(yīng)進行以下三項改正,（1）、尺長改正,（2）、溫度改正, 鋼尺膨脹系數(shù) t 丈量時溫度 t0 標準溫度,（3）、傾斜改正,每一尺段改正后的水平距離為：,尺長誤差 溫度誤差 拉力誤差 鋼尺傾斜誤差 定線誤差 丈量誤差,6、鋼尺量距誤差及注意事項,第二節(jié) 視距測量,一、視距測量原理,視距測量是利用視距絲配合標尺讀數(shù)來完成的。,望遠鏡十字絲環(huán),、視距測量原理,對于倒像望遠鏡：下絲在標尺上的讀數(shù)為a， 上絲在標尺上的讀數(shù)為b， 視距間隔 l（l=a-b）， 則水平距離D有：,（通常情況下k=100）,2、視準軸水平時的距離和高差公式,視準軸水平時的視距公式為：,測站點到立尺點的高差為：,i 儀器高，是樁頂?shù)絻x器水 平軸的高度； v 中絲在標尺上的讀數(shù)。,3、視準軸傾斜時的距離和高差公式,傾斜距離L為：,或,水平距離D為：,高差h為：,4、 視距測量誤差及注意事項,此外還有：標尺分劃誤差、豎直角觀測誤差、 視距常數(shù)誤差等。,第三節(jié) 直線定向,確定直線與標準方向之間的水平角度稱為直線定向。,三種標準方向間的關(guān)系,一、標準方向的分類,1、真子午線方向,通過地球表面某點的真子午線的切線方向，稱為該點的真子午線方向。,真子午線的切線方向,2磁子午線方向,磁子午線方向是磁針在地球磁場的作用下，磁針自由靜止時其軸線所指的方向。,P北極 P磁北極,3坐標縱軸方向,我國采用高斯平面直角坐標系，6帶或3帶都以該帶的中央子午線為坐標縱軸，因此取坐標縱軸方向作為標準方向。,高斯平面直角坐標系,1、真子午線方向是用天文測量方法或用陀螺經(jīng)緯儀測定的。,陀螺儀GP1-2A,2、磁子午線方向可用羅盤儀測定。,DQL-1型森林羅盤儀,DQL-1B型森林羅盤儀,二、直線方向的表示方法,1、方位角,1）方位角的定義,從直線起點的標準方向北端起，順時針方向量至直線的水平夾角，稱為該直線的方位角；其角值范圍為0 360。,2,2）幾種方位角之間的關(guān)系,磁偏角真北方向與磁北方向之間的夾角； 子午線收斂角真北方向與坐標北方向之間的夾角。,當磁北方向或坐標北方向偏于真北方向東側(cè)時， 和為正；偏于西側(cè)時， 和為負。,2、 象限角,某直線的象限角是由直線起點的標準方向北端或南端起，沿順時針或逆時針方向量至該直線的銳角，用R表示。,（北）,（西）,y（東）,（南）,x,o,RO1,RO3,RO2,RO4,O1,O2,O3,O4,1,2,3,4,O1=RO1,O2=180RO2,O3=180 RO3,O4=360RO4,第四節(jié) 電磁波測距,電磁波測距儀是用電磁波（光波或微波）作為載波傳輸測距信號以測量兩點間距離的一種方法。,電磁波測距儀的分類： 1、光電測距儀 （可見光、紅外光、激光） 2、微波測距儀 （無線電波、微波）,紅外測距儀,電磁波測距儀的優(yōu)點： 1、測程遠、精度高。 2、受地形限制少等優(yōu)點。 3、作業(yè)快、工作強度低。,建筑工程測量中應(yīng)用較多的是短程 紅外光電測距儀。,光電測距儀是通過測量光波在待測距離D上 往、返傳播的時間t2D，計算待測距離D：,式中：c 光波在空氣中的傳播速度,一、測距原理,二、測距方法,1、脈沖式,脈沖式光電測距儀是將發(fā)射光波的光強調(diào)制成 一定頻率的尖脈沖，通過測量發(fā)射的尖脈沖在待測 距離上往返傳播的時間來計算距離。,：脈沖的振蕩頻率,q：計數(shù)器計得的時鐘 脈沖個數(shù),計數(shù)器只能記憶整數(shù)個時鐘脈沖，不 足一周期的時間被丟掉了。測距精度較 低，一般在“米”級，最好的達“分米”級。,2、相位式,相位式光電測距儀是將發(fā)射光強調(diào)制成正弦波的形式，通過測量正弦光波在待測距離上往、返傳播的相位移來解算時間。,將返程的正弦波以棱鏡站為中心對稱展開后的圖 形：,三、紅外測距儀及使用,1、ND3000紅外相位式測距儀,ND3000紅外相位式測距儀,2、REDmini2測距儀,REDmini2測距儀,反射棱鏡與覘牌,加常數(shù)K=L L（mm）,乘常數(shù)R的單位是mm/km,對于觀測值為L的距離，其常數(shù)改正值為：,四、距離計算：,1、儀器常數(shù)改正（測距儀的乘常數(shù)R和加常數(shù)K）,2、氣象改正,RED mini 測距儀的氣象改正公式為：,式中：Lt氣象改正值，單位為mm； P測站氣壓，單位為mmHg， 1 mmHg=133.322Pa； t測站溫度，單位為C； L距離，單位為km 。,3、傾斜改正,L經(jīng)過常數(shù)改正和氣象改正后的距； 經(jīng)緯儀測定的測線豎直角。,防止日曬雨淋，在儀器使用和運輸中應(yīng)注意防震。 嚴防陽光及強光直射物鏡，以免損壞光電器件。 儀器長期不用時，應(yīng)將電池取出。 測線應(yīng)離開地面障礙物一定高度，避免通過發(fā)熱體 和較寬水面上空，避開強電磁場干擾的地方。,五、光電測距的注意事項,鏡站的后面不應(yīng)有反光鏡和強光源等背景干擾。 應(yīng)在大氣條件比較穩(wěn)定和通視良好的條件下觀測。,第五節(jié) 全站型電子速測儀,電子速測儀又稱全