工程測(cè)量施工技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)講義PPT

1、“工程測(cè)量”課程教學(xué)課件“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材交通土木工程測(cè)量(修訂版)第三章 距離測(cè)量學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)光電測(cè)距、尺子量距和光學(xué)測(cè)距三種距離測(cè)量原理與方法，在掌握現(xiàn)代光電測(cè)距技術(shù)原理與方法基礎(chǔ)上，掌握鋼尺量距、光學(xué)視距基本方法。第一節(jié) 光電測(cè)距原理 一、基本原理光電測(cè)距，即是以光和電子技術(shù)測(cè)量距離?；蛘哒f(shuō)，以光和電子測(cè)量距離的技術(shù)。光束速度c經(jīng)過(guò)了二倍的距離，即2D；同時(shí)，測(cè)距儀測(cè)出光束從發(fā)射到接收期間的時(shí)間t2D 。根據(jù)速度乘以時(shí)間得路程的原理，便可知，2D=ct2D， 實(shí)現(xiàn)式(3-1)的基本條件：t2D的測(cè)定，相位法、脈沖法 二、相位法測(cè)距原理 實(shí)質(zhì):利用測(cè)定光波的相位移代替測(cè)定t2D實(shí)現(xiàn)距

2、離的測(cè)量。1光的調(diào)制：使發(fā)射的光束成為一種光強(qiáng)度有規(guī)律明暗變化的調(diào)制光波。A-B-A2距離D與相位移的關(guān)系：3.測(cè)尺和尺段：=2(N+N) (3-6) D=u(N+N)u稱(chēng)為測(cè)尺，N稱(chēng)為整尺段，N稱(chēng)為尾尺段。4.組合測(cè)距過(guò)程：D=uN 1)設(shè)測(cè)尺。相位法按上式采用多測(cè)尺組合測(cè)距過(guò)程。如采用u1、u2，一般地設(shè)f115MHZ，精測(cè)尺u1=10m， f2150kHZ，粗測(cè)尺u2=1000m。2 )組合測(cè)距過(guò)程D=uN(1)以u(píng)1測(cè)量距離得N1。例如N1=0.8654，把N1及u1代入式(3-9)得D1=8.654m。(2)以u(píng)2測(cè)量距離得N2。例如N2=0.9875，把N2及u2代入式(3-9)得

3、D2=987.5m。(3)組合完整的距離值。將u1、u2測(cè)量距離值組合為完整的距離值，如圖，其中的7.5不顯示，則組合的距離值是988.654m。三、相位法測(cè)距儀的基本結(jié)構(gòu)1.調(diào)制信號(hào)發(fā)生器：發(fā)出調(diào)制信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行調(diào)制；同時(shí)發(fā)出參考信號(hào)er給測(cè)相裝置。2.光源：一般采用砷化鎵發(fā)光二極管(GaAs，紅外光) ，直接受調(diào)制信號(hào)控制發(fā)射調(diào)制光波(頻率為f) 。3.接收裝置：接收反射回測(cè)距儀的調(diào)制光波，把接收的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)em，該信號(hào)提供給測(cè)相裝置。4.測(cè)相裝置：在測(cè)相裝置通過(guò)對(duì)電信號(hào)em 、參考信號(hào)er進(jìn)行相位比較測(cè)定 N和N， 在處理方法上利用自動(dòng)數(shù)字測(cè)相電子電路技術(shù)把相位移轉(zhuǎn)換成距離D直接顯示

4、出來(lái)。5.反射器：精密測(cè)距的合作目標(biāo)。 6.電源第二節(jié) 紅外測(cè)距儀及其使用一、紅外測(cè)距儀的類(lèi)型紅外測(cè)距儀，是以發(fā)射紅外光的光源裝備的光電測(cè)距儀。1.類(lèi)型：按測(cè)程：短程測(cè)距儀，中程測(cè)距儀，遠(yuǎn)程測(cè)距儀，超遠(yuǎn)程測(cè)距儀。按基本功能的類(lèi)型有：1)專(zhuān)用型：只用于測(cè)量距離。2)半站型：測(cè)距儀與光學(xué)經(jīng)緯儀組合在一起，稱(chēng)為半站型儀器。3)全站型：測(cè)距儀與光電經(jīng)緯儀組合的儀器，或者測(cè)距儀與光電經(jīng)緯儀結(jié)合為一體化儀器，稱(chēng)為全站型儀器，簡(jiǎn)稱(chēng)全站器。二、D3000紅外測(cè)距儀的技術(shù)指標(biāo)1.測(cè)距精度： m=(a+bD) m=(5mm+5ppm.Dkm )2.測(cè)程：在滿(mǎn)足測(cè)距精度的條件下測(cè)距儀可能測(cè)得的最大距離。 1.2km

5、3.2km。與大氣狀況及反射器棱鏡數(shù)有關(guān)。三、D3000紅外測(cè)距儀主要設(shè)備1.測(cè)距儀主機(jī)：外貌：前面板，操作面板。 2.反射器單棱鏡、三棱鏡反射器直角棱鏡反射器有三個(gè)特點(diǎn)：1)反射器的入射光線(xiàn)和反射光線(xiàn)的方向相反，且線(xiàn)徑互相平行。利于瞄準(zhǔn)目標(biāo)2)可以根據(jù)測(cè)程的長(zhǎng)短增減棱鏡的個(gè)數(shù)。3)反射器有本身的規(guī)格參數(shù)。反射器與測(cè)距儀配合使用，不要隨意更換。測(cè)程短 1km 測(cè)程長(zhǎng)3km3.蓄電池、充電器4.氣象儀器四、D3000紅外測(cè)距儀的一般使用1.基本操作(半站型)1)經(jīng)緯儀和反射器的安置。 2)測(cè)距儀的安置。(1)安裝電池。(2)把測(cè)距儀裝載在經(jīng)緯儀的支柱上。3)瞄準(zhǔn)反射器。(1)經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)反射器。覘

6、牌中心。(2)測(cè)距儀瞄準(zhǔn)反射器。4)開(kāi)機(jī)檢查。5)測(cè)距。正常測(cè)距、跟蹤測(cè)距、連續(xù)測(cè)距、平均測(cè)距。6)測(cè)量氣象元素。7)關(guān)機(jī)收測(cè)。2.紅外測(cè)距儀使用中的注意問(wèn)題： 測(cè)線(xiàn)環(huán)境要求：大氣透明度比較好，測(cè)線(xiàn)沒(méi)有障礙物；測(cè)線(xiàn)上只架設(shè)一個(gè)反射器，不得存在多個(gè)反射器；測(cè)線(xiàn)上沒(méi)有強(qiáng)烈光源，太陽(yáng)光不得對(duì)射測(cè)距儀。第三節(jié) 光電測(cè)距成果處理一、儀器改正。主要內(nèi)容：加常數(shù)改正。 測(cè)距儀在一條已知邊的測(cè)距結(jié)果總與已知邊相差的一個(gè)固定值，就是測(cè)距儀的加常數(shù)，用k表示。 k值可通過(guò)檢定測(cè)距儀(包括反射器)得到。二、氣象改正。1.氣象改正原理公式2.氣象改正實(shí)用公式：測(cè)距儀光源不同，參考?xì)庀笤夭煌?，按原理公式推證的實(shí)用公式

7、也不同。1)D3000紅外測(cè)距儀的氣象改正的實(shí)用公式氣壓?jiǎn)挝籯pa，溫度單位攝氏，Dtp單位毫米，Dokm以單位公里。三、平距化算1.概念一般情況下，光電測(cè)距邊兩端點(diǎn)不可能同高程，光電測(cè)距邊是一條傾斜邊。把傾斜的測(cè)距邊化算為端點(diǎn)同高程的直線(xiàn)距離的工作，稱(chēng)為平距化算。2.平距化算的輔助參數(shù)：1)地球曲率影響參數(shù)：C=16.19Dkm。2)折光角：k=0.13， r=2.10Dkm3)豎直角：3.平距化算的幾個(gè)公式1)平均型平距化算公式。DAB= ABcos(+C-) （3-28）DAB=Dcos( +14.09”Dkm) (3-29)2)測(cè)站型平距化算公式。DAB= ABsin(Z-2C+ )

8、(3-30)DAB=Dsin(Z-30.30 Dkm) (3-31)3)鏡站型平距化算公式。DAB= ABsin(Z+ ) (3-32)DAB= Dsin(Z+2.10 Dkm) (3-33)第四節(jié) 鋼尺量距原理與方法一、概述傳統(tǒng)上所謂的尺子量距方法。鋼尺量距基本工作：定線(xiàn)、丈量、計(jì)算。鋼尺量距方法： 一般量距方法、精密量距方法。二、定線(xiàn)的方法：有目測(cè)法和經(jīng)緯儀法。定線(xiàn)，把分段點(diǎn)確定在待量直線(xiàn)上的工作。1.目測(cè)法：二點(diǎn)法、趨近法、傳遞法。2.經(jīng)緯儀法：精密定線(xiàn)方法，有縱絲法和分中法。1.目測(cè)法定線(xiàn)：1) 二點(diǎn)法目測(cè)定線(xiàn)，二端為準(zhǔn)，概量定點(diǎn)。一般在平地。(1)在A、B端點(diǎn)上樹(shù)立標(biāo)桿；(2)一指揮

9、者立B點(diǎn)標(biāo)桿后瞄A點(diǎn)的標(biāo)桿；(3)二位定點(diǎn)人員按整尺段從A概量至1號(hào)點(diǎn)，根據(jù)指揮確定1號(hào)點(diǎn)位置立在AB視線(xiàn)上； (4)按(3)的做法依次把2、3、4 等分段點(diǎn)定在AB線(xiàn)上。2.經(jīng)緯儀法：1)縱絲法：經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡十字絲縱絲為準(zhǔn) ，概量定點(diǎn)。(1)在丈量直線(xiàn)一端A安置經(jīng)緯儀，望遠(yuǎn)鏡精確瞄準(zhǔn)另一端B樹(shù)立的目標(biāo)，此時(shí)照準(zhǔn)部在水平方向上不得轉(zhuǎn)動(dòng)；(2)沿BA方向按尺段長(zhǎng)概量B1；(3)縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡瞄到1處附近，指揮1號(hào)分段點(diǎn)測(cè)釬定在十字絲的縱絲影像上。(4)仿步驟(2)(3)，依次在AB線(xiàn)上定分段點(diǎn)2、3、4三、鋼尺一般丈量法 1.準(zhǔn)備工作：1)主要工具：鋼尺、垂球、測(cè)釬、標(biāo)桿等。鋼尺完好，刻劃清楚。 2

10、)工作人員組成：主要工作人員是拉尺、讀數(shù)、記錄共2-3人。3)場(chǎng)地：比較平坦，已定線(xiàn)，并插有測(cè)釬。 2.丈量工作：1)往測(cè)：從A丈量至B，逐段丈量整尺段n，尺段長(zhǎng)為lo；最后丈量零尺段長(zhǎng)q。長(zhǎng)度為D往；2)返測(cè)：從B丈量至A，返測(cè)全長(zhǎng)長(zhǎng)度為D返。3.計(jì)算與檢核：1)計(jì)算 D往=n lo往 +q往 (3-35) D返=n lo返+q返 (3-36)2)檢核 D=D往-D返 (3-37)四、精密量距方法 1.準(zhǔn)備工作：1)工具：鋼尺、彈簧秤、溫度計(jì)等。檢驗(yàn)鋼尺，且有尺長(zhǎng)方程式。 l=lo+lo +(t-to)lo (3-41)2)人員：主要5人。3)場(chǎng)地：(1)經(jīng)整理便于丈量；(2)定線(xiàn)后的分段點(diǎn)

11、設(shè)有精確的標(biāo)志2.精密量距。一尺段丈量方法：1)拉尺。拉尺員拉掛有彈簧秤的鋼尺，拉力指示為100N (30米) ，鋼尺面刻劃與分段點(diǎn)標(biāo)志對(duì)齊。2)讀數(shù)。二位讀數(shù)員依次讀取分段點(diǎn)標(biāo)志橫線(xiàn)所對(duì)的鋼尺刻劃值。前端讀數(shù)員讀至cm，后端讀數(shù)員讀至0.5mm，如前端讀數(shù)l前=29.9800m，后端讀數(shù)l后=75.5mm。3)記錄。記錄l前、 l后，計(jì)算尺段丈量值 l= l前- l后。4)重復(fù)丈量。按步驟1)、2)、3)重復(fù)丈量和記錄，計(jì)算獲得l”、l”。5)檢核。l容=23mm。6)記錄溫度t，抄錄尺段高差h。3.計(jì)算：1)二項(xiàng)改化計(jì)算:(1)各尺段尺長(zhǎng)改正數(shù)li計(jì)算：(2)各尺段溫度改正數(shù)計(jì)算：二項(xiàng)改正

12、后的尺段長(zhǎng)為 2)平距化算：2)計(jì)算與檢核：五、鋼尺量距的誤差 鋼尺丈量誤差包括有鋼尺本身誤差、操作誤差和外界影響誤差。 1.鋼尺本身誤差：包括尺長(zhǎng)誤差和檢定誤差。一般地，這類(lèi)誤差少于0.5mm。2.操作誤差：包括溫度誤差、拉力誤差、定線(xiàn)誤差、垂曲誤差、對(duì)點(diǎn)讀數(shù)誤差等。 3.外界影響誤差：主要是風(fēng)力、氣溫的影響，一般在陰天、微風(fēng)的天氣，外界環(huán)境對(duì)鋼尺丈量的誤差影響比較小。 A-1-2-15-B精密鋼尺丈量與計(jì)算的例子 表3-3第五節(jié) 光學(xué)測(cè)距原理與方法一、概述1.基本原理：根據(jù)幾何光學(xué)原理，應(yīng)用三角定理進(jìn)行測(cè)距的技術(shù)。余切定理可知A、B二點(diǎn)的距離D為2.光學(xué)測(cè)距方式：光學(xué)測(cè)距的方式依角度和尺長(zhǎng)

13、的測(cè)量方法不同而異。二、視距法測(cè)量距離視距法測(cè)距是利用測(cè)量?jī)x器望遠(yuǎn)鏡十字絲的上、下絲獲得尺子刻劃讀數(shù)M、N，從而實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量技術(shù)。3.平視距測(cè)量方法：1)經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸處于水平狀態(tài)瞄準(zhǔn)直立的尺子(如木制標(biāo)尺)；2)利用望遠(yuǎn)鏡讀取上、下絲所截的尺面上刻劃值M、N(l上、l下)； 3)按式(3-53)計(jì)算，按式(3-65)計(jì)算距離D。l=N-M= l下-l上 (3-53)D=100l (3-65)4.斜視距測(cè)量平距計(jì)算公式A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，B立尺；測(cè)豎直角為，讀數(shù)為M、N(l上、l下) ，計(jì)算：DAB=100(l上-l下)cos2 (3-69)解答參考13按下表成果處理。光電測(cè)距得到的傾斜距離D=1265.543m,豎直角=33641,氣壓P=98.6kpa,空氣溫度t=31.3,儀器的加常數(shù)k=-29mm,已知?dú)庀蟾恼绞琼?xiàng)目數(shù) 據(jù)處理參數(shù)處理后的距離說(shuō) 明距離觀(guān)測(cè)值D: