第04章距离测量

1、1 一一 、钢尺量距钢尺量距 二、普通视距测量二、普通视距测量 三、光电测距仪三、光电测距仪 四、四、全站仪全站仪 五、直线定向五、直线定向 主要知识点：主要知识点： 2 测量地面两点之间的测量地面两点之间的水平距离。水平距离。 钢尺量距钢尺量距 普通视距普通视距 光电测距光电测距 GPSGPS测距测距 3 （一）量距工具 端点尺端点尺刻线尺刻线尺 一、钢尺量距一、钢尺量距 4 （二）普通钢尺量距（二）普通钢尺量距（1/10001/50001/10001/5000） 1 1、直线定线、直线定线 在同一直线上标定出各尺段端点的工作称为在同一直线上标定出各尺段端点的工作称为直线定线。直线定线。 按

2、精度要求的不同，直线定线分为：按精度要求的不同，直线定线分为： 目估法定线（一般钢尺量距）目估法定线（一般钢尺量距） 经纬仪定线（精密钢尺量距）经纬仪定线（精密钢尺量距） 5 A A B B12345 目估法定线目估法定线 经纬仪定线经纬仪定线 6 2 2、平坦地面的量距、平坦地面的量距 A A、B B两点间的水平距离为：两点间的水平距离为： qnlD 式中：式中：n n 尺段数；尺段数； l l 钢尺的尺长；钢尺的尺长； q q 不足一整尺的余长。不足一整尺的余长。 7 为了校核、提高精度，还要进行返测，为了校核、提高精度，还要进行返测，取往、返测取往、返测 距离的平均值作为直线距离的平均值

3、作为直线AB最终的水平距离。并最终的水平距离。并用往、用往、 返测长度之差返测长度之差 与全长平均数与全长平均数 之比，并化成分之比，并化成分 子为子为1 1的分数来衡量距离丈量的精度。这个比值称为的分数来衡量距离丈量的精度。这个比值称为 相对误差相对误差K K： D平均 D 返往 平均 DD D K 1 平坦地区钢尺量距相对误差平坦地区钢尺量距相对误差不应大于不应大于1/30001/3000 量距困难地区钢尺量距相对误差量距困难地区钢尺量距相对误差不应大于不应大于1/10001/1000 8 3 3、倾斜地面丈量、倾斜地面丈量 在困难地区钢尺量距相对误差在困难地区钢尺量距相对误差不应大于不应

4、大于1/10001/1000 当地面坡度较大，不可能将整根钢尺拉平丈量当地面坡度较大，不可能将整根钢尺拉平丈量 时，则可时，则可将直线分成若干小段将直线分成若干小段进行丈量。每段的进行丈量。每段的 长度视坡度大小、量距的方便而定。长度视坡度大小、量距的方便而定。 9 （三）精密钢尺量距（三）精密钢尺量距（1/10000） 1 1、经纬仪定线、经纬仪定线 将经纬仪安置于将经纬仪安置于A A点，瞄准点，瞄准B B点，然后点，然后在在ABAB的视线的视线 上上用钢尺量距，依次定出比钢尺一整尺略短的尺段端用钢尺量距，依次定出比钢尺一整尺略短的尺段端 点点1 1，2 2，。在各尺段端点打入木桩，桩顶高出

5、地面。在各尺段端点打入木桩，桩顶高出地面 5cm5cm10cm10cm，在每个桩顶刻划十字线，其中一条在，在每个桩顶刻划十字线，其中一条在 ABAB方向上，另一条垂直方向上，另一条垂直ABAB方向，以其交点作为钢尺方向，以其交点作为钢尺 读数的依据。读数的依据。 A A B B12345 10 2 2、量距、量距 量距是用经过量距是用经过检定的钢尺检定的钢尺，两人拉尺，两人读数，一人记，两人拉尺，两人读数，一人记 录及观测温度。录及观测温度。 量距时由后尺手用弹簧秤控制施加于钢尺的拉力量距时由后尺手用弹簧秤控制施加于钢尺的拉力(30 m(30 m钢尺，钢尺， 标准拉力为标准拉力为100 N)1

6、00 N)。前、后读数员应同时在钢尺上读数，估。前、后读数员应同时在钢尺上读数，估 读到读到0.5mm0.5mm。每尺段要移动钢尺三次不同位置每尺段要移动钢尺三次不同位置，三次丈量结，三次丈量结 果的互差不应超过果的互差不应超过2mm2mm，取三段丈量结果的平均值作为尺段，取三段丈量结果的平均值作为尺段 的最后结果。的最后结果。 随之进行返测，如要进行温度和倾斜改正，还要观测现随之进行返测，如要进行温度和倾斜改正，还要观测现 场温度和各桩顶高差。场温度和各桩顶高差。 11 经过检定的钢尺长度可用尺长方程式：经过检定的钢尺长度可用尺长方程式： 000 )(lttlllt t l 0 l l 0

7、t t )(10 05 C 温度为温度为t t时的钢尺实际长度；时的钢尺实际长度； 钢尺的名义长度；钢尺的名义长度； 尺长改正值，检定时实际长度与名誉长度之差尺长改正值，检定时实际长度与名誉长度之差 钢尺膨胀系数，一般取钢尺膨胀系数，一般取=1.25=1.25 钢尺检定时的温度；钢尺检定时的温度； 量距时的温度。量距时的温度。 0 t 3 3、尺长方程式：、尺长方程式： 12 4、精密钢尺量距成果整理、精密钢尺量距成果整理 精密量距结果应进行以下三项改正：精密量距结果应进行以下三项改正： 1 1）尺长改正）尺长改正 2 2）温度改正）温度改正 l l ll l l l l d 0 0 0 检

8、lttlt)( 0 l 全长改正数全长改正数 0 l 名义长度名义长度 l 任一尺段任一尺段 钢尺膨胀系数钢尺膨胀系数 t t 丈量时温度丈量时温度 t t0 0 标准温度 标准温度 13 当当l为斜距时应换算成平距为斜距时应换算成平距d d，则倾斜改正值为：，则倾斜改正值为： l l h llhlldlh 2 1 2 2 2 1 22 )1 ()( 将上式将上式 项展开成级数：项展开成级数： 2 1 2 2 )1 ( l h 3 42 4 4 2 2 82 1) 82 1 ( l h l h l h l h llh 取第一项取第一项 l h l h 2 2 3 3）倾斜改正）倾斜改正 每一尺

9、段改正后的水平距离为：每一尺段改正后的水平距离为： htd lllld 14 例题：用尺长方程为：例题：用尺长方程为： 的钢尺实测的钢尺实测ABAB尺段，长度尺段，长度l l =29.896m=29.896m，A A、B B两两 点间高差点间高差h=0.272m,h=0.272m,测量时的温度测量时的温度t=25.8t=25.8C C，试，试 求求ABAB尺段的水平距离。尺段的水平距离。 mCtCmmlt30)20(1025. 10025. 030 015 解解：1 1）尺长改正）尺长改正 mml l l l d 0025.0)896.29 30 0025.0 ( 0 15 3 3）倾斜改正）

10、倾斜改正 4 4）A-BA-B尺段水平距离尺段水平距离 m m m l h l h 0012.0 896.292 )272.0( 2 22 mlllld htd 900.29 2 2）温度改正）温度改正 m mCCC lttlt 0022.0 896.29)208.25(1025.1 )( 00105 0 16 （四）钢尺量距误差及注意事项（四）钢尺量距误差及注意事项 1、尺长误差、尺长误差 2、温度误差、温度误差 3、拉力误差、拉力误差 4 4、钢尺倾斜误差、钢尺倾斜误差 5 5、定线误差、定线误差 6 6、丈量误差、丈量误差 注意事项：注意事项： 1 1、距离丈量的三个基本要求是：、距离丈

11、量的三个基本要求是：“直、平、准直、平、准”。 2 2、丈量时尺身要置水平，尺要拉紧、丈量时尺身要置水平，尺要拉紧 3 3、钢尺在拉出和收卷时，要避免钢尺打卷、钢尺在拉出和收卷时，要避免钢尺打卷 4 4、尺子用过后，要用软布擦干净后上油。、尺子用过后，要用软布擦干净后上油。 误差：误差： 17 普通视距测量的精普通视距测量的精 度一般为度一般为1/2001/300， 但由于操作简便，不但由于操作简便，不 受地形起伏限制，可受地形起伏限制，可 同时测定同时测定距离和高差距离和高差， 被广泛用于测距精度被广泛用于测距精度 要求不高的地形测量要求不高的地形测量 中中。 二、普通视距测量二、普通视距测

12、量 18 普通视距测量原理普通视距测量原理 望远镜十字丝环望远镜十字丝环 视距丝视距丝 利用望远镜内十字丝分利用望远镜内十字丝分 划板上的视距丝（上、下划板上的视距丝（上、下 丝）及刻有厘米分划的视丝）及刻有厘米分划的视 距标尺距标尺( (地形塔尺或普通水地形塔尺或普通水 准尺准尺) )，根据光学原理可以，根据光学原理可以 同时测定两点间的同时测定两点间的水平距水平距 离和高差。离和高差。 19 对于倒像望远镜：下丝在标尺上的读数为对于倒像望远镜：下丝在标尺上的读数为a a， 上丝在标尺上的读数为上丝在标尺上的读数为b b， 视距间隔视距间隔 l（l=a-b=a-b），）， 则水平距离则水平距

13、离D D有：有： K l D l D 2 2 1 1h2 固定值固定值 （约（约34342323） 1 a 2 a 1 b 2 b 1 v 2 v l2 l1 1 2 A D1 D2 i h2 、视距测量原理、视距测量原理 通常情况下通常情况下k=100k=100 lKlD100 仪器乘常数仪器乘常数 20 l df l () f Dlfp l 上下丝间的距离上下丝间的距离 仪器乘常数（仪器乘常数（100） 仪器加常数（仪器加常数（0） Dpfd D = 100l l df p l 21 视准轴水平时的视准轴水平时的视距视距公式为：公式为： lKlD100 测站点到立尺点的测站点到立尺点的高差

14、高差为：为： vih i 仪器高，是桩顶到仪器水仪器高，是桩顶到仪器水 平轴的高度；平轴的高度； v 中丝在标尺上的读数。中丝在标尺上的读数。 l1 2 a 2 b 2 v l2 2 h2 1 1 a 1 b 1 v D1 D2 A i h2 22 lOMON coscosOMOMONON， coscoslOMONl （） coscosDSkl 2 cosDkl AB hDtgiv MOMNON 90MM ONN O 23 例题：例题：如上图，在如上图，在A点量取经纬仪高度点量取经纬仪高度i=1.400m，望远，望远 镜照准镜照准B点标尺，中丝、上丝、下丝读数分别为点标尺，中丝、上丝、下丝读数

15、分别为v=1.400m， b=1.242m，a=1.558m，= 3= 32727 ,试求试求A、B两点间的两点间的 水平距离和高差。水平距离和高差。 解：解：1）尺间距）尺间距 2）水平距离）水平距离 3）高差）高差 mmbal316.0)242.1558.1( mmKlD49.31723cos316. 0100cos 22 m mmm viDh 90.1 40.140.1723tan49.31 tan 24 （1 1）在测站）在测站 A A 安置经纬仪，量取仪器高安置经纬仪，量取仪器高 i，在测点，在测点 B B 竖立视距尺；竖立视距尺； （2 2）照准视距尺，用上下视距丝分别在尺上读取读

16、数，算出视距）照准视距尺，用上下视距丝分别在尺上读取读数，算出视距 间隔间隔 l（l=下丝读数下丝读数- -上丝读数）。也可先将中丝对准仪器高读竖上丝读数）。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；直角，然后把上丝对准邻近整数刻划后直接读取视距间隔； 4 4、视距测量观测与计算方法、视距测量观测与计算方法 （3 3）转动竖盘指标水准管微动螺旋）转动竖盘指标水准管微动螺旋 使竖盘指标水准管气泡居中，读取使竖盘指标水准管气泡居中，读取 竖盘读数，算出竖直角。对有竖盘竖盘读数，算出竖直角。对有竖盘 指标自动归零装置的仪器，应打开指标自动归零装置的仪器，应打开

17、自动归零装置后再读数；自动归零装置后再读数； （4 4）根据视距公式，计算水平距）根据视距公式，计算水平距 离和高差及立尺点的高程。离和高差及立尺点的高程。 2 cosDkl AB hDtgiv 25 5、 视距测量误差及注意事项视距测量误差及注意事项 此外还有：标尺分划误差、竖直角观测误差、此外还有：标尺分划误差、竖直角观测误差、 视距常数误差等。视距常数误差等。 视距测量误差视距测量误差 26 1 1、概述、概述 电磁波测距电磁波测距( (E Electro-magnetic lectro-magnetic D Distance istance MMeasuringeasuring，EDM

18、EDM) ) 是用电磁波是用电磁波( (光波或微波光波或微波) )作为载波，传输测距信号，以作为载波，传输测距信号，以 测量两点间距离的一种方法。测量两点间距离的一种方法。EDMEDM具有测程长、精度高、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。作业快、工作强度低、几乎不受地形限制等优点。 19481948年，瑞典年，瑞典AGA(AGA(阿嘎阿嘎) )公司公司( (现更名为现更名为GeotronicsGeotronics捷创捷创 力公司力公司) )研制成功了世界上第一台研制成功了世界上第一台电磁波测距仪电磁波测距仪，它采，它采 用白炽灯发射的光波作载波，应用了大量的电子

19、管元件，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。为避开白天太阳光对测距信号仪器相当笨重且功耗大。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。的干扰，只能在夜间作业，测距操作和计算都比较复杂。 三、光电测距仪三、光电测距仪 27 19601960年世界上成功研制出了第一台红宝石激光器和第一年世界上成功研制出了第一台红宝石激光器和第一 台氦台氦- -氖激光器，氖激光器，19621962年砷化镓半导体激光器研制成功。与年砷化镓半导体激光器研制成功。与 白炽灯比较，白炽灯比较，激光激光的优点是发散角小、穿透力强、传输的距的优点是发散角

20、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。离远、不受太阳光干扰、基本上可以全天侯作业。 19671967年年AGAAGA公司推出了世界上第一台商品化的公司推出了世界上第一台商品化的激光测距激光测距 仪仪AGA-8AGA-8。该仪器采用。该仪器采用5mw5mw的氦的氦- -氖激光器作发光元件，氖激光器作发光元件，白白 天测程为天测程为40km40km，夜间测程达，夜间测程达60km60km，测距精度，测距精度(5mm+1ppm)(5mm+1ppm)， 主机重量主机重量23kg23kg。 我国的武汉地震大队也于我国的武汉地震大队也于19691969年研制成功了年研制成功了

21、JCY-1JCY-1型激光型激光 测距仪，测距仪，19741974年又研制并生产了年又研制并生产了JCY-2JCY-2型激光测距仪。该仪型激光测距仪。该仪 器采用器采用2.5mw2.5mw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20km20km， 测距精度测距精度(5mm+1ppm)(5mm+1ppm)，主机重量，主机重量16.3kg16.3kg。 28 随着半导体技术的发展，从随着半导体技术的发展，从6060年代末年代末7070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用砷化镓发光二极管作发光元件的红外测距仪红外测距仪逐渐在逐渐在 世界上流行起

22、来。与激光测距仪比较，红外测距仪有世界上流行起来。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、自动化程度高等体积小、重量轻、功耗小、测距快、自动化程度高等 优点，优点，由于红外光的发散角比激光大，所以红外测距由于红外光的发散角比激光大，所以红外测距 仪的测程一般小于仪的测程一般小于15km15km。 现在的红外测距仪已经和电子经纬仪及计算机软硬件制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，形成了造在一起，形成了全站仪全站仪，并向着自动化、智能化和，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展。利用蓝牙技术实现测量数据的无线传输方向

23、飞速发展。 29 电磁波测距仪的优点：电磁波测距仪的优点： 1、测程远、精度高。、测程远、精度高。 2、受地形限制少等优点。、受地形限制少等优点。 3、作业快、工作强度低。、作业快、工作强度低。 工程测量中应用较多的是短程红外工程测量中应用较多的是短程红外 光电测距仪。光电测距仪。 30 31 2 2、电磁波测距仪分类、电磁波测距仪分类 1 1） 按其所采用的载波（光源）可分为：按其所采用的载波（光源）可分为： 微波测距仪微波测距仪(microwave EDM instrument)(microwave EDM instrument)； 激光测距仪激光测距仪(laser EDM instrum

24、ent)(laser EDM instrument)； 红外测距仪红外测距仪(infrared EDM instrument);(infrared EDM instrument); 2 2）按测程分为：）按测程分为： 短程测距仪短程测距仪(5km)(5km) 中程测距仪中程测距仪(5(515km)15km) 远程测距仪远程测距仪( 15km( 15km） 3 3）按精度分为：）按精度分为： 级测距仪级测距仪(m(mD D 5mm) 5mm) 级测距仪级测距仪(5 m(5 mD D 10mm) 10mm) 级测距仪级测距仪(m(mD D 10mm 10mm ） 4 4） 按测距原理分为按测距原理

25、分为： 脉冲式；脉冲式； 相位式相位式 32 光电测距仪是通过测量光波在待测距离光电测距仪是通过测量光波在待测距离D D上往、上往、 返传播的时间返传播的时间t t2D 2D，计算待测距离 ，计算待测距离D D： 式中：式中：c c 光波在空气中的传播速度光波在空气中的传播速度D2 2 1 ctD 3 3、光电测距原理、光电测距原理 33 1 1）、脉冲式测距）、脉冲式测距 脉冲式光电测距仪是将发射光波的光强调制成一脉冲式光电测距仪是将发射光波的光强调制成一 定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲在待测距离定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲在待测距离 上往返传播的时间来计算距离。上往返传播的时

26、间来计算距离。 脉冲测距原理图脉冲测距原理图 0 02 f q qTt D ：脉冲的振荡频率脉冲的振荡频率 0 f q ：计数器计得的时钟：计数器计得的时钟 脉冲个数脉冲个数 计数器只能记忆整数个时钟脉计数器只能记忆整数个时钟脉 冲，不足一周期的时间被丢掉了。冲，不足一周期的时间被丢掉了。 测距精度较低，一般在测距精度较低，一般在米米级，最级，最 好的达好的达分米分米级。级。 34 2 2）相位式测距）相位式测距 相位式光电测距仪是将发射光强调制成正弦波相位式光电测距仪是将发射光强调制成正弦波 的形式，通过测量正弦光波在待测距离上往、返传的形式，通过测量正弦光波在待测距离上往、返传 播的相位移

27、来解算时间。播的相位移来解算时间。 将返程的正弦波以棱镜站为中心对称展开后的图形：将返程的正弦波以棱镜站为中心对称展开后的图形： N2 35 因为因为 D2 2 tft ，所以，所以 f N t 2 2 ）（NN 2 ) 2 ( 2 N f c D则：则： 式中式中 ， 2 N 10 N m103C 8 取取，则不同的调制频率则不同的调制频率对应的测尺对应的测尺 长见下表：长见下表： 调制频率越大，测尺长度越短。调制频率越大，测尺长度越短。 调制频率调制频率f15MHz7.5MHz1.5MHz150kHz75kHz15kHz 测尺长度测尺长度/210m20m100m1km2km10km 精度精

28、度1cm2cm10cm1m2m10m 测尺，电子尺测尺，电子尺 相位式测距仪是用长度为相位式测距仪是用长度为 的的“测尺测尺”去量测距离，量了去量测距离，量了N个整尺段加个整尺段加 上不足一个上不足一个 的长度就是所测距离。的长度就是所测距离。 采用多个采用多个“测尺测尺”组合实现测距技组合实现测距技 术过程。术过程。 /2 /2 36 相位式测距仪的基本工作原理图：相位式测距仪的基本工作原理图： 1 1、由发射系统发射一个调制光波，同时至检相器；、由发射系统发射一个调制光波，同时至检相器； 2 2、调制光波在待测距离上传播，反射镜反射后，经接、调制光波在待测距离上传播，反射镜反射后，经接 收

29、系统进入检相器；收系统进入检相器； 3 3、检相器将发射信号与接收信号进行相位比较，测出、检相器将发射信号与接收信号进行相位比较，测出 相位差相位差 ； 4 4、每改变频率、每改变频率f f 后的调制光波，测出一个后的调制光波，测出一个 ，组合后经，组合后经 微处理器计算显示结果。微处理器计算显示结果。 37 4 4、测距仪的精度：、测距仪的精度： )10( 6 Dbam D 式中：式中：mmD D 测距中误差，单位为测距中误差，单位为mmmm； a a 固定误差，单位为固定误差，单位为mmmm； b b 比例误差；比例误差； D D 以以kmkm为单位的距离。为单位的距离。 RED mini

30、 RED mini短程红外测距仪的精度为短程红外测距仪的精度为 当距离D为0.6km时，测距精度是测距精度是mmD D=8mm8mm。 ( ( 通常写作通常写作ppm)ppm) )1055( 6 Dmmm D 6 10 38 1 1）仪器常数的测定）仪器常数的测定 什么是仪器常数？什么是仪器常数？ （1 1）加常数）加常数K K 012 DDKKDK n测距仪的机械中心与调制波发射测距仪的机械中心与调制波发射 和接收的等效面不一致；测距仪和接收的等效面不一致；测距仪 的机械中心与内光路等效面不一的机械中心与内光路等效面不一 致使仪器产生（与所测距离长短致使仪器产生（与所测距离长短 无关的）加常

31、数。无关的）加常数。 （2 2）乘常数）乘常数 电磁波测距好象是用电子尺丈量的。如果电子尺不准就会产生系统误差。电磁波测距好象是用电子尺丈量的。如果电子尺不准就会产生系统误差。 这就是乘常数。这就是乘常数。 乘常数主要是由调制频率偏离设计值引起的。乘常数是尺度比例系数，乘常数主要是由调制频率偏离设计值引起的。乘常数是尺度比例系数， 可以经检定求得。可以经检定求得。 5 5、测距成果改正计算：、测距成果改正计算： 39 2 2）气象改）气象改 正正 测距仪的气象改正公式为：测距仪的气象改正公式为： D t P D t 003661.01 3872.0 96.278 式中：式中：DDt t气象改正

32、值，单位为气象改正值，单位为mmmm； PP测站气压，单位为测站气压，单位为mmHgmmHg， 1 mmHg=133.322Pa1 mmHg=133.322Pa； tt测站温度，单位为测站温度，单位为C C； DD距离，单位为距离，单位为km km 。 40 3 3） 倾斜改正倾斜改正 cosDD 平 DD经过常数改正和气象改正后的距离；经过常数改正和气象改正后的距离； 经纬仪测定的测线竖直角。经纬仪测定的测线竖直角。 41 6、光电测距的注意事项、光电测距的注意事项 (1)(1) 防止日晒雨淋，在仪器使用和运输中应注意防震。防止日晒雨淋，在仪器使用和运输中应注意防震。 (2)(2) 严防阳光

33、及强光直射物镜，以免损坏光电器件。严防阳光及强光直射物镜，以免损坏光电器件。 (3)(3) 仪器长期不用时，应将电池取出。仪器长期不用时，应将电池取出。 (4)(4) 测线应离开地面障碍物一定高度，避免通过发热体测线应离开地面障碍物一定高度，避免通过发热体 和较宽水面上空，避开强电磁场干扰的地方。和较宽水面上空，避开强电磁场干扰的地方。 (5)(5) 镜站的后面不应有反光镜和强光源等背景干扰。镜站的后面不应有反光镜和强光源等背景干扰。 (6)(6) 应在大气条件比较稳定和通视良好的条件下观测。应在大气条件比较稳定和通视良好的条件下观测。 42 四、全站仪及其使用四、全站仪及其使用 全站仪概述全

34、站仪概述 全站仪的功能全站仪的功能 43 44 （一）（一） 全站仪概述全站仪概述 全站仪全站仪(total station)(total station)是由电子测角、光电测距、微型是由电子测角、光电测距、微型 机及其软件组合而成的智能型光电测量仪器。机及其软件组合而成的智能型光电测量仪器。 全站仪的基本功能是测量水平角、竖直角和距离。全站仪的基本功能是测量水平角、竖直角和距离。 全站仪具有如下特点：全站仪具有如下特点： 同时进行角度测量同时进行角度测量( (水平角、竖直角水平角、竖直角) ) 和距离测量和距离测量( (斜距斜距 S S、平距、平距D D、高差、高差h) h) ； 显示测点的

35、角度显示测点的角度( (方向值方向值) )、距离、高差或三维坐标；、距离、高差或三维坐标； 拥有后方交会、放样、偏心测量、悬高测量、对边测拥有后方交会、放样、偏心测量、悬高测量、对边测 量、面积计算等高级测量功能。量、面积计算等高级测量功能。 45 全站仪特点（续）全站仪特点（续） 拥有较大容量的内部存储器，以数据文件形式存拥有较大容量的内部存储器，以数据文件形式存 储已知点和观测点的点号、编码、三维坐标；储已知点和观测点的点号、编码、三维坐标； 实现全站仪与计算机的数据通讯；实现全站仪与计算机的数据通讯； 高精度全站仪测角达高精度全站仪测角达0.50.5秒级，测距精度达秒级，测距精度达 (0

36、.1mm+0.1PPM)(0.1mm+0.1PPM)； 与计算机联合组成的智能观测系统能实现全自与计算机联合组成的智能观测系统能实现全自 动瞄准、观测、记录、存储和数据的传输，被称动瞄准、观测、记录、存储和数据的传输，被称 为为测量机器人。测量机器人。 46 （二）（二） 全站仪的功能全站仪的功能 对边测量对边测量、 悬高测量悬高测量、 后方交会后方交会、 放样放样、 偏心测量、偏心测量、 面积计算面积计算等高级测量功能。等高级测量功能。 47 全站仪的功能全站仪的功能 1 1、对边测量、对边测量 如图，分别瞄准两个如图，分别瞄准两个 目标点处的棱镜并观目标点处的棱镜并观 测后，仪器即可显示测

37、后，仪器即可显示 出两个棱镜之间的平出两个棱镜之间的平 距距(HD)(HD)、斜距、斜距(S)(S)、 高差高差(V)(V)和坡度（和坡度（%）。）。 对边测量可以连续进对边测量可以连续进 行。行。 V S HD % 48 2 2、悬高测量、悬高测量 如图，要测量某些不能如图，要测量某些不能 设置反射棱镜的目标设置反射棱镜的目标 （高压电线、桥梁桁架）（高压电线、桥梁桁架） 的高度时，可在目标正的高度时，可在目标正 上方或正下方处安置棱上方或正下方处安置棱 镜，输入棱镜高镜，输入棱镜高h1h1，瞄瞄 准棱镜并观测后，再瞄准棱镜并观测后，再瞄 准目标，仪器即可显示准目标，仪器即可显示 目标的高度

38、目标的高度H H。 全站仪的功能全站仪的功能 H h1 h2 49 3 3、后方交会测量、后方交会测量 如图，全站仪安置在如图，全站仪安置在 某一待定点上，通过某一待定点上，通过 对两个以上的已知点对两个以上的已知点 处的棱镜进行观测，处的棱镜进行观测， 并输入各已知点三维并输入各已知点三维 坐标及仪器高和棱镜坐标及仪器高和棱镜 高后，全站仪即可显高后，全站仪即可显 示待定点的三维坐标。示待定点的三维坐标。 全站仪的功能全站仪的功能 50 4 4、三维坐标测量、三维坐标测量 如图，将全站仪安置在已如图，将全站仪安置在已 知点知点A A，棱镜设置在待定点棱镜设置在待定点 P P，输入输入A A点

39、已知坐标及仪点已知坐标及仪 器高和棱镜高后，先后视器高和棱镜高后，先后视 已知点已知点B B并输入并输入B B点坐标点坐标 （后视已知点是为了设置（后视已知点是为了设置 方向位角）然后瞄准方向位角）然后瞄准P P点处点处 棱镜并进行观测，仪器即棱镜并进行观测，仪器即 可显示待定可显示待定P P的三维坐标。的三维坐标。 A P B 全站仪的功能全站仪的功能 51 5 5、放样测量、放样测量 将要测设的角度和边长将要测设的角度和边长 （或坐标值）输入全站仪，（或坐标值）输入全站仪， 在放样过程中仪器显示角在放样过程中仪器显示角 度和边长的实测值与放样度和边长的实测值与放样 值之差，根据显示的偏离值

40、之差，根据显示的偏离 值及符号调整棱镜位置，值及符号调整棱镜位置， 直至偏离值为零，此时棱直至偏离值为零，此时棱 镜所处位置即为要测设的镜所处位置即为要测设的 点位。有的电子全站仪还点位。有的电子全站仪还 可通过图形显示出棱镜上可通过图形显示出棱镜上 下左右前后的移动方向。下左右前后的移动方向。 D 全站仪的功能全站仪的功能 52 6 6、偏心测量、偏心测量 如图，若侍定点处不如图，若侍定点处不 能设置棱镜，可将棱能设置棱镜，可将棱 镜设置在待定点的左镜设置在待定点的左 侧或右侧，并使棱镜侧或右侧，并使棱镜 至站点的距离相当，至站点的距离相当， 瞄准棱镜并进行观测，瞄准棱镜并进行观测， 再照准

41、待定点，仪器再照准待定点，仪器 即可显示待定点的坐即可显示待定点的坐 标。标。 全站仪的功能全站仪的功能 不同厂家生产的电子全不同厂家生产的电子全 站仪其键盘设计并不完全站仪其键盘设计并不完全 相同，实现相同测量功能相同，实现相同测量功能 的按键程序和步骤也不完的按键程序和步骤也不完 全一样，具体使用应参见全一样，具体使用应参见 厂家的使用说明书。厂家的使用说明书。 53 确定直线与确定直线与标准方向标准方向之间的水平角度称为之间的水平角度称为 直线定向。直线定向。 标标 准准 方方 向向 真子午线方向真子午线方向 磁子午线方向磁子午线方向 坐标纵轴方向坐标纵轴方向 五、直线定向五、直线定向

42、54 1 1、真子午线方向、真子午线方向 通过地球表面某通过地球表面某 点的点的真子午线的切线真子午线的切线 方向方向，称为该点的真，称为该点的真 子午线方向。子午线方向。 真子午线的切线方向真子午线的切线方向 P1 P2 55 真子午线方向真子午线方向 是用天文测量方是用天文测量方 法或用陀螺经纬法或用陀螺经纬 仪测定的。仪测定的。 陀螺经纬仪陀螺经纬仪GP1-2AGP1-2A 56 2 2磁子午线方向磁子午线方向 磁子午线方向是磁磁子午线方向是磁 针在地球磁场的作用针在地球磁场的作用 下，下，磁针自由静止时磁针自由静止时 其轴线所指的方向其轴线所指的方向。 A P P PP北极北极 P P

43、 磁北极磁北极 57 磁子午线方向可用罗盘仪测定。磁子午线方向可用罗盘仪测定。 DQL-1DQL-1型森林罗盘仪型森林罗盘仪 DQL-1BDQL-1B型森林罗盘仪型森林罗盘仪 58 3 3坐标纵轴方向坐标纵轴方向 我国采用高斯平面直我国采用高斯平面直 角坐标系，角坐标系，6 6带或带或3 3带带 都以该带的中央子午线为都以该带的中央子午线为 坐标纵轴，因此取坐标纵轴，因此取坐标纵坐标纵 轴方向轴方向作为标准方向。作为标准方向。 x y o P1 P2 高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系 59 1 1、方位角、方位角 1 1）方位角的定义）方位角的定义 从直线起点的从直线起点的标准方向标准方向 北端北端起，起，顺时针顺时针方向量至直方向量至直 线的水平夹角，称为该直线线的水平夹角，称为该直线 的方位角；其角值范围为的方位角；其角值范围为 0 0 360 360。 1 2 标准方向北端标准方向北端 方位角方位角 2 2 2 2 2 60 标标 准准 方方 向向 真子午线方向真子午线方向 磁子午线方向磁子午线方向 坐标纵轴方向坐标纵轴方向 真方位角（真方位角（A） 磁方位角（磁方位角（Am） 坐标方位角（坐标方位角（ ） 2 磁北磁北 真北真北 坐标北坐标北 Am A 1 61 由于地面各点的真