距离测量与三角高程测量ppt课件

1、第四章第四章 间隔丈量三角高程丈量间隔丈量三角高程丈量第一节第一节 卷尺量距卷尺量距第二节第二节 视距丈量视距丈量第三节第三节 电磁波测距电磁波测距第四节第四节 三角高程丈量三角高程丈量第五节第五节 全站仪及其运用全站仪及其运用本本 章章 小小 结结第五章第五章 间隔丈量与三角高程丈量间隔丈量与三角高程丈量第一节第一节 卷尺量距卷尺量距 一、地面上点的标志一、地面上点的标志 点的标志可分为暂时性和永久性两种。暂点的标志可分为暂时性和永久性两种。暂时性标志可采用木桩打入地中，桩顶略高于地时性标志可采用木桩打入地中，桩顶略高于地面，并在桩顶钉一小钉或画一个十字表示点的面，并在桩顶钉一小钉或画一个十

2、字表示点的位置，如以下图位置，如以下图a)a)所示。所示。 在点上竖立的观测标志在点上竖立的观测标志 永久性标志可用石桩或混凝土桩，在石桩顶刻永久性标志可用石桩或混凝土桩，在石桩顶刻十字或在混凝土桩顶埋入刻有十字的钢柱以表示点十字或在混凝土桩顶埋入刻有十字的钢柱以表示点位，如以下图位，如以下图b)b)所示。所示。第一节第一节 卷尺量距卷尺量距 二、丈量工具二、丈量工具 通常运用的量距工具为钢尺、皮尺、竹通常运用的量距工具为钢尺、皮尺、竹尺和测绳，还有测钎、标杆和垂球等辅助工具。尺和测绳，还有测钎、标杆和垂球等辅助工具。 端点尺端点尺刻线尺刻线尺第一节第一节 卷尺量距卷尺量距三、直线定线三、直线

3、定线 1. 两点间定线两点间定线2. 两点间互不通视定线两点间互不通视定线2. 在倾斜地面丈量在倾斜地面丈量第一节第一节 卷尺量距卷尺量距四、丈量方法往返丈量四、丈量方法往返丈量间隔用下式计算：间隔用下式计算：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返返间隔平均值间隔平均值 D平平= D往往+D返返相对误差相对误差 K=DD /1平211. 在平坦地面丈量在平坦地面丈量第一节第一节 卷尺量距卷尺量距五、间隔丈量的本卷五、间隔丈量的本卷须知须知 1影响量距成果的影响量距成

4、果的 主要要素主要要素 (1)尺身不平。尺身不平。 (2)定线不直。定线不直。 (3)拉力不均。拉力不均。 (4)对点和投点不准。对点和投点不准。 (5)丈量中常出现的错丈量中常出现的错误。误。 2本卷须知本卷须知 (1)间隔丈量的三个根间隔丈量的三个根本要求是：本要求是：“直、平、准直、平、准。 (2)丈量时尺身要置程丈量时尺身要置程度，尺要拉紧。度，尺要拉紧。 (3)钢尺在拉出和收卷钢尺在拉出和收卷时，要防止钢尺打卷。时，要防止钢尺打卷。 (4)尺子用过后，要用尺子用过后，要用软布擦干净后。软布擦干净后。 第二节第二节 视距丈量视距丈量一、视距丈量公式viDhklDtancos2视距丝视距

5、丝 装装 置置二、视距丈量的原理二、视距丈量的原理一视距丈量原理 1视准轴程度时的视距测 量原理 由以下图所示，为尺间隔,p为视距丝间距,f为物镜焦距,为物镜到仪器中心的间隔。由图可知mnF与 MNF类似 即得 而 S=FQ+f+ 令 S = K + c 第二节第二节 视距丈量视距丈量lplFfQlkpfcflpfFQl2视准轴倾斜时的视距丈量原理视准轴倾斜时的视距丈量原理如左图所示。由于标尺竖在如左图所示。由于标尺竖在B点点,它与视野不垂直它与视野不垂直,故不能用视野程故不能用视野程度时的公式计算间隔。想象将标尺绕度时的公式计算间隔。想象将标尺绕G点旋转一个角度点旋转一个角度(等于等于视野的

6、倾角视野的倾角),那么视野与视距标尺的尺面垂直。于是那么视野与视距标尺的尺面垂直。于是,即用视野即用视野程度时的公式计算间隔程度时的公式计算间隔S,即即 S=K 式中的式中的MN=K 又无法测得。但由左图可以看出又无法测得。但由左图可以看出MN= MN存在着一定的关系存在着一定的关系,即即 MGM=NGN= MMG=90+/2 NNG =90-/2式中式中/2=1711.3“书书117页，角值很小页，角值很小,故可近似地将故可近似地将MMG和和NNG看成直角。看成直角。于是于是 MG=MGCOS 即即 cos NG=NGCOS 即即 cos 得得 S=S COS =二、视距丈量的原理二、视距丈

7、量的原理第二节第二节 视距丈量视距丈量l lll2121ll2121cosll 2coscoskll k第二节第二节 视距丈量视距丈量1 1在测站在测站 A A 安顿安顿经纬仪，量取仪器高经纬仪，量取仪器高 i 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数，照准视距尺，用上下视距丝分别在尺上读取读数，算出视距间隔算出视距间隔 l ll =l =下丝读数下丝读数- -上丝读数。也可先将中上丝读数。也可先将中丝对准仪器高读竖直角，然后把上丝对准临近整数刻划后丝对准仪器高读竖直角，然后把上丝对准临近整数刻划后直接读取视距间隔；直接读取视距间隔；

8、三、观测与计算方法三、观测与计算方法二、观测与计算方法二、观测与计算方法第二节第二节 视距丈量视距丈量3 3转动竖盘目的水准管微动螺旋使竖转动竖盘目的水准管微动螺旋使竖盘目的水准管气泡居中，读取竖盘读数，算盘目的水准管气泡居中，读取竖盘读数，算出竖直角。对有竖盘目的自动归零安装的仪出竖直角。对有竖盘目的自动归零安装的仪器，应翻开自动归零安装后再读数；器，应翻开自动归零安装后再读数；4 4根据视距公式，计算程度间隔和高根据视距公式，计算程度间隔和高差及立尺点的高程。差及立尺点的高程。视距丈量视距丈量 动动 画画 一、电磁波测距仪的分类 电磁波测距的仪器按其所采用的载波可分为: 1.用微波段的无线

9、电波作为载波的微波测距仪； 2. 用激光作为载波的激光测距仪； 3.用红外光作为载波的红外光测距仪(通称红外测 距仪)。 后两者又总称为光电测距仪。微波测距仪和激光测距仪多用于长程测距,测程可达数十公里,普通用于大地丈量。红外测距仪用于中、短程测距,普通用于小地域控制丈量、地形丈量、房地产丈量和建筑施工丈量。 第三节第三节 电磁波测距电磁波测距 二、光电测距仪的测距原理 光电测距的根本原理是利用知光速C,测定它在两点间的传播时间t,以计算间隔。如以下图所示,欲测定A,B两点间的间隔时,将一台发射和接纳光波的测距仪主机放在一端A点,另一端点B放反射棱镜,那么其间隔S可按下式计算: S=C t /

10、2 第三节第三节 电磁波测距电磁波测距 二、光电测距仪的测距原理 光在真空中的传播速度(光速)为一个重要的物理量,经过近代的科学实验,迄今所知的光速的准确数值为C=2997924581.2m/s。 如今要丈量5厘米的长度,需求多少时间, 5厘米是一微小量,可对S=C t /2 进展微分, 得: ds=cdt/2dt=2ds/2 同窗位算一下dt=？ 目前最先进的电子脉冲计数,能准确测定到 10-8s 第三节第三节 电磁波测距电磁波测距 二、光电测距仪的测距原理 为了进一步提高光电测距的精度,必需采用精度更高的间接测时手段相位法测时,据此测定间隔称为相位式测距。 相位式光电测距的原理为:采用周期

11、为T的高频电振荡对测距仪的发射光源进展延续的振幅调制，使光强随电振荡的频率周期地明暗变化(每周相位的变化为02),如以下图所示。第三节第三节 电磁波测距电磁波测距 调制光波(调制信号)在待测间隔上往返传播，使在同一瞬时发射光与接纳光产生相位移(相位差)，根据相位差间接计算出传播时间,从而计算间隔。 二、光电测距仪的测距原理 设调制信号的频率为f(每秒振荡次数),那么其周期T=1/f(每振荡一次的时间(s),那么调制光的波长为 =CT= C/ f C=f = /T 调制光波在往返传播时间内,调制信号的相位变化了N个整周(NT)及缺乏一个整周的尾数T,即 t=NT+T 由于一个周期中相位差的变化为

12、2,缺乏一整周的相位差尾数为,因此 T= T t=T ( N + ) 这样得到相位式光电测距的根本公式:第三节第三节 电磁波测距电磁波测距22CS21)2(2)2()(2121NNTTtCS 二、光电测距仪的测距原理 由此可见,相位式光电测距的原理和钢卷尺量距相仿，相当于用一支长度为/2的“光尺来丈量间隔，N为“整尺段数 ， (/2)( /2)为小于一整“光尺的“余长。第三节第三节 电磁波测距电磁波测距 在测距仪的构件中,用相位计按相位比较的方法只能测定往返调制光波相位差的尾数 ,而无法测定整周数N,因此, 只需当待测间隔小于光尺长度时,才干有确定的数值。另外,用相位计普通也只能测定4位有效数

13、值。因此在相位式测距仪中有两种调制频率、两种光尺长度。如f1=15kHz。 1 / 2=10m(称为精尺),可以测定间隔尾数的米、分米、厘米、毫米数;f2=150kHz, 2/ =1000m(称为粗尺)可以定百米、十米、米数。这两种尺子结合运用,可以测定1km以内的间隔值。 当地形高低起伏、两点间高差较大而不便于进展水准丈量时,可以用三角高程丈量的方法测定两点间的高差和点的高程。进展三角高程丈量时,应测定两点间的平距或斜距以及垂直角,这是间隔丈量与角度丈量的结合。第四节第四节 三角高程丈量三角高程丈量一三角高程丈量的计算公式 如左图所示,知A点的高程为HA,欲测定B点的高程HB。置经纬仪于A点

14、,用卷尺量取仪器高I (地面点至经纬仪横轴的高度),在B点安顿觇牌,量取目的高v(地面点至觇牌中心或觇牌横轴的高度),测定垂直角。第四节第四节 三角高程丈量三角高程丈量假设曾经测定A,B两点间的程度间隔D,那么A,B两点的高差计算公式为 ： hAB=Dtan+i-vhAB=SSIN+i-v第四节第四节 三角高程丈量三角高程丈量 hAB=Dtan+i-v hAB=SSIN+i-v 以上三角高程丈量公式中,设大地水准面和经过A,B点的程度面为相互平行的平面,对于间隔较近(如200m以内)的两点,还可以以为是这样的。对于较长的间隔,那么水准面及大地水准面均是曲面这一点不容忽视,在2-3中已引见了水准

15、面曲率对高差丈量的影响。因此,对于长间隔三角高程丈量,应进展地球曲率影响的矫正,简称球差矫正(f1),如左图所示。 f1=h= RD22式中,R为平均地求曲率半径,取R=6371km。由于地球曲率影响总是使测得的高差小于实践的高差,因此,球差矫正f1恒为正值。 另外,由于围绕地球的大气层受重力影响,低层空气的密度大于高层空气的密度,观测垂直角时的视野穿过密度不均匀的介质,成为一条向上凸的曲线(称为大气垂直折光),使视野的切线方向向上抬高,测得垂直角偏大,。因此,还应进展大气折光影响的矫正,简称气差矫正f2, f2恒为负值。 大气垂直折光视野使视野成为曲率大约为地球外表曲率的1/k倍的圆曲线(称

16、为大气垂直折光系数),因此,得到气差矫正的计算公式: f2 = - K球差矫正和气差矫正合在一同,为气差矫正(f): f= f1+f2=(1 K 大气垂直折光系数k随时间,日照,气温,气压,视野高度和地面情况等要素而改动,普通取其平均值,令k=0.14。在表5-8中,列出程度间隔D=100200m的两差矫正值f。由于f1 f2,故f恒为正值。 hAB=Dtan+i-v+f hAB=SSIN+i-v+f第四节第四节 三角高程丈量三角高程丈量RD22RD22第五节第五节 全站仪及其运用全站仪及其运用 1. 全站型电子速测仪简称全站全站型电子速测仪简称全站仪，它是一种可以同时进展角度仪，它是一种可以

17、同时进展角度程度角、竖直角丈量、间隔程度角、竖直角丈量、间隔斜距、平距、高差丈量和数据斜距、平距、高差丈量和数据处置，由机械、光学、电子元件组处置，由机械、光学、电子元件组合而成的丈量仪器。合而成的丈量仪器。 2. 全站仪的构造原理全站仪的构造原理3.3.全站仪影像图全站仪影像图第四节第四节 全站仪及其运用全站仪及其运用 按按POWER或或ON键，开机后仪器进展自检，自检终了后进键，开机后仪器进展自检，自检终了后进入丈量形状。有的全站仪自检终了后须设置程度度盘与竖盘目入丈量形状。有的全站仪自检终了后须设置程度度盘与竖盘目的，设置程度度盘目的的方法是旋转照准部，听到鸣响即设置的，设置程度度盘目的

18、的方法是旋转照准部，听到鸣响即设置完成；设置竖盘目的的方法是纵转望远镜，听到鸣响即设置完完成；设置竖盘目的的方法是纵转望远镜，听到鸣响即设置完成。设置完成后显示窗才干显示程度度盘与竖直度盘的读数。成。设置完成后显示窗才干显示程度度盘与竖直度盘的读数。 全站仪的根本操作方法全站仪的根本操作方法1. 测前的预备任务测前的预备任务1安顿仪器安顿仪器 将全站仪衔接到三脚架上，对中并整平。多数全站仪有双将全站仪衔接到三脚架上，对中并整平。多数全站仪有双轴补偿功能，所以仪器整平后，在观测过程中，既使气泡稍有轴补偿功能，所以仪器整平后，在观测过程中，既使气泡稍有偏离，对观测也无影响。偏离，对观测也无影响。

19、2开机开机全站仪简介全站仪简介 录像录像第四节第四节 全站仪及其运用全站仪及其运用3量仪器高、棱镜高并输入全站仪。量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 2. 全站仪的根本操作与运用方法全站仪的根本操作与运用方法1程度角丈量程度角丈量 1按角度丈量键，使全站仪处于角度丈量方式，照准第按角度丈量键，使全站仪处于角度丈量方式，照准第一个目的一个目的A。2设置设置A方向的程度度盘读数为方向的程度度盘读数为00000。 3照准第二个目的照准第二个目的B，此时显示的程度度盘读数即为两方，此时显示的程度度盘读数即为两方向间的程度夹角。向间的程度夹角。2间隔丈量间隔丈量1设置棱镜常数。设置棱镜常数。2设置大气矫正值或气温、气压值。设置大气矫正值或气温、气压值。第五节第五节 全站仪及其运用全站仪及其运用 6照准目的棱镜，按坐标丈量键，全站仪开场测照准目的棱镜，按坐标丈量键，全站仪开场测距并计算显示测点的三维坐标。距并计算显示测点的三维坐标。 4间隔丈量间隔丈量 照准目的棱镜中心，按测距键，间隔丈量开场，测距完成照准目的棱镜中心，按测距键，间隔丈量开场，测距完成时显示斜距、平距、高差。时显示斜距、平距、高差。3坐标丈量坐标丈量1设定测站点的三维坐标。设定测站点的三维坐标。 2设定后视点的坐标或设定后视方向的程度度盘读数设定后视点的坐标或设定后视方向的程度度盘读数为其方位角。为其方