工程测量 第四章 角度与距离测量

工程测量第四章角度与距离测量

1、水平角和竖直角的概念2、J6经纬仪的构造及使用3、水平角和竖直角的观测方法及有关计算（难点）4、距离测量的常用方法5、全站仪的基本功能

本章要点1第四章角度与距离测量

无论是地形图的测绘或建筑物的定位，还是道路、管线中心位置的测设都需要进行角度测量。

w

角度是确定点位的基本要素之一

w

角度测量是测量三项基本工作之一2第四章角度与距离测量§4-1角度测量原理

角度的概念

测量中使用的角度分为水平角和竖直角。

水平角测量用于求算点的平面位置，竖直角测量用于测定高差或将倾斜距离改化成水平距离。

l水平角

地面上某点到两目标方向在水平面上垂直投影的夹角。或由地面上一点发出的两方向线所在竖直平面间的二面角。其角值范围为0°～360°见

图4-1

水平角大小与点位的高程无关。3第四章角度与距离测量一、水平角的测量原理水平角测量原理：由图4-1可见若在C点的铅垂线上任一点O，以O点为中心，设置一按顺时针方向增加从0°～360°分划的水平刻度圆盘，使刻度盘圆心正好位于过C点的铅垂线上。通过CA、CB各作一竖直面，设两竖直面在水平刻度盘上截取的读数分别为a

和b

，

则水平角：β=b–a，即：水平角=右目标读数读数

–左目标读数读数。当β<0°时，加上360°。4第四章角度与距离测量l竖直角

：同一铅垂面内，视线与水平线间的夹角称为竖直角“α”

（又称高度角、垂直角）。

仰角：视线在水平线之上，α为正；

俯角：视线在水平线之下,α为负；

其角值范围为:“－90°～+90°”天顶距：目标方向与天顶方向（铅垂线的反方向）之间的夹角。

α=90°-ZAl竖直角的测量原理

在经纬仪的横轴上安置一竖直度盘，竖盘圆心位于横轴的轴线上，视线与水平线在竖盘上投影的差值即为该方向的竖直角（图4-2）。二、竖直角的测量原理5第四章角度与距离测量

l观测竖直角的用途l

由A、B两点间的视线斜距S化为水平距离

D=S·cos

；l

三角高程测量

hab=D·tanα+i–v

i-仪器高,v---目标高

HB=HA+hab=HA

+D·tanα+i–v6第四章角度与距离测量§4-2 经纬仪的原理与构造

一、经纬仪的分类l

按读数分：光学经纬仪和电子经纬仪。l

按精度分：DJ07

、DJ1、DJ2、DJ6等“D”——大地测量“J”——经纬仪“2”、“6”——仪器所能达到的精度指标。

DJ6：表示一测回方向值的中误差为±6

。7第四章角度与距离测量项目经纬仪等级DJ2DJ6水平方向测量一测回方向中误差不大于（

）±2±6物镜有效孔径不小于（mm）4035望远镜放大倍率不小于（倍）3025水准管分划值不大于水平度盘20

/2mm30

/2mm竖直度盘20

/2mm30

/2mm主要用途三、四等三角测量及精密工程测量一般工程测量、图根及地形测量；矿井导线测量经纬仪系列的技术参数表3-1经纬仪系列的技术参数8第四章角度与距离测量二、光学经纬仪的基本构造按功能划分为以下三个部分：（一）对中整平装置l

作用：将度盘中心安置在所测角顶的铅垂线上，并使水平度盘水平，仪器各轴线处于正确位置。l

主要包括：基座、垂球或光学对中器、脚螺旋、水准器。

三部分：照准部、水平度盘、基座9第四章角度与距离测量1.

对中装置：

对中的目的：使仪器中心位于测站点的铅垂线上。

用垂球或光学对中器使仪器竖轴轴线与测站点的铅垂线重合。垂球对中：垂球悬挂于中心连结螺旋上，当垂球尖对准测站点标志时说明两者重合。光学对中器l光学对中器有的装在照准部上，有的装在基座上。l它是一个小型外调焦望远镜。（见原理图）

10第四章角度与距离测量l当照准部水准管气泡居中时，对中器的视线经棱镜折射后的一段成铅垂方向，且应与竖轴中心线重合。

当地面标志中心与光学对中器分化板十字中心重合时，说明仪器中心（水平度盘中心）已位于测站点的铅垂线上。11第四章角度与距离测量

2.

整平装置——水准器l目的:使水平度盘水平，仪器竖轴竖直.

l整平装置管水准器:位于照准部，用于精平。用脚螺旋升降基座以使气泡居中。（二）照准装置包括望远镜、支架、转动控制装置。l

望远镜

照准目标。与水准仪的区别在于：w经纬仪的调焦筒代替了水准仪的调焦螺旋；w十字丝分化板有单、双丝，以适应瞄准不同形式的地面目标。12第四章角度与距离测量

w

为照准不同高度的目标点，望远镜既可随照准部在水平面内转动，也可在竖直面内自由旋转。

l

转动控制装置（用于瞄准）

两套制微动螺旋

①照准部水平转动的制动和微动螺旋；

②望远镜竖直面内转动的制动和微动螺旋。

（三）读数装置13第四章角度与距离测量l

作用：在照准某方向时读取水平度盘和竖直度盘的读数。l

组成：包括水平度盘、水平度盘配盘装置、竖直度盘、光路系统、读数显微镜、测微器。水平度盘配盘装置（根据不同仪器而不同）

w

水平度盘变换手轮

转动手轮即拨动了水平度盘，用于配置度盘,使之转到所需位置

w

复测扳手

扳上：水平度盘与照准部分离，照准部转动度盘不动；

扳下：水平度盘与照准部合在一起，度盘随照准部一起转动。14第四章角度与距离测量经纬仪度盘

水平度盘和竖直度盘。

它们分别装在仪器纵、横旋转轴上。水平度盘:为玻璃制成的圆环，在其圆周上刻有精密的分划由0°～360°顺时针注记，简称度盘。竖直度盘:一般有0°～360°注记,有顺、逆时针之分，简称竖盘。

读数显微镜

放大水平度盘、竖直度盘及测微器的分划影像，能清晰地读取读数。测微器

w分微尺测微器[J6](常用)

w单平板玻璃测微器[J6]w双平板玻璃测微器（对径符合测微器[J2]）15第四章角度与距离测量1．分微尺测微器及读数方法

l

DJ6型光学经纬仪的度盘分划值为1°l

读数窗上的分微尺：见书图4-8

将度盘1

间隔分成60个小格，成像后度盘的最小间隔1

正好与分微尺60格的全长相等。分微尺的最小读数为1

，可估度到0.1格值=0.1

=6

。w

上面：水平度盘及分微尺的影像，故水平度盘读数：

（H）应为2144436

w下面：竖直度盘及其分微尺的影像。竖直度盘读数：

（V）为90

2848

2．单、双平板玻璃测微器及读数方法(略)16第四章角度与距离测量§4-3 水平角观测方法

一、基本操作包括经纬仪的安置、目标设置、瞄准及读数。（一）.安置经纬仪（对中、整平）

1．仪器安置

安置中注意三点：l

三角架架头尽可能水平、仪器中心尽可能地处于测站点正上方；l

将三角架腿的固定螺旋适度拧紧，以防架腿滑落；l

较大坡度处置镜时宜将三角架两条腿置于下坡方向。

17第四章角度与距离测量2．对中：使仪器中心位于测站点的铅垂线上。l垂球法 （对中误差一般可小于3mm）

垂球尖对准测站点标志中心。l光学对中器法（对中误差一般不大于1mm）

光学对中器圆心与测站点标志中心重合。

方法

：（1）三脚架对中（粗略对中）：调整三脚架架腿使架头至适当高度，使架头中心位于地面点正上方。（在架头中心自由落下小石子，偏差3cm）。18第四章角度与距离测量（2）利用脚螺旋强制对中：安置仪器至架头上，固连连接螺旋；调节经纬仪的三个脚螺旋使光学对中器分划圈中心对准测站点标志。注：光学对中器的使用:

旋转镜筒，目镜调焦，看清对中器分划线；拉伸镜筒，物镜调焦，看清地面测站点标志；

要使对中器分划和测站标志周围同时清晰。19第四章角度与距离测量粗平仪器：

分别升降两架腿使圆水准气泡居中。（4）精确整平：先平行，后垂直的方法。任选择两个脚螺旋，使水准管与两脚螺旋的连线平行，以相反的方向旋转两脚螺旋使管水准器气泡居中。（图4-16（先平行）l将照准部旋转90

，转动第三个脚螺旋，使气泡居中。（图4-16

（后垂直）

※

整平时气泡移动方向和左手大拇指转动方向一致。顺时针转动脚螺旋时，该脚螺旋升高，气泡往高处走。（3

）、三角架整平：20第四章角度与距离测量图3加21第四章角度与距离测量（5）、反复精平

1）精确对中：检查对中器，若分划圈中心偏离测站点标志，则稍松中心连接螺旋，再前后左右平行移动基座，使之精确对中。

2）再次精确整平

重复精确整平步骤，直至仪器既对中且管水准气泡在任何方向也居中为止。

对中、整平要相互兼顾，多次反复，方能完成。

注：测水平角时，要将复测扳手拨上或度盘变位手轮退出并做好防护，防止在测角过程中转动度盘变位手轮，造成测角错误。22第四章角度与距离测量（二）目标设置及瞄准

1．设置目标

测角时，一般应在目标点上设置照准标志。

l

距离较近时，目标标志可为目标点（如钉子）、垂球线，也可竖立测钎；

l

距离较远时，目标标志可为垂直竖立标杆或觇标。23第四章角度与距离测量（1）松开照准部和望远镜制动螺旋（或扳手）；（2）调节目镜——将望远镜瞄准远处天空，转动目镜，使十字丝刻划清晰；（3）粗略瞄准目标:转动照准部，用望远镜粗瞄器十字线竖线瞄准目标，固定照准部和望远镜；（4）望远镜调焦(对光)：转动物镜调焦筒使目标成像最清晰.(要注意消除视差）（5）精确瞄准：用照准部和望远镜微动螺旋精确瞄准目标。

观测水平角时用竖丝：当目标较大时用单丝平分目标；当目标较小时用目标平分双丝。

观测竖直角时用中丝（横丝）切目标的觇标顶部。

3.读数

先符合后读数。

2．瞄准目标24第四章角度与距离测量二、水平角观测方法

观测方法：测回法、方向观测法。l

正镜：是指观测者正对望远镜目镜时，竖直度盘位于望远镜的左侧叫正镜，也称作盘左位置；

l

倒镜：是指观测者正对望远镜目镜时，竖直度盘位于望远镜的右侧叫倒镜，也称作盘右位置。

l

一测回中观测——正、倒镜两个盘位观测。

理论上，正、倒镜瞄准同一目标时水平度盘读数相差180

，正、倒镜观测可削弱仪器误差影响,还可检核测角精度。

25第四章角度与距离测量（一）测回法

l

测回法适用于观测两个方向的单角。l

一测回观测步骤如下：1、在1，3点设置观测标志，在2点安置仪器，欲测量2-1，2-3两条方向间的水平角。2、以盘左位置瞄准目标1，读取度盘读数aL

，

顺时针转动照准部瞄准目标3，读取度盘读数bL

，计算上半测回角值βL=bL-aL；图4-173、以盘右位置瞄准目标2，读取度盘读数bR

，逆时针转动照准部瞄准目标1，读取度盘读数aR

，计算下半测回角值βR=bR

-

aR4、βL

-

βR

<限值时，一测回角值β=（βL

＋βR

）÷2

（见表4-2）26第四章角度与距离测量27第四章角度与距离测量913312表3–1测回法观测记录表测站目标竖盘位置水平度盘读数半测回角值一测回角值平均角值备注°′″°′″°′″°′″第一测回21左

001200913300913315

3

9145001右

18011309133093

2714500第二测回21左

901124913306913309318144301右

27011489133123

01450028第四章角度与距离测量说明：

（1）盘左、盘右观测可作为观测中有无错误的检核，亦可抵消一部分仪器误差的影响。（2）上、下半测回角差值的限差应满足有关测量规范的限差规定(DJ6经纬仪，一般为30

或40

),当差值小于限差,可取平均值作为一测回的角值,否则应重测。

（3）若精度要求较高时,可按规范要求测多个测回,当各测回间的角差值满足限差规定（如DJ6经纬仪，一般为20

或24

）时,方可取各测回的平均值作为最后结果，否则应重测。并要求各测回间在起始方向的盘左镜位改变度盘位置,其变化量为180°/n(n

测回数)。（4）计算角值时始终为“右目标读数

–左目标读数”(由于水平度盘为顺时针刻划).所谓“左”、“右”是指站在测站点面向所要测的角度方向,左手侧目标为左目标,右手侧目标为右目标。若“右–左”其差值＜0

时,则结果应加360

。29第四章角度与距离测量（二）方向观测法（全圆测回法）

适用范围：在一个测站上，观测三个及以上方向构成数个水平角时，用方向观测法观测。(三个方向不归零)

方向观测法观测步骤为：

1、上半测回(盘左)

（1）选择距离适中的A目标为起始方向（称为零方向），瞄准A目标，读取水平度盘读数；

图3-17（2）由零方向A起始,按顺时针依次精确瞄准各点读数A→B→C→D→A(即所谓“全圆”),并记入方向观测法记录表3-3中。30第四章角度与距离测量（1）

纵转望远镜180°

,使仪器为盘右位置；

（2）

按逆时针顺序依次精确瞄准各点读数。A→D→C→B→A,见图4-3；将读数记入方向观测法记录表4-3中

。

注：上半测回应从上向下记录。

下半测回应从下向上记录。

2．下半测回（盘右）31第四章角度与距离测量3．计算与检验

方向观测法中计算工作较多，在观测及计算过程中尚需检查各项限差是否满足规范要求（各项限差见表3-3）。（1）半测回归零差:即上下半测回中零方向两次读数之差。

(J6：小于18″)。（2）各测回同方向2c值互差：2c值是指上下半测回中，同一方向，盘左、盘右水平度盘读数之差。

2c=盘左读数—（盘右读数±180°）（3）平均方向值：各测回中同一方向盘左和盘右读数的平均值。

平均读数=[盘左读数+(盘右读数±180°)]÷2（4）归零方向值：在各个测回中将起始方向的方向值化为0°，并把其它各方向的平均方向值减去起始方向的平均方向值，即得各方向的归零方向值。

（5）各测回同方向归零方向值互差小于限差(J6：小于24″)；

（6）计算各目标间的水平角值。32第四章角度与距离测量表4–1方向观测法各项限差(″)表3-4仪器半测回归零差（″

）半测回角值较差（″）一测回2c互差（″）同一方向值各测回互差（″）J212241812J618362433第四章角度与距离测量三、水平角观测注意事项

l

尽量使仪器不受烈日直接曝晒或选择有利时间观测。l

要精确对中和瞄准，尤其对短边测角时对中要求更严格；瞄准时尽可能地用十字丝交点瞄准目标点底部。l

观测目标间高差较大时，须注意仪器的整平。l

记录计算要及时、清楚，发现问题，立即重测。l

一测回观测过程中，不得再调整照准部水准管，若气泡偏离中央较大（>1.5格）,须重新整平,重新观测。l

方向观测法选择零方向时，应考虑通视良好、距离适中、成像清晰、竖角较小的目标.l

方向观测法中,若需多个测回,为消除度盘及测微器分划不均匀误差的影响，各测回在起始方向的盘左位置要配置度盘,其配置读数为:

R=180°/n

n为测回总数34第四章角度与距离测量竖盘构造l

与水平度盘一样,竖盘也是全圆360

分划,不同之处在于其注字方式有顺、逆时针之分。在正常情况下,视线水平时竖盘读数应为90

或270

。l

竖盘安装在望远镜横轴一端,随望远镜一起绕横轴转动,读数指标不动,且竖盘平面与横轴相垂直，竖盘刻划中心位于横轴中心上。

图4-19四、竖直角观测方法35第四章角度与距离测量

l竖盘指标与竖盘指标水准管固连在一起，当竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘指标处于正确位置，竖盘读数正确。l当照准部水准管气泡居中时，竖盘为一竖直平面。l

竖盘读数指标装置，主要有两种结构形式：带有竖盘指标水准管装置和竖盘指标自动补偿装置。36第四章角度与距离测量竖盘指标水准管装置

w

竖盘指标与竖盘指标水准管固连在一起，可绕横轴微动，通过调整指标水准管调节螺旋，可使竖盘指标水准管气泡居中。w

在读取竖盘读数前，应先转动竖盘指标水准管的调节螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中才能读取读数。否则，读数错误。w

当望远镜视线水平，指标水准管气泡居中时，竖盘指标指示的竖盘读数应该为90

或270

37第四章角度与距离测量三、竖直角观测方法

l

竖直角观测与水平角一样,都是依据度盘上两个方向读数之差来实现,但其中一个方向读数不变。

l

两方向中必有一个是水平线方向,视线水平时其竖盘读数是一固定值(如90

或270

)。

l

竖直角观测只需照准目标,读取竖直度盘读数,即可根据相应公式计算出竖直角

。38第四章角度与距离测量1．竖直角计算公式的确定方法

l

竖直角的计算公式，因竖盘注记方式的不同而异,

首先看一下视线水平时的竖盘读数，

然后望远镜上仰看竖盘读数变化：（1）读数增大时,

竖直角=瞄准目标时读数－视线水平时读数；（2）读数减小时,

竖直角=视线水平时读数－瞄准目标时读数；

若盘左属第(1)种情况,则盘右必属第(2)情况；反之亦然。39第四章角度与距离测量

l

上下半测回角值之差不超过规定限值时,取平均值作为一测回的竖直角值;(DJ2-30

;DJ6-60

)

l

测回间的竖直角之差小于限差时取均值作为最后结果

(DJ2-10

;DJ6-20

)。

αL=90。－L

；

αR=R－270。；

一测回角值：α=（αL

＋αR

）/2。

40第四章角度与距离测量图中：α左=90。－L；α右=R－270。，

一测回角值：α=（α左＋α右）/2。

图4-2041第四章角度与距离测量2．观测步骤

l

在测站上安置仪器，对中，整平。

l

盘左位置：

1)瞄准目标，用望远镜微动螺旋使望远镜十字丝中丝的单丝精确切准目标；

2)使指标水准管气泡居中:

转动竖盘指标水准管微动螺旋，使~.（若用自动补偿归零装置，则应把自动补偿器功能开关或旋钮置于“ON”位置）；

3)读取竖直度盘读数，并记入记录表格(表3-4)。

l

盘右位置：纵转望远镜，以盘右位置用十字丝中丝的单丝精确切准目标同一位置，其它操作与盘左相同。盘左、盘右构成一测回竖直角观测。42第四章角度与距离测量3、竖直角计算确定竖直角的计算公式：例如：顺时针注记：

αL=90。－L；

αR

=R－270。；若αL

，αR之差在容许范围之内(DJ2为30

;DJ6为60

)

一测回角值：α=（αL

＋αR

）/2。

计算结果添入表4-4中。43第四章角度与距离测量四、竖盘指标差

l

竖盘指标水准管居中（或自动归零装置打开）且望远镜视线水平时，竖盘读数应为某一固定读数(如90

或270

).见图

4-20l

竖盘指标差：竖盘指标水准管居中（或自动归零装置打开）且望远镜视线水平时，竖盘读数与理论读数的差值

x称为～。

l

指标差的计算公式：44第四章角度与距离测量

l竖盘读数的正确值:(设指标偏向注字增加的方向)：

L正=（L–x）

R正=

R–x

l

盘左、盘右取均值可消除指标差

正确的竖直角：α=90°–（L–x）=αL

+x

（3–7）

或

α=（R–x）–270°=αR–x（3–8）l一测回竖直角l

在多测回竖直角测量中,常用指标差来检验竖直角观测的质量。指标差变动范围：J6经纬仪<25

。

45第四章角度与距离测量水平角观测误差的来源：仪器误差、观测误差、外界条件的影响。一、仪器误差仪器经校正后残余误差总会存在。主要仪器误差有以下几项：w

视准轴误差w

横轴误差w

竖轴误差w

度盘偏心误差w

光学对中器视准轴与竖轴不重合误差l水准管轴（LL）l竖轴（VV）l视准轴（CC）l横轴（HH）四、

水平角观测的误差分析

46第四章角度与距离测量1．视准轴误差

l

由视准轴不垂直于横轴引起，仪器整平后望远镜绕横轴转动，视准轴扫出的是一锥面，而非竖直平面。

l

一个测回中，盘左、盘右观测取平均值，消除视准轴误差的影响。

2．横轴误差

l

横轴不垂直于竖轴引起.此时仪器整平后竖轴处于铅垂，而横轴必然倾斜，视线绕横轴旋转时形成一垂直于横轴的倾斜面，而非铅垂面。

l

一个测回中，盘左、盘右观测取平均值，也可消除横轴误差的影响。

47第四章角度与距离测量3．竖轴误差

l

水准管轴与竖轴不垂直引起,则即使CC⊥HH，HH⊥VV，当水准气泡居中(LL水平)时，VV并不垂直，HH也不水平。

l

它与横轴误差的区别在于：因VV不垂直,盘左、盘右观测水平角时，HH总是向一个方向倾斜，

盘左、盘右观测取平均值并不能消除其误差。

l

消减措施：关键是保证竖轴铅垂。在某方向上使水准管气泡居中，然后使照准部旋转180°,记录偏移量。用经纬仪整平的方法，使照准部在任何位置气泡偏移量总是总偏移量的1/2，这时VV即处于铅垂状态。48第四章角度与距离测量4．度盘偏心误差度盘偏心是指水平度盘中心与照准部旋转中心不重合。照准部偏心对读数影响的大小及符号随偏心方向与视线间的位置不同而变化。若两者方向重合，则影响为零；若两者互相垂直，则影响最大。盘左、盘右取平均值可消除度盘的偏心误差。对径符合法读数的仪器可自行消除此误差。49第四章角度与距离测量二、观测误差产生原因:

由于操作仪器不够细心以及眼睛分辨率及仪器性能的客观限制，不可避免地在观测中会带有误差。主要观测误差：测站偏心误差目标偏心误差照准及读数误差图3-24l水准管轴（LL）l竖轴（VV）l视准轴（CC）l横轴（HH）50第四章角度与距离测量1．测站偏心误差观测水平角时，对中不准确使得仪器中心B´与测站点的标志中心B不在同一铅垂线上，造成测站偏心。

由此可知：目标点较近或水平角接近于180

时，应尤其注意仔细对中。图3-2551第四章角度与距离测量2．目标偏心误差

l

原因:是观测标志与地面点未在同一铅垂线上，致使视线偏移。其影响类似于测站偏心。

l

目标偏心距愈大，误差也愈大。

l

在目标点较近时:观测标志应尽可能使用垂球线，并仔细瞄准，尽量瞄准目标底部。

3．照准及读数误差

l

用十字丝竖丝瞄准目标时应仔细操作

w目标成像较粗时，用单丝平分目标；

w目标成像较细时，用目标成像平分双丝。

l

读数时应认真测微，仔细估读。52第四章角度与距离测量三、外界条件的影响l

松软的地面会使仪器下沉l

曝晒会使水准管气泡变形l

大风会使仪器抖动l

旁折光会使视线变弯

观测时尽量选择较好的条件（阴天无风）。53第四章角度与距离测量

l距离水平距离倾斜距离

l

水平距离测量:

确定空间两点在某基准面（参考椭球面或水平面）上的投影长度，就小范围而言，在水平面上的投影长度即水平距离。

l

距离测量的方法:w

视距测量：测距精度约为1/200～1/300

w

钢尺量距：其精度约为1/1000至几万分之一

w

光电测距：其精度在几千分之一到几十万分之一

§4-5

距离测量54第四章角度与距离测量一、钢尺量距的方法

钢尺量距的工具：钢尺、标杆、测钎、垂球等。w

钢尺的种类：按长度来分，有20m、30m和

50m几种规格；按零刻划的位置来分，有端点尺：钢尺起始端金属环的顶部为钢尺的零点。刻线尺：钢尺的零点在钢尺前端的一刻线作为尺的零点。w

钢尺量距的步骤：

1、直线定线2、距离丈量

测钎标杆55第四章角度与距离测量直线定线当距离较长时或地势起伏较大时，一般要分段丈量。要在直线方向上设立若干标记点，分成若干尺段，以便分段丈量。

标记点：标杆、测钎或钉木桩w

直线定线：把分段点标定在已知直线上的工作。w

直线定线的方法

目估法

经纬仪法

56第四章角度与距离测量

（1）目估法定线（由远而近，三点一线）

w

在A、B两点上各竖立一根标杆。

w

观测者位于A点之后单眼目估AB视线，指挥中间持标杆者左右移动标杆至直线上定点。

w

此法多用于普通精度的钢尺量距。57第四章角度与距离测量（2）经纬仪法定线w

在一点上安置经纬仪，用经纬仪照准另一点，固定照准部，然后望远镜往下打，指挥另一人在视线上定点。

w

此法可用于一般量距和精密钢尺量距。

二、距离丈量

w

一般量距方法

w

精密量距方法58第四章角度与距离测量（一）一般量距方法

适用条件：当量距精度要求为1/1000～1/5000时采用。定线方法：目估法或经纬仪法。w当地面平坦时,可将钢尺拉平,直接量测水平距离;w对于倾斜地面，一般采用“平量法”;

w当地面两点之间坡度均匀时也可采用“斜量法”.1、平坦地面的距离丈量

丈量：在地面平坦量距，可将钢尺拉平、拉直、用力均匀，并整尺段地丈量，要进行往返丈量。图4-559第四章角度与距离测量测量成果的计算与精度评定：往返测量结果分别为：

D往=nl＋⊿l

，D返=nl＋⊿l′，

n—为整尺长测段数

l—为整尺段尺长

⊿l—往测丈量的零尺段长⊿l

′—返测丈量的零尺段长相对误差为：在平坦地区，钢尺量距的相对误差K一般不应大于1/2000，在量距困难地区也不应大于1/1000。若K小于限差,则取往返测均值D均作为最后结果。

60第四章角度与距离测量

2、倾斜地面的平量法

当地面倾斜时可将钢尺拉平，用垂球在地面投点（与定线结合），如图4-25所示。

若地面较陡，每一尺段可平量多次，见下图。61第四章角度与距离测量3、坡度均匀地面的斜量法

当地面倾斜且坡度均匀时，可量斜距L和地面倾角

（图4-26

），求出平距D，D=L

cos

注：一般量距均需往返丈量和精度评定。62第四章角度与距离测量（二）

精密量距方法在精密量距中，每一尺段长都要进行尺长改正，温度改正及倾斜改正。钢尺在使用前一般需要经过检定得出尺长方程式，以便计算钢尺在不同条件下的测得的实际长度。

（1）尺长改正数的计算（2）温度改正数的计算：

lt＝

l（t－t0）（3）倾斜改正数的计算：当两桩间的高差为h时，倾斜改正数为

：

lh＝d′

l＝一尺段改正后的的水平距离：

d=l+

ld

+

lt＋

lh

63第四章角度与距离测量钢尺量距的误差分析定线误差尺长误差温度误差拉力误差尺子不水平的误差钢尺垂曲和反曲的误差丈量本身的误差64第四章角度与距离测量二、光电测距一、测距仪分类

1.按光源分类

w

红外光源：采用砷化镓发光二极管发出不可见的红外光，目前工程测量中所使用的短程测距仪大都采用此光源。

w

激光光源：采用固体激光器、气体激光器或半导体激光器发出的方向性强、亮度高、相干性好的激光作光源，一般用于中远程测距仪上。65第四章角度与距离测量2.按测程分类

w

短程光电测距仪：测程小于5公里，用于工程测量。

w

中程光电测距仪：测程为5～15公里，通常用于一般等级控制测量。

w

远程光电测距仪：测程大于20公里，通常用于国家三角网及特级导线。

3.按载波来分：微波测距仪：采用微波段的电磁波作为载波光电测距仪：采用激光和红外光作为载波66第四章角度与距离测量4.按测距精度分类

w

Ⅰ级：mD

≤5mm；

w

Ⅱ级：5mm≤

mD≤10mm；

w

Ⅲ级：mD≥10mm。其中：mD为1km的测距中误差。5.按测定传播时间方式不同分类

w

脉冲式测距仪

w

相位式测距仪67第四章角度与距离测量二、光电测距原理AB两点距离：D＝c·t/2 式中c——电磁波信号在大气中的传播速度，其值约为c≈3×108米/秒。

t—测量2D所需的时间。68第四章角度与距离测量w

测量距离的精度将主要取决于测量时间的精度w在电子测距中测量时间一般采用间接测定法。

(1)脉冲式测距(测距精度仅为0.5m）

(2)相位式测距(通过测量电磁波信号往返传播所产生的相位移来间接的测定时间)69第四章角度与距离测量相位法测距原理：

如图为测距仪发出经调制的按正弦波变化的调制信号的往返传播情况。信号的周期为T，一个周期信号的相位变化为2

，信号往返所产生的相位移为:φsssssss70第四章角度与距离测量光电测距的误差来源仪器误差与外界条件引起的误差

包括比例误差、固定误差和周期误差测距成果的整理三项改正：仪器系统误差改正、大气折射率变化所引起的改正、归算方面的改正。71第四章角度与距离测量三、视距法测距

w

视距测量是利用普通光学经纬仪或水准仪的视距丝进行简易测距的方法，其精度较低。

w

公式：

D＝K·lcos2

;

h＝Dtan

＋i－v 图4-3172第四章角度与距离测量w

公式：

D＝K·lcos2

;

h＝Dtan

＋i－v

式中：

l—上下丝切尺读数差；

K—称为“视距乘常数”,(经纬仪和水准仪K=100)；

i—仪器高；

v—中丝读数。73第四章角度与距离测量§4-6 全站仪简介

w

全站仪（全称为全站型电子速测仪），是指能完成一个测站上的全部测量工作的仪器。主要由电子测角、光电测距、内置微处理器组成。74第四章角度与距离测量w

全站仪的功能：

1)在野外测量中，其必须具备采集水平角、竖直角和倾斜距离三种基本数据的基本功能;2)还需要计算坐标、方位角、高差、高程等数据，这些数据由三种基本数据经仪器内部的微处理器的处理得到。

w

全站仪实际上是一种将光电测距仪和电子经纬仪合为一体的仪器，是由光电测距仪、电子经纬仪和数据处理系统组成。75第四章角度与距离测量

w全站仪的特点：

观测结果完全信息化;

观测信息处理自动化、实时化;

观测数据的野外实时存储内业输出等。w

全站仪的组成：76第四章角度与距离测量w

全站仪各部件名称：77第四章角度与距离测量倾斜式单棱镜组

78第四章角度与距离测量二、标准方向的种类（三个）w

真子午线方向（真北

）

w

磁子午线方向（磁北

）

w

坐标纵轴线方向（坐标北）一、直线定向的概念：

测定直线与标准方向间的水平角度的工作称为

。或确定地面直线水平投影与标准方向线间的关系。12

12§1-3直线定向确定两点间平面位置的相对关系：1、距离2、方向79第四章角度与距离测量1．真子午线方向w真子午线：过地球上某点及地球北极和南极的半个大圆，称为该点的～。w真子午线方向：（真北方向）地面上某点真子午线指向北极的切线方向。w测定真子午线方向：是用天文测量方法或用陀螺经纬仪来测定的。同一直线两端点的真子午线方向收敛于真北方向（赤道除外）。80第四章角度与距离测量2．磁子午线方向

w磁子午线方向：（磁北方向）自由悬浮的磁针静止时，磁针北极所指的方向是～。

w测定磁子午线方向：可用罗盘仪来测定。由于地球南北极与地磁场南北极不重合，导致同一点的真子午线方向与磁子午线方向产生一夹角（即磁偏角）。2发81第四章角度与距离测量3．坐标纵轴线方向坐标纵轴方向：坐标纵轴所指示的方向。由于地面上两点的真子午线方向和磁子午线方向都是不平行的（赤道上除外），这给直线方向的计算带来不便。坐标纵轴方向的特点：（1）在高斯平面直角坐标系中，每个6

带或3

带内都以该带的中央子午线作为坐标纵轴，在任何点所作的坐标纵轴与中央子午线平行，因此该带内直线定向，就用该带的坐标纵轴方向作为标准方向，便于计算。（2）除投影带的中央子午线方向与坐标纵轴方向一致外，其它点的真子午线方向与坐标纵轴方向有一交角——坐标子午线收敛角

。Sunday,February11,2024w子午线收敛角

：过一点真子午线方向与坐标纵轴线方向的夹角称为～。东偏：坐标纵轴线北端位于真子午线以东，

为正；西偏：坐标纵轴线北端位于真子午线以西，

为负；三、三种偏角w磁偏角δ：磁子午线与真子午线间的夹角。