距離測量與直線定向工程測量第4章距離測量與直線定向工程測量第4章§４-1鋼尺量距§４-2視距測量§４-3光電測距§４-4全站儀§４-5直線定向第4章距離測量與直線定向§４-1鋼尺量距第4章距離測量與直線定向距離是指兩點間的水平長度，若是斜距還需要將其化為平距離測量距離的方法鋼尺直接量距光學視距法測距光電測距距離是指兩點間的水平長度，若是斜距還需要將其化為平距離測量距*§４-1鋼尺量距一、量距的工具*§４-1鋼尺量距一、量距的工具某著名院?！锻聊竟こ虦y量》PPT課件第4章-距離測量某著名院校《土木工程測量》PPT課件第4章-距離測量二、鋼尺量距的一般方法

定點二、鋼尺量距的一般方法定點

直線定線

兩點之間定線確定分段丈量的分段點在待量直線端點的連線上。1)目測定線2)經緯儀定線

直線定線兩點之間定線確定分段丈量的分段點在待量直線端點的

過山頭定線ABCD過山頭定線ABCDAC1BC2C

延長直線AC1BC2C延長直線

經緯儀定線經緯儀定線三、量距平地三、量距平地傾斜平量法傾斜平量法斜量法斜量法量距精度評定：相對中誤差量距精度評定：相對中誤差起點終點往測返測AB20.58120.578BC10.26110.251[算例:]M=?起點終點往測返測AB20.58120.578BC10.261線段尺長/m往測返測往返差/m相對精度往返平均/m尺段數余長數/m總長/m尺段數余長數/m總長/mAB30623.188203.188623.152203.1520.0361/5600203.170BC50341.841191.841341.873191.8730.0321/6000191.857……………………………鋼尺一般量距記錄及成果計算

線尺長往測返測往返相對往返尺段數余三、鋼尺量距的精密方法鋼尺長度方程式：三、鋼尺量距的精密方法鋼尺長度方程式：測量過程（見圖）注意事項：記錄拉力、溫度測量過程（見圖）某著名院?！锻聊竟こ虦y量》PPT課件第4章-距離測量計算：主要三項改正：各段尺長改正數各段溫度改正數各段高差改正數計算：尺段編號實測次數前尺讀數/m后尺讀數/m尺段長度/m溫度/℃高差/m溫度改正數/mm尺長改正數/mm傾斜改正數/mm改正后尺段長1129.88750.022029.865526.5-0.114+2.3+2.5-0.229.8701229.89850.031529.8670329.89700.033029.8640平均

29.8655……

……………………119.93380.037519.896328.0+0.132+1.9+1.7-0.419.8990219.94340.048119.8953319.95930.063519.8958平均

19.8958總和196.5286鋼尺膨脹系數：0.000012鋼尺鑒定時溫度20度鋼尺名義長度l0:30m鋼尺鑒定長度：30.0025鋼尺鑒定時拉力：100N尺段實測前尺后尺尺段長度溫度高差溫度尺長傾斜改正后尺段長11四、鋼尺量距誤差

鋼尺本身誤差：尺長誤差操作誤差：溫度誤差、對點誤差、定線誤差、垂曲誤差和拉力等外界因素影響四、鋼尺量距誤差鋼尺本身誤差：尺長誤差視距測量——利用測量望遠鏡的視距絲，間接測定距離和高差的方法。

優(yōu)點

測量速度快，不受地形限制。不足

精度低，距離相對誤差一般約為1/300，高差一般為分米級。用途

主要用于地形圖測繪

(地形點的距離與高差)?！?.2視距測量視距測量——利用測量望遠鏡的視距絲，間接測定優(yōu)點測量速度快fDn一、基本原理fDn一、基本原理

視線水平時視距測量公式視線水平時視距測量公式

視線傾斜時視距測量公式n′bhia′lD由于視線與水準尺不垂直naa′~a,b′~b,n′~nSb′視線傾斜時視距測量公式n′bhia′lD由于視線與水準尺二、視距測量的觀測與計算

二、視距測量的觀測與計算三、視距測量誤差及注意事項1.視距測量的誤差讀數誤差垂直折光影響視距尺傾斜所引起的誤差2.注意事項(1)為減少垂直折光的影響，觀測時應盡可能使視線離地面1m以上；(2)作業(yè)時，要將視距尺豎直，并盡量采用帶有水準器的視距尺；(3)要嚴格測定視距常數，K值應在100±0.1之內，否則應加以改正；(4)視距尺一般應是厘米刻劃的整體尺。如果使用塔尺，應注意檢查各節(jié)尺的接頭是否準確；(5)要在成像穩(wěn)定的情況下進行觀測。三、視距測量誤差及注意事項1.視距測量的誤差讀數誤差2§4-3光電測距1948年瑞典AGA廠推出了第一臺光波測距儀隨著需求的增長和光學、微電子學的發(fā)展使電磁波測距的技術迅速發(fā)展。進一步推進了測量學的發(fā)展盡管GPS應用很廣，短程電磁波測距儀仍然大有用途§4-3光電測距1948年瑞典AGA廠推出了第一電磁波測距儀的分類按載波分微波測距儀激光測距儀紅外光測距儀按測程分遠（長）程測距儀中、短程測距儀電磁波測距儀的分類按載波分按測程分某著名院?！锻聊竟こ虦y量》PPT課件第4章-距離測量瑞典AGA公司生產的AGA-8激光測距儀用5mw氦氖氣體激光器白天測40km，夜間可測60km精度：5mm+1ppm瑞典AGA公司生產的AGA-8激光測距儀用5mw氦氖氣體激光T2+DI10，1968年Wild推出的第一臺紅外測距儀Wild生產的微波測距儀T2+DI10，1968年Wild推出的第一臺紅外測距儀Wi某著名院?！锻聊竟こ虦y量》PPT課件第4章-距離測量電磁波測距分類光波測距儀AGA2A激光測距儀AGA8微波測距儀CMW20紅外測距儀DI5電磁波測距分類光波測距儀AGA2A激光測距儀AGA8微一、電磁波測距原理設電磁波在測距儀與反光鏡（合作目標）之間往返的時間為t。則測距儀至反光鏡的距離光在真空中的傳播速度為C0=299792458米/秒。一、電磁波測距原理設電磁波在測距儀與反光鏡（合作目標）之間往按電磁波理論：光是電磁波，其數學表達式為:它表達了光波在轉播空間任一位置上電磁振動的狀態(tài)。其中：按電磁波理論：SS電磁波測距原理設光從發(fā)射器發(fā)出，抵達反光鏡后返回儀器的接收器，稱為信號2。而從發(fā)射器發(fā)出的光分出一路直接進入處理裝置，稱為信號1。這兩個信號之間存在相位差Δφ和整周數N。利用相位器可測定Δφ，但而不能求得“整周數N”。因此只可以求得“余長”，而不能求得整長。電磁波測距原理設光從發(fā)射器發(fā)出，抵達反光鏡后返回儀器的接收器調制波短程的電磁波測距儀常用砷化鎵GaAs發(fā)出的紅外激光波長約0.87μm。顯然不能用它測距的信號。無線電技術可以對電磁波的振幅、頻率、相位加以調制使其隨時間按一定的規(guī)律變化。在GaAs激光器上注入按調制規(guī)律變化的電流后可以使激光器按同樣的規(guī)律改變發(fā)光的強度。調制波的頻率遠小于紅外激光的頻率，還可以用多個頻率的調制波加載在紅外激光波上。調制波短程的電磁波測距儀常用砷化鎵GaAs發(fā)出的紅外激光波長電磁波測距原理測距儀把一定波長的電磁波從A點射向B點，經B點的反光棱鏡反射后由測距儀接收，射出與接收波之間的相位差(可用微電子技術自動測量)是電磁波在AB點之間往返時間的函數——[表達式]。用它可以算得測距儀至反光鏡之間斜距長度的“尾數”。用幾個不同波長的電磁波[調制波]測量同一段距離可以既擴大測程又保持精度。電磁波測距原理測距儀把一定波長的電磁波從A點射向B點，經B點測程和精度測相的精度是有限的。例如可以把Δφ細分1000倍，則測量的精度為測尺的1/1000。設，這時最小讀數為cm。若要提高讀數精度，就應縮短電子尺。但由于憑一個Δφ無法求得整尺段數N，即不知待測距離的大數。就是說：用短的電子尺測量精度高但測程小。如果用長的電子尺能擴大測程，但由于細分技術的限制，不能求得精確的尾數。即測程大但精度低。用兩個頻率的波（兩個不同的電子尺）進行測量，一個用來測量距離的大數，另一個用于精確測量距離的尾數。就可以既擴大測程又保證精度。如果需要還可以用更多的頻率測量。測程和精度測相的精度是有限的。例如可以把Δφ細分1000倍，相位測量要測量測距信號（U1）與參考信號（U2）之間的相位差Δφ1）濾波：取出調制波（頻率低）的信號2）混頻：把調制波信號與“本振”信號混合，經處理后可以得到頻率更低（以便于更精確測量相位差），但相位依舊的差分信號相位測量要測量測距信號（U1）與參考信號（U2）之間的相位差相位測量3）把正弦波處理成方波4）把U1和U2分別接在門電路的兩個觸發(fā)器上，U2負跳變時把與門打開，U1負跳變時把與門關閉。在門開啟的這段時間內讓計數脈沖通過，從而可以測得Δφ。相位測量3）把正弦波處理成方波某著名院校《土木工程測量》PPT課件第4章-距離測量內光路當內光路棱鏡移到出光口時測量到內光路的“距離”移開內光路棱鏡后測量到外光路的“距離”外光路“距離”減去內光路“距離”后才是需要測量的距離。這是消除儀器系統(tǒng)誤差的重要措施之一內光路當內光路棱鏡移到出光口時測量到內光路的“距離”電子全站儀----同時進行角度測量(水平角、豎直角)和距離測量(斜距、平距、高差)；(高精度全站儀測角達0.5秒級，測距精度達(1+1PPM))

顯示測點角度(方向值)、距離、高差或三維坐標擁有較大容量的內部存儲器，以數據文件形式存儲已知點和觀測點的點號、編碼、三維坐標；（擁有后方交會、放樣、偏心等高級測量功能；）

實現(xiàn)全站儀與計算機的數據通訊；與計算機聯(lián)合組成的智能觀測系統(tǒng)已面市?！?-4全站儀簡介電子全站儀----同時進行角度測量(水平角、豎直角)和距離某著名院?！锻聊竟こ虦y量》PPT課件第4章-距離測量電子全站儀棱鏡全站儀電子全站儀棱全某著名院校《土木工程測量》PPT課件第4章-距離測量某著名院?！锻聊竟こ虦y量》PPT課件第4章-距離測量某著名院?！锻聊竟こ虦y量》PPT課件第4章-距離測量某著名院校《土木工程測量》PPT課件第4章-距離測量棱鏡與基座棱鏡與基座1.觀測前的準備工作1.觀測前的準備工作2.裝電池2.裝電池3.開機、定標

照準部水平方向旋轉一周，望遠鏡繞橫軸旋轉一周，即完成定標。3.開機、定標照準部水平方向旋轉一周，望遠鏡繞橫軸旋4.對中、整平

對中方法與經緯儀相同，通常采用光學對中。整平可用水準管，也可用儀器的傾斜顯示功能，調節(jié)腳螺旋，使氣泡（圓點）居中。用圖形顯示或傾角數字顯示的轉換鍵4.對中、整平對中方法與經緯儀相同，通常采用光學對中。用儀器傾斜數字顯示

儀器傾斜用角度表示，用腳螺旋調節(jié)兩個方向的傾斜角度為零，則縱軸鉛垂。圖形顯示或傾角數字顯示轉換鍵退出儀器傾斜數字顯示儀器傾斜用角度表示，用腳螺旋調節(jié)兩個方向已完成定標已完成定標角度測量角度測量◆水平方向置零功能：0

SET豎盤讀數平盤讀數按鍵兩次使平盤讀數為零(0SET)0

SET◆水平方向置零功能：0SET豎盤讀數平盤讀數按鍵兩次使平盤◆觀測：（a）照準左目標點L，水平方向歸零（0SET）；（b）精確照準右目標點R，顯示水平角。盤右同樣測量（a）（b）◆觀測：（a）照準左目標點L，水平方向歸零（0SET）；盤◆距離類型選擇和距離測量◆距離類型選擇和距離測量§4-5直線定向確定地面上兩點之間的相對位置，僅知道兩點之間的水平距離是不夠的，還必須確定此直線與標準方向之間的關系。確定直線與標準方向之間的關系(水平角度)稱為直線定向。§4-5直線定向確定地面上兩點之間的相對位置，僅知道兩一、標準方向的種類真子午線方向：通過地球表面某點的真子午面的切線方向，稱為該點真子午線方向磁子午線方向：磁子午線方向是在地球磁場