68土木工程测量学教程ppt(上)

上一讲回顾１、ＭＯ含义。２、水平角测量和竖直角测量中有哪些相同点和不同点？３、竖直角定义。1LOGO距离测量和直线定向测量教研室主要内容距离测量概述距离测量一般方法光电测距全站仪概述直线定向4水平距离概念：A、在测区面积不大的情况下（半径小于10km的范围），可以不考虑地球曲率的影响，用水平面代替水准面。两点间连线垂直投影在水平面上的长度称为水平距离。B、地面上两点间的距离是指这两点沿铅垂线方向在大地水准面上投影点间的弧长。4.1距离测量概述5A、直接量距：用长度标准直接与被测距离比较，从而获得被测距离长度。（皮尺、钢尺、铟瓦基线尺）B、间接量距：根据已知条件，依据一定的关系式间接推算出被测距离。（视距测量、视差法测距、物理测距）一、距离测量的一般方法，精度及其适用范围二、距离测量的一般方法，精度及其适用范围6方法精度适用范围1、视距法2、钢尺一般量距3、钢尺精密量距4、电磁波测距1/200~1/300地形测量中的碎部测量1/2000~1/3000导线测量，一般建筑轴线丈量1/5000~1/2万精密导线测量，工业厂房主要轴线的测量测程：2KM～20KM精度：(3mm+2PPM)4-2距离测量一般方法一、地面点的标定二、直线定线三、量距工作四、数据处理五、归化改正7一、地面点的标定1、临时标志2、永久标志二、直线定线：将待测距离上的分段点标定在同一条直线上的工作。A、定线的目的：保证待测距离的直线性B、定线的方法：花杆目估定线经纬仪正倒镜分中法目估定线逐渐趋近定线经纬仪定线13三、量距工作A、量距工具钢尺是用薄钢片制成的带状尺，可卷入金属圆盒内，故又称钢卷尺，有架装和盒装两种。根据零点位置的不同，钢尺有端点尺和刻划尺两种。（1）端点尺是以尺的最外端作为尺的零点;（2）刻划尺是以尺前端的一刻线作为尺的零点。钢尺的优点：钢尺抗拉强度高，不易拉伸，所以量距精度较高，在工程测量中常用钢尺量距。钢尺的缺点：钢尺性脆，易折断，易生锈，使用时要避免扭折、防止受潮。B、其它辅助工具测钎(measuringrod)：用于标定尺段标杆(measuringbar)：用于直线定线垂球(plumbbob)：用于在不平坦地面丈量时将钢尺的端点垂直投影到地面精密量距时还需要弹簧秤：用于对钢尺施加规定的拉力，温度计：用于测定钢尺量距时的温度尺夹：用于安装在钢尺末端，以方便持尺员稳定钢尺。17C、量距方法1)、平量法2)、斜量法：平量法22hDDcosDD斜量法D、量距改正钢尺上所标注的长度即名义长度。影响实际尺长因素：尺长本身误差；拉力；温度；尺长方程式：经过检定的钢尺，其长度可用尺长方程式表示。即)(0000ttllllt式中lt—钢尺在温度t时的实际长度（m）；l0—钢尺的名义长度（m）；Δl0—尺长改正数，即钢尺在温度t0时实际长度与名义长度之差（m）；α—钢尺的膨胀系数，一般取α=1.25×10-5m/1℃；t0—钢尺检定时的温度（℃）；t—钢尺使用时的温度（℃）。所表示的含义是：钢尺在施加标准拉力下，其实际长度等于名义长度与尺长改正数和温度改正数之和。对于30m和50m的钢尺，其标准拉力为100N和150N。7垂曲误差6丈量本身误差5定线误差4尺身不平3拉力误差2温度变化误差1尺长误差误差来源22四、数据处理A、精度要求：往、返测较差：D=D往-D返往、返测相对较差：||/1||DDDDK测规铁路城市公路容许相对较差1/20001/3000平地：1/3000山地：1/1000容许相对较差：23B、若达到精度，最或是值为：)(21DD返往D24五、归化改正：目的：将基线长度由基线水准面归化到施工水准面上基线水准面：Dm,Hm施工水准面：Dg,Hg由图中得：RggRmmHDHDDHHDmRmRggHmO大地水准面DgDmRHg基线水准面施工水准面25§4-3光电测距一、电磁波测距仪的分类按载波分为：微波测距仪：采用微波段的无线电波作为载波；光电测距仪：采用光波作为载波，又分为以下两类：激光测距仪：用激光作为载波；红外测距仪：用红外光作为载波。红外测距仪26按测定时间方式的不同分为：•脉冲式测距；•相位式测距仪27光电测距仪按测程可分为：短程测距仪：测程小于3km，用于普通工程测量和城市测量；中程测距仪：测程为3km~15km，通常用于一般等级控制测量；长程测距仪：测程大于15km，通常用于国家三角网及特级导线。28按仪器的标称精度指标分级仪器的标称精度表达式为：I级：｜mD|≤5mmII级：5＜｜mD|≤10mmⅢ级：10＜｜mD|≤20mm)(DBAmD29二、光电测距仪测距的基本原理为真空中的光速式中：21002cctnccDDADB30三、相位式光电测距仪原理框图图4－5光强时间光强时间光强时间调制器高频信号发生器接收器相位计显示器反射镜光源31相位法测距的基本公式图4－6ND往D返)(22NNN)(2NND32四、距量测量的步骤A、将测距仪和反射镜分别安置于待测距离的两端，仔细地对中。B、测距仪接通电源后照准反射镜，检查经反射镜反回的光强信号，合乎要求后即可开始测距。为避免错误和减少照准误差的影响，可进行若干个测回的观测。C、测距读数值记入手簿中，接着观测竖直角并记入手簿的相应栏内。D、由温度计和气压计读取大气温度和气压值。E、按气温和气压进行气象改正，按测线的竖直角进行倾斜改正，最后求得测线的水平距离。33五测距成果的整理长度值应化算为两点间的水平距离。A、仪器系统误差的改正包括加常数改正、乘常数改正和周期误差的改正。B、电磁波在大气中传输时受气象条件的影响很大，因而要进行气象改正。C、归算改正主要有倾斜改正、归算至参考椭球面的改正和投影到高斯平面上的改正等。34§4-4全站仪概述全站仪，即全站型电子速测仪（ElectronicTotalStation），它是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。全站仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，因此得到了广泛的应用。其基本功能是在仪器照准目标后，通过微处理器的控制，能自动完成测距，水平方向和天顶距读数、观测数据的显示、存储。3/11/202036GTS-229系列3/11/202037TopconGTS-229点阵式液晶显示（LCD），可显示4行。每行20个字符，前三行：显示测量数据；第4行：显示随测量模式变化的按键功能38TC307全站仪3940全站仪观测数据的记录方式：通过电缆，将仪器的数据传输接口和外接的记录器连接起来，数据直接存储在外接的记录器中；利用仪器内部的大容量内存，记录数据；采用插入式数据记录卡。41全站仪的功能测距，测角进行自由设站，计算测站点的坐标；进行支导线测量和计算；测站定向和极坐标测量及坐标点的放样；进行对边测量悬高测量面积测量及计算等。42直线定向：确定地面上一条直线与基本方向间水平角的工作称为直线定向。§4-５直线定向43基本方向：真北方向：过地面上某点的真子午线切线方向的北端磁北方向：过地面上某点的磁子午线切线方向的北端坐标北方向：当测区范围较大，高斯投影带中央子午线北端或平面直角坐标系坐标纵轴北端。各点的坐标北方向彼此平行。44直线方向的表示方法1.方位角：由基本方向起顺时针至某一直线的水平角称为该直线的方位角。角值由o°~360°NAO145分类：真方位角A：由真子午线北端起算的方位角。它是用天文观测方法或用陀螺经纬仪测定。磁方位角Am：由磁子午线北端起算的方位角。它是用罗盘仪测定的。坐标方位角：由坐标纵轴北端起算的方位角。46几种方位角之间的关系•磁偏角：磁北与真北间的夹角。以真北为准，判断磁北的位置，东正西负。•子午线收敛角：坐标北与真北间的夹角。以真北为准，判断坐标北的位置，东正西负。47NTXNMABA48A=Am+A=＋＝Am+－49正、反坐标方位角：同一直线的正、反坐标方位角之间相差180°，即BA＝AB±180°XABABXBAAB502.象限角地面直线与子午线南端或北端构成的小于90°的水平角，并冠以所在象限的名称，以R表示。SNEWNWNESESW51例如R01=NE39°24’R02=SE25°12’R01=SW68°56’R01=NW71°35’N1403252坐标方位角与坐标象限角的关系直线方向由方位角求象限角R由象限角R求方位角北东（NE）第I象限南东（SE）第II象限南西（SW）第III象限北西（NW）第IV象限R＝NER＝SE（180°－）R＝SW（－180°）R＝NW（360°－）＝R＝180°－R＝180°+R＝360°－R53用罗盘仪测定磁方位角主要由磁针、刻度盘和瞄准设备等组成。磁针支在刻度盘中心的顶针上，可自由转动，当静止时，指出磁北方向。54300N图4－201－望远镜２－支架３－度盘４－磁针５－磁针制动螺旋图4－19罗盘仪周二实习安排实习内容：测回法测量水平角。实习要求：每人选择两目标，观测俩测回，要求各组员选择目标不能完全一样。限差：40”上一讲内容复习1、方位角的概念2、象限角3、水平距离4、斜距5657本讲主要内容：一、方位角的传递二、坐标反算方位角三、全站仪测量的原理四、坐标变换58一、方位角的传递有四种情况：ＡＢＣＮ59练习一:ABCD60300-00-0090-00-00120-00-00150-00-00220-00-00A1234B练习二:61练习三:课本:P90-1662二、坐标反算方位角(x0,y0)(x1,y1)63象限角方位角XY64XY65XY66XY67练习一:(0,0)(-1000,1000)68练习二:(20,-20)(-100,100)69练习三:ABC(100,100)(10,10)100.000100.000FWAC=?70三、全站仪测量的原理OA71OA72OA73全站仪使用步骤：1、安置仪器（包括对中整平）2、测站设置3、后视定向4、瞄准目标观测74观测目标75练习1:测站坐标(1000,1000),后视点为(2000,-2000),现需要在测站处观测目标点B,瞄准B,方位显示为45-00-00,测距显示水平距离为100.000，请说明你使用全战仪的步骤，并帮助其显示测量结果。76四、坐标变换77AB12378B79坐标变换的步骤：1、找旋转点、旋转边，查旋转角度。2、找平移量。3、改正旋转点到每个点的方位。4、计算旋转点到每个点的坐标差。5、进行平移改正。80bayxxyyxENyxabbayxENyxCosSinSinCosyxEN000000100181练习一：测站点（100.000，100.000），后视点（200.000,200.000）,测量了若干点，其中一点P坐标为（300.000,400.000）,测量完发现后视点坐标应该是（200.000,100.000）,试计算P点正确坐标。LOGO