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2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜制作《测量学》赵建三王唤良主编贺跃光唐平英副主编中国电力出版社2008年6月高等学校教材2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜2点位的确定在常规测量工作中,地面点的位置通常是用水平位置和高差来确定的水平位置水平距离:水平距离测量、竖直角与斜距测量水平角:水平角测量高差:水准测量、竖直角与距离(三角高程)测量2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜3基本概念测量学定义:距离地面2点沿铅垂线投影到大地水准面所得大圆弧长大圆:过2投影点与大地体质心的平面与大地体相交普通测量学定义:水平距离(平距)地面2点沿铅垂线投影到水平面所截直线段长度测区不大(≤10×10km2)时,水平距离可代替距离距离没有负数2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜4基本概念往返测量:2次距离测量,防止错误、提高精度绝对误差:往、返丈量值的较差之绝对值相对误差K:绝对误差除以往、返丈量均值分数表示,分子为1(1/M)一般钢尺量距时,(1/5,000,1/1,000)精密钢尺量距时,(1/40,000,1/10,000)2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜5主要方法水平距离测量方法1.视距量距,适用1/100~1/3002.GPS测距,受高程测量精度影响3.钢尺量距精密钢尺量距,适用1/40,000~1/10,000一般钢尺量距,适用1/5,000~1/1,0004.光电(电磁波)测距,适用1/10万~1/100万测距仪和全站仪精度已达到或超过精密钢尺量距2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜6第四章距离测量与直线定向1.钢尺量距一般方法精密方法钢尺量距的误差分析2.视距测量3.电磁波测距仪测距测距成果的整理光电测距仪的检验4.全站仪5.直线定向6.方位角测量2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜7钢尺:钢制的带状尺尺宽:10~15mm厚度:0.2~0.4mm长度:20m、30m、50m等基本分划线:cm(mm)注记:dm处头10cm有mm分划端点尺刻线尺2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜8辅助工具标杆:用于标定直线,木制,红、白间隔20cm测钎:标识测量尺段的起、讫点,粗铁丝垂球:用于垂直投点和对点(对中),金属制弹簧秤与温度计:用于精密钢尺量距2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜9目视定线:一般钢尺量距直线定线:将多根标杆标定在已知直线段上的工作测A、B两点(通视)间平距时定线步骤1.A、B两点立标杆2.甲立A点后1~2m处,由A瞄B,标杆同侧边缘相切3.甲指挥乙持标杆左右移动到直线AB,同侧相切4.乙将标杆插入地面、标定出该直线段的一个中间点由远及近:先定离A最远处的中间点,依次向A靠近逐次趋近法:A、B两点不通视时采用2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜10经纬仪定线:精密钢尺量距多应用于精密钢尺量距测A、B两点(通视)之间平距定线步骤1.A点上安置经纬仪并瞄准B点2.确定木桩位置,相邻木桩间隔≤钢尺的长度3.木桩顶面细铁钉位置与十字丝的竖丝重合4.由远及近,向A点靠近照准部固定以保持直线段方向不变望远镜上下移动来瞄准各个中间点测钎2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜11一般钢尺量距基本要求:直、平、准直:定线要直,测两点间直线长度平:尺身要水平,测两点间水平距离准:对点、投点、读数要准确,满足精度要求分尺段测量:测量距离超过钢尺长度时,用整尺段丈量投点:沿下坡丈量时,前尺手用垂球投射插钎点对点:沿上坡丈量时,后尺手用垂球对准上一尺段插钎点3人:前司尺员(前尺手)、后司尺员(后尺手)、记录员前、后:沿丈量前进方向看2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜12平坦地面量距1.后尺手持零端,前尺手持末端2.钢尺零点对准B,拉紧拉平3.最大整分划线l0处竖直插下测钎,完成第1测段4.前、后尺手抬尺前进,零点对准上一尺段的测钎,拉紧拉平5.l0处竖直插下测钎,完成第2测段6.重复第4~5步直到B点余长l余:最后不足一尺段部分7.DAB=n×l0+l余8.返测,核算闭合差,再取均值2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜13倾斜地面量距起伏不大:尺水平,方法同平坦地面坡度较大:整尺分段,尺水平,垂球投点/对点坡度均匀:钢尺贴近地面拉紧测斜距、高差,算平距测斜距、坡角,算平距坡度不均匀:分小段测量计算2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜14精密钢尺量距精度:1/40,000~1/10,000用途:小区域控制测量中的基线长度测量步骤:往返测量1.定线2.量斜距3.测量桩顶高差4.计算尺段平距5.累加各尺段平距2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜151、定线经纬仪定线、打桩、标注“十”字桩高:3~5cm“十”字:与分划板的竖丝重合间隔≤整尺段长度2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜162、量斜距5人手操作准备:标准拉力引张钢尺半小时,钢尺温度与空气一致a)后尺手:持零端尺边紧贴“十”字纵线弹簧秤指示标准拉力b)前尺手:尺边紧贴“十”字纵线,发出读数口令“预备”c)后尺手回答“好”d)前、后读数手:同时,直尺2端、木桩顶“十”字交叉点度量3次:零端往前/往后移动距离几个cm估读精度:0.5mme)指挥手:记录﹣测温﹣计算读数间距3次读数所得间距的较差≤3mm,取均值2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜173、量高差测量相邻桩顶间的高差水准测量:往返观测|闭合值|≤10mm,取均值2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜184、计算尺段平距尺段平距计算:1.尺长改正数Δl0:标准温度,钢尺实际长度-钢尺名义长度尺长改正:2.温度改正:测量时偏离标准温度,钢尺胀缩所产生的误差2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜194、计算尺段平距尺段平距计算:3.倾斜改正:钢尺倾斜丈量时产生的误差2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜20举例2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜21视距测量视距测量:用望远镜内视距丝配合视距尺,根据几何光学和三角测量原理,同时测定距离和高差的方法视距丝:十字丝分划板中上、下对称水平刻制的两条段线,是最简单的视距装置一般视距测量精度可达1/200~1/300,精密视距测量精度可达1/2,000用1台经纬仪,可同时测量平距和高差用途:地形碎部测量、图根控制网加密2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜22D:AB间平距d:物距f:焦距δ:成像中心距p:视距丝间距l:视距丝读数间隔K:视距乘常数C:视距加常数i:仪高v:视距尺中丝读数视线水平时2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜23视线倾斜时v=i时,h=(K×l×sin2α)/2,或者h=D×tanα2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜24观测与计算1.置仪:测站上安置经纬仪(对中整平)量取仪器高,精确到cm2.瞄准:标尺(视距尺、水准尺)3.读数a.中丝b.上、下丝c.竖盘(要求:竖盘水准管气泡居中)4.计算a.视距间隔、竖直角b.水平距离、高差2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜25实例在A点安置经纬仪,B点竖立标尺,A点高程HA=35.32m。量得仪器高i=1.39m,测得上、下丝读数分别为1.264m,2.336m,盘左观测竖盘读数为L=82º26'00,仪器的竖盘指标差为χ=+1',求A,B两点间的水平距离和高差CASIOfx-4800P计算器程序Lab1{EABCX}D=100(B-A)(cos(90-C+X))2H=Dtan(90-C+X)+E-(B+A)÷2Goto1[解]视距间隔l=2.336-1.264=1.072竖直角α=90º﹣(L﹣χ)=90º﹣82º26'00+1'=7º35'水平距离D=K×l×cos2α=105.33m中丝读数v=(上丝读数+下丝读数)÷2=1.800m高差hAB=D×tanα+i-v=+13.61mB点的高程HB=HA+hAB=35.32+13.61=48.93m2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜26视距测量误差根据视距测量及其计算公式来考虑1.视距尺(水准尺)分划误差2.乘常数K值的误差3.竖直角测量误差4.视距丝读数误差5.视距尺倾斜产生的误差6.气象条件的影响2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜271、视距尺(水准尺)分划误差视距尺的分划误差:视距尺分划不均匀,对检测K有影响若为偶然误差,则对视距测量的影响也是随机的一般为±0.5mm视线水平时,导致距离误差2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜282、乘常数K值的误差是一种仪器误差,有如下原因视距丝间隔误差视距尺分划间隔的系统误差仪器检定误差反映为K值误差要求K∈100±0.12020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜294、视距丝读数误差读数误差:与距离成正比根据精度要求,有最远视距测距的限制2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜305、视距尺倾斜产生的误差视距公式微分2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜316、气象条件的影响1.大气折光视光线向下弯曲2.大气湍流使成像不稳定3.风使立尺困难4.空气中的灰尘和水汽会降低能见度使成像不清晰等要求1.视线高出地面1m2.选择良好的气象条件最理想的时间阴天晴天日出后1小时~9﹕3015﹕00~日落前1小时2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜32电磁波测距仪测距电磁波测距:electro-magneticdistancemeasuring,EDM电磁波测距:电磁波(光波或微波)为载波,传输测距信号,测量两点间距离的一种方法优点测程长、精度高、作业快工作简单强度低几乎不受地形限制等2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜33徕卡公司DI1000红外相位式测距仪2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜34分类载波数1.单载波2.双载波3.三载波时间测量方式1.脉冲式测距仪2.相位式测距仪载波光源1.可见光测距仪,EDMinstrument2.微波测距仪,microwaveEDMinstrument3.激光测距仪,laserEDMinstrument4.红外测距仪,infraredEDMinstrument测距能力1.短程测距仪,测程<3km2.中程测距仪,测程3~15km3.长程测距仪,测程>15km2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜35电磁波测距仪的用途光电测距仪:激光测距仪、红外测距仪微波和激光测距仪:多属于长程测距,可达60km大地测量红外测距仪:中、短程测距,≤15km小区域控制测量地形测量地籍测量工程测量等2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜36测距仪的标称精度mD=A+B×D推导式A:固定误差,mmB:比例误差系数,mm/kmD:测距的长度,kmmD:距离D的测量中误差,城市测量规范分两级Ⅰ级,mD≤5mmⅡ级,mD∈5~10mm2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜37基本原理2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜38脉冲式光电测距时标脉冲:时标振荡器定时产生的电脉冲计时:电脉冲计数主波脉冲:时标脉冲计数的起点,光脉冲经仪器内取样棱镜分离一小部分光线,送入光信号接受系统,转换成的电脉冲回波脉冲:时标脉冲计数的终点,光脉冲经目标反射回到光信号接受系统,转换成的电脉冲脉冲式光电测距:通过直接测定光脉冲在测线上往返传播的时间来计算距离2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜39脉冲式测距示意T:一个时标脉冲的时间间隔测距精度:取决于T2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜40相位式光电测距调制光:经由调制器调制的测距光源,其强度呈正弦波变化一个周期相位移为2π,调制光前进距离一个波长
本文标题:Peng04-距离测量
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