《测量学》第5章距离测量.ppt

第五章距离测量与直线定向 距离测量是传统测量的三种基本测量工作之一 导线测量 碎部点测量等一般需要进行距离测量 传统距离的测量方法有钢尺量距 光电测距仪测距和光学视距法测距等 5 1钢尺量距 5 1 1量距的工具 钢尺分划类型 零分划位置 1 钢尺 2 其它工具 5 1 2直线的定线 要点 甲在A点后1米左右处指挥 甲从在A点沿标杆的同一侧看到A 2 B三支标杆成一条线为止 两点间定线 一般应由远到近 即先定1点 再定2点 乙所持标杆应竖直 利用食指和姆指夹住标杆的上部 稍微提起 利用重心使标杆自然竖直 5 1 3量距方法 1 整尺法量距 1 2 3 4 5 6 A B 适用于平坦地区 量距精度要求不高时 为进行检核并提高测距精度 一般采用往返丈量 在满足限差要求的情况下 取往返平均值为丈量结果 2 倾斜地面的距离丈量 1 平量法 适用于起伏不大 且坡度不均匀时 2 斜量法 适用于坡度均匀时 往返测相对误差 为进行检核并提高测距精度 一般采用往返丈量 在满足限差要求的情况下 取往返平均值为丈量结果 一般平坦地区K不应大于1 3000 困难地区K不应大于1 1000 3 钢尺量距的精密方法 1 定向 概量 1 2 3 4 5 6 A 7 B 要点 使用经纬仪 每段小于尺长 2 量距 要点 前 后尺手分工 测量温度至0 5度 采用标准拉力 前后尺同时读数 读至0 5mm 每尺段读数三次 三次距离互差不超过2 3mm 3 测量桩顶高程 使用水准测量的方法测量各段高差 准备倾斜改正数据 相邻两桩顶往返测高差互差不超过10mm 4 计算尺段长度 整理距离测量成果 5 计算全长和往返测相对误差 1 尺长改正 2 温度改正 5 1 4 精密 钢尺量距的成果整理 3 倾斜改正 钢尺的名义长度 钢尺尺长改正值 钢尺的热膨胀系数 钢尺检定时的温度 尺长方程 量距时的温度 5 1 5钢尺量距的误差分析 钢尺的名义长度 钢尺尺长改正值 钢尺的热膨胀系数 钢尺检定时的温度 尺长方程 量距时的温度 1定线误差 例 使用30米钢尺量距时 如果测量某尺段时 尺端两端的定向误差均为0 2米 定向误差引起的距离误差为 定向误差总是测的距离偏大 其产生的误差不能抵消 但实际量距时 目视定线即可使定向误差控制在合理的范围内 当尺长为50米 为使定线误差产生的量距误差小于1 10000时 应使 0 3536m 2 尺长误差 钢尺的尺长误差在普通测量时可不予考虑 但当尺长误差超过1 10000时应加入尺长改正 尺长误差随着距离在增加而增加 在高精度量距时应加尺长改正 3 温度误差 根据温度改正公式 当温度变化8 C时 对于30米的钢尺 尺长变化为3mm 对于50米钢尺 尺长变化5mm 所以精密量距时要加温度改正 普通量距时 如果温度变化8 C 也应考虑加入温度改正 4 拉力误差 钢尺长度尺长会随着拉力的变化而改变 如果测量时拉力不等于标准拉力 也会产生长度误差 例 某钢尺长30m 标准拉力是10kg 弹性模量为2 106kg cm2 其横截面积为0 03cm2 测量时拉力为20kg 则拉力产生的长度误差为 如果钢尺长为50m 其它条件同上 则拉力产生的长度误差为0 008m 5 钢尺不水平产生误差 根据倾斜改正公式 目视钢尺水平的误差约为0 44m 相当于倾角50 在30米距离上引起的高差 设钢尺长30m 钢尺不水平产生的距离误差为 如果钢尺长为50米 视线倾角为50分 则视线不水平产生的距离误差为5mm 相对误差为1 10000 在精密量距时 如果高差测量误差为10mm 50m钢尺倾斜产生的量距误差约为0 2mm 6 钢尺垂曲产生的误差 在悬空量距时 钢尺由于自重会使中间下垂 造成钢尺弯曲 从而引起误差 量距时可以将钢尺托起至水平以降低垂曲影响 A B 7 钢尺对准及读数误差 刻划对点误差 插测钎误差 读数误差 丈量误差是量距工作的主要来源 5 2视距测量 5 2 1概述 使用的工具 经纬仪 或水准仪 水准尺或视距尺 视距测量的精度 一般为1 200或1 300 用途 精度要求较低的碎部测量和放样工作中 令 5 2 2视线水平时视距公式 5 2 3视线倾斜时视距公式 或 5 2 4视距测量的观测与计算 1 视距测量步骤 1 在测站上安置经纬仪 对中 整平 量取仪器高 2 在待测点上立视距尺 3 瞄准视距尺 在尺上读取上丝 下丝读数 也可直接读取尺间隔 为计算高程 读取中丝读数 4 读取竖直度盘读数L R 碎部测量时可只盘左读取L 读数时注意读数指标水准管气泡居中 5 计算 测站 A仪器高 1 42m指标差 x 0测站高 HA 207 40 测站 A仪器高 1 42m指标差 x 1 测站高 HA 207 40 0 760 9145 1 42 9328 328 11400 13230 9300 300 8726 144 235 11400 17825 4 59 4 59 0 75 7 202 81 202 48 房角 房角 山脚 山脊 1 1 2 2 205 83 208 22 0 514 0 257 1 42 1 42 1 55 1 16 0 0 1 55 51 4 1 16 25 6 1 2 1 2 0 750 2 42 3 92 1 00 4 92 74 8 5 2 5视距测量的误差来源 1 视距尺分划误差 视距尺分划误差一般在 0 5mm 2 乘常数误差 乘常数应在100 0 1以内 否则应该改正测定后按实际K值计算 3 竖直角测量误差 竖直角测量误差对视距测量的水平距离和高差影响较小 4 视距丝读数误差 视距丝读数误差对水平距离的影响与视距远近成正比 视距测量一般限定最远视距 5 视距尺倾斜对视距测量的影响 视距尺倾斜对视距的影响随倾角的增大而增大 在山区进行视距测量时更应注意 可以采用在视距尺加装圆水准器的方法减弱视距尺的倾斜 6 外界条件对视距测量的影响 越靠近地面大气折光影响视线弯曲越大 所以应限制视线高于地面一定距离 1 大气折光的影响 使视线高于地面一定距离 2 大气湍流 空气抖动 的影响 选择好的时间段 3 风和能见度的影响 5 3红外测距仪 测距仪的分类 测距仪按测程划分 短程测距仪 测程 5km 中程测距仪 测程5 15km 远程测距仪 测程15km以上 测距仪按精度划分 级测距仪 每公里测距中误差 5mm 级测距仪 5mm 每公里测距中误差 10mm 级测距仪 每公里测距中误差 10mm 测距仪按采用的载波不同有 微波测距仪 激光测距仪和红外测距仪 5 3 1测距仪原理 1 脉冲法测距原理 C0 光在真空中的速度 ng 光在空气中的折射率 手持式激光测距仪是脉冲式激光测距仪中又一新型测距仪 采用数字测相脉冲展宽细分技术 可达到毫米级精度 测程已经超过100m 测距望远镜一般采用脉冲法来测量距离 2 相位法测距原理 1 调制光 在光源砷化钾发光二极管两端加入交变电流 电流 光强 t t 2 距离测量原理 5 3 2测距方法 1 测距前的准备工作 1 在测站上安置经纬仪 2 在测距的端点上安置觇牌和反射棱镜 3 水平角 竖直角测量 4 安装测距仪 5 测距仪光学瞄准 2 开机设置气象参数 1 开机显示标准气象参数T P和加常数C0 2 设置测距时气象参数T P 3 距离测量 1 电瞄准 2 平均距离测量 AVE ENT TRK MSR 南方系列测距仪标准气象条件为气压为1013hPa 15 5 3 3测距边长改正计算 1 仪器常数改正 1 仪器加常数 发光管的发射面 接收面与仪器中心不一致 反光棱镜的等效反射面与反光镜中心不一致 2 仪器乘常数R 由于元件老化 测距时的频率与设计频率不致 产生与所测距离成正比的系统误差 3 常数的改正 将加常数与乘常数输入仪器 由仪器自动改正 2 气象改正 利用仪器厂家提供的气象改正公式计算 如 P 气压值 以hPa为单位 T 温度以 为单位 3 倾斜改正 或 5 4 4光电测距仪测距误差分析 1 周期误差 由于仪器内部光电信号干扰而引起的误差 随所测距离的不同而周期性变化 周期一般为半个波长 2 固定误差 1 对中误差 2 加常数误差 3 测相误差 6 4 5仪器的标称精度 仪器的误差来源有固定误差和比例误差两部分 厂家一般按下式标称仪器的精度 3 比例误差 1 光速测定误差 2 大气折射率误差 3 调制频率误差 5 4直线的定向 5 4 1标准方向的种类 1 真子午线方向 天文测量或陀螺经纬仪测定 2 磁子午线方向 用罗盘测定 3 坐标纵轴方向 5 4 2方位角 从标准方向的北端顺时针到某直线的水平夹角 1 真方位角A 从真子午线方向的北端起 顺时针到到某直线的水平夹角 2 磁方位角Am 从磁子午线方向的北端起 顺时针到某直线的水平夹角 3 坐标方位角 从坐标纵轴的北方向起 顺时针到某直线的水平夹角 O A B C D N 5 4 3三种方位角的关系 真子午线与磁子午线方向之间的夹角 1 真方位角与磁方位角之间的关系 磁偏角 磁 北 线 过O点的子午线 O 磁 北 线 过O点的子午线 O 磁 北 线 A 某点真子午线与中央子午线之间的夹角 2 真方位角与坐标方位角之间的关系 子午线收敛角 线 过O点的子午线 O 坐 标 线 纵 纵 标 坐 值为正 值为负 3 磁方位角与坐标方位角之间的关系 5 4 4象限角 象限角 从标准方向的北端或南端顺时针或逆时针到直线的水平锐角 一般用R表示 象限角与方位角之间的换算 5 4 5正 反坐标方位角 X A B x 5 4 6方位角的推算 A B 1 2 3 4 x A B 1 2 3 4 x 当观测的为推算折线前进方向的右角时 A B 1 2 3 x