第3章 距离测量和直线定向

第一节距离测量概述第二节距离测量的一般方法第三节光电测距第四节全站仪概述第五节直线定向•水平距离：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。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。§3-1距离测量概述一、直线量距的一般方法，精度及其适用范围1、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）2、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）方法精度适用范围1、步测法1/200野外踏勘、选点和小比例尺地形图的测绘2、视距法3、钢尺一般量距4、钢尺精密量距5、激光红外测距仪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)直线量距的一般方法，精度及其适用范围§3-2距离测量一般方法一、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。1、定线的目的：保证待测距离的直线性2、定线的方法：花杆目视定线经纬仪正倒镜分中法三、直线定线的实施1、在两点间定线2、在两点的延长线上定线3、两点不通视时的定线：逐渐趋近法四、量距工作1、平量法2、斜量法：ABlllqDAB123图4－1五、数据处理1、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：2、若达到精度，最或是值为：)(21DD返往D六、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§3-3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。按测定时间方式的不同分为：脉冲式测距；相位式测距仪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。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|≤5mmII级：5＜｜mD|≤10mmⅢ级：10＜｜mD|≤20mm)(DBAmD二、光电测距仪测距的基本原理为真空中的光速式中：cctnccDD00221ADB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相位法测距的基本公式图4－6ND往D返)(22NNN22fcD)(2)(2)2(2NNNNfcNfcD四、距量测量的步骤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。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。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。由温度计和气压计读取大气温度和气压值。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。五测距成果的整理长度值应化算为两点间的水平距离。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。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。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。§3-4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。1－提柄2－提柄固定螺丝3－仪器高标志4－电池5－键盘6－三角基座制动控制杆7－底板8－脚螺旋9－圆水准器校正螺丝10－圆水准器11－显示器12－物镜13－管式罗盘插口14－光学对中器调焦环15－光学对中器分划板16－光学对中器目镜17－水平制动钮18－水平微动钮19－数据输出插口20－外接电源插口21－照准部水准器22－照准部水准器校正螺丝23－垂直微动钮24－垂直微动手轮25－望远镜目镜26－望远镜调焦环27－粗照准器28－仪器中心标志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。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。TC307全站仪TC307型全站仪的安置步骤如下：（1）打开脚架置于测站点上，并使脚架头大致水平，将仪器安置在脚架上并旋紧连接螺旋；（2）打开电源，打开激光对中开关，移动脚架使激光束对准地面点，踩紧脚架；（3）旋转脚螺旋使激光束精确对准地面点；（4）上下抽动脚架，使圆水准器气泡居中；（5）旋转脚螺旋使电子水准器居中；（6）检查激光对中是否偏离，若有偏离，松开连接螺旋，平移仪器使之对中并重新整平；（7）关闭激光对中开关。用TC307测量距离的方法安置仪器设置仪器高和棱镜高照准目标按DIST测距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。§3-５直线定向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。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°NAO1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。2.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。图4－18SNEWNWNESESW例如R01=NE39°24’R02=SE25°12’R01=SW68°56’R01=NW71°35’N14032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。NTXNMABAA=Am+A=＋＝Am+－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AB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°－R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。300N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