工程距离测量.ppt

第六单元第六单元 距离测量距离测量一、视距测量一、视距测量二、钢尺量距二、钢尺量距三、光电测距及全站仪三、光电测距及全站仪概述ß距离是指地面上两点之间的直线长度，距离测量是测量的基本工作之一ß水平面两点之间的距离是水平距离（简称平距），不同高度上两点之间的距离称为斜距斜距加上倾斜改正后，才能转化为平距坐标的计算、施工放样等通常用到的距离（如没有特殊说明）一般指水平距离ß在地形测量中，因距离不太长，在距离测量中可不考虑地球曲率的影响ß地面两点间的距离是推算点坐标的重要元素之一，同时也是建筑工程中施工放样、设备安装的重要元素，因而距离测量也是最常见的测量工作长度的定义 ß距离是用长度单位表示的，国际上通用的长度单位是“米”制ß最新定义“米”的长度为“光在真空中1/299792458秒时间间隔内运行的长度”ß我国目前采用的就是国际单位制“米”距离测量的方法ß确定直线长度的工作称为距离测量ß按使用的仪器和工具的不同，距离测量分为距离丈量、视距测量、电磁波测距及全球卫星定位系统（GPS）测量等形式ß距离丈量主要用钢尺沿地面直接丈量两地面点间的距离；ß视距测量是用装有视距装置的测量仪器和视准尺，按三角原理测算出仪器至标尺的距离；ß电磁波测距是利用仪器发出的电磁波在被测两点的往返传播时间，求得两点距离的；ß全球卫星定位系统（GPS）测量是用卫星在空中的运行不断向地球表面发射的信号，由地面接受站通过接受，从而解算出两点间的基线长度。

几种测距方法的比较ß钢尺量距工具简单，经济实惠，但工作量大，受地形条件限制，适用于平坦地区；ß视距测量工作轻便、灵活，但精度低，适于200米以内的碎部测量；ß电磁波测距、GPS测量精度高，成本高，但测程远，适于地形条件复杂、距离远的高精度测量视距测量一、一、 视视 距距 测测 量量视距测量视距测量————利用测量望远镜的视距丝，间接测定利用测量望远镜的视距丝，间接测定 距离和高差的方法距离和高差的方法 优点：优点：测量速度快，不受地 形限制不足：不足：精度低，距离相对误 差一般约为1/300，高 差一般为分米级用途：用途：主要用于地形图测绘 (地形点的距离与高差)（一）视线水平时ß十字丝板上有两根视距丝，它们在物镜光心处的张角φ基本是不变的两根视距丝在物方向的间距与距离成正比ß一般制作仪器时令一.视线水平时视距测量读数要求读数要求：：上下丝读数a、b读至毫米，中丝  读至厘米， 仪器高 i 量至厘米1.视距公式视距公式：： 2.高差公式高差公式：： 二.视线倾斜时视距测量公式二二. .视线倾斜时视距测量公式视线倾斜时视距测量公式1.视距公式：视距公式：2.高差公式：高差公式：高差主值 AB高差n’为水准尺与视线垂直时的尺间隔三.视距测量观测和计算观测：观测：在测站安置经纬仪，对中、整平、量仪器高； 在测点竖水准尺，瞄准(要求三丝都能读数)。

读数：读数：每个测点读四个读数 上丝读数 a a 读至毫米 下丝读数 b b 读至毫米 中丝读数   读至厘米 竖盘读数 L L 读至分三三. .视距测量观测和计算视距测量观测和计算 视距测量通常只测盘左（或盘右），测量前要对竖盘指标差进行检验与校正视距测量表视距测量表视距测量表计算公式计算公式卷尺量距概述二、钢尺量距精密量距方法精密量距方法 量距相对精度：量距相对精度：110000140000 主要用途：主要用途：砼、钢结构等较精密工程的 放样等一般量距方法一般量距方法 量距相对精度：量距相对精度： 1200015000 主要用途：主要用途：图根导线边长丈量、一般工 程的距离放样1.一般方法量距 钢尺量距的作业要求钢尺量距的作业要求1.1.一般方法量距：一般方法量距： 直直 目估定线，保证量距时沿直线方向进行 平平 地面平整，钢尺水平 准准 每尺段端点标志精确AB测钎测钎SAB=n+  为整尺段长 为余长ß直线定向ß1、两点间定线2、过山头定线3、延长直线AC1BC2C2.精密方法量距2.2.精密方法量距：精密方法量距：尺长改正温度改正高差改正(4-1-8)(4-1-9)(4-1-4)精密量距时采取的措施：精密量距时采取的措施： 1 1.用检定过的钢尺； 2 2.经纬仪定线； 3 3.钉尺段桩，逐段量测； 4 4.对钢尺施加固定拉力； 5 5.对量距结果加三项改正数：尺长鉴定ß钢尺长度方程式钢尺量距例题ß例：某钢尺在平坦地区，采用直线精密量距法往返丈量AB边长（整尺法），结果为 ， 返测 ，丈量时往测温度 ， ，已知该钢尺的尺长方程式为ß ß求直线AB的水平距离及边长相对中误差？解题过程ß（1）往测时， 设其真实长度为 ，由尺长方程式可知尺长改正数 ，则：ß尺长改正： ß温度改正： ß则，AB的往测距离为 ß由于在水平距离丈量，不需加入倾斜改正，仅需进行尺长和温度改正。

解题过程ß（2）返测时， 设其真实长度为 ，由尺长方程式可知尺长改正数 ，则：ß尺长改正： ß温度改正： ß则，AB的往测距离为 解题结果ß（3）直线AB的水平距离及边长相对误差计算：ß水平距离 ß边长相对误差 距离测量的误差来源ß尺长误差 系统ß温度的影响 部分系统，部分偶然ß倾斜的影响 系统ß拉力不准引起的误差 部分系统,部分偶然ß尺子垂曲与反曲引起的误差 系统ß定线误差 系统ß读数误差 偶然三、光电测距及全站仪1941年瑞典物理学家Bergstrand在研究光速时开发了高精度测量t的技术1948年瑞典AGA厂推出了第一台光波测距仪随着需求的增长和光学、微电子学的发展使电磁波测距的技术迅速发展。

进一步推进了测量学的发展尽管GPS应用很广，短程电磁波测距仪仍然大有用途一、基本原理一、基本原理ABDØC0：299 792.458km/sØn：大气折射率基本原理DAB测距仪反射器 通过测定电磁波在待测距离两端点间往返一次的通过测定电磁波在待测距离两端点间往返一次的传播时间传播时间t，利用电磁波在大气中的，利用电磁波在大气中的传播速度传播速度C来确定来确定距离关键：精确测定传播时间t 电磁波测距仪的分类ß按所采用的载波按所采用的载波Þ光电测距仪光电测距仪红外测距仪红外测距仪激光测距仪激光测距仪Þ微波测距仪微波测距仪ß按测定时间的方式不同按测定时间的方式不同 Þ脉冲式测距仪脉冲式测距仪Þ相位式测距仪相位式测距仪电磁波测距成果的整理ß加常数改正加常数改正ß乘常数改正乘常数改正ß气象改正气象改正ß倾斜改正倾斜改正BA 加常数改正测距仪反射器DAB仪器仪器安置中心安置中心反射器反射器安置中心安置中心光波发射光波发射等效面等效面反射器反射器等效面等效面乘常数改正标准频率标准频率实际频率实际频率标称尺长标称尺长实际尺长实际尺长乘常数乘常数乘常数改正值乘常数改正值气象改正改正后的距离：改正后的距离：假定大气状态：假定大气状态：t0＝＝15 ，，P0=1013hPa，气象改正数公式：，气象改正数公式：∆Dtp：：mm D´ ´(观测距离观测距离)：：km倾斜改正倾斜距离水平距离AB全站仪测量ß学习目标学习目标：ß明确明确全站测量技术全站测量技术的技术原理与方法，的技术原理与方法，ß明确明确全站仪全站仪的基本结构、功能和现代全站测量技术的作用和意义，的基本结构、功能和现代全站测量技术的作用和意义，ß掌握几种全站仪掌握几种全站仪基本应用基本应用和地面点定位的和地面点定位的速测技术手段速测技术手段。

一、全站一、全站测量技术概念测量技术概念ß1、全站测量概念、全站测量概念ß测量人员在测站上对地面点的坐标、高程等参数测量人员在测站上对地面点的坐标、高程等参数进行进行同时测定同时测定的方法或者说，的方法或者说，测量人员在测站测量人员在测站上上快速测定快速测定地面点的坐标、高程等参数的技术地面点的坐标、高程等参数的技术ß光学速测法、半站光电速测法和全站光电速测法光学速测法、半站光电速测法和全站光电速测法ß2、光学速测法、光学速测法ß利用利用光学经纬仪光学经纬仪及及视距法原理视距法原理迅速测定地面点位迅速测定地面点位置的方法置的方法ß3、半站光电速测法、半站光电速测法ß利用利用光学光学经纬仪器经纬仪器及及光电光电测距仪器测距仪器迅速测定地面迅速测定地面点位置的方法点位置的方法ß4、全站光电速测法、全站光电速测法ß利用利用光电光电经纬仪经纬仪(或称电子经纬仪或称电子经纬仪)及及光电光电测距仪测距仪迅速测定地面点位置的方法迅速测定地面点位置的方法全站光电速测法(现代全站测量)ß利用光电经纬仪(或称电子经纬仪)及光电测距仪迅速测定地面点位置的方法ß全站仪，光电经纬仪及光电测距仪组合而成，或者由光电经纬仪及光电测距仪集成而一测量仪器。

ß现代全站测量特点：ß1.测量光电化全站仪瞄准目标(反射器)以后启动测量，测角、测距、数据记录与处理几乎同步自动进行，并根据需要快速给出地面点的位置ß2.备有数据群的存储设备二、全站仪基本技术装备ß1、全站仪基本结构、全站仪基本结构ß1.全站仪结构形式，沿用了光学经纬仪的基本特点全站仪结构形式，沿用了光学经纬仪的基本特点ß1)在外形结构上类似光学经纬仪在外形结构上类似光学经纬仪ß2 )在内部结构关系保留光学经纬仪的基本轴系在内部结构关系保留光学经纬仪的基本轴系ß3 )人工基本操作部件、旋钮的功能与经纬仪基本相同人工基本操作部件、旋钮的功能与经纬仪基本相同2 .全站仪基本技术装备外表不同的外表不同的: :增加键盘、显示屏、蓄电池盒等更重要的是基本技术装备增加键盘、显示屏、蓄电池盒等更重要的是基本技术装备ß全站仪基本技术装备全站仪基本技术装备: :ß1)1)基基本本型型全全站站仪仪全全站站仪仪基基本本技技术术装装备备包包括括有有光光电电测测量量系系统统、、光光电电液液体体补偿技术补偿技术、、测量计算机系统测量计算机系统ß2)2)自自动动型型全全站站仪仪除除光光电电测测量量系系统统、、光光电电液液体体补补偿偿技技术术、、测测量量计计算算机机系系统统, ,还设有还设有光电自动瞄准和跟踪系统光电自动瞄准和跟踪系统。

3、全站仪测量系统ß全站仪测量系统，即光电测距系统、光电测角系统ß光电测角系统即水平角、竖直角的光电测量系统ß全站仪测量系统是全站仪的技术核心ß有的光电测距系统中，装备有、无棱镜激光测距技术有棱镜激光测距技术，即测距系统必有反射器，无棱镜激光测距系统，即测距系统没有反射器ß无反射器激光测距，光电测距时光射向目标，光在目标表面的光反射，是反射方向杂乱的漫反射漫反射的光损失严重，如果返回的反射光强度足够，测距仪可探测到反射光实现距离测量，这就是无棱镜光电测距4、光电液体补偿技术ß1. 补偿补偿，即对仪器存在不精密水平状态的一种修正机械摆式的补偿ß2. 液体补偿原理上，液体补偿把补偿器自身重力转化为液体自身液平面的形式提供水平补偿功能 如何提供？ß 如图，把读数指标以对径符合读数技术放在水平位置上，图的顶端是一个“液体盒”若仪器精确水平，对径指标(箭头)射入液体盒，在液平面全反射后与处指标重合此时对径指标反映在读数窗口上是正确符合这种情况无须补偿ß 若仪器不精确水平，对径指标(箭头)偏离水平位置，存在一个角对径指标偏离值等于2  角对径符合读数技术使指标重合起来，实现对角的测定，达到竖直角修正，即补偿的目的。

3 3．双轴光电液体补偿ß 只只对对竖竖直直角角进进行行修修正正，，故故称称为为单单轴轴光光电电液液体体补补偿偿一一般般全全站站仪仪都都装装备备有有单单轴轴光电液体补偿光电液体补偿ß 双双轴轴光光电电液液体体补补偿偿就就是是对对竖竖直直角角、、水水平平角角同同时时误误差差修修正正的的精精密密补补偿偿系系统统 ß 上上述述  角角又又称称为为竖竖轴轴误误差差从从式式(2-24)(2-24)可可见见，，只只要要能能测测定定  ，，就就可可以以利利用用水水平平角角及及竖竖直直角角修修正正竖竖轴轴误误差差对对水水平平角角的的影影响响这这就就是是全全站站仪仪进进行行竖竖直直角角修修正正基基础础上的上的水平角的修正水平角的修正ß 所所谓谓的的全全站站仪仪双双轴轴光光电电液液体体补补偿偿就就是是对对竖竖直直角角、、水水平平角角同同时时误误差差修修正正的的精精密密补偿系统补偿系统ß 全全站站仪仪在在粗粗平平后后的的光光电电自自动动补补偿偿功功能能是是以以光光电电传传感感技技术术、、倾倾斜斜测测微微技技术术为为基基础础，，实实现现双双轴轴自自动动误误差差修修正正。

双双轴轴光光电电液液体体补补偿偿是是全全站站仪仪高高精精度度测测量量的的基基本本条条件件之一 5、自动瞄准与跟踪ß1 1．自动瞄准．自动瞄准ß全站仪的自动瞄准技术，或称为自动识别目标技术，在原理上有三个基本技术环节ß1)目标标准位置图像的存储ß2)初次瞄准目标的图像获取与识别ß3)全站仪自动寻标瞄准自动寻标瞄准过程往往存在微小差异，仪器可以将其转化为改正数对测量结果进行修正ß2．自动跟踪．自动跟踪ß现代全站仪的自动跟踪，以摄像技术和自动寻标瞄准技术为基础，完全是全站仪按设计要求自身进行图像判断、指挥自身照准部和望远镜的转动寻标、瞄准、测量的全自动的跟踪测量过程6、测量计算机系统与功能ß全站仪的测量全站仪的测量光电化技术与光电化技术与计算机技术计算机技术的有机结的有机结合，合，是全站仪测量自动化、智能化的发展基础是全站仪测量自动化、智能化的发展基础，，全站仪的形成、发展与计算机技术密切相关图全站仪的形成、发展与计算机技术密切相关图下半部下半部(虚线框虚线框)实际是全站仪配有的测量专用计实际是全站仪配有的测量专用计算机ß全站仪的基本功能全站仪的基本功能ß1.快速测量功能快速测量功能1)单测量：单测量：2)全测量：全测量：3)跟踪跟踪测量：测量：4)连续测量：连续测量：5)程式测量。

程式测量ß2.参数输入储备功能参数输入储备功能1)角度、距离、高差；角度、距离、高差；2)点位坐标、方位角、高程；点位坐标、方位角、高程；3)修正参数修正参数(如距离改如距离改正数正数)；；4)测量术语、代码、指令测量术语、代码、指令ß3.计计算算与与显显示示功功能能1)观观测测值值(水水平平角角、、竖竖直直角角、、斜斜距距)；；2)水水平平距距离离、、高高差差；；3)点点位位坐坐标标、、高高程程；；4)储备的指令与参数储备的指令与参数ß4.测量的记录、通讯传输功能测量的记录、通讯传输功能有线形式或无线有线形式或无线形式与有关的其他设备进行测量数据的交换形式与有关的其他设备进行测量数据的交换三、Topcon全站仪ßGTS-220型全站仪技术指标：角度测量：显示5～10″ ,精度±2″～±9″距离测量：精度，±(2mm+2ppmD)；测程，一般1.5km～3.5km；测量时间，正常测距3秒Topcon显示窗与键盘ß显示窗：显示窗：4行提示式键盘提示式键盘ß硬键硬键:坐标测量键、距离测量键、角度测量键； 菜单键、退出键、电源键ß软键软键：F1、F2、F3、F4。