測(cè)量學(xué)第四章

1、 第第 四四 章章 距離測(cè)量與三角高程測(cè)量距離測(cè)量與三角高程測(cè)量 學(xué) 習(xí) 要 點(diǎn) 卷尺量距 視距測(cè)量 電磁波測(cè)距 三角高程測(cè)量 光學(xué)視距測(cè)量步弓、尺鏈 線尺、竹尺、 皮尺、鋼尺 電磁波測(cè)距 距離測(cè)量是測(cè)量的三項(xiàng)基本工作之一：距離測(cè)量是測(cè)量的三項(xiàng)基本工作之一： 測(cè)定地面點(diǎn)之間的水平距離水平距離。 距離測(cè)量的主要方法有：距離測(cè)量的主要方法有： 鋼卷尺量距 主要指鋼卷尺量距 視距測(cè)量 利用測(cè)量?jī)x器的視距絲測(cè)距 電磁波測(cè)距 測(cè)距儀測(cè)距 三角測(cè)量法 利用三角形的邊角關(guān)系求距離 距離測(cè)量概述距離測(cè)量概述 三角高程測(cè)量：三角高程測(cè)量： 是間接測(cè)定兩點(diǎn)間高差高差的方法。 卷尺量距 精密量距方法精密量距方法 量

2、距相對(duì)精度：量距相對(duì)精度：110000140000 主要用途：主要用途：砼、鋼結(jié)構(gòu)等較精密工程的 放樣等。 一般量距方法一般量距方法 量距相對(duì)精度：量距相對(duì)精度： 1200015000 主要用途：主要用途：圖根導(dǎo)線邊長(zhǎng)丈量、一般工 程的距離放樣。 鋼尺量距的作業(yè)要求鋼尺量距的作業(yè)要求 1.1.一般方法量距：一般方法量距： 直直 目估定線，保證量距時(shí)沿直線方向進(jìn)行 平平 地面平整，鋼尺水平 準(zhǔn)準(zhǔn) 每尺段端點(diǎn)標(biāo)志精確 A B 測(cè)釬測(cè)釬 SAB=n+ 為整尺段長(zhǎng) 為余長(zhǎng) 2、過山頭定線 3、延長(zhǎng)直線 A C1 B C2 C 2.2.精密方法量距：精密方法量距： 尺長(zhǎng)改正 0 k DD k 0 ttD

3、D t 2 2 D h D h 溫度改正 高差改正 (4-1-8) (4-1-9) (4-1-4) 精密量距時(shí)采取的措施：精密量距時(shí)采取的措施： 1 1.用檢定過的鋼尺； 2 2.經(jīng)緯儀定線； 3 3.釘尺段樁，逐段量測(cè)； 4 4.對(duì)鋼尺施加固定拉力； 5 5.對(duì)量距結(jié)果加三項(xiàng)改正數(shù)： 測(cè)量時(shí)的鋼尺溫度 設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度 鋼尺的溫度線膨脹系數(shù) 數(shù)際長(zhǎng)度與名義長(zhǎng)度的差在標(biāo)準(zhǔn)溫度下，鋼尺實(shí) 鋼尺的名義長(zhǎng)度 t t l ttlll k kt 0 0 000 彈性模量張力強(qiáng)度。 EP l E P dl 鋼是彈性體，在拉力作用下會(huì)變形（伸長(zhǎng)） )( 000000 ）ttllttll lll kk t l

4、kk kk l l lt n SS k 標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)尺子的溫度膨脹系數(shù)已知。用待檢定 的尺子（先假定k=0），在工作時(shí)的正 常拉力下，測(cè)量檢定場(chǎng)兩標(biāo)志的間距S。 從而可得 測(cè) 回 程序 丈 量 時(shí)間 丈 量 溫度 t 溫 度 差 t-20 測(cè)量值 m 溫度改 正值 mm 改正后 的平距 m 1往 返 9：50 293 295 +9.3 +9.5 119.973 119.973 +13.4 +13.7 119.9864 119.9867 2 往 返 30.4 30.5 +10.4 +10.5 119.970 119.970 +15.0 +15.1 119.9850 119.9851 3 往 返 10

5、:40 30.2 31.1 +10.2 +11.1 119.972 119.973 +14.7 +16.0 119.9867 119.9890 L=119.9865 L=119.9793 mml L LL l8.130 120 2.7 0 mmtmmml)20(36. 08 . 130 尺號(hào): 015名義長(zhǎng)度 : 30m膨脹系數(shù):0.012 mSSSSS htk 936.234 m S h hSSSSh0137. 0 2 cos 2 22 mttSSt0209. 0)204 .27(3036. 0943.234 0 m l SS k k 0141.0 30 8.1 943.234 0 mmtm

6、mml)20(36.08.130 已知 量得 s=234.943; t=27.4; h=2.54 2 2222 )( 曲定線傾斜尺長(zhǎng)拉力溫度讀數(shù) mmmmmmmmS b s r sin sinb s b s 視差法測(cè)距：專用的基 線尺+高精度的角 )2/(2tg b s 視視 距距 測(cè)測(cè) 量量 視距測(cè)量視距測(cè)量利用測(cè)量望遠(yuǎn)鏡的視距絲，間接測(cè)定利用測(cè)量望遠(yuǎn)鏡的視距絲，間接測(cè)定 距離和高差的方法。距離和高差的方法。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量速度快，不受地 形限制。 不足：不足：精度低，距離相對(duì)誤 差一般約為1/300，高 差一般為分米級(jí)。 用途：用途：主要用于地形圖測(cè)繪 (地形點(diǎn)的距離與高差)。 cn a

7、 f nS s n f a 所以 lS a f 100)38.342000(100，所以分秒即 nD ban ab 100 （尺間隔） 讀數(shù)要求：讀數(shù)要求：上下絲讀數(shù)a、b讀至毫米，中絲 讀至厘米， 儀器高 i 量至厘米。 1.視距公式：視距公式： (4-2-1) (4-2-2) 2.高差公式：高差公式： (4-2-4) (4-2-5) liHhHH lih AAB 二二. .視線傾斜時(shí)視距測(cè)量公式視線傾斜時(shí)視距測(cè)量公式 2 cos100cos cos100 cos nSD nS nn 則 (4-2-8) 1.視距公式：視距公式： liDlihh Dh tan tan2.高差公式：高差公式：高

8、差主值 (4-2-9) AB高差 n為水準(zhǔn)尺與視線 垂直時(shí)的尺間隔 n 觀測(cè)：觀測(cè)：在測(cè)站安置經(jīng)緯儀，對(duì)中、整平、量?jī)x器高； 在測(cè)點(diǎn)豎水準(zhǔn)尺，瞄準(zhǔn)(要求三絲都能讀數(shù))。 讀數(shù)：讀數(shù)：每個(gè)測(cè)點(diǎn)讀四個(gè)讀數(shù) 上絲讀數(shù) a a 讀至毫米 下絲讀數(shù) b b 讀至毫米 中絲讀數(shù) 讀至厘米 豎盤讀數(shù) L L 讀至分 三三. .視距測(cè)量觀測(cè)和計(jì)算視距測(cè)量觀測(cè)和計(jì)算 視距測(cè)量通常只測(cè)盤左（或盤右），測(cè)量前 要對(duì)豎盤指標(biāo)差進(jìn)行檢驗(yàn)與校正。 視距測(cè)量表視距測(cè)量表 liDHhHH liDh baD AAp tan tan cos100 2 計(jì)算公式計(jì)算公式 一、基本原理一、基本原理 D CtD 2 2 1 A B D

9、 出射光 入射光 依據(jù)測(cè)定時(shí)間的方法不同，光電測(cè)距有如依據(jù)測(cè)定時(shí)間的方法不同，光電測(cè)距有如 下幾種：下幾種： 1、變頻法、變頻法 2、相位法、相位法 3、干涉法、干涉法 4、脈沖法、脈沖法 二、電磁波測(cè)距儀的分類二、電磁波測(cè)距儀的分類 1、按載波分、按載波分 2 2、按測(cè)程分、按測(cè)程分 短程短程 3km 15km15km 3 3、按精度分為、按精度分為1 1（5mm)5mm)、2(5-10mm)2(5-10mm)、3(11-20mm)3(11-20mm)級(jí)級(jí) DBAmd 測(cè)距儀的精度指標(biāo)：測(cè)距儀的精度指標(biāo)： （B 用用 ppm表示表示 mm/km） 三、光電脈沖法測(cè)距三、光電脈沖法測(cè)距 計(jì)數(shù)顯

10、示 電子門 時(shí)標(biāo)脈沖 觸 發(fā) 器 脈沖發(fā)射 脈沖接收 反 射 器 DB A 時(shí)間測(cè)定：時(shí)間測(cè)定：1、脈沖計(jì)數(shù)測(cè)時(shí)、脈沖計(jì)數(shù)測(cè)時(shí) 2、模擬數(shù)字測(cè)時(shí)（電容充電）、模擬數(shù)字測(cè)時(shí)（電容充電） 已知：已知： 時(shí)標(biāo)脈沖頻率：時(shí)標(biāo)脈沖頻率： f=15 Mhz 電磁波速度：電磁波速度： v=310 8 m/s 時(shí)標(biāo)脈沖個(gè)數(shù)：時(shí)標(biāo)脈沖個(gè)數(shù)： n=100 求：距離求：距離 D D= 1/f nv / 2= 1000 米米 脈沖測(cè)距舉例脈沖測(cè)距舉例 )sin( 0 tAEE的大小為電矢量 fCCT f C T T ff f t A ；播的距離稱為波長(zhǎng)；波在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)傳 變化一次的時(shí)間；是周期，即正弦波循環(huán) 是頻

11、率， ；以弧度為單位；的值，是單位時(shí)間內(nèi)相位變化 是初始相位；是相位； 是振幅； 1 2 00 S ) 2 ( 2 )( 2 1 2 1 NNCtS T fC f C CT 2 TNTt U2 U1 是余尺長(zhǎng)稱為光尺長(zhǎng)，而 222 22 NS m10 2 電子尺 m f C f C 1000 22 , m f C f C 10 22 , RSSR CSc 使用。 在手算時(shí)也有輔助表格等工具可 改正數(shù)。象參數(shù)后對(duì)所測(cè)距離加 站上的氣傳感器，可自動(dòng)感知測(cè) 有的函數(shù)?，F(xiàn)在多數(shù)儀器氣壓 ，氣溫是波長(zhǎng)氣象改正系數(shù) p tA ASS A 2 1cos 2 S h SS 2sin 2 cossin sin

12、d dS dS d d 水平距離的變化為 這時(shí)斜距的變化為 f C 22 n C C 0 42 1 CB An 777 2 10136. 010288.161004.2876 %03. 007600 CBA COmmHgemmHgPCt ， ， 在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下 。表格等工具計(jì)算改正數(shù)得的氣象參數(shù)借助輔助 個(gè)點(diǎn)上測(cè)改正數(shù)。也可以根據(jù)幾數(shù)，自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離加 的氣象參器，可自動(dòng)感知測(cè)站上現(xiàn)在多數(shù)儀器帶有傳感 是空氣膨脹系數(shù) 折射率就是標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的式中 16.273 1 10 1 55. 0 7601 1 1 0 7 0 g g q n t eP t n n sincostan tan ddS

13、dS d d 水平距離的變化為 這時(shí)斜距的變化為 電子全站儀電子全站儀 棱棱 鏡鏡 全全 站站 儀儀 三角高程測(cè)量三角高程測(cè)量 掌握三角高程測(cè)量的基本原理和計(jì)算方法； 熟悉三角高程測(cè)量的作業(yè)方法。 已知兩點(diǎn)之間的水平距離水平距離D(或斜距S)，觀測(cè)垂直角垂直角 ， 從而計(jì)算高差。 使用于山區(qū)或不便于進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量的地區(qū)。 三角高程測(cè)量要求考慮地球曲率的影響。 一.三角高程測(cè)量原理 二.較遠(yuǎn)距離的三角高程測(cè)量 三.三角高程測(cè)量的其他特點(diǎn) 三角高程測(cè)量是一種間接測(cè)定間接測(cè)定兩點(diǎn)之間高差高差的方法 一一.三角高程測(cè)量原理三角高程測(cè)量原理 B點(diǎn)的高程：點(diǎn)的高程： ABAB hHH 已知AB水平距離D，

14、A點(diǎn)高程HA，在測(cè)站A觀測(cè) 垂直角，則： 或liSh liDh AB AB sin tan （S為斜距） 在距離200米以內(nèi)，把大地水準(zhǔn)面看成水平面 二二.一般情況下的三角高程測(cè)量一般情況下的三角高程測(cè)量 距離較遠(yuǎn)時(shí)，考慮地球曲率差和大氣折光差對(duì)高差 的影響，應(yīng)對(duì)觀測(cè)得到的高差加“兩差兩差”改正： R D kf R D f 2 2 2 2 2 1 球差改正： 氣差改正： R D kfff 2 1 2 21 兩差改正： （k=0.14） R s fff 2 86. 0 2 21 flish flitgDh ab ab sin 顧及兩差改正時(shí)，三角高程測(cè)量的高差計(jì)算 公式為: 三、三角高程測(cè)量的觀測(cè)與計(jì)算三、三角高程測(cè)量的觀測(cè)與計(jì)算 （一）三角高程測(cè)量的觀測(cè)（一）三角高程測(cè)量的觀測(cè) 中橫絲 切 豎泡居中 讀L、R算 （二）三角高程測(cè)量的計(jì)算（二）三角高程測(cè)量的計(jì)算 由三角高程測(cè)量的對(duì)向觀測(cè)所求得的往、由三角高程測(cè)量的對(duì)向觀測(cè)所求得的往、 返