第五章 距離測量與直線定向

1、2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系1 測 量 學(xué)第第5章章 距離測量與直線定向距離測量與直線定向主講教師：陶庭葉主講教師：陶庭葉 副教授副教授2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系2第第5章章 距離測量與直線定向距離測量與直線定向 距離測量是測量三項基本工作之一距離測量是測量三項基本工作之一. 距離測量的方法主要有距離測量的方法主要有: 1.鋼尺鋼尺(皮尺皮尺)量距量距. 2.視距測量視距測量 3.光電測距光電測距 要確定地面點的平面位置要確定地面點的平面位置,還必須測定直還必須測定直線的方向線的方向, 即直線定向即直線定向2021年11月25日

2、星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系3視距測量圖2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系4利用調(diào)制波波長測距B測距儀測距儀反光棱鏡反光棱鏡S電磁波測距電磁波測距電磁波測距圖A2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系5 第第5 5章距離測量與直線定向章距離測量與直線定向 5.1 5.1 鋼尺量距鋼尺量距 5.2 5.2 視距測量視距測量 5.3 5.3 紅外線測距儀及全站儀紅外線測距儀及全站儀 5.45.4 直線定向直線定向 2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系65.1 鋼尺量距鋼尺量距1.鋼卷尺鋼卷尺 尺長與規(guī)格：尺長與規(guī)格：2

3、0米、米、30米、米、50米，鋼質(zhì)，涂塑或不涂塑。米，鋼質(zhì)，涂塑或不涂塑。 刻度與注記：毫米刻度，注記厘米、分米、米。零分劃位刻度與注記：毫米刻度，注記厘米、分米、米。零分劃位 置有不同，分置有不同，分刻線尺刻線尺和和端點尺端點尺兩種。兩種。 5.1.1 量距用的工具量距用的工具: 鋼卷尺，花桿，測釬鋼卷尺，花桿，測釬一般量距方法一般量距方法 量距相對精度量距相對精度12000 15000 精密量距方法精密量距方法 量距相對精度量距相對精度110000 1400002.花桿花桿 定線用（量距時標(biāo)定直線量距的前進方向）定線用（量距時標(biāo)定直線量距的前進方向）3.測釬測釬 量距時在地面標(biāo)定尺段端點位

4、置。量距時在地面標(biāo)定尺段端點位置。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系7端點尺 刻線尺測釬測釬 花桿花桿皮尺皮尺 測繩測繩鋼卷尺鋼卷尺2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系85.1.2 直線定線直線定線 1. 兩點間目估定線兩點間目估定線2. 兩點間互不通視定線兩點間互不通視定線3.經(jīng)緯儀定線經(jīng)緯儀定線: 如果量距要求的精度較高如果量距要求的精度較高, 可在其端點可在其端點A安置經(jīng)緯儀定線安置經(jīng)緯儀定線.2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系95.1.3 丈量方法（往返丈量丈量方法（往返丈量)）距離用下式計算：距離用下式計算：

5、D=nl+l 式中：式中：l整尺段的長度；整尺段的長度； n丈量的整尺段數(shù)；丈量的整尺段數(shù)； l零尺段長度。零尺段長度。 往返丈量較差往返丈量較差 D = D往往- -D返返距離平均值距離平均值 D平平= （D往往- -D返返）相對誤差相對誤差 K=DD /1平211. 在平坦地面丈量在平坦地面丈量2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系102.2.傾斜地面丈量SDh (1)斜量法斜量法: 地面坡度均勻，將量得的傾斜距離地面坡度均勻，將量得的傾斜距離S歸算成水平距離歸算成水平距離D。高差高差h用水準(zhǔn)儀測定。用水準(zhǔn)儀測定。ShDDSDhSDhh2222-或水平距離：水平距離：

6、(2) 在傾斜地面平量在傾斜地面平量2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系11量距相對精度可達量距相對精度可達1 1萬萬 1 4萬。萬。 3. 鋼尺量距的精密方法鋼尺量距的精密方法精密量距時采取的精密量距時采取的措施：措施： 1.用檢定過的鋼尺；用檢定過的鋼尺； 2.經(jīng)緯儀定線；經(jīng)緯儀定線； 3.釘尺段樁釘尺段樁(概量得概量得)，用水準(zhǔn)儀測量樁間高差；，用水準(zhǔn)儀測量樁間高差； 4.對鋼尺施加固定拉力，并測量溫度；對鋼尺施加固定拉力，并測量溫度； 5.對量距結(jié)果加三項改正數(shù)。對量距結(jié)果加三項改正數(shù)。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系12三項改正數(shù)三

7、項改正數(shù)5 . 1 . 4 鋼尺量距的成果整理鋼尺量距的成果整理每尺段經(jīng)改正后的水平距離：每尺段經(jīng)改正后的水平距離： htdilllld總的水平距離總的水平距離： idD往2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系135.1.5 鋼尺檢定鋼尺檢定 目的：求得鋼尺兩端點刻劃間的實際長度。目的：求得鋼尺兩端點刻劃間的實際長度。 方法：用鋼尺對一段精確的標(biāo)準(zhǔn)長度進行丈量，從而求得方法：用鋼尺對一段精確的標(biāo)準(zhǔn)長度進行丈量，從而求得 鋼尺的鋼尺的尺長改正數(shù)尺長改正數(shù)。該檢定場地也稱為。該檢定場地也稱為“比尺場比尺場”。 。L比尺場示意圖作法：作法： “比尺場比尺場”為理想的砼條形場地，

8、埋有尺段標(biāo)志。將為理想的砼條形場地，埋有尺段標(biāo)志。將 待檢定的鋼尺，用精密量距的方法，對該標(biāo)準(zhǔn)距離待檢定的鋼尺，用精密量距的方法，對該標(biāo)準(zhǔn)距離L 進行丈量。通過對量距結(jié)果的整理，得出該鋼尺的進行丈量。通過對量距結(jié)果的整理，得出該鋼尺的 尺長方程式尺長方程式。 0 鋼尺名義長(m)； t0 標(biāo)準(zhǔn)溫度，一般取20； d 尺長改正值(mm)； t 丈量時溫度() 鋼的膨脹系數(shù)，1.210-5 / ；1.1.尺長方程式：尺長方程式： = 0+d+(t-t0)02021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系14例例：用一檢定過的：用一檢定過的30米鋼尺沿傾斜地面丈量米鋼尺沿傾斜地面丈量AB

9、距離，數(shù)據(jù)見距離，數(shù)據(jù)見 下表。該鋼尺的尺長方程式如下，請整理量距成果。下表。該鋼尺的尺長方程式如下，請整理量距成果。 mCtmmm30)20(102 .18 .1305-(注：注：鋼尺膨脹系數(shù)鋼尺膨脹系數(shù) =0.00001150.0000125為鋼尺溫度變?yōu)殇摮邷囟茸?化化1度時，單位長度的變化量。度時，單位長度的變化量。)尺段長度及量距精度計算尺段長度及量距精度計算2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系15 5.2 5.2 視距測量視距測量5.2.1 視距測量概述視距測量概述n視距測量是一種間接測距方法視距測量是一種間接測距方法; 它利用望遠鏡內(nèi)十字絲分劃板上的視距絲

10、及刻有厘米它利用望遠鏡內(nèi)十字絲分劃板上的視距絲及刻有厘米分劃的視距標(biāo)尺分劃的視距標(biāo)尺(地形塔尺或普通水準(zhǔn)尺地形塔尺或普通水準(zhǔn)尺)，根據(jù)光學(xué)，根據(jù)光學(xué)原理可以同時測定兩點間的水平距離和高差原理可以同時測定兩點間的水平距離和高差.n其中測量距離的相對誤差約為其中測量距離的相對誤差約為1/300，低于鋼尺量距；，低于鋼尺量距；n測定高差的精度低于水準(zhǔn)測量測定高差的精度低于水準(zhǔn)測量;n視距測量廣泛用于地形測量的視距測量廣泛用于地形測量的 碎部測量中。碎部測量中。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系165.2.2 視準(zhǔn)軸水平時的視距計算公式視準(zhǔn)軸水平時的視距計算公式AB為待測距離

11、，在A點安置經(jīng)緯儀，B點豎立視距尺，設(shè)望遠鏡視線水平，瞄準(zhǔn)B點的視距尺，此時視線與視距尺垂直。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系17視線水平時的視距測量公式視線水平時的視距測量公式:(1) 水平距離公式:(2) 高差公式:vihAB-lcKlD100(3) B點高程:viHhHHAABAB-2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系185.2.3 視線傾斜時的視距測量公式視線傾斜時的視距測量公式(1) 水平距離公式:(2) 初算高差:(3) 高差公式:2coscosKlLDsincossinKlLhABviKlhAB-2sin212021年11月25

12、日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系19（1 1）在測站）在測站 A 安置安置經(jīng)緯儀，量取儀器高經(jīng)緯儀，量取儀器高 i，在測點在測點 B 豎立視距尺；豎立視距尺； （2 2）照準(zhǔn)視距尺，用上下視距絲分別在尺上讀取讀數(shù)，）照準(zhǔn)視距尺，用上下視距絲分別在尺上讀取讀數(shù)，算出視距間隔算出視距間隔 n（n = =下絲讀數(shù)下絲讀數(shù)- -上絲讀數(shù)）。也可先將中絲上絲讀數(shù)）。也可先將中絲對準(zhǔn)儀器高讀豎直角，然后把上絲對準(zhǔn)鄰近整數(shù)刻劃后直對準(zhǔn)儀器高讀豎直角，然后把上絲對準(zhǔn)鄰近整數(shù)刻劃后直接讀取視距間隔；接讀取視距間隔；5.2.4 5.2.4 視距測量視距測量觀測與計算方法觀測與計算方法2021年11月25日

13、星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系20（3 3）轉(zhuǎn)動豎盤指標(biāo)）轉(zhuǎn)動豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋使豎盤水準(zhǔn)管微動螺旋使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)，算出豎讀取豎盤讀數(shù)，算出豎直角。對有豎盤指標(biāo)自直角。對有豎盤指標(biāo)自動歸零裝置的儀器，應(yīng)動歸零裝置的儀器，應(yīng)打開自動歸零裝置后再打開自動歸零裝置后再讀數(shù)；讀數(shù)；5.2.4 5.2.4 視距測量視距測量觀測與計算方法觀測與計算方法（4 4）根據(jù)視距公式，計算水平距離和高差及）根據(jù)視距公式，計算水平距離和高差及立尺點的高程。立尺點的高程。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系21一、概述一、概述n電磁波測距電

14、磁波測距(Electro-magnetic Distance Measuring，EDM) 是用電磁波是用電磁波(光波或微波光波或微波)作為載波，傳輸測距信作為載波，傳輸測距信號，以測量兩點間距離的一種方法。號，以測量兩點間距離的一種方法。nEDM具有測程長、精度高、作業(yè)快、工作強度低、幾具有測程長、精度高、作業(yè)快、工作強度低、幾乎不受地形限制等優(yōu)點。乎不受地形限制等優(yōu)點。n1948年，瑞典年，瑞典AGA(阿嘎阿嘎)公司公司(現(xiàn)更名為現(xiàn)更名為Geotronics捷創(chuàng)捷創(chuàng)力公司力公司)研制成功了世界上第一臺電磁波測距儀，研制成功了世界上第一臺電磁波測距儀，n它采用白熾燈發(fā)射的光波作載波，應(yīng)用了大

15、量的電子管它采用白熾燈發(fā)射的光波作載波，應(yīng)用了大量的電子管元件，儀器相當(dāng)笨重且功耗大。元件，儀器相當(dāng)笨重且功耗大。n為避開白天太陽光對測距信號的干擾，只能在夜間作業(yè)，為避開白天太陽光對測距信號的干擾，只能在夜間作業(yè)，測距操作和計算都比較復(fù)雜。測距操作和計算都比較復(fù)雜。5.3 5.3 電磁波測距電磁波測距及全站儀2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系22n1960年世界上成功研制出了第一臺紅寶石激光器和第一臺年世界上成功研制出了第一臺紅寶石激光器和第一臺氦氦-氖激光器，氖激光器，1962年砷化鎵半導(dǎo)體激光器研制成功。年砷化鎵半導(dǎo)體激光器研制成功。n與白熾燈比較，激光的優(yōu)點是

16、發(fā)散角小、穿透力強、傳輸與白熾燈比較，激光的優(yōu)點是發(fā)散角小、穿透力強、傳輸?shù)木嚯x遠、不受太陽光干擾、基本上可以全天侯作業(yè)。的距離遠、不受太陽光干擾、基本上可以全天侯作業(yè)。n1967年年AGA公司推出了世界上第一臺商品化的激光測距儀公司推出了世界上第一臺商品化的激光測距儀AGA-8。n該儀器采用該儀器采用5mw的氦的氦-氖激光器作發(fā)光元件，白天測程為氖激光器作發(fā)光元件，白天測程為40km，夜間測程達，夜間測程達60km，測距精度，測距精度(5mm+1ppm)，主機重，主機重量量23kg。n我國的武漢地震大隊也于我國的武漢地震大隊也于1969年研制成功了年研制成功了JCY-1型激光型激光測距儀，測

17、距儀，1974年又研制并生產(chǎn)了年又研制并生產(chǎn)了JCY-2型激光測距儀。該儀型激光測距儀。該儀器采用器采用2.5mw的氦的氦-氖激光器作發(fā)光元件，白天測程為氖激光器作發(fā)光元件，白天測程為20km，測距精度測距精度(5mm+1ppm)，主機重量，主機重量16.3kg。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系23n隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，從隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，從60年代末年代末70年代初起，采年代初起，采用砷化鎵發(fā)光二極管作發(fā)光元件的紅外測距儀逐漸在用砷化鎵發(fā)光二極管作發(fā)光元件的紅外測距儀逐漸在世界上流行起來。世界上流行起來。n與激光測距儀比較，紅外測距儀有體積小、重量輕、與激光

18、測距儀比較，紅外測距儀有體積小、重量輕、功耗小、測距快、自動化程度高等優(yōu)點。功耗小、測距快、自動化程度高等優(yōu)點。n由于紅外光的發(fā)散角比激光大，所以紅外測距儀的測由于紅外光的發(fā)散角比激光大，所以紅外測距儀的測程一般小于程一般小于15km。n現(xiàn)在的紅外測距儀已經(jīng)和電子經(jīng)緯儀及計算機軟硬件現(xiàn)在的紅外測距儀已經(jīng)和電子經(jīng)緯儀及計算機軟硬件制造在一起，形成了全站儀，并向著自動化、智能化制造在一起，形成了全站儀，并向著自動化、智能化和利用藍牙技術(shù)實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的無線傳輸方向飛速發(fā)和利用藍牙技術(shù)實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的無線傳輸方向飛速發(fā)展。展。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系24二、電磁波測距

19、儀分類二、電磁波測距儀分類1. 按其所采用的載波（光源）可分為：按其所采用的載波（光源）可分為：微波測距儀微波測距儀(microwave EDM instrument)；激光測距儀激光測距儀(laser EDM instrument)；紅外測距儀紅外測距儀(infrared EDM instrument);2. 按測程分為：按測程分為：短程測距儀短程測距儀(5km)中程測距儀中程測距儀(515km)遠程測距儀遠程測距儀( 15km）3. 按精度分為：按精度分為：級測距儀級測距儀(mD 5mm) 級測距儀級測距儀(5 mD 10mm) 級測距儀級測距儀(mD 10mm ）4. 按測距原理分為按測

20、距原理分為： 脈沖式；脈沖式； 相位式相位式2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系255.3.15.3.1 紅外測距的測距原理紅外測距的測距原理 基本公式:tncDg021c0光在真空中的速度光在真空中的速度ng光在大氣中傳輸?shù)恼凵渎使庠诖髿庵袀鬏數(shù)恼凵渎蕋光波在光波在AB間往返傳輸時間間往返傳輸時間2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系26直接測時直接測時-該類測距儀稱為該類測距儀稱為脈沖式測距儀脈沖式測距儀，該儀器因其精度較低，通常只用于精度較低的該儀器因其精度較低，通常只用于精度較低的遠距離測量、地形測量和炮瞄雷達測距。遠距離測量、地形測量和炮

21、瞄雷達測距。間接測時間接測時-用測定相位的方法來測定距離，用測定相位的方法來測定距離，此類儀器稱為相位式測距儀。此類儀器稱為相位式測距儀。現(xiàn)有的精密光電測距儀都不采用直接測時的方現(xiàn)有的精密光電測距儀都不采用直接測時的方法，而采用間接測時。法，而采用間接測時。電磁波測距方式電磁波測距方式2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系27 脈沖式脈沖式測距原理測距原理 假設(shè)時鐘脈沖的震蕩頻率為假設(shè)時鐘脈沖的震蕩頻率為 , 震蕩周期為震蕩周期為計數(shù)器記錄的震蕩次數(shù)為計數(shù)器記錄的震蕩次數(shù)為N, 則脈沖光波在則脈沖光波在AB兩點間兩點間往返的時間為往返的時間為:0f001fT 00fNNT

22、ttncDg0212021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系282. 相位式相位式測距原理測距原理 用測定相位的方法來測定距離，此類儀器稱為用測定相位的方法來測定距離，此類儀器稱為相位式測距儀。相位式測距儀。它是用一種連續(xù)波（精密光波測距儀采用光波）它是用一種連續(xù)波（精密光波測距儀采用光波）作為作為“運輸工具運輸工具”（稱為載波），通過一個調(diào)（稱為載波），通過一個調(diào)制器使載波的振幅或頻率按照調(diào)制波的變化做制器使載波的振幅或頻率按照調(diào)制波的變化做周期性變化。周期性變化。測距時，通過測量調(diào)制波在待測距離上往返傳測距時，通過測量調(diào)制波在待測距離上往返傳播所產(chǎn)生的相位變化，間接地確定

23、傳播時間播所產(chǎn)生的相位變化，間接地確定傳播時間t t，進而求得待測距離進而求得待測距離D D。 2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系29相位式測距原理相位式測距原理 調(diào)制波的調(diào)制頻率f，角頻率 ，周期T， 波長: 設(shè)調(diào)制波在距離D往返一次產(chǎn)生的相位變化為 ，調(diào)制信號一個周期相位變化為2，則調(diào)制波的傳播時間t為： 代入基本公式得 :fccT ft2fcD4f22021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系30相位式測距原理相位式測距原理設(shè)調(diào)制信號為正弦信號，包含2的整倍數(shù)N2，和不足2的尾數(shù)部分，即：)(2)2(22NNNN代入前面公式: )(2)(2NNN

24、NfcD2N2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系31相位式測距原理相位式測距原理 令 : -單位長，“光測尺”，“電子尺” 22fcLs公式改寫成 :)(NNLDs上式就是相位式測距原理公式相位式測距原理公式。相位式測距儀是用長度為LS的“測尺”去量測距離，量了N個整尺段加上不足一個LS的長度就是所測距離。 采用多個“測尺”組合實現(xiàn)測距技術(shù)過程。設(shè)計；精測尺+粗測尺測距。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系32相位式測距原理相位式測距原理調(diào)制頻率與測尺長度的關(guān)系調(diào)制頻率f15MHz7.5MHz1.5MHz150kHz75kHz15kHz測尺長度/

25、210m20m100m1km2km10km精度1cm2cm10cm1m2m10m2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系335.3.25.3.2 光電測距儀的組成光電測距儀的組成2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系345.3.25.3.2 光電測距儀的組成光電測距儀的組成2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系355.3.4 全站儀及其使用全站儀及其使用（一）（一） 全站儀概述全站儀概述（二）（二） 全站儀的功能全站儀的功能 （三）（三） 幾種全站儀及其基本應(yīng)用幾種全站儀及其基本應(yīng)用 2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建

26、學(xué)院測量工程系36南方南方NTSNTS全站儀全站儀TOPCON GTSTOPCON GTS全站儀全站儀2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系37Leica Leica 全站儀全站儀2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系38（一）（一） 全站儀概述全站儀概述全站儀全站儀(total station)是由電子測角、光電測距、微是由電子測角、光電測距、微型機及其軟件組合而成的智能型光電測量儀器。型機及其軟件組合而成的智能型光電測量儀器。q全站儀的基本功能是全站儀的基本功能是測量水平角、豎直角和距離測量水平角、豎直角和距離。q全站儀具有如下特點：全站儀具有如

27、下特點：同時進行角度測量同時進行角度測量( (水平角、豎直角水平角、豎直角) ) 和距離測量和距離測量( (斜斜距距S S、平距、平距D D、高差、高差h) h) ； 測距系統(tǒng)光軸與測角系統(tǒng)視準(zhǔn)軸同軸（測距系統(tǒng)光軸與測角系統(tǒng)視準(zhǔn)軸同軸（三軸同一三軸同一）；）；顯示測點的角度顯示測點的角度( (方向值方向值) )、距離、高差或三維坐標(biāo)；、距離、高差或三維坐標(biāo)；擁有后方交會、放樣、擁有后方交會、放樣、偏心測量、懸高測量、對邊偏心測量、懸高測量、對邊測量、面積計算測量、面積計算等高級測量功能。等高級測量功能。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系39全站儀特點全站儀特點擁有較大

28、容量的內(nèi)部存儲器，以數(shù)據(jù)文件形式擁有較大容量的內(nèi)部存儲器，以數(shù)據(jù)文件形式存儲已存儲已知點和觀測點的點號、編碼、三維坐標(biāo)；知點和觀測點的點號、編碼、三維坐標(biāo)； 實現(xiàn)全站儀與計算機的數(shù)據(jù)通訊；實現(xiàn)全站儀與計算機的數(shù)據(jù)通訊； 高精度全站儀測角達高精度全站儀測角達0.50.5秒級，測距精度達秒級，測距精度達(0.1mm+0.1PPM)(0.1mm+0.1PPM)； 與計算機聯(lián)合組成的智能觀測系統(tǒng)能實現(xiàn)全與計算機聯(lián)合組成的智能觀測系統(tǒng)能實現(xiàn)全自動瞄準(zhǔn)、觀測、記錄、存儲和數(shù)據(jù)的傳輸，自動瞄準(zhǔn)、觀測、記錄、存儲和數(shù)據(jù)的傳輸，被稱為測量機器人。被稱為測量機器人。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)

29、院測量工程系40 三軸同一望遠鏡三軸同一望遠鏡在全站儀的望遠鏡中，照準(zhǔn)目標(biāo)的視準(zhǔn)軸、光電測在全站儀的望遠鏡中，照準(zhǔn)目標(biāo)的視準(zhǔn)軸、光電測距的紅外光發(fā)射光軸和接收光軸是同軸的，其光路距的紅外光發(fā)射光軸和接收光軸是同軸的，其光路如圖所示。因此，測量時使望遠鏡照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡的如圖所示。因此，測量時使望遠鏡照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡的中心，就能同時測定水平角、垂直角和斜距中心，就能同時測定水平角、垂直角和斜距2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系41測量儀器總的發(fā)展過程測量儀器總的發(fā)展過程 測量儀器總的發(fā)展過程：測量儀器總的發(fā)展過程： 光學(xué)經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀 電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀 速測全站儀速測全站

30、儀 全站儀。全站儀。 全站儀的發(fā)展過程：全站儀的發(fā)展過程： 1.1.普通型全站儀普通型全站儀2.2.功能型全站儀功能型全站儀3.3.磁卡型全站儀磁卡型全站儀4.4.內(nèi)存式全站儀內(nèi)存式全站儀 5.5.全自動智能全站儀全自動智能全站儀 全站儀生產(chǎn)廠家：全站儀生產(chǎn)廠家：瑞士：徠卡瑞士：徠卡LeicaLeica德國：蔡司德國：蔡司Zeiss Zeiss 日本：拓普康日本：拓普康TOPCONTOPCON，索佳，索佳SOKKIASOKKIA，賓得，賓得, ,尼康尼康中國：南方、蘇州、北京中國：南方、蘇州、北京2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系42（二）（二） 全站儀的功能全站儀的

31、功能對邊測量、懸高測量、后方交會、放樣、偏心測量、面積計算等高級測量功能。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系43全站儀的功能全站儀的功能1、對邊測量、對邊測量如圖，分別瞄準(zhǔn)兩個目標(biāo)點處的棱鏡并觀測后，儀器即可顯示出兩個棱鏡之間的平距(HD)、斜距(S)、高差(V)和坡度（%）。對邊測量可以連續(xù)進行。VSHD%2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系44全站儀的功能全站儀的功能 2、懸高測量、懸高測量 如圖，要測量某些不能設(shè)置反射棱鏡的目標(biāo)（高壓電線、橋梁桁架高壓電線、橋梁桁架）的高度時，可在目標(biāo)正上方或正下方處安置棱鏡，輸入棱鏡高h1，瞄準(zhǔn)棱鏡并觀

32、測后，再瞄準(zhǔn)目標(biāo)，儀器即可顯示目標(biāo)的高度HHh1h22021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系45全站儀的功能全站儀的功能3、后方交會測量、后方交會測量如圖，全站儀安置在某一待定點上，通過對兩個以上的已知點處的棱鏡進行觀測，并輸入各已知點三維坐標(biāo)及儀器高和棱鏡高后，全站儀即可顯示待定點的三維坐標(biāo)。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系46 4、三維坐標(biāo)測量、三維坐標(biāo)測量 如圖，將全站儀安置在已知點A，棱鏡設(shè)置在待定點P，輸入A點已知坐標(biāo)及儀器高和棱鏡高后，先后視已知點B并輸入B點坐標(biāo)（后視已知點是為了設(shè)置方向位角）然后瞄準(zhǔn)P點處棱鏡并進行觀測，儀器即可顯

33、示待定P的三維坐標(biāo)。APB全站儀的功能全站儀的功能2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系47全站儀的功能全站儀的功能5、放樣測量、放樣測量 將要測設(shè)的角度和邊長（或坐標(biāo)值）輸入全站儀，在放樣過程中儀器顯示角度和邊長的實測值與放樣值之差，根據(jù)顯示的偏離值及符號調(diào)整棱鏡位置，直至偏離值為零，此時棱鏡所處位置即為要測設(shè)的點位。有的電子全站儀還可通過圖形顯示出棱鏡上下左右前后的移動方向。D2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系48全站儀的功能全站儀的功能6、偏心測量、偏心測量如圖，若侍定點處不能設(shè)置棱鏡，可將棱鏡設(shè)置在待定點的左側(cè)或右側(cè)，并使棱鏡至站點的距離

34、相當(dāng)，瞄準(zhǔn)棱鏡并進行觀測，再照準(zhǔn)待定點，儀器即可顯示待定點的坐標(biāo)。不同廠家生產(chǎn)的電子全站儀其鍵盤設(shè)計并不完全相同，實現(xiàn)相同測量功能的按鍵程序和步驟也不完全一樣，具體使用應(yīng)參見廠家的使用說明書。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系49全站儀測量的流程全站儀測量的流程野外采集數(shù)據(jù)野外采集數(shù)據(jù)：南方NTS、 TOPCON全站儀+PDA（測圖精靈）傳輸數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)：將數(shù)據(jù)文件傳入計算機處理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)：用測圖軟件 （南方測繪CASS）處理、編輯輸出成果輸出成果：數(shù)字化地 形圖、電子地圖（.dwg）、工程圖。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系50 5.4

35、 直線定向5.4.1 直線定向的概念 確定地面上兩點之間的相對位置，僅知道兩點之間的水平距離是不夠的，還必須確定此直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的水平夾角。 確定直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的水平角度稱為直線定向。 2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系51標(biāo)準(zhǔn)方向的種類 1 真子午線方向 通過地球表面某點真子午線的切線方向，稱為該點的真子午線方向，真子午線方向是用天文測量方法或用陀螺經(jīng)緯儀測定的。 2 磁于午線方向 磁子午線方向是磁針在地球磁場的作用下，磁針自由靜止時其軸線所指的方向。磁子午線方向可用羅盤儀測定。2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系52標(biāo)準(zhǔn)方向的種類

36、3 坐標(biāo)縱軸方向(中央子午線方向) 第二章已述及，我國采用高斯平面直角坐標(biāo)系，每一6帶或3帶內(nèi)都以該帶的中央子午線為坐標(biāo)縱軸方向。因此，該帶內(nèi)直線定向，就用該帶的坐標(biāo)縱軸方向作為標(biāo)準(zhǔn)方向。 如假定坐標(biāo)系，則用假定的坐標(biāo)縱軸(X軸)作為標(biāo)準(zhǔn)方向。 2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系535.4.2 表示直線方向的方法 測量工作中，常采用方位角來表示直線的方向。 由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起，順時針方向量到某直線的夾角，稱為該直線的方位角，其角值從0 36 360。 由不同的標(biāo)準(zhǔn)方向所得到的方位角，分別為： 真方位角：A 磁方位角：Am 坐標(biāo)方位角：標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)方方向向O OP P202

37、1年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系54幾種方位角之間的關(guān)系 1 真方位角與磁方位角之間的關(guān)系 由于地磁南北極與地球的南北極并不重合，因此，由于地磁南北極與地球的南北極并不重合，因此，過地面上某點的真子午線方向與磁子午線方向常不過地面上某點的真子午線方向與磁子午線方向常不重合，兩者之間的夾角稱為重合，兩者之間的夾角稱為磁偏角磁偏角，磁針北端偏，磁針北端偏于其子午線以東稱東偏，偏于其子午線以西稱西偏。于其子午線以東稱東偏，偏于其子午線以西稱西偏。東偏取正值，西偏取負東偏取正值，西偏取負值。我國磁偏角的變化大值。我國磁偏角的變化大約在約在+6到到-10之間之間。直線的真方位角與磁方位直線的真方位角與磁方位mAA2021年11月25日星期四 合肥工業(yè)大學(xué)土建學(xué)院測量工程系55幾種方位角之間的關(guān)系 2真方位角與坐標(biāo)方位角之間的關(guān)系 中