測量學課件：第4章 距離測量與全站儀

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1、161直接用各種尺子量距 測距 2614-2 卷尺量距32(b)01(a)10 cm5438761019261尺上具有毫米分劃、厘米和米的數字注記尺盒尺架廣泛用于地形測量和工程測量的各種鋼卷尺420m鋼尺5m615AB2121BA甲乙 AB兩點之間由于距離過長，需要在AB直線上用標桿目測定出 1、2 兩點。視頻61由甲按照AB方向指揮乙將標桿插在方向線上長距離的直線精密定線得借助于經緯儀望遠鏡十字絲的瞄準標桿或測釬，代替目視瞄準。視頻6ABCCC61稱為延長直線的經緯儀正倒鏡分中法7AB后尺手(甲)前尺手(乙)lnlD061 n 整尺段數整尺段數 lo o 尺段長尺段長l 余長余長8220hS

2、DlnlSABSDh 1300061量距相對精度可達量距相對精度可達1 1萬萬 1 4萬。萬。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.經緯儀定線；經緯儀定線；3.釘尺段樁釘尺段樁(概量得概量得)，用水準儀測量樁間高差；，用水準儀測量樁間高差；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.對量距結果加三項改正數。對量距結果加三項改正數。三項改正數三項改正數鋼尺量距的成果整理鋼尺量距的成果整理每尺段經改正后的水平距離：每尺段經改正后的水平距離：htdilllld總的水平距離總的水平距離：idD

3、往12測量時的鋼尺溫度設定的標準溫度鋼尺的溫度線膨脹系數數際長度與名義長度的差在標準溫度下，鋼尺實鋼尺的名義長度時的實際長度鋼尺在溫度ttllk00t鋼尺兩端分劃之間的標準長度稱為實際長度實際長度，末端分劃的注記長度稱為名義長度名義長度。丈量時的地面溫度對尺長也有影響。經過鋼尺長度檢定，得到尺長方程式尺長方程式，用以計算量得的實際長度。)(000ttlkll6113lnlD0htkhtkDDDDDDDD高差改正數溫度改正數尺長改正數2222DhhDDDh0ttDDt0lDDkk長度改正：6114m950.234htkDDDDDm0137.02222DhhDDDhm0350.0)204.32(3

4、036.0943.2340ttDDtm0141.0308.1943.2340lDDkkmm)20(36.0mm8.1m30tlD=234.943m,t=32.4,h=2.54m61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距離，數據見距離，數據見 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：鋼尺膨脹系數鋼尺膨脹系數 =0.00001150.0000125為鋼尺溫度變為鋼尺溫度變 化化1度時，單位長度的變化量。度時，單位長度的變化量。)16PbaP22n2

5、b1n2aSD2D111h1l1i113121415nbaD100)(10061視距絲視距尺17A12S CtBtCS216118nC0C),(ptfngn為大氣折射率，為光波波長，t、p為大氣溫度及氣壓。g61196120光脈沖發射器光電接收器距離計算及顯示時標振蕩器取樣棱鏡發射接收透鏡發射光脈沖反射光脈沖電子門時標脈沖計數發射光束接收反射光束t021CmTS 61脈沖光發射脈沖光發射脈沖光接收脈沖光接收電子門電子門脈沖計數器脈沖計數器距離計算及顯示距離計算及顯示關門關門開門開門21調制器調制電壓高頻電振蕩GaAs2調制光波砷化鎵發光二極管6122發射接收面反射面S=2=2fCCT TfC2

6、NTTNTt22NS61因此,光速可表示為：tCS212322NS 30 MHz 15 MHz 7.5 MHz1.5 MHz 150 kHz 5 m 10 m 20 m 100 m 1000 m61調值頻率與光尺長度的近似值關系246125ABCDABCDLLPP123IRIRD61入射光入射光反射光反射光安裝于基座上的反射棱鏡，與瞄準覘牌配套。266127 SRSRCSC SASA61000366.012904.0279tpAACRSSSSS612822NfCS,fCffSSdd,1000366.012904.02796tpA,d97.0d28.0dtpA SASAddSASA6129613

7、022)(bDamD6131ABABhHHcosSD liDhAB tanliVAHAiScos SsinV=VZZ高程起算面D=Scos=SsinZHBSDBhABl61i 為儀器高,l 為目標高sinVSDVShAB320DDDAHRA大地水準面D0RBDSHBHm RHDRHDDmmoRHRDDm061大地水準面大地水準面hm33ACIRC61CCAHARiAZA大地水準面RBSDB1fHBABh2fClC34RDf221RDkfff21221（折光系數 k=0.14）21tanffliDhAB D（m)100 200 500 1000 f(mm)1 3 17 6761f1f2RDkf2

8、22氣差改正：35三角高程測量的一些特點：6136表4-5 光電測距的平距和高差計算(單位：m)測距邊 A B B C 測 站 A B B C 目 標 B A C B 斜距S 303.393 303.400 491.360 491.333 垂直角 +113249-113306+64148 -64204 D=Scos 297.253 297.255 488.008 487.976 平均平距 297.254m 487.992m V=Ssin +60.730 -60.756 +57.299 -57.334 儀器高i 1.440 1.491 1.491 1.502 -目標高l -1.502 -1.40

9、0 -1.522 -1.441 兩差改正f 0.006 0.006 0.016 0.016 h=V+il+f +60.674 -60.659 +57.284 -57.257 平均高差 +60.666m +57.270m 61376138中央處理單元電 源輸入輸出顯示屏鍵 盤接 口測角部分測距部分數據處理傳感部分6139地面測量儀器發展簡史 全站儀誕生前1952197019211973197819801990199019806140 6141614261431230456789ESCFUNC常規測量1234567891011126144F1F2F3F4ESCBSFUNCSFTON測 量棱鏡常數-

10、30PPM0SZAHAR123.456m8539151241830OFF測 距切 換置 零坐 標61458974561230.+/-F 1F 2F 3F 4F 5F 6ONOFFCONTaFCODEShiftESCCEEXTRACALCONFDATASETUPMEASMAIN MENU :PROGRAMS15:301 Orientation2 Resection3 Stakeout4 Tie Distance5 Free Station6 Sets of Angles61高精度多功能測角精度0.5測距精度(1+D106)mm46二、全站儀的特殊部件與功能反射棱鏡激光測距發射紅外光測距發射光電接

11、收內光路馬達及濾光片ATR照準紅外光發射線性CCD陣列物鏡目鏡61476148反光棱鏡6149發光二極管分劃板反射棱鏡成像透鏡反射液面偏光棱鏡線性CCD陣列儀器垂直軸液體補償器15:30ELECT.BUBBLET i l t L :T i l t T :000240001861506151 6152615361全站儀的功能全站儀的功能1、對邊測量、對邊測量如圖，分別瞄準兩個目標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（%）。對邊測量可以連續進行。VSHD%全站儀的功能全站儀的功能 2、懸高測量、懸高測量 如圖，要測量某些不能設置反射棱鏡的目標（

12、高壓電線、橋梁桁架高壓電線、橋梁桁架）的高度時，可在目標正上方或正下方處安置棱鏡，輸入棱鏡高h1，瞄準棱鏡并觀測后，再瞄準目標，儀器即可顯示目標的高度HHh1h2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及儀器高和棱鏡高后，全站儀即可顯示待定點的三維坐標。4、三維坐標測量、三維坐標測量 如圖，將全站儀安置在已知點A，棱鏡設置在待定點P，輸入A點已知坐標及儀器高和棱鏡高后，先后視已知點B并輸入B點坐標（后視已知點是為了設置方向位角）然后瞄準P點處棱鏡并進行觀測，儀器即可顯示待定P的三維坐標。A

13、PB全站儀的功能全站儀的功能全站儀的功能全站儀的功能5、放樣測量、放樣測量 將要測設的角度和邊長（或坐標值）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，根據顯示的偏離值及符號調整棱鏡位置，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。D全站儀的功能全站儀的功能6、偏心測量、偏心測量如圖，若侍定點處不能設置棱鏡，可將棱鏡設置在待定點的左側或右側，并使棱鏡至站點的距離相當，瞄準棱鏡并進行觀測，再照準待定點，儀器即可顯示待定點的坐標。不同廠家生產的電子全站儀其鍵盤設計并不完全相同，實現相同測量功能的按鍵程序和步驟也不完全一樣，具體使用應參見廠家的使用說明書。