水利工程測量5距離測量及直線定向講義(59頁配圖豐富)_第1頁
水利工程測量5距離測量及直線定向講義(59頁配圖豐富)_第2頁
水利工程測量5距離測量及直線定向講義(59頁配圖豐富)_第3頁
水利工程測量5距離測量及直線定向講義(59頁配圖豐富)_第4頁
水利工程測量5距離測量及直線定向講義(59頁配圖豐富)_第5頁
已閱讀5頁,還剩54頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

1、 水利工程測量第5章 距離測量與直線定向主講教師:高飛7/23/2022 1 合肥工業(yè)大學第5章 距離測量與直線定向距離測量是測量三項基本工作之一.距離測量的方法主要有: 1.鋼尺(皮尺)量距. 2.視距測量 3.光電測距要確定地面點的平面位置,還必須測定直線的方向, 即直線定向7/23/2022 2 合肥工業(yè)大學視距測量圖7/23/2022 3 合肥工業(yè)大學利用調(diào)制波波長測距B測距儀反光棱鏡S電磁波測距電磁波測距圖A7/23/2022 4 合肥工業(yè)大學 第5章距離測量與直線定向 5.1 鋼尺量距 5.2 視距測量 5.3 紅外線測距儀及全站儀 5.4 直線定向 7/23/2022 5 合肥工

2、業(yè)大學5.1 鋼尺量距1.鋼卷尺 尺長與規(guī)格:20米、30米、50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 置有不同,分刻線尺和端點尺兩種。 5.1.1 量距用的工具: 鋼卷尺,花桿,測釬一般量距方法 量距相對精度1200015000精密量距方法 量距相對精度1100001400002.花桿 定線用(量距時標定直線量距的前進方向)3.測釬 量距時在地面標定尺段端點位置。7/23/2022 6 合肥工業(yè)大學端點尺 刻線尺測釬 花桿皮尺 測繩鋼卷尺7/23/2022 7 合肥工業(yè)大學5.1.2 直線定線 1. 兩點間目估定線2. 兩點間互不通視定線3.經(jīng)緯儀定線

3、: 如果量距要求的精度較高, 可在其端點A安置經(jīng)緯儀定線.7/23/2022 8 合肥工業(yè)大學5.1.3 丈量方法(往返丈量))距離用下式計算:D=nl+l 式中:l整尺段的長度; n丈量的整尺段數(shù); l零尺段長度。 往返丈量較差 D = D往-D返距離平均值 D平= (D往+D返)1. 在平坦地面丈量相對誤差7/23/2022 9 合肥工業(yè)大學2.傾斜地面丈量SDh (1)斜量法: 地面坡度均勻,將量得的傾斜距離S歸算成水平距離D。高差h用水準儀測定?;蛩骄嚯x:(2) 在傾斜地面丈量7/23/2022 10 合肥工業(yè)大學量距相對精度可達1 1萬 1 4萬。 3. 鋼尺量距的精密方法精密量距

4、時采取的措施: 1.用檢定過的鋼尺; 2.經(jīng)緯儀定線; 3.釘尺段樁(概量得),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; 5.對量距結(jié)果加三項改正數(shù)。7/23/2022 11 合肥工業(yè)大學三項改正數(shù)5 . 1 . 4 鋼尺量距的成果整理每尺段經(jīng)改正后的水平距離: 總的水平距離: 7/23/2022 12 合肥工業(yè)大學5.1.5 鋼尺檢定 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準長度進行丈量,從而求得 鋼尺的尺長改正數(shù)。該檢定場地也稱為“比尺場”。 。L比尺場示意圖作法: “比尺場”為理想的砼條形場地,埋有尺段標志。將 待檢定的鋼尺,用精密量距的方

5、法,對該標準距離L 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。 0 鋼尺名義長(m); t0 標準溫度,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.尺長方程式: = 0+d+(t-t0)07/23/2022 13 合肥工業(yè)大學例:用一檢定過的30米鋼尺沿傾斜地面丈量AB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。 (注:鋼尺膨脹系數(shù) =0.00001150.0000125為鋼尺溫度變 化1度時,單位長度的變化量。)尺段長度及量距精度計算7/23/2022 14 合肥工業(yè)大學 5.2 視距測量5.2.1 視距

6、測量概述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及刻有厘米分劃的視距標尺(地形塔尺或普通水準尺),根據(jù)光學原理可以同時測定兩點間的水平距離和高差.其中測量距離的相對誤差約為1/300,低于鋼尺量距;測定高差的精度低于水準測量;視距測量廣泛用于地形測量的 碎部測量中。7/23/2022 15 合肥工業(yè)大學5.2.2 視準軸水平時的視距計算公式AB為待測距離,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B點的視距尺,此時視線與視距尺垂直。7/23/2022 16 合肥工業(yè)大學視線水平時的視距測量公式:(1) 水平距離公式:(2) 高差公式:(3) B點高程:7

7、/23/2022 17 合肥工業(yè)大學5.2.3 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:7/23/2022 18 合肥工業(yè)大學(1)在測站 A 安置經(jīng)緯儀,量取儀器高 i,在測點 B 豎立視距尺; (2)照準視距尺,用上下視距絲分別在尺上讀取讀數(shù),算出視距間隔l(l =下絲讀數(shù)-上絲讀數(shù))。也可先將中絲對準儀器高讀豎直角,然后把上絲對準鄰近整數(shù)刻劃后直接讀取視距間隔;5.2.4 視距測量觀測與計算方法7/23/2022 19 合肥工業(yè)大學(3)轉(zhuǎn)動豎盤指標水準管微動螺旋使豎盤指標水準管氣泡居中,讀取豎盤讀數(shù),算出豎直角。對有豎盤指標自動歸零裝置的儀器,

8、應(yīng)打開自動歸零裝置后再讀數(shù);5.2.4 視距測量觀測與計算方法(4)根據(jù)視距公式,計算水平距離和高差及立尺點的高程。7/23/2022 20 合肥工業(yè)大學一、概述電磁波測距(Electro-magnetic Distance Measuring,EDM) 是用電磁波(光波或微波)作為載波,傳輸測距信號,以測量兩點間距離的一種方法。EDM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。1948年,瑞典AGA(阿嘎)公司(現(xiàn)更名為Geotronics捷創(chuàng)力公司)研制成功了世界上第一臺電磁波測距儀,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,儀器相當笨重且功耗大。為避開白天

9、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雜。5.3 電磁波測距及全站儀7/23/2022 21 合肥工業(yè)大學1960年世界上成功研制出了第一臺紅寶石激光器和第一臺氦-氖激光器,1962年砷化鎵半導體激光器研制成功。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)。1967年AGA公司推出了世界上第一臺商品化的激光測距儀AGA-8。該儀器采用5mw的氦-氖激光器作發(fā)光元件,白天測程為40km,夜間測程達60km,測距精度(5mm+1ppm),主機重量23kg。我國的武漢地震大隊也于1969年研制成功了JCY-1型激光測距儀,1

10、974年又研制并生產(chǎn)了JCY-2型激光測距儀。該儀器采用2.5mw的氦-氖激光器作發(fā)光元件,白天測程為20km,測距精度(5mm+1ppm),主機重量16.3kg。7/23/2022 22 合肥工業(yè)大學隨著半導體技術(shù)的發(fā)展,從60年代末70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世界上流行起來。與激光測距儀比較,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。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15km?,F(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)

11、展。7/23/2022 23 合肥工業(yè)大學二、電磁波測距儀分類1. 按其所采用的載波(光源)可分為:微波測距儀(microwave EDM instrument);激光測距儀(laser EDM instrument);紅外測距儀(infrared EDM instrument);2. 按測程分為:短程測距儀(5km)中程測距儀(515km)遠程測距儀( 15km)3. 按精度分為:級測距儀(mD 5mm) 級測距儀(5 mD 10mm) 級測距儀(mD 10mm )4. 按測距原理分為: 脈沖式; 相位式7/23/2022 24 合肥工業(yè)大學5.3.1 紅外測距的測距原理 基本公式:c0光在

12、真空中的速度ng光在大氣中傳輸?shù)恼凵渎蕋光波在AB間往返傳輸時間7/23/2022 25 合肥工業(yè)大學直接測時-該類測距儀稱為脈沖式測距儀,該儀器因其精度較低,通常只用于精度較低的遠距離測量、地形測量和炮瞄雷達測距。間接測時-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。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。電磁波測距方式7/23/2022 26 合肥工業(yè)大學脈沖式測距原理 假設(shè)時鐘脈沖的震蕩頻率為 , 震蕩周期為計數(shù)器記錄的震蕩次數(shù)為N, 則脈沖光波在AB兩點間往返的時間為:7/23/2022 27 合肥工業(yè)大學2. 相位式測距原理 用測定相位的方法來測定距離,

13、此類儀器稱為相位式測距儀。它是用一種連續(xù)波(精密光波測距儀采用光波)作為“運輸工具”(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播所產(chǎn)生的相位變化,間接地確定傳播時間t,進而求得待測距離D。 7/23/2022 28 合肥工業(yè)大學相位式測距原理調(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 :7/23/2022 29 合肥工業(yè)大學相位式測距原理設(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:代入

14、前面公式: 7/23/2022 30 合肥工業(yè)大學相位式測距原理令 : -單位長,“光測尺”,“電子尺” 公式改寫成 :上式就是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。7/23/2022 31 合肥工業(yè)大學相位式測距原理調(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/210m20m100m1km2km10km精度1cm2cm10cm1m2m10m7/23/2022 32 合肥工業(yè)大學5.3.

15、2 光電測距儀的組成7/23/2022 33 合肥工業(yè)大學5.3.2 光電測距儀的組成7/23/2022 34 合肥工業(yè)大學5.3.4 全站儀及其使用(一) 全站儀概述(二) 全站儀的功能 (三) 幾種全站儀及其基本應(yīng)用 7/23/2022 35 合肥工業(yè)大學南方NTS全站儀TOPCON GTS全站儀7/23/2022 36 合肥工業(yè)大學Leica 全站儀7/23/2022 37 合肥工業(yè)大學(一) 全站儀概述全站儀(total station)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。全站儀的基本功能是測量水平角、豎直角和距離。全站儀具有如下特點:同時進行角度測量(

16、水平角、豎直角) 和距離測量(斜距S、平距D、高差h) ; 測距系統(tǒng)光軸與測角系統(tǒng)視準軸同軸(三軸同一);顯示測點的角度(方向值)、距離、高差或三維坐標;擁有后方交會、放樣、偏心測量、懸高測量、對邊測量、面積計算等高級測量功能。7/23/2022 38 合肥工業(yè)大學全站儀特點擁有較大容量的內(nèi)部存儲器,以數(shù)據(jù)文件形式存儲已知點和觀測點的點號、編碼、三維坐標; 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0.5秒級,測距精度達(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)全自動瞄準、觀測、記錄、存儲和數(shù)據(jù)的傳輸,被稱為測量機器人。7/23/2022 39 合肥工業(yè)大學

17、三軸同一望遠鏡在全站儀的望遠鏡中,照準目標的視準軸、光電測距的紅外光發(fā)射光軸和接收光軸是同軸的,其光路如圖所示。因此,測量時使望遠鏡照準目標棱鏡的中心,就能同時測定水平角、垂直角和斜距7/23/2022 40 合肥工業(yè)大學測量儀器總的發(fā)展過程 測量儀器總的發(fā)展過程:光學經(jīng)緯儀 電子經(jīng)緯儀 速測全站儀 全站儀。全站儀的發(fā)展過程: 1.普通型全站儀2.功能型全站儀3.磁卡型全站儀4.內(nèi)存式全站儀 5.全自動智能全站儀全站儀生產(chǎn)廠家:瑞士:徠卡Leica德國:蔡司Zeiss 美國: 天寶trimble 日本:拓普康TOPCON,索佳SOKKIA,賓得,尼康中國:南方、蘇州、北京7/23/2022 4

18、1 合肥工業(yè)大學(二) 全站儀的功能對邊測量、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。7/23/2022 42 合肥工業(yè)大學全站儀的功能1、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(xù)進行。VSHD%7/23/2022 43 合肥工業(yè)大學全站儀的功能2、懸高測量如圖,要測量某些不能設(shè)置反射棱鏡的目標(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HHh1h27/23/2022 44 合肥工業(yè)

19、大學全站儀的功能3、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。7/23/2022 45 合肥工業(yè)大學4、三維坐標測量如圖,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(shè)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。APB全站儀的功能7/23/2022 46 合肥工業(yè)大學全站儀的功能5、放樣測量將要測設(shè)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

20、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。7/23/2022 47 合肥工業(yè)大學全站儀的功能6、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(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。7/23/2022 48 合肥工業(yè)大學全站儀測量的流程野外采集數(shù)據(jù):南方NTS、 TOPCON全站儀+PD

21、A(測圖精靈)傳輸數(shù)據(jù):將數(shù)據(jù)文件傳入計算機處理數(shù)據(jù):用測圖軟件 (南方測繪CASS)處理、編輯輸出成果:數(shù)字化地 形圖、電子地圖(.dwg)、工程圖。7/23/2022 49 合肥工業(yè)大學 5.4 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準方向之間的水平夾角。確定直線與標準方向之間的水平角度稱為直線定向。 7/23/2022 50 合肥工業(yè)大學標準方向的種類 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

22、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。7/23/2022 51 合肥工業(yè)大學標準方向的種類 3 坐標縱軸方向(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系,每一6帶或3帶內(nèi)都以該帶的中央子午線為坐標縱軸方向。因此,該帶內(nèi)直線定向,就用該帶的坐標縱軸方向作為標準方向。 如假定坐標系,則用假定的坐標縱軸(X軸)作為標準方向。 7/23/2022 52 合肥工業(yè)大學5.4.2 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。 由標準方向的北端起,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0 360。 由不同的標準方向所得到的方位角,分別為: 真方位角:A 磁方位角:Am 坐標方位角:標準方向OP7/23/2022 53 合肥工業(yè)大學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,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磁偏角,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。直線的真方位角與磁方位角,可用下式進行換算 東偏取正值,西偏取負值。我國磁偏角的變化大約在+6到-10之間。 7/23/2022 54 合肥工業(yè)大學幾種方位角之間的關(guān)系 2真方位角與坐標方位角之間的關(guān)系 中

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論