《地形測量-學(xué)習(xí)情景2圖根高程測量》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《地形測量-學(xué)習(xí)情景2圖根高程測量（177頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、,一、高程測量的方法 常見的高程測量的方法有： 1.水準(zhǔn)測量; 2.三角高程測量; 3.GPS高程測量; 4.氣壓高程測量。,,學(xué)習(xí)導(dǎo)入：高程測量概述,二、水準(zhǔn)測量和三角高程測量的適用范圍 水準(zhǔn)測量一般適用于平坦地區(qū)； 三角高程測量適用于山區(qū)； 高精度的高程測量一般采用水準(zhǔn)測量的方法進(jìn)行。 （GPS高程測量將在以后的課程中學(xué)習(xí)）,,學(xué)習(xí)導(dǎo)入：高程測量概述,三、國家高程基準(zhǔn) 根據(jù)青島驗潮站從1950年至1976年的驗潮資料，確定黃海的平均海水面作為高程零點，據(jù)此測定青島原水準(zhǔn)原點的高程為72.289m，這個高程零點和原點高程稱為: “1956年國家高程基準(zhǔn)” 根據(jù)青島驗

2、潮站從1953年至1979年的驗潮資料，確定黃海的平均海水面作為高程零點，據(jù)此測定青島原水準(zhǔn)原點的高程為72.260m，這個高程零點和原點高程稱為: “1985年國家高程基準(zhǔn)”,,學(xué)習(xí)導(dǎo)入：高程測量概述,,,水準(zhǔn)測量,三角高程測量,,,子情境2,子情境1,,,水準(zhǔn)測量原理,一、,,,水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺,二、,,,測繪學(xué)科在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用,三、,,一、水準(zhǔn)測量原理,hAB = 后視讀數(shù)前視讀數(shù),HB=HA+hAB,是利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線，在豎立于兩點的水準(zhǔn)尺上讀數(shù)，以測定兩點間的高差，從而由已知點的高程推算未知點的高程。,水準(zhǔn)測量 基本原理：,如下圖，已知A點的高程為HA，只要能測出A點至

3、B點的高程之差，則點的高程 HB 就可用下式計算求得：,,有時安置一次儀器須測算出較多點的高程，可先求出水準(zhǔn)儀的視線高程，然后再分別計算各點高程，從圖中可以看出： 視線高 Hi=HA+ a B點高程 HB=Hi- b,要測算地面上兩點間的高差，所依據(jù)的就是一條水平視線，如果視線不水平，上述公式不成立。因此，視線必須水平，是水準(zhǔn)測量中要牢牢記住的操作要領(lǐng)。,一、水準(zhǔn)測量原理,1.水準(zhǔn)尺和尺墊 水準(zhǔn)尺是與水準(zhǔn)儀配合進(jìn)行水準(zhǔn)測量的工具。水準(zhǔn)尺分為直尺、折尺和塔尺。 雙面水準(zhǔn)尺的分劃，一面黑色面（主尺），尺底分劃為零，另一面是紅色面（輔助尺），尺底刻畫為一常數(shù)：4687mm或4

4、787mm。使用水準(zhǔn)尺前一定要認(rèn)清刻畫特點。,尺墊是供支承水準(zhǔn)尺和傳遞高程所用的工具。,二、 水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺,二、 水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺,2.水準(zhǔn)儀的構(gòu)造 1）水準(zhǔn)儀的等級 DS05, DS1, DS3, DS10, DS20.,,,大地,水準(zhǔn)儀,,每千米水準(zhǔn)往返測量的高差中誤差，以毫米計,,,精密水準(zhǔn)儀,普通水準(zhǔn)儀,二、 水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺,2.水準(zhǔn)儀的構(gòu)造 2）微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造 微傾式水準(zhǔn)儀主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和基座組成。,,,望遠(yuǎn)鏡,,,水準(zhǔn)器,,,基座,二、 水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺,2.水準(zhǔn)儀的構(gòu)造 2）微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造 為了能精確地提供水平視線，在儀器構(gòu)造上安置了一個能使望遠(yuǎn)鏡上下作微小運(yùn)動

5、的微傾螺旋，所以稱微傾式水準(zhǔn)儀 。,DS3水準(zhǔn)儀,DS3水準(zhǔn)儀,,,二、 水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺,2.水準(zhǔn)儀的構(gòu)造 3）望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造及成像和瞄準(zhǔn)原理,望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造,調(diào)焦透鏡,調(diào)焦螺旋,目鏡,物鏡,視準(zhǔn)軸,倒像望遠(yuǎn)鏡成像原理,二、 水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺,2.水準(zhǔn)儀的構(gòu)造 3）望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造及成像和瞄準(zhǔn)原理,放大倍數(shù) V= DS3水準(zhǔn)儀V=28,,視差：標(biāo)尺像沒成在十字絲分劃板上引起讀數(shù)誤差。 消除：望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)天空(或明亮背景)。,二、 水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺,2.水準(zhǔn)儀的構(gòu)造,,3）望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造及成像和瞄準(zhǔn)原理,旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲分劃板清晰 望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)標(biāo)尺 旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋，使標(biāo)尺像清晰,瞄準(zhǔn)原理,二、 水準(zhǔn)儀

6、與水準(zhǔn)尺,2.水準(zhǔn)儀的構(gòu)造,4）水準(zhǔn)器,,圓水準(zhǔn)器,,管水準(zhǔn)器,,三、水準(zhǔn)儀的使用,水準(zhǔn)儀的技術(shù)操作：,,,,,,,,1.粗平,三、水準(zhǔn)儀的使用,就是通過調(diào)整腳螺旋，將圓水準(zhǔn)氣泡居中，目的是使儀器豎軸處于鉛垂位置，視線概略水平。,1.粗平： 左手拇指規(guī)則：氣泡移動的方向與左手拇指旋轉(zhuǎn)腳螺旋的方向一致。,三、水準(zhǔn)儀的使用,望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)天空(或明亮背景) 旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲分劃板清晰。,,三、水準(zhǔn)儀的使用,,,,,,2.照準(zhǔn),就是用望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，清晰地看清目標(biāo)和十字絲，并消除視差 。,,,望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)標(biāo)尺，旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋 使標(biāo)尺像清晰,,,三、水準(zhǔn)儀的使用,2.照準(zhǔn),三、水準(zhǔn)儀的使用,

7、,,,,,3.精平,就是慢慢轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使符合水準(zhǔn)氣泡的影象符合。,管水準(zhǔn)氣泡偏離中點較大時，旋轉(zhuǎn)微傾螺旋； 同時從儀器側(cè)面觀測管水準(zhǔn)氣泡的移動，使其大致居中； 再從管水準(zhǔn)器觀察窗口查看符合情況。,三、水準(zhǔn)儀的使用,3.精平,,就是在視線水平時，用望遠(yuǎn)鏡十字絲的橫絲在尺上讀數(shù) 。,三、水準(zhǔn)儀的使用,,,,4.讀數(shù),四. 自動安平水準(zhǔn)儀,自動安平水準(zhǔn)儀不需要水準(zhǔn)管和微傾螺旋，只有一個圓水準(zhǔn)器，安置儀器時，只要使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中后，借助一種“補(bǔ)償器”的特別裝置，使視線自動處于水平狀態(tài)。,自動安平水準(zhǔn)儀正面,視準(zhǔn)軸水平時，水準(zhǔn)尺上的正確讀數(shù)a 圓水準(zhǔn)器粗平，視準(zhǔn)軸相對于水平面有微小傾斜角 無補(bǔ)償

8、器時水準(zhǔn)尺上讀數(shù)設(shè)a 物鏡與目鏡間補(bǔ)償器使進(jìn)入十字絲分劃板光線偏轉(zhuǎn) 正確讀數(shù)光線經(jīng)補(bǔ)償器后通過十字絲分劃板橫絲 讀出視線水平時的正確讀數(shù)a,四. 自動安平水準(zhǔn)儀,1. 自動安平水準(zhǔn)儀的原理,四. 自動安平水準(zhǔn)儀,2. 自動安平補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu),四. 自動安平水準(zhǔn)儀,3. 自動安平水準(zhǔn)儀的使用,自動安平水準(zhǔn)儀的使用與一般水準(zhǔn)儀不同之處為不需要“精平”這一項。,,1.國家水準(zhǔn)測量等級的劃分,國家水準(zhǔn)測量從高級至低級分為四個等級：,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,一等 水準(zhǔn)測量,二等 水準(zhǔn)測量,三等 水準(zhǔn)測量,四等 水準(zhǔn)測量,在國家水準(zhǔn)測量的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程的不同需要還可布設(shè)等外水準(zhǔn)測量和普通水準(zhǔn)測量，

9、不同的等級采用不同的水準(zhǔn)儀和不同的方法的進(jìn)行測量。,表 國家水準(zhǔn)測量等級的劃分,（1） 水準(zhǔn)點 水準(zhǔn)點是測區(qū)的高程控制點 一般縮寫為“BM” 用“ ”符 號表示。,,,,,,2.水準(zhǔn)點和水準(zhǔn)路線,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,（2）水準(zhǔn)路線 依據(jù)測區(qū)的情況，可布設(shè)成水準(zhǔn)網(wǎng)和單一水準(zhǔn)路線，單一水準(zhǔn)路線有以下幾種形式：,2.水準(zhǔn)點和水準(zhǔn)路線,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,（1）觀測方法,a.將水準(zhǔn)尺置于已知后視高程點A和前視轉(zhuǎn)點ZD1中間的站。,3.普通水準(zhǔn)測量施測,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,b. 先瞄準(zhǔn)后視尺，讀取后視讀數(shù)值a1，并記入五等水準(zhǔn)測量記錄表中。 再照準(zhǔn)前視尺，讀取前

10、視讀數(shù)值b1，并記入記錄表中。至此完成了普通水準(zhǔn)測量一個測站的觀測任務(wù)。,c.將儀器搬遷到第站，把第站的后視尺移到第站的轉(zhuǎn)點ZD2上，把原第站前視變成第站的后視。按(b)步驟測出第站的后、前視讀數(shù)值a2、b2，并記入記錄表中。,d.重復(fù)上述步驟測至終點B為止。,（1）觀測方法,3.普通水準(zhǔn)測量施測,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,普通水準(zhǔn)測量記錄表,0.718,2.209,,50.583,1.268,1.425,ZD1,ab=5.358 3.867=1.491 h=2.209 0.718=1.491 HB HA=51.491 50.000=1.491 HB HA=h=a b (計算無誤),計算

11、檢核,,,3.867,5.358,,,51.491,0.346,,B,,50.618,1.581,1.219,ZD3,,51.336,0.672,0.863,ZD2,HA=50.000m,50.000,0.583 0.753 0.873,,1.851,A,,+,前視,后 視,備 注,高 程 （m）,高 差,標(biāo)尺讀數(shù)（m）,測點,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,0.718,,（2）校核方法（3種）,a計算校核 即：h=a b HB HA 說明高差和各轉(zhuǎn)點高程的計算是正確的。,b測站校核 即：變更儀器高法； 雙面尺法。,c. 成果檢核 （又稱路線檢核）

12、 即：檢核水準(zhǔn)路線的高差閉合差fh是否超限。,3.普通水準(zhǔn)測量施測,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,校核方法：如果fhfh容，說明外業(yè)觀測成果合格，否則須進(jìn)行重測。,支水準(zhǔn)路線： fhh往 h返,閉合水準(zhǔn)路線： fh=h,附合水準(zhǔn)路線： fh=h （H終 H始）,高差閉合差的計算公式：,（2）校核方法（3種）,3.普通水準(zhǔn)測量施測,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,,,是以水準(zhǔn)路線的測段站數(shù)或測段長度成正比，將閉合差反號分配到各測段上，并進(jìn)行實測高差的改正計算。,就是當(dāng)外業(yè)觀測的高差閉合差在容許范圍內(nèi)時，所進(jìn)行的高差閉合差調(diào)整。,3.普通水準(zhǔn)測量施測,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,高差閉合差調(diào)

13、整原則,（3）成果處理,成 果 處 理,a. 按測站數(shù)進(jìn)行高差閉合差的調(diào)整，測段高差的改正數(shù)Vi為： Vi= ni 式中：n水準(zhǔn)路線各測段的測站數(shù)總和。 ni某一測段的測站數(shù)。,3.普通水準(zhǔn)測量施測,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,（3）成果處理,b. 按測段長度進(jìn)行高差閉合差調(diào)整，測段高差改正數(shù)i為 Vi Li 式中：L水準(zhǔn)路線各測段的總長度,單位為km; L某一測段的長度,單位為km。,3.普通水準(zhǔn)測量施測,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,（3）成果處理,（4）例題,按測站數(shù)調(diào)整高差閉

14、合差和高程計算示例見下表。,3.普通水準(zhǔn)測量施測,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,題一：如圖,,備 注,+2.694, 0.047,+2.741,54,,+2.335, 0.010,+2.345,11,4,+1.969, 0.011,+1.980,13,3, 4.385, 0.016, 4.369,18,2,36.345 39.120 34.745 36.704 39.039,+2.775, 0.010,+2.785,12,BMA BM1 BM2 BM3 BMB,1,高程（m）,改正后的高差（m）,改正數(shù) (m),實測高差 (m),測站數(shù)（個）,測點,測段編號,,,,,,,,,,,,,,,,,

15、,,,,,,,,,,,,,,HB HA =2.694 fh=h (HB HA)=2.741 2.694=+0.047 n=54,題一：,如果把上圖中的測站數(shù)改為測段長度（以公里為單位，見下表第3列），則按測段長度調(diào)整高差閉合差和高程計算示例見下表 。,題二：如圖,（4）例題,3.普通水準(zhǔn)測量施測,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,fh=h (HB HA)=2.741 2.694=+0.047 L=9.1 Vi= - Li,備 注,+2.694, 0.047,+2.741,9.1,,+2.335, 0.010,+2.345,1.9,4,+1.968, 0.012,+1.980,2.3,

16、3, 4.383, 0.014, 4.369,2.8,2,36.345 39.119 34.736 36.704 39.039,+2.774, 0.011,+2.785,2.1,BMA BM1 BM2 BM3 BMB,1,高程（m）,改正后的高差（m）,改正數(shù) (m),實測高差 (m),測段長度（km）,測點,測段編號,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,題二：,,4. 等外及四等水準(zhǔn)測量,主要使用DS3水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測，水準(zhǔn)尺采用雙面水準(zhǔn)尺，觀測前必須對水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢校。測量時水準(zhǔn)尺應(yīng)安置在尺墊上扶立鉛直。根據(jù)雙面水準(zhǔn)尺的尺常數(shù)即K1=4687和K2=4787，成對使用水

17、準(zhǔn)尺。,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,等外、四等水準(zhǔn)測量,等外、四等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求,4. 等外及四等水準(zhǔn)測量,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,后視黑面尺，讀取上、下、中絲讀數(shù)，即(1)、(2)、(3)； 后視紅面尺，讀取中絲讀數(shù)，即(4)。 前視黑面尺，讀取下、上、中絲讀數(shù)，即(5)、(6)、(7)；前視紅面尺，讀取中絲讀數(shù)，即(7);,4. 等外及四等水準(zhǔn)測量,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,,每一測站的觀測程序：,4. 等外及四等水準(zhǔn)測量,五. 水準(zhǔn)測量的方法及內(nèi)業(yè)計算,,每一測站的觀測程序：,黑,黑,紅,紅,后后,前前,,,,以上（）內(nèi)之號碼，表示觀測與記錄的順序。 具體記錄與計算

18、方法參見等外、四等水準(zhǔn)測量記錄表。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,等外、四等水準(zhǔn)測量記錄表,水準(zhǔn)管軸LL視準(zhǔn)軸CC 圓水準(zhǔn)軸LL 豎軸VV 橫軸要水平（即：VV）,六、微傾式水準(zhǔn)儀檢驗與校正,1. 水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件,,水準(zhǔn)儀的主要軸線: 視準(zhǔn)軸CC、管水準(zhǔn)器軸LL、圓水準(zhǔn)器軸LL、豎軸VV,水準(zhǔn)儀的主要軸線,六、微傾式水準(zhǔn)儀檢驗與校正,2. 水準(zhǔn)儀的檢驗與校正,1）圓水準(zhǔn)器的檢驗與校正 檢驗：氣泡居中后，再將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180，觀察氣泡是否居中。若偏移，則需校正。 校正：用三個腳螺旋使氣泡向中央移動一半，再用三個“校正螺絲”，使氣泡居中

19、。,2）十字絲橫絲豎軸VV的檢驗與校正,檢驗：整平后，用橫絲的一端對準(zhǔn)一固定點P，轉(zhuǎn)動微動螺旋，看P點是否沿著橫絲移動。 校正：旋下目鏡處十字絲環(huán)外罩，轉(zhuǎn)動左右兩個“校正螺絲”。,六、微傾式水準(zhǔn)儀檢驗與校正,2. 水準(zhǔn)儀的檢驗與校正,3）水準(zhǔn)管軸視準(zhǔn)軸（i角）的檢校,檢驗： 平坦地上選A、B兩點，相距約80100m。 在中點C架儀器，讀取a1、b1， 求出h1= a1 b1,六、微傾式水準(zhǔn)儀檢驗與校正,2. 水準(zhǔn)儀的檢驗與校正,在距B點約3M的D點處架儀器，讀取b2 （B點離儀器較近，i角不計）,計算得理想值a2=h1+b2 。觀測值a2 ，求得若= a2 - a2 , i= /SAB

20、*20 (三四等水準(zhǔn)測量)。 =206265若超出，則水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸。,,,3）水準(zhǔn)管軸視準(zhǔn)軸（i角）的檢校,六、微傾式水準(zhǔn)儀檢驗與校正,2. 水準(zhǔn)儀的檢驗與校正,檢驗：,,,在測站D上進(jìn)行，轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使后視讀數(shù)由a2移至a2，此時出現(xiàn)管水準(zhǔn)器偏離中央，用撥針撥動管水準(zhǔn)器校正螺絲，使氣泡退回中央，第二次再測高差，直至條件滿足要求。,3）水準(zhǔn)管軸視準(zhǔn)軸（i角）的檢校,六、微傾式水準(zhǔn)儀檢驗與校正,2. 水準(zhǔn)儀的檢驗與校正,校正：,,,一、圓水準(zhǔn)器的檢驗與校正,二、十字絲橫絲的檢驗與校正,三、管水準(zhǔn)器的檢驗與校正,檢 校 項 目,錄像,六、微傾式水準(zhǔn)儀檢驗與校正,2. 水準(zhǔn)儀的檢驗與校正,

21、,,,八、水準(zhǔn)測量誤差的主要源及水準(zhǔn)測量注意事項,1.水準(zhǔn)測量誤差的主要來源,水準(zhǔn)管氣泡不居中 視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不水平,(4)儀器或轉(zhuǎn)點下沉,,,,,誤差 主要來源,,,,,,,(1)視線不水平,,,(2)估讀不準(zhǔn)確,(3)水準(zhǔn)尺未豎直,,(5)后前視調(diào)平水準(zhǔn)管氣泡的誤差,前后視視線不在同一高度,,大氣折光等,(6)外界環(huán)境干擾,,,(2)測量過程中應(yīng)盡量用目估或步測保持前、后視距基本相等。,(3)儀器腳架要踩牢，觀測速度要快，以減少儀器下沉。,(4)估數(shù)要準(zhǔn)確，讀數(shù)時要仔細(xì)對光，消除視差。,(1)每項工程開工之前應(yīng)對水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢校。,八、水準(zhǔn)測量誤差的主要源及水準(zhǔn)測量注意事項,2.注意事項

22、,,,,,,,(9)測量者要嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，工作要細(xì)心，加強(qiáng)校核。,(5)檢查塔尺相接處是否嚴(yán)密。保證扶尺豎直。,(6)原始記錄字跡要整齊、清楚，端正。,(8)讀數(shù)時，記錄員要復(fù)讀，以便校對。,(7)原始記錄不得用橡皮擦，不得轉(zhuǎn)抄。,八、水準(zhǔn)測量誤差的主要源及水準(zhǔn)測量注意事項,2.注意事項,,,九、水準(zhǔn)測量知識能力訓(xùn)練 1.國家水準(zhǔn)測量分哪幾個等級？ 2.水準(zhǔn)儀是根據(jù)什么原理來測定兩點之間的高差的？有A、B兩點，當(dāng)高差hAB為負(fù)時，A、B兩點哪點高？為正時，又如何？ 3.什么叫圓水準(zhǔn)器軸和水準(zhǔn)管軸？圓水準(zhǔn)器和水準(zhǔn)管的用途各是什么？ 4.水準(zhǔn)儀有哪幾條軸線，應(yīng)滿足的條件是什么？ 5.望遠(yuǎn)鏡由哪

23、幾部分組成？什么叫視準(zhǔn)軸？ 6.什么叫視差？產(chǎn)生視差的主要原因是什么？怎樣消除視差？ 7.何謂轉(zhuǎn)點？轉(zhuǎn)點在水準(zhǔn)測量中起什么作用？ 8.水準(zhǔn)路線的布設(shè)形式有哪幾種？四等水準(zhǔn)測量一個測站上的觀測程序如何?有何限差要求？ 9.如何進(jìn)行測量儀器的維護(hù)？,是用全站儀測量距離和豎直角，或用經(jīng)緯儀測量豎直角，用其他方法測量距離（卷尺量距、視距測量），利用三角函數(shù)計算高差，從而推算未知點的高程。,一、角度觀測,,,角度觀測,角度分類,測量儀器,水平角,豎直角,全站儀,經(jīng)緯儀,,地面上任意兩方向之間的水平角就是通過這兩個方向的豎直面所夾的二面角,用表示。（角值0-360）,一、角度觀測,1.水平角測量原理,,,

24、,水平角,水平角計算公式： =b-a=后視-前視。,一、角度觀測,1.水平角觀測原理,為了測定水平角值,可在過角頂?shù)你U垂線上安置一架經(jīng)緯儀,儀器必須有一個能水平放置的刻度圓盤水平度盤，度盤上有順時針方向的0 360的刻度，度盤的中心放在過O點的鉛垂線上。 另外，經(jīng)緯儀還必須有一個望遠(yuǎn)鏡,望遠(yuǎn)鏡不但可以在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,而且還能在鉛垂面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。通過望遠(yuǎn)鏡分別瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)方高低不同的目標(biāo)A和B,其在水平度盤上的相應(yīng)讀數(shù)為a和b, 則水平角即為兩個讀數(shù)之差。即= b a。,如右圖所示，視線在水平線之上稱為仰角，符號為正；視線在水平線之下稱為俯角，符號為負(fù)。,2.豎直角觀測原理,一、角度觀測,,,,,豎直角

25、,在同一豎直面內(nèi)視線（瞄準(zhǔn)方向線）和水平線之間的夾角稱為豎直角。豎直角用 表示。（角值0 90 ）,3. 光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及度盤讀數(shù),,一、角度觀測,D J1 , DJ 2 , DJ 6,,,大地測量,經(jīng)緯儀,,一測回方向觀測中誤差的秒數(shù)。,1）光學(xué)經(jīng)緯儀的等級及用途,國產(chǎn)光學(xué)經(jīng)緯儀型號(Da di ce liang Jing wei yi) DJ07，DJ1，DJ2，DJ6，DJ30 DJ “大地測量”和“經(jīng)緯儀” 07，1，2，6，30一測回方向觀測中誤差秒數(shù) 工程測量DJ6 級,徠卡光學(xué)經(jīng)緯儀 型號(Theodolite) T4(0.5)，T3 (1) ，T2 (2) ，T1 (

26、6) DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀 方向經(jīng)緯儀和復(fù)測經(jīng)緯儀 方向經(jīng)緯儀地表測量 復(fù)測經(jīng)緯儀光線較暗的地下工程測量,一、角度觀測,3. 光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及度盤讀數(shù),1）光學(xué)經(jīng)緯儀的等級及用途,光學(xué)經(jīng)緯儀部件用途,1972年,南京1002廠研制J07級光學(xué)經(jīng)緯儀,1972年,南京1002廠研制J05級光學(xué)經(jīng)緯儀,毛主席參觀我國研制的05秒級光學(xué)經(jīng)緯儀,三角測量觀測覘標(biāo),西藏高原三角測量,西安光學(xué)儀器廠DJ6級方向光學(xué)經(jīng)緯儀,徐州光學(xué)儀器廠DJ6級方向光學(xué)經(jīng)緯儀,南京1002廠DJ6級方向光學(xué)經(jīng)緯儀,北京博飛儀器有限公司DJ6級方向光學(xué)經(jīng)緯儀,Wild T1光學(xué)經(jīng)緯儀(1980),正面,反面,,一、角度觀測,

27、3. 光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及度盤讀數(shù),2）經(jīng)緯儀的構(gòu)造,,光學(xué)經(jīng)緯儀,主體分三部分： 照準(zhǔn)部 水平度盤 基座,一、角度觀測,3. 光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及度盤讀數(shù),2）經(jīng)緯儀的構(gòu)造,一、角度觀測,3. 光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及度盤讀數(shù),3）DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀,一、角度觀測,3. 光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及度盤讀數(shù),3）DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀,一、角度觀測,3. 光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及度盤讀數(shù),3）DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀,基座 腳螺旋, 圓水準(zhǔn)氣泡粗平儀器 水平度盤旋轉(zhuǎn)軸套在豎軸套中 儀器固定于基座上,一、角度觀測,3. 光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及度盤讀數(shù),3）DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀,照準(zhǔn)部 水平度盤上能繞豎軸旋轉(zhuǎn)的全部部件總稱 豎軸、U形支架、望遠(yuǎn)

28、鏡 橫軸、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器 讀數(shù)裝置 豎軸VV照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸 水平度盤變換螺旋,一、角度觀測,3. 光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及度盤讀數(shù),3）DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀,水平度盤 圓環(huán)形光學(xué)玻璃盤片 盤片邊緣刻劃 順時針注記0360角度值,度盤讀數(shù)裝置及讀數(shù)方法 度盤，光路系統(tǒng)，測微器 水平度盤和豎盤分劃線經(jīng)棱鏡和透鏡成像顯示在望遠(yuǎn)鏡旁讀數(shù)顯微鏡內(nèi) 測微尺讀數(shù)，單平板玻璃讀數(shù)兩種裝置,一、角度觀測,3. 光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及度盤讀數(shù),3）DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀,DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)窗示意圖,0 1 2 3 4 5 6,光學(xué)經(jīng)緯儀系列技術(shù)參數(shù),,,,,,,,一、角度觀測,4. 電子測角原理,,,,1）編碼度

29、盤測角,2）光柵度盤測角,一、角度觀測,4. 電子測角原理,經(jīng)緯儀的技術(shù)操作包括：,一、角度觀測,5.經(jīng)緯儀的操作,,,,,對中,整平,瞄準(zhǔn),讀數(shù),1,2,3,4,經(jīng)緯儀安置,1）經(jīng)緯儀的安置 對中：使儀器豎軸位于過測站點的鉛垂線上。 具體做法： 打開三腳架腿，調(diào)整長度使腳架高度適于觀測者高度 張開三腳架，安置在測站上，架頭大致水平 取出經(jīng)緯儀放置在三腳架頭上 儀器基座中心基本對齊三腳架頭的中心 旋緊連接螺旋 方法a.光學(xué)對中 b.垂球?qū)χ?一、角度觀測,5.經(jīng)緯儀的操作,1）經(jīng)緯儀的安置,一、角度觀測,5.經(jīng)緯儀的操作,整平：水平度盤和橫軸處于水平位置，豎盤位于鉛垂平面內(nèi),a.采用光

30、學(xué)對中器安置經(jīng)緯儀的操作步驟如下： 將儀器置于測站點上，架頭大致水平。粗略對中測站點。 旋轉(zhuǎn)腳螺旋使光學(xué)對中器對準(zhǔn)測站點。 伸縮三腳架腿，使圓水準(zhǔn)氣泡居中。再用腳螺旋精確整平經(jīng)緯儀。 如果光學(xué)對中器分劃圈不在測站點上，應(yīng)松開連接螺旋，在架頭上平移儀器，使分劃圈對準(zhǔn)測站點。 重新再整平儀器，依此反復(fù)進(jìn)行直至儀器整平后，光學(xué)對中器分劃圈對準(zhǔn)測站點為止。,一、角度觀測,5.經(jīng)緯儀的操作,1）經(jīng)緯儀的安置,光學(xué)對中器的結(jié)構(gòu),,,經(jīng)緯儀光學(xué)對中器目鏡對光與物鏡對光,b.垂球?qū)χ蟹ò仓媒?jīng)緯儀 垂球懸掛于連接螺旋中心掛鉤上 調(diào)整垂球線長度使垂球尖略高于測站點 粗對中與粗平平移三腳架 使垂球尖大致對準(zhǔn)測站點中

31、心 將三腳架的腳尖踩入土中 精對中稍微旋松連接螺旋，雙手扶住儀器基座 在架頭上移動儀器，使垂球尖準(zhǔn)確對準(zhǔn)測站點 旋緊連接螺旋 垂球?qū)χ姓`差3mm 精確整平旋轉(zhuǎn)腳螺旋 在相互垂直的兩個方向使照準(zhǔn)部管水準(zhǔn)氣泡居中,一、角度觀測,5.經(jīng)緯儀的操作,1）經(jīng)緯儀的安置,垂球?qū)χ?2）瞄準(zhǔn)和讀數(shù) 測角照準(zhǔn)標(biāo)志 豎立于測點的標(biāo)桿、測釬、用三根竹桿懸吊垂球線或覘牌。,一、角度觀測,5.經(jīng)緯儀的操作, 目鏡調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡對向明亮背景，轉(zhuǎn)動目鏡使十字絲清晰； 粗瞄目標(biāo)望遠(yuǎn)鏡粗瞄器對準(zhǔn)目標(biāo)，旋緊制動螺旋； 精瞄目標(biāo)從望遠(yuǎn)鏡觀察旋轉(zhuǎn)水平、垂直微動螺旋，并消除視差； 讀數(shù)打開度盤照明反光鏡，調(diào)整開度、方向。,一、角度觀測,

32、5.經(jīng)緯儀的操作,2）瞄準(zhǔn)和讀數(shù),1）測回法 當(dāng)觀測方向只有兩個時通常采用測回法：,一、角度觀測,7.水平角觀測,盤左位置：左=A左 C左 盤右位置： 右A右 C右 測回角值： （ 左+ 右）,2）方向觀測法,1）選擇起始方向； 2）盤左順時針觀測各方向（ABCDA）； 3）盤右逆時針觀測各方向（ADCBA）； 4）在符合限差要求后，計算各方向歸零方向值。,一、角度觀測,7.水平角觀測,方向觀測法記錄表,豎直度盤垂直固定在望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)軸的一端，隨望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。豎直度盤的刻劃與水平度盤基本相同，但其注字隨儀器構(gòu)造的不同分為順時針和逆時針兩種形式。,1）豎直度盤的構(gòu)造,一、角度觀測,9. 豎

33、直角觀測,對于J6級光學(xué)經(jīng)緯儀豎盤與指標(biāo)及指標(biāo)水準(zhǔn)管之間應(yīng)滿足下列關(guān)系：當(dāng)視準(zhǔn)軸水平，指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時，指標(biāo)所指的豎盤讀數(shù)值盤左為90，盤右為270。,目前光學(xué)經(jīng)緯儀普遍采用豎盤自動歸零補(bǔ)償裝置來代替豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管。,1）豎直度盤的構(gòu)造,一、角度觀測,9. 豎直角觀測,推導(dǎo)豎直角計算公式的具體做法如下 ：,盤左位置把望遠(yuǎn)鏡大致置水平位置，這時豎盤讀數(shù)值約為90（若置盤右位置約為270），這個讀數(shù)稱為始讀數(shù)。,慢慢仰起望遠(yuǎn)鏡物鏡，觀測豎盤讀數(shù)（盤左時記作L，盤右時記作R），并與始讀數(shù)相比，是增加還是減少，讀數(shù)減少為順時針刻劃，讀數(shù)增加為逆時針刻劃。,2）豎直角的計算公式,一、角度觀測,9.

34、豎直角觀測,2）豎直角的計算公式,一、角度觀測,9. 豎直角觀測,當(dāng)指標(biāo)偏離正確位置時，這個指標(biāo)線所指的讀數(shù)就比始讀數(shù)增大或減少一個角值，此值稱為豎盤指標(biāo)差，也就是豎盤指標(biāo)位置不正確所引起的讀數(shù)誤差。,指標(biāo)差計算公式： X= （ 右左） = （R+L-360）,3）豎直角指標(biāo)差的計算,一、角度觀測,9. 豎直角觀測,豎直角計算公式： = 90 L + X = R 270- X 指標(biāo)差計算公式： X= （L+R-360）,4）豎直角、指標(biāo)差計算的實用公式,一、角度觀測,9. 豎直角觀測,盤左位置： 瞄準(zhǔn)目標(biāo)后，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)L，并記

35、入豎直角觀測記錄表中。稱為上半測回觀測。 盤右位置： 仍照準(zhǔn)原目標(biāo)，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)值R，并記入記錄表中。稱為下半測回觀測。,5）豎直角的觀測方法,一、角度觀測,9. 豎直角觀測,上、下半測回合稱一測回觀測。 在豎直角觀測記錄表中進(jìn)行豎直角和指標(biāo)差的計算。,5）豎直角的觀測方法,一、角度觀測,9. 豎直角觀測,經(jīng)緯儀的主要軸線：,豎軸VV,橫軸HH,視準(zhǔn)軸CC,水準(zhǔn)管軸LL,,,,,C,C,L,L,V,V,H,H,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,一、角度觀測,各軸線間應(yīng)滿足的幾何條件：,1）水準(zhǔn)管軸LL 豎軸VV,2）十字絲豎絲 橫軸HH,3）視準(zhǔn)軸CC 橫軸HH,

36、4）橫軸HH 豎軸VV,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,一、角度觀測,5）圓水準(zhǔn)軸 豎軸VV,6）豎盤指標(biāo)差=0,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,由于儀器經(jīng)過長期外業(yè)使用或長途運(yùn)輸及外界影響等，會使各軸線的幾何關(guān)系發(fā)生變化，因此在使用前必須對儀器進(jìn)行檢驗和校正。,一、角度觀測,1）水準(zhǔn)管軸豎軸的檢較,檢驗 粗平后，使水準(zhǔn)管兩個腳螺旋連線； 調(diào)整該對腳螺旋使氣泡居中； 轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部180，若氣泡偏離1格應(yīng)校正。 水準(zhǔn)管與豎直不垂直的原因 水準(zhǔn)管兩端支柱不等高，相差角度。,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,一、角度觀測,校正 用改針撥動水準(zhǔn)管校正螺絲，使氣泡退回一半偏離量； 再用腳螺旋使氣泡居中； 反復(fù)校

37、正直至任意方向氣泡偏離半格。,1）水準(zhǔn)管軸豎軸的檢較,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,一、角度觀測,檢驗 儀器精平，用豎絲上（或下）端瞄準(zhǔn)墻上一點P； 制動照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡垂直微動螺旋； 若P點不在豎絲上一點，則需校正。 校正 調(diào)整十字絲螺絲。,2）十字絲豎絲橫軸HH的檢校,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,一、角度觀測,檢驗（J6級）： 平地相距100m選兩點A、B，其中點O設(shè)站； A點立標(biāo)志，B點橫放一垂直O(jiān)B的小尺與儀器大致等高； 盤左瞄準(zhǔn)A，縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡后讀得B尺上B1點； 盤右同樣操作得 B2點的讀數(shù)； 若B1與B2點不重合， 則需校正。,3）視準(zhǔn)軸CC橫軸HH的檢校,11.

38、經(jīng)緯儀的檢驗與校正,一、角度觀測,原因： 軸不垂直橫軸偏離一個小角度c視準(zhǔn)軸誤差。,3）視準(zhǔn)軸CC橫軸HH的檢校,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,一、角度觀測,校正：,3）視準(zhǔn)軸CC橫軸HH的檢校,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,一、角度觀測,原因： 橫軸支架不等高，產(chǎn)生橫軸誤差。 檢驗： 距墻2050m安置經(jīng)緯儀，盤左以仰角30瞄準(zhǔn)墻上一點P； 制動后望遠(yuǎn)鏡水平時，再在墻上定出一點P1； 盤右再瞄準(zhǔn)P點，望遠(yuǎn)鏡水平時定出一點P2； 若P1與P2不重合，則兩軸不垂直，橫軸傾斜一個角度i。,4）橫軸HH豎軸VV的檢校,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,一、角度觀測,i20就需校正。,4）橫軸HH豎軸VV的檢校

39、,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,一、角度觀測,儀器距墻壁的距離為S=OM，設(shè)p1p2=,經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)p點的豎直角為，則,計算（如圖：）：,因i角很小，所以,例如，當(dāng)=5mm，S=15m， =20時,校正： 定出p1、p2的中點M； 盤右瞄準(zhǔn)M，然后仰起望遠(yuǎn)鏡，視線必然與p點不重合，而在附近的p點； 由檢修人員進(jìn)行校正。,4）橫軸HH豎軸VV的檢校,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,一、角度觀測,5）豎盤指標(biāo)差檢校,計算： 校正 盤右正確讀數(shù)：Rx； 盤右照準(zhǔn)目標(biāo)，轉(zhuǎn)動豎盤水準(zhǔn)管微動螺旋使讀數(shù)為Rx； 用改針撥動指標(biāo)水準(zhǔn)管螺旋使氣泡居中； 反復(fù)幾次，至x25（J6）。,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,

40、一、角度觀測,6）照準(zhǔn)部上的對中器的檢校,檢驗： 安置儀器粗平，地面放一塊畫有“”的硬紙板，移動紙板，進(jìn)行對中； 儀器轉(zhuǎn)動180，若圓圈中心偏離字中心，則需校正。,校正： 對準(zhǔn)兩中心的中點； 調(diào)整對中器螺釘2； 直至圓圈中心與中點重合。,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,一、角度觀測,7）三角基座上的對中器的檢校 檢驗 校正水準(zhǔn)器； 用鉛筆將基座邊緣畫在架頭面上； 地面上放毫米紙，標(biāo)出圓圈中心的投影點； 稍松連接螺旋，儀器轉(zhuǎn)動120后固定； 重復(fù)上述操作，得出三個投影點； 若三個點不重合，則需校正。,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,一、角度觀測,校正： 反復(fù)調(diào)整對中器目鏡后的三個校正螺絲，直至圓圈

41、中心與示誤三角形的中心嚴(yán)格重合為止。,11. 經(jīng)緯儀的檢驗與校正,一、角度觀測,7）三角基座上的對中器的檢校,13.角度測量知識技能訓(xùn)練 1）敘述經(jīng)緯儀測角的原理。 2）何謂水平角？在同一鉛垂面內(nèi)，瞄準(zhǔn)不同高度的目標(biāo)，在水平度盤上的讀數(shù)是否一樣？ 3）觀測水平角時，儀器對中和整平的目的是什么？試述用光學(xué)對點器對中、整平和照準(zhǔn)的操作步驟。 4）經(jīng)緯儀由哪幾部分組成？并說明各部分的功能。 5）試述測回法測角的操作步驟。 6）水平角觀測的記錄簿中，應(yīng)注意哪些事項，哪些項目不能改？ 7）觀測水平角時，為什么要測幾個測回？若要觀測三個測回，各測回的起始讀數(shù)應(yīng)為多少？ 8）什么叫豎直角？觀測豎直角時，在讀

42、數(shù)前為什么要將豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡劇中？ 9）什么叫垂直度盤指標(biāo)差？在外業(yè)觀測中如何來消除指標(biāo)差的影響？,一、角度觀測,二、距離測量,1.卷尺量距,1）地面上點的標(biāo)志 點的標(biāo)志可分為 臨時性 和 永久性 兩種。,臨時性標(biāo)志可采用木樁打入地中，樁頂略高于地面，并在樁頂釘一小釘或畫一個十字表示點的位置，如右圖所示。,永久性標(biāo)志可用石樁或混凝土樁，在石樁頂刻十字或在混凝土樁頂埋入刻有十字的鋼柱以表示點位，如下圖所示。,二、距離測量,1.卷尺量距,1）地面上點的標(biāo)志,在點上豎立的觀測標(biāo)志,,二、距離測量,1.卷尺量距,1）地面上點的標(biāo)志,2）丈量工具 通常使用的量距工具為鋼尺、皮尺、竹尺和測繩，還有

43、測釬、標(biāo)桿和垂球等輔助工具。,端點尺,刻線尺,二、距離測量,1.卷尺量距,,3）直線定線,二、距離測量,1.卷尺量距,水平距離測量時，當(dāng)?shù)孛嫔蟽牲c間的距離超過一整尺長時，或地勢起伏較大，一尺段無法完成丈量工作時，需要在兩點的連線上標(biāo)定出若干個點的工作。,直線定線,3）直線定線,二、距離測量,1.卷尺量距,4）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。,在平坦地面丈量,二、距離測量,1.卷尺量距,4）丈量方法（往返丈量）,往返丈量較差 D = D往-D返 距離平均值 D平 = （D往+D返） 相對誤差

44、 K =,二、距離測量,1.卷尺量距,在平坦地面丈量,在傾斜地面丈量,4）丈量方法（往返丈量）,二、距離測量,1.卷尺量距,S,坡度 i = h / D,在高低不平地面的丈量,4）丈量方法（往返丈量）,二、距離測量,1.卷尺量距,a影響量距成果的主要因素 尺身不平。 定線不直。 拉力不均。 對點和投點不準(zhǔn)。 丈量中常出現(xiàn)的錯誤。,二、距離測量,1.卷尺量距,5）距離丈量的注意事項,b注意事項 距離丈量的三個基本要求是：“直、平、準(zhǔn)”。 丈量時尺身要置水平，尺要拉緊。 鋼尺在拉出和收卷時，要避免鋼尺打卷。 尺子用過后，要用軟布擦干凈后。,5）距離丈量的注意事項,二、距離測量,1.卷尺

45、量距,視準(zhǔn)軸水平時的視距測量原理 由下圖所示, 為尺間隔,p為視距絲間距,f為物鏡焦距,為物鏡到儀器中心的距離。由圖可知mnF與 MNF相似 即得 而 D=FQ+f+ 令 則 D = K + c,,1）視距測量的原理,二、距離測量,2. 視距測量,,視準(zhǔn)軸傾斜時的視距測量原理 設(shè)想將標(biāo)尺繞G點旋轉(zhuǎn)一個角度(等于視線的傾角),則視線與視距標(biāo)尺的尺面垂直。于是,即用視線水平時的公式計算距離S,即：S=K 式中的MN= 又無法測得。但由左圖可以看出MN與 MN存在著一定的關(guān)系,即 MGM=NGN= MMG=90+/2 NNG =90-/2 式中

46、/2=1711.3角值很小, 故可近似地將 MMG和NNG看成直角。,1）視距測量的原理,二、距離測量,2. 視距測量,,,1）視距測量的原理,二、距離測量,2. 視距測量,視準(zhǔn)軸傾斜時的視距測量原理,于是 MG=MGCOS 即 cos NG=NGCOS 即 cos 故,2）視距測量公式,視距絲 裝 置,二、距離測量,2. 視距測量,在測站 A 安置經(jīng)緯儀，量取儀器高 I，在測點 B 豎尺；,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 l （l =下絲讀數(shù)-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)刻劃后直接讀取視距間隔；,3）觀測與

47、計算方法,二、距離測量,2. 視距測量,轉(zhuǎn)動豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)，算出豎直角。對有豎盤指標(biāo)自動歸零裝置的儀器，應(yīng)打開自動歸零裝置后再讀數(shù)； 根據(jù)視距公式，計算水平距離和高差及立尺點的高程。,3）觀測與計算方法,二、距離測量,2. 視距測量,,電磁波測距儀的分類 按其所采用的載波,,c.用紅外光作為載波的紅外光測距儀(通稱紅外測距儀)。,b. 用激光作為載波的激光測距儀；,a.用微波段的無線電波作為載波的微波測距儀；,3. 電磁波測距,二、距離測量,1）電磁波測距儀的分類,1）電磁波測距儀的分類 后兩者又總稱為光電測距儀。微波測距儀和激光測距儀多用

48、于長程測距,測程可達(dá)數(shù)十公里,一般用于大地測量。紅外測距儀用于中、短程測距,一般用于小地區(qū)控制測量、地形測量、房地產(chǎn)測量和建筑施工測量。,3. 電磁波測距,二、距離測量,是利用已知光速C,測定它在兩點間的傳播時間t,以計算距離。如下圖所示,欲測定A,B兩點間的距離時,將一臺發(fā)射和接收光波的測距儀主機(jī)放在一端A點,另一端點B放反射棱鏡,則其距離S可按下式計算： D = C t /2,,3. 電磁波測距,二、距離測量,2）光電測距儀的測距原理,光在真空中的傳播速度(光速)為一個重要的物理量,通過近代的科學(xué)實驗,迄今所知的光速的精確數(shù)值為C=2997924581.2m/s。 現(xiàn)在要測量5厘米的長

49、度,需要多少時間, 5厘米是一微小量,可對D=C t /2 進(jìn)行微分,得: dD=cdt/2dt=2dD/2 同學(xué)算一下dt=？ 目前最先進(jìn)的電子脈沖計數(shù),能精確測定到 10-8s,3. 電磁波測距,二、距離測量,2）光電測距儀的測距原理,,3. 電磁波測距,二、距離測量,2）光電測距儀的測距原理,為了進(jìn)一步提高光電測距的精度,必須采用精度更高的間接測時手段相位法測時,據(jù)此測定距離稱為相位式測距。 其原理為:采用周期為T的高頻電振蕩對測距儀的發(fā)射光源進(jìn)行連續(xù)的振幅調(diào)制，使光強(qiáng)隨電振蕩的頻率周期地明暗變化(每周相位的變化為02),如下圖所示。,調(diào)制光波(調(diào)制信號)在待測距離上往返

50、傳播，使在同一瞬時發(fā)射光與接收光產(chǎn)生相位移(相位差)，根據(jù)相位差間接計算出傳播時間,從而計算距離。,3. 電磁波測距,二、距離測量,2）光電測距儀的測距原理,二、光電測距儀的測距原理 設(shè)調(diào)制信號的頻率為f(每秒振蕩次數(shù)),則其周期T=1/f(每振蕩一次的時間(s)),則調(diào)制光的波長為 =CT= C/ f C=f = /T 調(diào)制光波在往返傳播時間內(nèi),調(diào)制信號的相位變化了N個整周(NT)及不足一個整周的尾數(shù)T,即 t=NT+T 由于一個周期中相位差的變化為2,不足一整周的相位差尾數(shù)為,因此

51、T= T t=T ( N + ) 這樣得到相位式光電測距的基本公式:,第三節(jié) 電磁波測距,,,,二、光電測距儀的測距原理 由此可見,相位式光電測距的原理和鋼卷尺量距相仿， 相當(dāng)于用一支長度為/2的“光尺”來丈量距離，N為“整尺 段數(shù)” ， (/2)( /2)為小于一整“光尺的“余長”。,第三節(jié) 電磁波測距,,,,在測距儀的構(gòu)件中,用相位計按相位比較的方法只能測定往返調(diào)制光波相位差的尾數(shù) ,而無法測定整周數(shù)N,因此, 只有當(dāng)待測距離小于光尺長度時,才能有確定的數(shù)值。另外,用相位計一般也只能測定4位有效數(shù)值。因而在相位式測距儀中有兩種調(diào)制頻率、兩種光尺長度。如f1=15MHz。 1

52、 / 2=10m(稱為精尺),可以測定距離尾數(shù)的米、分米、厘米、毫米數(shù);f2=150kHz, 2/2 =1000m(稱為粗尺)可以定百米、十米、米數(shù)。這兩種尺子聯(lián)合使用,可以測定1km以內(nèi)的距離值。,3. 電磁波測距,二、距離測量,3）全站儀及其使用,,全站型電子速測儀簡稱全站儀，它是一種可以同時進(jìn)行角度（水平角、豎直角）測量、距離（斜距、平距、高差）測量和數(shù)據(jù)處理，由機(jī)械、光學(xué)、電子元件組合而成的測量儀器。,全站儀,拓普康,中緯,徠卡,3. 電磁波測距,二、距離測量,3）全站儀及其使用,手柄,粗瞄鏡,光學(xué)對中器,操作健,整平腳螺旋,物鏡,顯示器,基座,水平制動、微動螺旋,3. 電磁波測距,二

53、、距離測量,3）全站儀及其使用,電池,豎直制動、微動螺旋,計算機(jī)連接插口,調(diào)焦手輪,目鏡,管水準(zhǔn)器,圓水準(zhǔn)器,手柄固定螺旋,全站儀的結(jié)構(gòu)原理,3. 電磁波測距,二、距離測量,3）全站儀及其使用,,,a.安置儀器,將全站儀連接到三腳架上，對中并整平。多數(shù)全站儀有雙軸補(bǔ)償功能，所以儀器整平后，在觀測過程中，既使氣泡稍有偏離，對觀測也無影響。,3. 電磁波測距,二、距離測量,3）全站儀及其使用,,按POWER或ON鍵，開機(jī)后儀器進(jìn)行自檢，自檢結(jié)束后進(jìn)入測量狀態(tài)。有的全站儀自檢結(jié)束后須設(shè)置水平度盤與豎盤指標(biāo)，設(shè)置水平度盤指標(biāo)的方法是旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，聽到鳴響即設(shè)置完成；設(shè)置豎盤指標(biāo)的方法是縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，聽到鳴

54、響即設(shè)置完成。設(shè)置完成后顯示窗才能顯示水平度盤與豎直度盤的讀數(shù)。,b.開機(jī),3. 電磁波測距,二、距離測量,3）全站儀及其使用,,c.水平角測量,按角度測量鍵，使全站儀處于角度測量模式，照準(zhǔn)第一 個目標(biāo)A。,設(shè)置A方向的水平度盤讀數(shù)為00000。,照準(zhǔn)第二個目標(biāo)B，此時顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。,3. 電磁波測距,二、距離測量,3）全站儀及其使用,,量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。,d.距離測量,設(shè)置棱鏡常數(shù)。,設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。,3. 電磁波測距,二、距離測量,3）全站儀及其使用,距離測量,照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測距鍵，距離測量開始，測距完成時顯示斜距、平距、高差。

55、,HR: 1203040 HD* 123.456 m VD: 5.678 m MEAS MODE S/A P1,V : 901020 HR: 1203040 SD* 131.678 m MEAS MODE S/A P1,,照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測量鍵，全站儀開始測距并計算顯示測點的三維坐標(biāo)。,e.坐標(biāo)測量,設(shè)定測站點的三維坐標(biāo)。,設(shè)定后視點的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。,設(shè)置棱鏡常數(shù)。,設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。,量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。,3. 電磁波測距,二、距離測量,3）全站儀及其使用,當(dāng)?shù)匦胃叩推鸱?、兩點間高差較大而不便于進(jìn)行水準(zhǔn)測量時,可以用三角高程

56、測量的方法測定兩點間的高差和點的高程。進(jìn)行三角高程測量時,應(yīng)測定兩點間的平距或斜距以及垂直角,這是距離測量與角度測量的結(jié)合。,三、 三角高程測量,,,如果已經(jīng)測定A,B兩點間的水平距離D,則A,B兩點的高差計算公式為 ： hAB=Dtan+I-v hAB=SSIN+I-v,三、 三角高程測量,如圖所示,已知A點的高程為HA,欲測定B點的高程HB。置經(jīng)緯儀于A點,用卷尺量取儀器高I (地面點至經(jīng)緯儀橫軸的高度),在B點安置覘牌,量取目標(biāo)高v(地面點至覘牌中心或覘牌橫軸的高度),測定垂直角。,1.三角高程測量的計算公式,以上三角高程測量公式中,設(shè)大地水準(zhǔn)面和通過A,B點的水平面為互相平

57、行的平面,對于距離較近(如200m以內(nèi))的兩點,可以認(rèn)為是這樣的。對于較長的距離,則水準(zhǔn)面及大地水準(zhǔn)面均是曲面這一點不容忽視,之前已介紹了水準(zhǔn)面曲率對高差測量的影響。因此,對于長距離三角高程測量,應(yīng)進(jìn)行地球曲率影響的改正,簡稱球差改正(f1),如圖所示。 f1=h=,式中,R為平均地求曲率半徑,取R=6371km。 由于地球曲率影響總是使測得的高差小于實際的高差,因此,球差改正f1恒為正值。,三、 三角高程測量,1.三角高程測量的計算公式,另外,由于圍繞地球的大氣層受重力影響,低層空氣的密度大于高層空氣的密度,觀測垂直角時的視線穿過密度不均勻的介質(zhì),成為一條向上凸的曲線(稱為大

58、氣垂直折光),使視線的切線方向向上抬高,測得垂直角偏大。因此,還應(yīng)進(jìn)行大氣折光影響的改正,簡稱氣差改正f2, f2恒為負(fù)值。 大氣垂直折光視線使視線成為曲率大約為地球表面曲率的1/k倍的圓曲線(稱為大氣垂直折光系數(shù)),因此,得到氣差改正的計算公式: f2 = - K 球差改正和氣差改正合在一起,為氣差改正(f): f= f1+f2=(1 K）,,三、 三角高程測量,1.三角高程測量的計算公式,大氣垂直折光系數(shù)k隨時間,日照,氣溫,氣壓,視線高度和地面情況等因素而改變,一般取其平均值,令k=0.14。在表2-26中,列出水平距離D=100200m的兩差改正值f。由于f1 f2,故f恒為正值。 hAB=Dtan+I-v+f hAB=SSIN+I-v+f,,三、 三角高程測量,1.三角高程測量的計算公式,四、三角高程測量知識能力訓(xùn)練 1.什么叫直線定線？量距時為什么要進(jìn)行直線定線？如何進(jìn)行直線定線？ 2.在平坦地面和傾斜地面上如何丈量兩點間的平距？ 3.鋼尺量距后應(yīng)加哪些改正數(shù)？ 4.視距法測距的基本原理是什么？,