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1、第五章距离和三角高程第五章距离和三角高程测量测量1第一页，本课件共有79页 距离测量也是测量的基本工作任务和距离测量也是测量的基本工作任务和三个要素之一。三个要素之一。距离：距离：是指两测点之间的直线长度是指两测点之间的直线长度。水平距离水平距离 倾斜距离倾斜距离 铅垂距离铅垂距离测量方法：测量方法：普通量距普通量距 钢尺量距钢尺量距 视距测量视距测量 电磁波测距电磁波测距第二页，本课件共有79页第一节第一节 钢尺量距钢尺量距第三页，本课件共有79页一、钢尺测距工具一、钢尺测距工具钢尺有钢尺有30m50m皮尺皮尺钢尺钢尺第四页，本课件共有79页第五页，本课件共有79页二、直线定线二、直线定线二
2、、直线定线二、直线定线1 1、定义定义：在某直线段的在某直线段的方向上方向上，确定一系，确定一系列中间点的工作，称为直线定线。列中间点的工作，称为直线定线。2 2、按精度分按精度分：目估法目估法 经纬仪法经纬仪法 第六页，本课件共有79页（一）目估定线（一）目估定线：第七页，本课件共有79页（一）目估定线（一）目估定线：若要在互相通视的若要在互相通视的A A、B B两点间定线，先在两点间定线，先在A A、B B两点上竖两点上竖立花杆，然后由立花杆，然后由 一测量员在一测量员在A A点花杆点花杆后后1m1m2m2m处，使一只眼的视线与处，使一只眼的视线与A A、B B点上的花杆同侧边缘相切。点上
3、的花杆同侧边缘相切。标定的点数主要取决于标定的点数主要取决于A、B间间的的长度和所用钢尺的长度。长度和所用钢尺的长度。第八页，本课件共有79页这种从远处这种从远处B B点走向点走向A A的定线方法称的定线方法称走近定线走近定线。反之，由近端走向远端反之，由近端走向远端的定线，称的定线，称走远定线走远定线。第九页，本课件共有79页（二）经纬仪定线（二）经纬仪定线在在A A点安置经纬仪，用望远镜十字丝点安置经纬仪，用望远镜十字丝直接瞄准直接瞄准B B点上的测钎（或花杆）的底部，点上的测钎（或花杆）的底部，固定经纬仪照准部，由一测量员手持测钎由固定经纬仪照准部，由一测量员手持测钎由A A至至B B，
4、或由，或由B B至至A A，依次设置中间点。相邻，依次设置中间点。相邻中间点间距小于钢尺整尺长；在坡度变化处，中间点间距小于钢尺整尺长；在坡度变化处，亦应设中间点。在选定中间亦应设中间点。在选定中间点后，在观测点后，在观测员的指挥下，将测钎垂直地插入地下。员的指挥下，将测钎垂直地插入地下。第十页，本课件共有79页经纬仪定线经纬仪定线 在在A A点安置仪器，后视点安置仪器，后视B B点，上下扫出中间点，上下扫出中间各点，并插入插钎，保证了直线。各点，并插入插钎，保证了直线。第十一页，本课件共有79页三三、沿平坦地面水平、沿平坦地面水平量距方法量距方法简介简介边定线边测量的具体步骤如下：边定线边测
5、量的具体步骤如下：（1 1）后尺手站在后尺手站在A A点后面，手持钢点后面，手持钢尺的零端。前尺手手持钢尺的末端并尺的零端。前尺手手持钢尺的末端并携带一束测钎和一根花杆，沿携带一束测钎和一根花杆，沿ABAB方向方向前进，走到略小于一整尺长处，立花前进，走到略小于一整尺长处，立花杆，依后尺手指挥，使花杆最后立在杆，依后尺手指挥，使花杆最后立在ABAB线上。线上。第十二页，本课件共有79页（2 2）零尺端读数员将钢尺零点对准起点）零尺端读数员将钢尺零点对准起点A A的的标志，大尺端读数员将钢尺贴靠标志，大尺端读数员将钢尺贴靠定线时定线时的中间点。的中间点。两人同时将尺拉紧、拉直和拉平。两人同时将尺
6、拉紧、拉直和拉平。当钢尺稳定后，大尺端读数员对准钢当钢尺稳定后，大尺端读数员对准钢尺终点刻划（如尺终点刻划（如 30m30m），在地上竖直地插），在地上竖直地插一根测钎，并一根测钎，并喊喊“预备预备”、“好好”。AB测钎测钎q L为整尺段长为整尺段长 q为余长为余长第十三页，本课件共有79页钢尺铺地丈量钢尺铺地丈量（在标准拉力下）（在标准拉力下）（3）丈量结果）丈量结果：全长全长=n整尺段长余尺段长整尺段长余尺段长第十四页，本课件共有79页(4)(4)、内业成果整理、内业成果整理 往、返量距之差称为较差，用往、返量距之差称为较差，用较差与往、返测距离的平均值之比来较差与往、返测距离的平均值之比
7、来衡量测距精度更为全面。衡量测距精度更为全面。该比值通常用分子为该比值通常用分子为1 1的形式来表示，称的形式来表示，称为相对误差为相对误差K K。K=K=第十五页，本课件共有79页2）要求：一般量距：）要求：一般量距：K1/3000(K1/3000(平坦平坦 )K1/1000K1/1000（山区）（山区）距离测量手薄距离测量手薄 地点：工矿区地点：工矿区 钢尺号：钢尺号：5 5号（号（50m)50m)量距者：张工量距者：张工 李铁李铁日期日期:2011-3-10 :2011-3-10 天气：晴天天气：晴天 记录者：王牌记录者：王牌 测线测线 整尺段整尺段m 零尺段零尺段m 总计总计m 相对误
8、差相对误差 平均值平均值AB往往返返35035041.5841.63191.58191.63191.60备注备注往返量距之差往返量距之差S=0.05m 往返量距平均值往返量距平均值 S=191.60第十六页，本课件共有79页 四、钢尺悬空量距方法简介四、钢尺悬空量距方法简介 当采用钢尺当采用钢尺悬空量距时，需要加入悬空量距时，需要加入 拉力、温度、倾斜和比长等改正。拉力、温度、倾斜和比长等改正。即用经纬仪观测丈量标志之间的即用经纬仪观测丈量标志之间的 垂直角垂直角，用温度计记录丈量时的温度用温度计记录丈量时的温度t t，并采用拉力计施加一定的拉力并采用拉力计施加一定的拉力，钢尺应进行一定的鉴定
9、。钢尺应进行一定的鉴定。第十七页，本课件共有79页式中：式中：s钢尺的名义长度钢尺的名义长度 S 钢尺的尺长改正数钢尺的尺长改正数 st 钢尺量距时的长度钢尺量距时的长度 钢尺线膨胀系数，一般为钢尺线膨胀系数，一般为1.2510-5 t 量距时的空气温度量距时的空气温度 t0钢尺检定时的空气标准温度钢尺检定时的空气标准温度（一）钢尺改正方程式一）钢尺改正方程式：第十八页，本课件共有79页（二）钢尺悬空量距的准备工作（二）钢尺悬空量距的准备工作 钢尺悬空量距时，应当将经纬仪安置在测点钢尺悬空量距时，应当将经纬仪安置在测点上，并用目标点上做出观测标志，观测垂直角上，并用目标点上做出观测标志，观测垂
10、直角并记录。并在丈量前准备拉力计和温度计。并记录。并在丈量前准备拉力计和温度计。丈量时将仪器制动，并安排前后拉尺手各丈量时将仪器制动，并安排前后拉尺手各一名，前后尺读数员各一名，记录员各一名。一名，前后尺读数员各一名，记录员各一名。放尺时保持零尺端不动，大尺端走。放尺时保持零尺端不动，大尺端走。第十九页，本课件共有79页（三）钢尺悬空量距的步骤及要求（三）钢尺悬空量距的步骤及要求1、准备工作完成后，应将拉力计连接在零尺、准备工作完成后，应将拉力计连接在零尺端环上。端环上。2、零尺端读数员指挥掌尺，读数、记录。、零尺端读数员指挥掌尺，读数、记录。3、喊口令由零尺端计数员完成。、喊口令由零尺端计数
11、员完成。“拉起来拉起来”“准备准备”“好好”读数员对准标志读三位数。读数员对准标志读三位数。第二十页，本课件共有79页（四）读数（四）读数 由大尺端读数员报出三位数，由大尺端读数员报出三位数，并记录，然后报出大数即整米。并记录，然后报出大数即整米。再记录零尺端的读数，并记录再记录零尺端的读数，并记录在记录手簿。在记录手簿。第二十一页，本课件共有79页（五）记录计算（五）记录计算 当第一次丈量完成后，应当当第一次丈量完成后，应当按上述方法连续丈量三次以上，按上述方法连续丈量三次以上，当三次丈量的边长（标志间长度）当三次丈量的边长（标志间长度）互差不超过互差不超过5mm5mm时，取平均为最时，取平
12、均为最终丈量成果。终丈量成果。第二十二页，本课件共有79页钢尺号码：钢尺号码：0421 0421 地点：地点：5 5 矿区矿区 天气：晴天气：晴 记录计算者：记录计算者：秦楚秦楚尺长方程式尺长方程式：St=50-0.0079+0.000125St=50-0.0079+0.000125 50(t-t50(t-t0 0)日期：日期：20042004年年8 8月月1515日日线线段段尺尺段段 尺尺 端端 读读 数数 中数中数 m m倾倾 角角温温度度0C0C 尺长尺长 改正改正 mm mm 温度温度 改正改正 mm mm 倾斜倾斜 改正改正 mm mm改正后改正后 段段 长长 m m ABA A1
13、1 前前 后后前前-后后45.27045.270 0.005 0.00545.26545.26545.38045.380 0.112 0.11245.26845.26845.5145.510 0 0.2470.24745.2645.263 345.2645.265 5 1 10 00202 2727 -7.2 -7.2 4.0 4.0-7.4-7.4 45.254 45.2541 12 2 前前 后后前前-后后31.62031.620 0.097 0.09731.52331.52331.93031.930 0.407 0.40731.52331.52331.8531.850 0 0.3240.
14、32431.5231.526 631.5231.524 4 2 20 01212 2626 -5.0 -5.0 2.4 2.4-23.2-23.2 31.498 31.4982 23 3 前前 后后前前-后后44.93044.930 0.002 0.00244.92844.92845.23045.230 0.300 0.30044.93044.93045.4545.450 0 0.5240.52444.9244.926 644.9244.928 8 1 10 02525 2626 -7.1 -7.1 3.4 3.4-13.9-13.9 44.910 44.9103 3B B 前前 后后前前-后
15、后23.68023.680 0.195 0.19523.48523.48523.50023.500 0.018 0.01823.48223.48223.9123.910 0 0.4230.42323.4823.487 723.4823.484 4 3 30 00202 2626 -3.7 -3.7 1.8 1.8-32.9-32.9 23.449 23.449 145.111 145.111第一次第一次第二次第二次第三次第三次（六）、钢尺悬空量距记录计算表（六）、钢尺悬空量距记录计算表第二十三页，本课件共有79页（七）（七）加入比长改正加入比长改正:由所用钢尺的尺长方程式由所用钢尺的尺长方程式
16、可看出尺长改正数为可看出尺长改正数为S,S,若钢尺名义若钢尺名义长为长为S,S,尺段的丈量距离为尺段的丈量距离为,则应加则应加入的尺长改正为入的尺长改正为SSL L L L第二十四页，本课件共有79页（八）加入温度改正（八）加入温度改正 设钢尺丈量时的温度为设钢尺丈量时的温度为t,t,该钢尺原检该钢尺原检定时的温度为定时的温度为t t0 0,若尺段丈量距离为若尺段丈量距离为,则则温度改正为温度改正为StSt 式中式中钢尺的线膨胀系数钢尺的线膨胀系数,其值约其值约为为(0.0115(0.01150.0125)0.0125)/(m/(m C)C)t t0 0 标准温度标准温度,取取2020 C C
17、。t t 丈量时温度丈量时温度,C C。第二十五页，本课件共有79页（九）往返丈量相对误差的（九）往返丈量相对误差的计算与精度评定计算与精度评定计算相对误差计算相对误差K=K=第二十六页，本课件共有79页五、倾斜地面的量距五、倾斜地面的量距 若若A A、B B两点之间高差较大，两点之间高差较大，但地面坡度比较一致，可沿但地面坡度比较一致，可沿地面丈量倾斜距离地面丈量倾斜距离S S，用水，用水准仪测出准仪测出A A、B B间高差间高差h,h,然后计然后计算水平距离算水平距离D D。第二十七页，本课件共有79页 当当A A、B B两点高差较大，其间高两点高差较大，其间高低不水平但向一个方向倾斜时，
18、低不水平但向一个方向倾斜时，可将钢尺一端刻划对准地面测点，可将钢尺一端刻划对准地面测点，另一端抬高，必要时尺段中间有另一端抬高，必要时尺段中间有一人托尺，目估使尺子水平，在一人托尺，目估使尺子水平，在抬高一端用垂球投影到地面测点抬高一端用垂球投影到地面测点上，各尺段水平距离量出后，计上，各尺段水平距离量出后，计算总和，即为算总和，即为ABAB线段的水平距离。线段的水平距离。第二十八页，本课件共有79页在倾斜地面上，较精确在倾斜地面上，较精确的量距方法还有，通过水的量距方法还有，通过水准测量测两点间的竖直角，准测量测两点间的竖直角，最后加倾斜改正的方法，最后加倾斜改正的方法，求出水平距离，在此不
19、做求出水平距离，在此不做详细的说明。详细的说明。第二十九页，本课件共有79页钢尺铺地丈量钢尺铺地丈量（在标准拉力下）（在标准拉力下）n n丈量结果计算公式：丈量结果计算公式：高差改正 St t=h2/2 2s 第三十页，本课件共有79页倾斜地面的距离丈量倾斜地面的距离丈量1.1.平量法平量法 2.2.斜量法斜量法。n nD=Lcosl斜量法斜量法D第三十一页，本课件共有79页六、钢尺量距的注意事项六、钢尺量距的注意事项1 1）所用钢尺应当经过检定，必）所用钢尺应当经过检定，必须知道该尺的尺长方程式。须知道该尺的尺长方程式。2 2）在放尺和收尺时应保持尺身）在放尺和收尺时应保持尺身不动，以避免尺
20、身与地面的不动，以避免尺身与地面的磨擦而损坏刻划。磨擦而损坏刻划。第三十二页，本课件共有79页3 3）在拉力前应检查尺身是否打）在拉力前应检查尺身是否打卷卷以免折断钢尺。以免折断钢尺。4 4）拉尺时要均匀用力，并保持）拉尺时要均匀用力，并保持 大大尺端拉力员拉尺不动，由尺端拉力员拉尺不动，由 零尺端零尺端拉尺员逐步施加拉拉尺员逐步施加拉力，并不得超过力，并不得超过标准拉力。标准拉力。第三十三页，本课件共有79页5 5）读数员应用双手捏紧尺面，以）读数员应用双手捏紧尺面，以 靠近标志读数，而不致碰动标靠近标志读数，而不致碰动标志。志。6 6）前后端应同时读数，分别报数，）前后端应同时读数，分别报
21、数，记录者复诵无误后记入手簿。记录者复诵无误后记入手簿。7 7）钢尺量距时，应保持自由悬空，）钢尺量距时，应保持自由悬空，并避免通过有泥、水的地方。并避免通过有泥、水的地方。第三十四页，本课件共有79页8 8）钢尺量距时，不准踏踩、）钢尺量距时，不准踏踩、车压钢尺，以免损坏钢车压钢尺，以免损坏钢 尺。尺。9 9）钢尺使用后，应轻轻擦净）钢尺使用后，应轻轻擦净尘尘土，并加擦黄油保存，土，并加擦黄油保存，以免以免钢尺生锈。钢尺生锈。第三十五页，本课件共有79页第二节第二节 视视 距距 测测 量量第三十六页，本课件共有79页视视 距距 测测 量量视距测量视距测量利用测量望远镜的视距丝，间接测定利用测
22、量望远镜的视距丝，间接测定两两 点间的水平点间的水平距离和高差的方法。距离和高差的方法。优点优点：测量速度快，不受地测量速度快，不受地 形限制。形限制。不足不足：精度低，距离相对误：精度低，距离相对误 差一般约为差一般约为1/3001/300，高，高 差一般为分米级。差一般为分米级。用途用途：主要用于地形图测绘：主要用于地形图测绘 (地形点的距离与高差地形点的距离与高差)。第三十七页，本课件共有79页（一）、视线水平时（一）、视线水平时K取取100，S 尺间隔，尺间隔，i仪器高，仪器高，f 物物镜焦距，镜焦距，v中丝读数中丝读数，即目标高，即目标高。d为物镜为物镜至仪器中心的距离。至仪器中心的
23、距离。一一、视距测量视距测量原理原理第三十八页，本课件共有79页 欲测定欲测定A A、B B两点间的水平距离两点间的水平距离D D及高差及高差h h，在，在A A点安置仪器，点安置仪器，B B点竖立视距标尺。点竖立视距标尺。望远镜视准轴水平时，照准望远镜视准轴水平时，照准B B点的视距标点的视距标尺，视线与标尺垂直交于尺，视线与标尺垂直交于O O点。若尺上点。若尺上M M、N N两点成像在十字两点成像在十字丝分划板上的两根视距丝丝分划板上的两根视距丝m m、n n处，则标尺上处，则标尺上MNMN长度可由上、下视距丝读数之长度可由上、下视距丝读数之差求得。差求得。上、下视距丝读数之差称为尺间隔。
24、上、下视距丝读数之差称为尺间隔。第三十九页，本课件共有79页设设FM与与FN夹角为夹角为，则由图可以看出：则由图可以看出：仪器制造时，值已定。这种用定角来测定距离的方法又称定角视距定角视距。第四十页，本课件共有79页(二二)、视准轴倾斜时的视距测量原理、视准轴倾斜时的视距测量原理 在地面起伏较大的地区进行视距测量时，必须使在地面起伏较大的地区进行视距测量时，必须使视准轴处于倾斜状态才能在标尺上读数。由于标尺竖视准轴处于倾斜状态才能在标尺上读数。由于标尺竖在在B B点，它与视线不垂直，故不能用式（点，它与视线不垂直，故不能用式（5-45-4）计算）计算距离。设想将标尺绕距离。设想将标尺绕O O点
25、旋转一个角度点旋转一个角度（等于视线（等于视线的倾角），则视线与视标尺的尺面垂直。的倾角），则视线与视标尺的尺面垂直。第四十一页，本课件共有79页视线倾斜时视线倾斜时l=L cos a=k S cosa S=Scos al=k Scos2a hAB=l tan a+i v =(1/2)kSsin2a+i-vs为水准尺与线为水准尺与线垂直时的尺间隔垂直时的尺间隔第四十二页，本课件共有79页二、视距计算方法二、视距计算方法 视距测量中计算距离和高差的视距测量中计算距离和高差的工具有：工具有：视距计算表、视距计算表、视距计算盘、视距计算盘、视距计算尺和视距计算尺和电子计算器等。电子计算器等。目前主要
26、采用电子计算法。目前主要采用电子计算法。第四十三页，本课件共有79页第三节第三节 电磁波测距电磁波测距 电磁波测距分类：电磁波测距分类：1、按测程分、按测程分：短程、中程、远程短程、中程、远程。2、按传播时间、按传播时间t的测定方法分的测定方法分：脉冲法测距、相位法测距脉冲法测距、相位法测距。3 3、按测距仪所使用的光源分、按测距仪所使用的光源分：普通光源、红外光源、激光光源。普通光源、红外光源、激光光源。4 4、按测距精度分、按测距精度分：级、级、级、级、级。级。第四十四页，本课件共有79页光波测距仪光波测距仪 AGA 2AAGA 2A激光测距仪激光测距仪 AGA8AGA8 微波测距仪微波测
27、距仪 MW20 MW20红外测距仪红外测距仪 DI5DI5第四十五页，本课件共有79页一、一、电磁波测距电磁波测距原理原理 欲测定地面欲测定地面A A、B B两点距离两点距离S S，将红外光电测，将红外光电测距仪主机架设在点（主站），将反射棱镜距仪主机架设在点（主站），将反射棱镜（又称反光镜）架在点（镜站）。由主机发（又称反光镜）架在点（镜站）。由主机发出的光束，到达反射棱镜后再返回主机。如能出的光束，到达反射棱镜后再返回主机。如能测定出光在测定出光在ABAB间往返时间间往返时间t t。则计算出距离。则计算出距离S S：光在真空中的传播速度为光在真空中的传播速度为C C0 0=29979245
28、8=299792458米米 1.21.2米米/秒秒。第四十六页，本课件共有79页二、电磁波测距的步骤及要求二、电磁波测距的步骤及要求 电磁波测距的主要步骤：包括垂直角测、气电磁波测距的主要步骤：包括垂直角测、气象观测与改正测距及记录、计算等。象观测与改正测距及记录、计算等。具体步骤如下：1）在测点安置仪器，并丈量仪器高和棱镜高（目在测点安置仪器，并丈量仪器高和棱镜高（目标高），连接电缆线，检查无误后开机标高），连接电缆线，检查无误后开机2 2）测定空气温度和气压，并按下式加入测定空气温度和气压，并按下式加入气象改正：气象改正：第四十七页，本课件共有79页目前使用的测距仪，可通过输入气温、目前使
29、用的测距仪，可通过输入气温、气压后，自助加入气象改正数。气压后，自助加入气象改正数。3 3）设置测距参数。设置测距参数。4 4）松开制动瞄准目标，当听到信号返回提示松开制动瞄准目标，当听到信号返回提示时，轻轻制动仪器，并用微动螺丝调整时，轻轻制动仪器，并用微动螺丝调整仪器，精确瞄准目标。仪器，精确瞄准目标。5 5）轻轻按动测距按钮，直到显示测距成果并轻轻按动测距按钮，直到显示测距成果并记录。测距完成后，应当松开制动，并记录。测距完成后，应当松开制动，并在关机后收装仪器。在关机后收装仪器。第四十八页，本课件共有79页三、电磁波测距时的注意事项三、电磁波测距时的注意事项n n使用主机时轻拿轻放，运
30、输时将主机箱装使用主机时轻拿轻放，运输时将主机箱装入防震木箱内，避免摔伤和跌落。入防震木箱内，避免摔伤和跌落。n测距时，避免在同一直线上有两个以上测距时，避免在同一直线上有两个以上反射体或其他明亮物体，以免测错距离。反射体或其他明亮物体，以免测错距离。n避免在高压线下作业。避免在高压线下作业。n避免仪器直对太阳，在强阳光下作业应避免仪器直对太阳，在强阳光下作业应打太阳伞。打太阳伞。第四十九页，本课件共有79页n避免电池过度放电，缩短电池寿命。避免电池过度放电，缩短电池寿命。n光强不在光强不在“161635”35”之间不要测距，以之间不要测距，以免降低精度或出错。免降低精度或出错。n到达测站后，
31、应立刻打开气压计并放到达测站后，应立刻打开气压计并放平，避免日晒。温度计应悬于离地平，避免日晒。温度计应悬于离地面面1.51.5米左右处，待与周围温度一米左右处，待与周围温度一 致致后，才能读数。后，才能读数。n在高差大的情况下，反光镜必需准确在高差大的情况下，反光镜必需准确瞄瞄准主机，若瞄准偏差大，则会产准主机，若瞄准偏差大，则会产生较大生较大的测距误差。的测距误差。目前电磁波光学测距已被全站仪代替。目前电磁波光学测距已被全站仪代替。第五十页，本课件共有79页电子全站仪电子全站仪棱棱镜镜全全站站仪仪第五十一页，本课件共有79页第五十二页，本课件共有79页n下图是南方测绘公司生产的下图是南方测
32、绘公司生产的ND3000ND3000红外相位式测距仪，红外相位式测距仪，n它它自自带带望望远远镜镜，望望远远镜镜的的视视准准轴轴、发发射射光光轴轴和和接接收收光光轴轴同轴。同轴。n有有垂垂直直制制动动螺螺旋旋和和微微动动螺螺旋旋，可可以以安安装装在在光光学学经经纬纬仪仪上上或电子经纬仪上。或电子经纬仪上。第五十三页，本课件共有79页n测距时，测距仪瞄准棱镜测距，测距时，测距仪瞄准棱镜测距，经经纬仪瞄准棱镜测量竖直角。纬仪瞄准棱镜测量竖直角。n通过测距仪面板上的键盘，将经通过测距仪面板上的键盘，将经纬纬仪测量出的天顶距输入到测距仪测量出的天顶距输入到测距仪中。仪中。n可以计算出水平距离和高差。可
33、以计算出水平距离和高差。n右图为与仪器配套的棱镜对中杆右图为与仪器配套的棱镜对中杆与与支架，它用于放样测量非常支架，它用于放样测量非常方便。方便。第五十四页，本课件共有79页n下图是徕卡公司生产的DI1000红外相位式测距仪。n它不带望远镜，发射光轴和接收光轴是分立的。n仪器通过专用连接装置安装到徕卡公司生产的光学经纬仪或电子经纬仪上。第五十五页，本课件共有79页n测距时，当经纬仪的望远镜测距时，当经纬仪的望远镜 瞄准棱镜下的照准觇牌时。瞄准棱镜下的照准觇牌时。n测距仪的发射光轴就瞄准了测距仪的发射光轴就瞄准了棱镜棱镜.n使用仪器的附加键盘将经纬使用仪器的附加键盘将经纬仪测量出的天顶距输入到测
34、仪测量出的天顶距输入到测 距距仪中仪中.n即可计算出水平距离和高差即可计算出水平距离和高差 第五十六页，本课件共有79页 脉冲法测距脉冲法测距-了解知识了解知识第五十七页，本课件共有79页 脉冲法测距脉冲法测距脉冲法测距原理框图脉冲法测距原理框图时标脉冲电子门计数显示触发器放大器光脉冲发生器光电接收器fcpt2D第五十八页，本课件共有79页 脉冲法测距应用脉冲法测距应用-激光测卫激光测卫激光往返时间激光往返时间 t t距离距离 D合作目标合作目标 ERS-2ERS-2卫星卫星第五十九页，本课件共有79页 脉冲法测距应用脉冲法测距应用-激光测卫激光测卫上海人卫站上海人卫站第六十页，本课件共有79
35、页第四节第四节 三角高程测量三角高程测量 用水准测量的方法测定高程，精度较用水准测量的方法测定高程，精度较高，但对于地面高低起伏较大地区，用这高，但对于地面高低起伏较大地区，用这种方法测定高程速度比较慢，有时甚至非种方法测定高程速度比较慢，有时甚至非常困难或不可能。常困难或不可能。因此，在上述地区，常用三角高程因此，在上述地区，常用三角高程测量的方法测定高程。测量的方法测定高程。第六十一页，本课件共有79页一、一、三角高程三角高程测测量原理量原理式中式中D D为两点间水平为两点间水平距离，距离，i i为测站仪器高为测站仪器高,v,v为为观测点觇标高。观测点觇标高。如果点高程已知，则如果点高程已
36、知，则B B点的高程点的高程为为 三角高程测量是通过测定两点间的水平距离及竖直角，三角高程测量是通过测定两点间的水平距离及竖直角，根据三角学的原理计算两点间的高差的。根据三角学的原理计算两点间的高差的。已测得已测得ABAB的倾斜的倾斜距离距离S S，A A点高程点高程HAHA，在测站，在测站A A观测垂直角观测垂直角，则：，则：第六十二页，本课件共有79页 应用上式时要注意：应用上式时要注意：竖直角的正负号，竖直角的正负号，当当角为仰角时取正号，角为仰角时取正号，相应的相应的D Dtantan亦为正值；亦为正值；当当角为俯角时取负号，角为俯角时取负号，相应的相应的D Dtantan亦为负值。亦
37、为负值。第六十三页，本课件共有79页在上述三角高程测量的公式中，没有在上述三角高程测量的公式中，没有考虑地球曲率与大气折光对所测高差的影考虑地球曲率与大气折光对所测高差的影响。响。当当A A、B B两点间的水平距离大于两点间的水平距离大于400400米时，米时，测算得的高差须加上地面的地球曲率和大气测算得的高差须加上地面的地球曲率和大气折光（简称球气差）的改正数折光（简称球气差）的改正数f f：f=0.43S/R=68Ef=0.43S/R=68E-9-9S式中式中R R为地球平均半径，可取为地球平均半径，可取6371km6371km。于是上式可以写成：于是上式可以写成：第六十四页，本课件共有7
38、9页这是三角高程测量计算这是三角高程测量计算高差的基本公式。为计算高差的基本公式。为计算方便，常把球气差改正数方便，常把球气差改正数f f值，以距离为引数编制成值，以距离为引数编制成表（表表（表5-35-3），用时查取。），用时查取。第六十五页，本课件共有79页三角高程测量三角高程测量距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的影距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的影响，应对观测得到的高差加响，应对观测得到的高差加“两差两差”改正：改正：第六十六页，本课件共有79页二、二、三角高程测量的外业三角高程测量的外业三角高程测量的布设形式取三角高程测量的布设形式取决于平面控制网的布设形式，
39、一决于平面控制网的布设形式，一般应沿短边组成般应沿短边组成附和附和或或闭合闭合高程路线，高程路线，也可布设成独立交会高程点。高程也可布设成独立交会高程点。高程路线以水准点、路线以水准点、GPSGPS点、导线点为起点、导线点为起闭点，独立交会高程点以高程路线闭点，独立交会高程点以高程路线点为起算点。点为起算点。第六十七页，本课件共有79页三角高程测量的外业工作主要是三角高程测量的外业工作主要是:(1)(1)观测竖直角，并量取仪器高和觇标高。观测竖直角，并量取仪器高和觇标高。(2)(2)而两点间的水平距离可以从平面控制网而两点间的水平距离可以从平面控制网 计算成果中抄取或者直接用全站仪测量。计算成
40、果中抄取或者直接用全站仪测量。(3)(3)竖直角的观测方法见前述。竖直角的观测方法见前述。仪器高仪器高是是：量取经纬仪横轴中心到地面：量取经纬仪横轴中心到地面测点的高度。测点的高度。觇标高觇标高是：是：量取标杆照准部位到地面点量取标杆照准部位到地面点 的高度。的高度。第六十八页，本课件共有79页所谓直觇所谓直觇：就是在已知点：就是在已知点A A设站观测未知点设站观测未知点B B，测定竖直角，测定竖直角A A，仪器高，仪器高i iA A及及 觇标高觇标高v vB B,为了防止错误和提高测定高差的精为了防止错误和提高测定高差的精 度，度，凡组成三角高程路线的各边，应进凡组成三角高程路线的各边，应进
41、行直、行直、反觇观测（即对向观测），并取反觇观测（即对向观测），并取 直、反觇高直、反觇高差的平均值作为差的平均值作为最后结果最后结果。所谓反觇所谓反觇：就是在未知点：就是在未知点B B设站观测已知点设站观测已知点A A，测定竖直角测定竖直角B B，仪器高，仪器高i iB B及觇标高及觇标高v vA A,第六十九页，本课件共有79页三、三、三角高程测量的内业三角高程测量的内业 三角高程测量的内业是进行高程计算：三角高程测量的内业是进行高程计算：在计算之前应对外业成果进行检查，在计算之前应对外业成果进行检查，看其记录计算有无错误，观测精度是否看其记录计算有无错误，观测精度是否符合规定，各项数据是
42、否齐全。全部合符合规定，各项数据是否齐全。全部合乎要求后，即可在规定的表格上进行计乎要求后，即可在规定的表格上进行计算。算。第七十页，本课件共有79页按直觇法观测时，按直觇法观测时，A、B两点间的高差两点间的高差为：为：B点高程为点高程为：第七十一页，本课件共有79页按反觇法观测时，按反觇法观测时，A A、B B两点间的高差为两点间的高差为:B点高程为：点高程为：从上述可知，若在同一边上进行对从上述可知，若在同一边上进行对向观测，取直、反觇高差的平均值作为向观测，取直、反觇高差的平均值作为最后结果，可以消除地球曲率和大气折最后结果，可以消除地球曲率和大气折光对高差的影响。光对高差的影响。第七十
43、二页，本课件共有79页三角高程计算三角高程计算 所所 求求 点点B 起起 算算 点点 A(A为测站）B(A为测站）觇觇 法法 直 觇 反 觇 倾倾 角角 +2 +247475050 -2 -245452323 平平 距距 D D 503.250 503.250 503.250 503.250 tan 0.488 60 0.488 60 -0.481 45 -0.481 45 D D tan +24.589 +24.589 -24.229 -24.229 仪器高仪器高 i +1.400 +1.400 +1.425 +1.425 觇标高觇标高 V V -1.595 -1.595 -1.655 -1
44、.655 球气差球气差 f f +0.017 +0.017 +0.017 +0.017 高高 差差 h h +24.411 +24.411 -24.442 -24.442 高高 程程 H H 285.560 285.560 平均高程平均高程 H H均均 309.971 309.971 310.002 310.002最终最终B B点的高程点的高程 309.990 309.990第七十三页，本课件共有79页第五节、第五节、三角高程测量的三角高程测量的误差来源误差来源 三角高程测量的误差主要有测量三角高程测量的误差主要有测量水平边长的误差，测量竖直角的误水平边长的误差，测量竖直角的误差，量取仪器高的
45、误差和量取觇标差，量取仪器高的误差和量取觇标高的误差。高的误差。第七十四页，本课件共有79页一、测量误差对高差的影响一、测量误差对高差的影响三角高程测量计算高差的公式为三角高程测量计算高差的公式为：式中式中D D为水平边长，为水平边长，为竖直角，为竖直角，为竖直角，为竖直角，i i i i为仪器高，为仪器高，为仪器高，为仪器高，v v v v为觇标高。为觇标高。为觇标高。为觇标高。设设设设D D D D和和和和的中误差分别为的中误差分别为的中误差分别为的中误差分别为D D D Dm m m m及及m m m m，量取仪器高和量取觇标，量取仪器高和量取觇标，量取仪器高和量取觇标，量取仪器高和量取
46、觇标高的误差相等，等于高的误差相等，等于高的误差相等，等于高的误差相等，等于2 2 2 2，即，即，即，即i i i im m m m=v=vm m m m=2=2。由误差传播定。由误差传播定律可得律可得第七十五页，本课件共有79页 实际上实际上D D的误差很小，一般可忽略不计，量取仪的误差很小，一般可忽略不计，量取仪器高和觇标高的误差不超过器高和觇标高的误差不超过22，又因为竖直角，又因为竖直角的数值一般也很小，此时的数值一般也很小，此时sec1sec1则有则有 上式说明，三角高程测量的中误差与距离成正比。因此，当上式说明，三角高程测量的中误差与距离成正比。因此，当上式说明，三角高程测量的中
47、误差与距离成正比。因此，当上式说明，三角高程测量的中误差与距离成正比。因此，当我们在野外进行竖直角观测时，应该选择那些距离比较短的我们在野外进行竖直角观测时，应该选择那些距离比较短的我们在野外进行竖直角观测时，应该选择那些距离比较短的我们在野外进行竖直角观测时，应该选择那些距离比较短的边，这样可得到精度较高的高程。边，这样可得到精度较高的高程。边，这样可得到精度较高的高程。边，这样可得到精度较高的高程。第七十六页，本课件共有79页二、地球曲率和大气折光对高差二、地球曲率和大气折光对高差的影响的影响 高程是以水平面为起算面的，即把地高程是以水平面为起算面的，即把地球表面视为平面，但大地水准面并不
48、是平球表面视为平面，但大地水准面并不是平面而为面而为曲面曲面。书上图书上图5-145-14中，中，AFAF为过为过A A点的水准面，点的水准面，AEAE为过为过A A点的水平面，而点的水平面，而EFEF为水平面代替水准为水平面代替水准面对高差的影响，称为面对高差的影响，称为球差球差，若不加改正，若不加改正，就使高差变小了。就使高差变小了。第七十七页，本课件共有79页另外：另外：地球是被大气包围着的，大气层的密地球是被大气包围着的，大气层的密度随度随高度而变化，离地面越近，则大气高度而变化，离地面越近，则大气 密度越大。密度越大。光线通过不同密度的大气层所产生的大气折光光线通过不同密度的大气层所
49、产生的大气折光的轨迹，是一条向上凸的曲线。的轨迹，是一条向上凸的曲线。在图在图5-145-14中，从中，从AA点观测点观测M M点时，视准轴应点时，视准轴应是是AMAM方向，但由于存在有大气折光的影响，使方向，但由于存在有大气折光的影响，使视线位于视线位于AMAM的切线方向的切线方向AMAM上，这样测得的上，这样测得的竖直角就偏大了，依此算出的高差多了竖直角就偏大了，依此算出的高差多了MMMM。这种由于大气折光所产生的影响，称这种由于大气折光所产生的影响，称气差气差，若，若不加改正，则使测得的高差加大了。不加改正，则使测得的高差加大了。第七十八页，本课件共有79页作业：作业：P73 1、2、4、5。谢谢谢谢谢谢谢谢第七十九页，本课件共有79页