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1、第五章 角度、距离测量与全站仪,5.6 距离测量5.7 光电测距误差分析5.8 光电测距仪的检验5.9 全站仪和自动全站仪5.10 三角高程测量,距离量测的方法有:,钢尺量距,光学视距法,电磁波测距,5.6 距离测量,B,A,倾斜距离：AB间连线的长度,水平距离：AB间连线投影在水平面上的长度,丈量温度时的钢尺实际长度（m）；钢尺刻划上注记的长度，即名义长度（m）；钢尺在检定温度时的尺长改正数；钢尺膨胀系数，其值约为11.610-612.510-6m/（m）；t0钢尺检定温度，又称标准温度，一般取20；t丈量时温度。,一 钢尺量距,尺长方程式:在一定拉力下，用以温度为自变量的函数来表示在某一温
2、度时钢尺的实际长度，该函数式称作尺长方程式。,如果地面平坦，就沿地面直接丈量；,1 外业测量,沿倾斜地面量距时，可将钢尺拉平丈量；也可沿斜坡丈量斜距，测出地面倾角，算出水平距离。,2 丈量距离的成果整理,尺长改正,尺长改正：,温度改正,钢尺在20C的条件下检定的长度 为30m，那么每测1m应加改正:,倾斜改正,综合上述，实际水平距离D应为：,二 光学视距法测距,视距测量是根据几何光学原理间接测距方法。,视距法测距操作简便、较钢尺量距速度快、不受地面高低起伏限制等优点，但测距精度较低，距离相对精度为,因此用于精度要求较低的测量工作中。,视线水平时，视距测量测得是水平距离。视线倾斜时，为求得水平距
3、离还须测出竖角。也可求得测站至目标的高差。即视距三角高程测量。,1、概述,O,A,B,C,S,2、普通视距测量原理和公式,1)、视准轴水平时的视距公式,仪器中心,十字丝分划板,物镜,G,Q,M,m,g,q,N,O,S,内调焦望远镜,P,b,a,2、普通视距测量原理和公式,3)、视准轴倾斜时的视距公式,O,M,N,E,F,视距尺不垂直于视准轴的改正视距改斜距,倾斜距离改化为水平距离,电磁波测距是指利用电磁波作为载波传输测距信号，测量空间两点间的距离。,1、电磁波测距概述,三、光电测距,C0：299 792.458km/sn：大气折射率,基本原理,1、电磁波测距概述,D,A,B,测距仪,反射器,通
4、过测定电磁波在待测距离两端点间往返一次的传播时间t，利用电磁波在大气中的传播速度C来确定距离。,关键：精确测定传播时间t,电磁波测距仪的分类,按所采用的载波光电测距仪红外测距仪激光测距仪微波测距仪,1、电磁波测距概述,按测定时间的方式不同 脉冲式光电测距仪相位式光电测距仪,主波脉冲,回波脉冲,通过直接测定光脉冲在测线上往返传播的时间t，求得距离。,2、脉冲式光电测距仪,特 点,特点采用可见激光作为光源，测程可达十余公里；无合作目标模式测距；在有合作目标模式下，测距精度达到了毫米级。,2、脉冲式光电测距仪,DISTO手持激光测距仪面向大众用户,3、相位式光电测距仪,通过测量调制光在测线上往返传播
5、所产生的相位差，来求得距离。,调制光,原 理,接收信号,发射信号,光源,调制器,接收器,相位计,反射器,相位移,3、相位式光电测距仪,原 理,3、相位式光电测距仪,令uD，N=0：,提高测程：频率低,保证精度：频率高,N值的确定,3、相位式光电测距仪,长测尺,短测尺,组合,N值的确定,短测尺：,长测尺：,3、相位式光电测距仪,N值的确定,测程：10km 精度：mm,3、相位式光电测距仪,特 点,特点通常采用红外光作为光源，测程在数公里之内；精度高于脉冲式光电测距仪。,3、相位式光电测距仪,4、电磁波测距成果的整理,加常数改正乘常数改正气象改正倾斜改正,B,A,加常数改正,4、电磁波测距成果的整
6、理,测距仪,反射器,D,A,B,仪器安置中心,反射器安置中心,光波发射等效面,反射器等效面,乘常数改正,标准频率,实际频率,标称尺长,实际尺长,乘常数,乘常数改正值,4、电磁波测距成果的整理,气象改正,4、电磁波测距成果的整理,改正后的距离：,假定大气状态：t015，P0=1013hPa，气象改正数公式：,Dtp：mm D(观测距离)：km,例：,倾斜改正,倾斜距离,4、电磁波测距成果的整理,水平距离,5.7 光电测距误差分析,对于相位式光电测距仪，测距误差可分为三部分：比例误差由调制频率的误差、真空中光速值的误差、大气折射率误差引起，它与被测距离成正比，称为比例误差。,周期误差：由测距仪内部
7、的光电信号窜扰引起的以一定距离（通常是一个精测尺长度）为周期重复出现的误差。它与距离有关，但不成比例，仪器设计和调试时可严格控制其数值。以下暂不考虑。,固定误差由测相误差、仪器加常数误差、测距仪和反射镜的对中误差引起，它与距离无关，称为固定误差。,在评定测距仪的测距精度时，通常用下列公式表示：,或,A：固定误差，以mm为单位,B：比例误差系数，以mm/km为单位,D：被测距离，以km为单位,例如：某仪器的精度为5+5D,5.8 光电测距仪的检验,测距常数的测定,1、加常数简易测定,AB=AC+CB,DAB+K+DABR=DAC+K+DACR+DCB+K+DCBR,K=DAB-DAC-DCB+(
8、DAB-DAC-DCB)R,K=DAB-DAC-DCB,2、六段比较法测定加、乘常数,通过被检测的仪器在基线场上取得的观测值，将测定值与已知值进行比较，从而求出加常数和乘常数。,5.9 全站仪和自动全站仪,1、同时测角（水平角和竖角）和测距；2、望远镜的视准轴和测距仪的视准轴是同轴的；3、对水平角和竖角进行补偿（具有双轴补偿器）；4、数据电子显示，并存入内存储器，无须读数，无须记录。5、数据输出提供RS232C串口和电子手簿、掌上电脑、计算机等外部设备连接；6、提供多种测量模式距离测量、角度测量、坐标测量、高级测量（后方交会、放样测量、对边测量、悬高测量）,一、全站仪,二、自动全站仪,自动全站
9、仪是一种能自动识别、照准和跟踪目标的一种全站仪，又称为测量机器人。,自动全站仪由伺服马达驱动照准部和望远镜的转动和定位，在望远镜中有同轴自动识别装置，能自动照准棱镜进行测量。它的基本原理是：仪器向目标发射激光束，经反射棱镜返回，并被仪器中的CCD相机接收，从而计算出反射光点的中心位置，得到水平方向和天顶距的改正数，最后启动马达，驱动全站仪转向棱镜，自动精确照准目标。,5.10 三角高程测量,水准测量求得地面点的高程精度高，普遍用于建立国家高程控制点及测定高级地形控制点的高程。在地面高低起伏较大或不便于水准测量的地区，可采用三角高程测量的方法传递高程。,直觇反觇,一、三角高程测量的基本原理,光电测距三角高程测量,D,的正负号,二、地球曲率与大气折光的影响（球气差）,R,A,B,M,C,E,F,S,s0,大气折光的影响,地球曲率的影响,R,P,N,hAB=BF=MC+CE+EF-MN-NB,对向观测可消除球气差的影响,三、三角高程测量的误差来源,1、竖角观测误差,2、大气折光误差,3、边长误差,4、仪器高、目标高的量测误差：四等 mm,
