【正文】 與計算方法 二、距離測量 2. 視距測量 ③ 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)； ④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 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 ； 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 A B D 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=299792458177。 。 現(xiàn)在要測量 5厘米的長度 ,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=c dt/2→dt=2 dD/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 177。 108s 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 φ 的變化為 0～ 2π),如下圖所示 。 調(diào)制光波 (調(diào)制信號 )在待測距離上往返傳播 ， 使在同一瞬時發(fā)射光與接收光產(chǎn)生相位移 (相位差 )Ф， 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 λ=CT= C/ f C=λf = λ/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) ΔT,即 t=NT+ΔT 由于一個周期中相位差的變化為 2π,不足一整周的相位差尾數(shù)為 ΔФ,因此 ΔT= 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 ??2? ??2?)2(2)2()(2121 ?????? ????????? NNTTtCS 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 λ/2的“光尺”來丈量距離， N為“整尺 段數(shù)” ， (λ/2) ( ΔФ/2π)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) ΔФ,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。 λ1 / 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, λ2/2 =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、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 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) 。 3. 電磁波測距 二、距離測量 3）全站儀及其使用 ①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。 ②設(shè)置 A方向的水平度盤讀數(shù)為 0176。 00′00″。 ③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 HBZ R/L CMPS P3↓ TILT REP V% P2↓ V : 90176。 10′20″ HR: 120176。 30′40″ 0SET HOLD HSET P1↓ [F1] [F2] [F3] [F4] ③ 量儀器高 、 棱鏡高并輸入全站儀 。 ①設(shè)置棱鏡常數(shù)。 ②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 ④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。 HR: 120176。 30′40″ HD* m VD: m MEAS MODE S/A P1↓ V : 90176。 10′20″ HR: 120176。 30′40″ SD* m MEAS MODE S/A P1↓ ⑥ 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) 。 ①設(shè)定測站點的三維坐標(biāo)。 ②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。 ③設(shè)置棱鏡常數(shù)。 ④設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。 ⑤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牲c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=D tanδ+Iv hAB=S SINδ+Iv 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 δ。 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=Δh= RD22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 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） RD22RD22三、 三角高程測量 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=。在表 226中 ,列出水平距離 D=100～ 200m的兩差改正值 f。由于 f1 f2,故 f恒為正值。 hAB=D tanδ+Iv+f hAB=S SINδ+Iv+f 三、 三角高程測量 四、三角高程測量知識能力訓(xùn)練 ？量距時為什么要進(jìn)行直線定線？如何進(jìn)行直線定線？ ？ ？ ？