第五章 角度、距离测量与全站仪(距离部分)
第五章 距离测量
视距测量一、视线水平时
n D f
十字丝板上有两根视距丝，它 们在物镜光心处的张角φ基本 是不变的。两根视距丝在物方 象的间距与距离成正比 f n 所以 D = n ⋅ = = 100 n a tg (φ / 2 ) φ f ctg = = 100，所以 φ ≈ 3 4′ 2 a
32
一.视线水平时视距测量公式
13
精密量距
精度要求在1/10 000。 经纬仪定线(白铁皮桩、三角架） 量距使用经过检定的钢尺或因瓦尺，丈量 组5人，2人拉尺，2人读数，一人读温度和 记录数据。 丈量时后尺手用弹簧秤控制施加给钢尺的 拉力。30m钢尺，一般施加100N。 前后尺手应同时在钢尺上读数，估读到 0.5mm。
14
钢尺量距的成果整理
由于视线与水准尺不垂直
α
i
a´
a n´ n b´
S D
bl h
34
二、视线倾斜时
D′ = s ≠ c(a − b)
s = c(a ′ − b ′)
a´ ~a , b´ ~b ,n´~n
由于视线与水准尺不垂直
a´
a
α n
S
φ
i
n´ b b´
n′ n = cos α 2 2 n ′ = n cos α
27
§5-2 视距测量
28
视距测量
视距测量——利用测量望远镜的视距丝，间接测定
距离和高差的方法。 优点：测量速度快，不受地 形限制。 不足：精度低，距离相对误 差一般约为1/300，高 差一般为分米级。 用途：主要用于地形图测绘 (地形点的距离与高差)。
29
一.视线水平时视距测量公式
1.视距公式：
lt
16
全站仪角度测量
竖盘指标水准管
竖盘指标水准
管微动螺旋
2、读数设备
度盘读数光学系统：
把水平度盘和竖直度盘的度盘刻划影像传送到一
个读数窗（读数显微镜）中。注意两路进光 。
• 右图是我国统一设计的J6光学经纬 仪的读数系统光路图。
读数显微镜
放大水平度盘、竖直度盘
不讲
方法1 ：利用三角架腿 ，强制对中：
先放下三脚架的一条架腿；双手分别握住另两 条架腿稍离地面前后左右摆动（注意架头要平）， 眼睛同时观察对中器的目镜，直至分划圈中心对 准测站点标志为止，放下两架腿踩紧三个架腿。
方法2 ：用脚螺旋，强制对中
（地势陡峭、松软地面或仪器安置比较困难的测站 采用） ：
读数步骤：
1）转动测微轮：使对径分划线符合（上下线对齐）， 2）读数： （读数口诀：正像在左，倒像在右，相差180°，相距最近。） • （a图） ： 174 02 00.0 ； • ( b图 ) ： 91 1716.0
§ 5. 3 角度观测方法
一、经纬仪的安置
二、水平角观测
三、竖直角观测
照准部、度盘、基座等。
二、光学经纬仪 •采用光学度盘，借助光ห้องสมุดไป่ตู้放大和光学测微器读数的仪器 DJ6光学经纬仪
DJ2光学经纬仪
水平度盘位置变换手轮
Wild 老T3光学经纬仪
1．光学经纬仪的主要部件
1) 望远镜
2) 水准器
3）水平度盘与竖直度盘 4）基座 5）其他辅助机构
1) 望远镜
2) 水准器
水平度盘配盘装臵
w 水平度盘变换钮（手轮）
（加）
是一个带有齿轮的转动装置，通过齿轮的连接带动度盘转动，转动 手轮即拨动了水平度盘，度盘转动的角度值可在读数窗中看到。
全站仪测角度详细步骤
全站仪测角度详细步骤全站仪是一种高精度的测量仪器，常用于测量土木工程、建筑工程和测绘工程中的角度。
全站仪可以通过测量目标点的水平角度、垂直角度和斜距来确定目标点在三维空间中的位置。
接下来，将详细介绍如何使用全站仪进行角度测量的步骤。
步骤1：准备工作在使用全站仪进行角度测量之前，需要进行一些准备工作。
首先，确保全站仪已经正确设置并处于工作状态。
其次，检查全站仪是否校准准确，可以通过设置已知点进行校准和比较。
另外，确保全站仪的电池电量充足，以免在工作过程中电量不足导致中断。
最后，准备好需要进行角度测量的目标点，如测量桩或其他固定的标记物。
步骤2：建立测站和安装全站仪在开始角度测量之前，需要先建立一个测站并安装全站仪。
选择一个平坦稳定的地方作为测站，并确保其在测量区域范围内。
然后，将全站仪放置在测站上，并使用三角架或其他支撑装置确保全站仪的稳定。
步骤3：测量基线距离在进行角度测量之前，需要先测量基线距离。
基线距离是指两个测量点之间的直线距离。
使用全站仪的测距功能，选择一个已知的测量点作为参考点，并通过全站仪的观测仪器来测量其他目标点与参考点之间的直线距离。
确保在测量基线距离时，全站仪的高度和水平角度都保持稳定和准确。
步骤4：测量水平角度在测量水平角度之前，需要先进行横坐标和纵坐标的设置。
使用全站仪的坐标测量功能，对参考点进行测量并设定其横坐标和纵坐标值。
接下来，使用全站仪的水平角度测量功能，对目标点进行测量，并记录测得的水平角度值。
步骤5：测量垂直角度在测量垂直角度之前，需要进行高程的设置。
使用全站仪的高程测量功能，对参考点进行测量并设定其高程值。
然后，使用全站仪的垂直角度测量功能，对目标点进行测量，并记录测得的垂直角度值。
步骤6：计算角度测量完水平角度和垂直角度后，可以进行角度的计算。
根据仪器的测量结果和目标点的坐标信息，可以使用三角函数来计算角度值。
根据测得的水平角度、垂直角度和基线距离，可以计算目标点相对于参考点的水平角度、垂直角度和斜距。
数字测量与地图学课程作业指导(2012版)
（内部资料）
（2012 版）
信阳师范学院 城市与环境科学学院
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特别说明 本作业指导材料为教师个人资料，仅供教学使用。 任何同学不得以任何方式对其内容进行修改传播。
1
目录 第一部分《数字测量》
作业一：绪论部分 ...................................................................................................................1 作业二：测量坐标和高程 .......................................................................................................1 作业三：测量误差基本知识 ...................................................................................................1 作业四：水准测量与水准仪 ...................................................................................................2 作业五：角度、距离测量与全站仪 .......................................................................................3 作业六：卫星定位与全球定位系统 .......................................................................................5 作业七：控制测量 ...................................................................................................................5 作业八：地形图基本知识 .......................................................................................................7 作业九：碎部测量 ...................................................................................................................7
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2进行水准测量时，为何要求前、后视距离大致相等？
答：水准测量时，为了抵消水准面曲率以及水准管轴和视准轴不平行导 致的i角误差对水准测量的影响，因此要保持前后视距离相等。
3进行水准测量时，设A为后视点，B为前视点，后视水准尺读数 a=1.124，前视水准尺读数b=1.428，则A，B两点的高差hAB=？设已知A 点的高程HA=20.016m，则B点的高程HB=？
13精密水准仪的水准管轴平行于视准轴的条件如何进行检验和校正？
答：在平整场地的一直线上布设两个测站点J1，J2和两个立尺点 A，B， 相互间距均为20.6m。在J1测站点上，水准仪整平并瞄准立于A，B点上 的水准尺，读数为a1，b1；如果视线水平，则其应有读数为a1＇，b1 ＇。在J2测站点上整平并瞄准立于A，B点上的水准尺，读数为a2，b2； 如果视线水平，则其应有读数为a2＇，b2＇。设由于i角误差引起对近尺 和远尺的影响分别为 和2 ，则在测站J1和J2测得A，B的正确高差h1和 h2应为
③水准管轴平行于视准轴的检验和校正：检验时，在平坦地面上选定相 距约60～80m的A，B两点，打木桩或放置尺垫，竖立水准尺。在第一个 测站，将水准仪安置于A，B的中点C，精平仪器后，分别读取A，B点 上水准尺的读数a1＇和b1＇；改变水准仪高度10cm以上，再次读取两水 准尺的读数a1〞和b1〞。两次计算A，B的高差，对于DS3级水准仪，其 差值如果不大于5mm，则取其平均值，作为A，B两点间不受i角影响的 正确高差。将仪器搬到离B点相距约2m处的第二个测站，精平仪器后， 分别读取A，B点水准尺的读数a2和b2，再次测得A，B间高差h2=a2-b2。 对于DS3级水准仪，如果h2。与h1的差值不大于5mm，则可以认为水准 管轴平行于视准轴。否则不平行。校正时在第二个测站上，使水准管气 泡保持居中，水准管轴水平。旋下十字丝环外罩，转动十字丝环的上、
第五章-全站仪及其使用解析
2020年10月25日星期日
全 数 字 型 全 站 仪
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2020年10月25日星期日
电 子 式 全 站 仪
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2020年10月25日星期日
免 棱 镜 型 全 站 仪
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2020年10月25日星期日
自 动 陀 螺 全 站 仪
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全世界精度最高的全站仪 TCA2003
• 具有ATR功能的TCA2003/1800全站仪，把地面测量设备带入了测量 机器人的时代，并以性能稳定可靠著称。
• 利用ATR功能，白天和黑夜（无需照明）都可以工作，合作目标只 是普通的反射棱镜。具有激光对点器；可加配EGL导向光；配备 RCS遥控器可组成单人测量系统。
• 可通过GeoBasic工具，用户可自开发机载应用软件；在GeoCOM模 式下，通过计算机软件的控制，可组成各种自动化测量系统 ;
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2020年10月25日星期日
世界上最高精度的全站仪
• 令人不可致信的角度和距离测量精度，既可人工操作也可自动操 作，既可远距离遥控运行也可在机载应用程序控制下使用，在精 密工程测量、变形监测、几乎是无容许限差的机械引导控制等应 用领域中无可匹敌。
• 世界上最高精度的全站仪：测角精度（一测回方向标准偏差） 0.52，测距精度 1mm+1ppm。
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2020年10月25日星期日
§5.2 全站仪的基本操作
（一）基本测量模式
➢ 角度测量模式 ➢ 距离测量模式 ➢ 坐标测量模式
（二）测量特殊模式
➢ 对边测量、 ➢ 悬高测量、 ➢ 后方交会、 ➢ 放样、 ➢ 偏心测量、 ➢ 面积计算等高级测量
功能。
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2020年10月25日星期日
全站仪放样坐标角度距离的详细步骤
全站仪放样坐标角度距离的详细步骤放样测量用于在实地上测设出所要求的点位。
在放样过程中，通过对照准点的角度、距离或坐标测量，仪器将显示出预先输入的放样值与实测值之差以指导放样。
显示值=实测值-放样值放样测量应使用盘左位置进行。
14.1距离放样测量根据某参考方向转过的水平角和至测站点的距离来设定所要求的点。
操作过程操作键显示1．按右图所示照准参考方向。
2．在测量模式第二页菜单下按【置零】，在【置零】闪动时再次按下该键，将参考方向设置为零。
【置零】【测量】HZA 99°43′13〃HAR 0°00′00〃P2置零坐标放样记录操作过程操作键显示3．在测量模式第二页菜单下按【放样】，进入放样测量模式。
在菜单模式选取“2.放样测量”完成同样功能。
【放样】【放样测量】1．放样数据2．放样观测3．测站设置↓4．方位角4．选取“1.放样数据”后按【】，进入放样数据输入屏幕。
输入放样平距和放样角度，每输完一数据项后按【】。
【】【放样距离角度】H<m>:HA:坐标确定5．按【确定】进入放样观测屏幕。
其中：dH：目标与待放样点的平距差值。
dHA:目标与待放样点的水平角差值。
【确定】【距离放样】dHdHA -119°23′18〃HAR 0°00′00〃改正模式引导测量6．按【引导】进入放样引导屏幕，第二行所显示的角度值为角度实测值与放样值之差值，而箭头方向为仪器照准部应转动的方向。
箭头的含义←：从测站上看去，向左移动棱镜。
→：从测站上看去，向右移动棱镜。
恢复放样观测屏幕,按【差值】【引导】【距离放样】→ -119°23′18〃HAR 0°00′00〃改正模式差值测量操作过程操作键显示7.旋转仪器照准部至第二行显示的角度值为0°。
当角度实测值与放样值之差在±30〃范围内时，屏幕上显示←→。
【距离放样】←→ 0°00′01〃HAR 119°23′19〃改正模式差值测量8．在望远镜照准方向上安置棱镜并照准。
潘正风《数字测图原理与方法》(第2版)名校考研真题(第5~13章)【圣才出品】
4．竖直读盘指示差[西南交通大学 2008 年] 答：在推导竖角计算公式时，认为当视线水平且竖盘指标水准管气泡居中时，其读数是 90。的整倍数。但实际上这个条件有时是不满足的。这是由于竖盘指标偏离了正确位置， 使视线水平时的竖盘读数大了或小了一个数值 x，这个偏离值 x 称为竖盘指标差。当指标偏 移方向与竖盘注记方向一致时，则使读数增大一个 x 值，x 取正号；反之，指标偏移方向与
5．经纬仪对中有 和 两种方法。[西南交通大学 2012 年] 【答案】光学对中；垂球对中 【解析】经纬仪对中有光学对中和垂球对中两种方法。垂球或光学对中器用于使仪器竖 轴轴线铅锤地通过所测角度顶点。垂球悬挂于中心连接螺旋上，当垂球尖对准角顶时说明两 者重合。当照准部水平时，光学对中器的视线经棱镜折射后的一段变成铅锤方向，且与竖轴 中心重合，当地面标志中心与光学对中器分化板十字中心重合时，说明竖轴中心已位于所测 角顶的铅垂线上。
3．J6 经纬仪度盘上的分划一般为 1°，为读得小于 1°的值，可用游标读数，它的基本 原理是 。[西南交通大学 2011 年]
【答案】长线和大号数字是度盘上的分划线及其注记，短线和小号数字为分微尺的分划 线及其注记。每个读数窗内的分微尺分成 60 小格，每小格代表 1′，每 10 小格注有数字， 表示 10′的倍数，因此在分微尺上可直接读到 1′，估读到 0.1′，即 6″，分微尺上的 0 分划线 是指标线，它所指度盘上的位置就是应该读数的地方
6．经纬仪的整平分为粗略整平和精确整平，粗略整平是利用 进行的，精确整平则 利用 进行。最终整平是指仪器转至任何方向 气泡居中，而 是否严格居中则是次 要的。[西南交通大学 2010 年]
第5-3章全站仪测量
第九节 全站仪和自动全站仪
测 （4）SET22D 距离测量 量 测量模式下按EDM参数设置 学 EDM :150C 第 Temp :1013hpa 五 Press Humid :0% 章 PPm :0
角 度 距 离 测 量 与 全 站 仪
Reflector Prism (Sheet) PC -30 0PPm Mode :Fine r Mode: Fine r 重复精测 Fine AVR n 精测平均 Fine s 单次精测 Rapid r 重复粗测 Rapid s 单次粗测 Tracking 跟踪测量 PC -30 Meas S 1234.567m Ppm 12 ZA 88045'36" HAR 312015'24" S.DIST SHV H.ANG EDM PC -30 Meas SA 1234.5672m Ppm 12 ZA 88045'36" HAR 312015'24" S.DIST SHV H.ANG EDM Meas S 1234.567m ZA 88045'36" HAR 312015'24" STOP PC -30 Ppm 12
-0.002m 0.135m
ZA 89007'32" HAR 312015'24" COORD ∆S-O ←→
EDM
S-O ←→ 00000'02" ↑↓ -0.002m ‡ ‡ 0.135m S 234.510m ZA 88045'36" HAR 312015'24" COORD ∆S-O ←→
EDM
P1 S1
C
测站点A
θ
第五章距离测量
一.视距测量原理
1.视线水平时的距离和高差公式 1.视线水平时的距离和高差公式
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视距间隔l = N - M D = d + f + δ 令K c D D h = = = = =
l d= f p f D = l + ( f +δ ) p
——视距乘常数 f/p ——视距乘常数； f+δ ——视距加常数 f+δ ——视距加常数 通常取K Kl + c 通常取K＝100, c ≈ 0, 100l ii-v
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距离丈量的误差及注意事项
影响丈量精度的因素： 影响丈量精度的因素： 定线误差、倾斜误差、对点误差、读数误差、尺长误差、 定线误差、倾斜误差、对点误差、读数误差、尺长误差、 温度变化的影响、拉力不均匀、尺垂曲、 温度变化的影响、拉力不均匀、尺垂曲、地形起伏的影响 等。 若要达到1/2000的精度， 若要达到1/2000的精度， 1/2000的精度 则单项误差的影响不得 大于尺长的1/10000, 大于尺长的1/10000,即 1/10000,即 30m钢尺，误差<3mm 30m钢尺，误差<3mm。 <3mm。 钢尺 (1).定线偏差 (1).定线偏差<0.42/2m; 定线偏差<0.42/2m; (2).倾斜误差<1° (2).倾斜误差<1°,或h<0.4m; 倾斜误差<1
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§4-3 电磁波测距仪测距
概述：利用发射电磁波来测定距离的各种测距仪统称EDM。 EDM。 概述：利用发射电磁波来测定距离的各种测距仪统称EDM
一.光电测距基本原理
1.原理 1.原理
D=1 ct 2 Nhomakorabea21
2.分类 分类 按光源分: 按光源分 光电 普通光源
武汉大学数字测图原理与方法全套课件第五章
二 、光学经纬仪
光学经纬仪是采用光学度盘，借助光学放大和光学测微
器读数的一种经纬仪。图5-4是北京光学仪器厂生产的J6级 光学经纬仪。图5-5是苏州第一光学仪器厂生产的J2光学经 纬仪。图5-6是原瑞士威特厂生产的T3光学经纬仪，它的一 测回方向观测中误差为0.7秒。
§5.10 三角高程测量
station system 5.10 Trigonometric leveling
Hale Waihona Puke §5.1 角度测量原理Principles of Angle measurement
角度测量是确定地面点位的基本测量工作之一，包括水平角测量和
竖直角测量，用于角度测量的仪器是经纬仪。
一、 水平角测量原理
1、光学经纬仪的主要部件 (1) 望远镜 测量望远镜是用于精确瞄准远处测量目标， 与水准仪上的望远镜一样，经纬仪上的望远镜也是由物镜、
调焦透镜、十字丝分划板和目镜等组成。
(2) 水准器 同水准仪一样，水准器有管状水准器(又称 水准管)和圆水准器。
(3) 水平度盘和竖直度盘 光学经纬仪的水平度盘和竖直 度盘用玻璃制成，在度盘平面的圆周边缘刻有等间隔的分划
旋转照准目标时，视准轴由一目标转到另一目标，这时读数指 标所指示的水平度盘数值的变化就是两目标间的水平角值。
经纬仪依据度盘刻度和读数方式不同，分为游标经纬仪、
光学经纬仪及电子经纬仪。目前主要使用电子经纬仪，光学经 纬仪已较少使用，而游标经纬仪早已淘汰。
我国大地测量仪器的总代号为汉语拼音字母“D”，经纬 仪代号为“J”。经纬仪的类型很多，我国经纬仪系列是按野外 “一测回方向观测中误差”这一精度指标划分为DJ07、DJ1、 DJ2 、 DJ6 、 DJl5 五 个 等 级 。 例 如 “ DJ6” 表 示 经 纬 仪 野 外
角度测量距离测量与全站仪练习题
第5章思考题与练习题1.何谓水平角？在同一铅垂面内，瞄准不同高度的目标，在水平度盘上的读数是否应该一样？2.何谓垂直角？何谓为天顶距？为何只瞄准一个目标即可测得垂直角或天顶距？3.经纬仪由哪些主要部件构成？各起什么作用？4.安置经纬仪时，为什么要进行对中和整平？5.试述方向观测法测量水平角的步骤和精度要求。
6.根据下列水平角观测记录，计算出该水平角。
水平角观测记录(测回法)7.根据下列竖直度盘形式和竖直角观测记录，计算出这些垂直角。
8.何谓垂直度盘指标差?在观测中如何抵消指标差?9.经纬仪有哪些轴线?各轴线之间应满足哪些条件?10.如何进行平盘水准管的检验和校正?11.如何进行视准轴垂直于横轴的检验和校正?12.测量水平角时，为什么要进行盘左、盘右观测？13.测量垂直角时，为什么要进行盘左、盘右观测？14.经纬仪的视准轴误差如何影响水平度盘读数？如何影响水平角值？15.经纬仪的对中误差和目标偏心误差如何影响水平角观测？16.设用一名义长度为50m 的钢尺，沿倾斜地面丈量A ，B 两点间的距离。
该钢尺的尺方程式为：5500.0015 1.2510(20)50t l m m t C m -=++⨯-⨯o 。
丈量时温度t ＝32°C ，A、B两点的高差为1.86m，量得斜距为128.360m。
试计算经过尺长改正、温度改正和倾斜改正后的AB两点间的水平距离D AB。
17.光电测距的基本原理是什么？脉冲式和相位式光电测距有何区别？18.光电测距有哪些误差来源？19.光电测距成果整理时，要进行哪些改正？20.设在A，B，C三点之间进行光电测距，如图4-43所示。
图上已注明各点间往返观测的斜距S、垂直角α、目标高l、各测站的仪器高i。
试计算各点间的水平距离和高差。
由于三角形的边长较长，计算高差时，应进行两差改正；在三角形内计算高差闭合差，并按边长为比例进行高差闭合差的调整。
图5-1 光电测距的平距和高差计算21.全站仪有哪些基本测量功能和高级测量功能？22.何谓为同轴望远镜？23.何谓双轴倾斜改正？。
第五章 距离测量
当S＝30m，h＝1m时，
S 30 h S h 1mm 30mm h 1
四、 温度误差(error of temperature)
①定义： 测距温度与标准温度不一致而产生的长度误差。 ②减消方法： 量取钢尺温度，进行温度修正。
五、拉力误差(error of tension)
二、 钢尺尺长误差(error of steel length)
①定义： 钢尺的名义长度与实际长度不符而产生的量距误差。 ②减消方法： 新尺、使用时间过长的旧尺或尺长方程式不确定的钢 尺，一律进行检定。
三、尺倾斜误差(error of steel slope)
①定义： 钢尺实际倾斜而认为是水平状态测距时而产生的长度 误差。 ②减消方法： 倾斜改正。 欲使倾斜误差
A
水平面 D
B
距离：就是指两点间的直线长度。 水平距离：指水平直线距离，是通过AB两点的铅垂线投影到 同一水平面上的线段长度。 如果测量的是斜距（不同高度上的两点之间的距离），还必 须将其换算为水平距离。
距离丈量的方法
电磁波测距 钢尺量距 视距法测距 卫星测距
一、地面点的标定
1、首先确定距离的起点和终点 2、标志的标注：混凝土标石和木桩 3、标志上竖立觇标（花杆或测钎）
（4）标杆：又称花杆，用
以标定点位或直线的方向， 由坚实不易弯曲的木杆制成， 也有用铝合金制成的金属标 杆。 （5）测钎：在测量距离过 程中，用以标志所量尺段的 起止点，计算整尺段数。 （6）弹簧秤和温度计
二、钢尺检定
（一）尺长方程式
名义长度：尺上所注的长度，例如“30m，20℃，10kg” 尺长改正数：实际长度（l）和名义长度（l）的差值。
全站仪原理
§5-2全站仪的使用
三.高级测量
1．后方交会测量 全站仪安置在某一待定 点上，通过对两个以上 点上， 的已知点处的棱镜进行 观测， 观测，并输入各已知点 三维坐标及仪器高和棱 镜高后， 镜高后，全站仪即可 显示待定点的三维坐标。 显示待定点的三维坐标。
§5-2全站仪的使用
三.高级测量
2．放样测量 将要测设的角度和边长 （或坐标值）输入全站 或坐标值） 仪，在放样过程中仪器 显示角度和边长的实测值 与放样值之差， 与放样值之差，根据显示的偏离值及符号 调整棱镜位置，直至偏离值为零， 调整棱镜位置，直至偏离值为零，此时棱镜 所处位置即为要测设的点位。 所处位置即为要测设的点位。有的电子全站 仪还可通过图形显示出棱镜上下左右前 后的移动方向。 后的移动方向。
S
%
§5-2全站仪的使用
三.高级测量
4．悬高测量 要测量某些不能设置反射棱镜的 目标（高压电线、桥梁桁架） 目标（ ） 的高度时， 的高度时，可在目标正 上方或正下方处安置棱 镜，输入棱镜高h1，瞄 输入棱镜高h1， h1 准棱镜并观测后， 准棱镜并观测后，再瞄 准目标，仪器即可显示目标的高度H 准目标，仪器即可显示目标的高度H
§5-2全站仪的使用
二.基本测量
2．距离测量 （1）测量前的检查
①电池电量已充足； 电池电量已充足； 度盘指标已设置好； ②度盘指标已设置好； 仪器参数已按观测条件设置好； ③仪器参数已按观测条件设置好； 气象改正数、棱镜常数改正数和测距模式已设置完毕； ④气象改正数、棱镜常数改正数和测距模式已设置完毕； 已准确照准棱镜中心，返回信号强度适宜测量。 ⑤已准确照准棱镜中心，返回信号强度适宜测量。
§5-2全站仪的使用
二.基本测量
1．角度测量 用水平制动钮和微动螺旋精确照准后视点； ①用水平制动钮和微动螺旋精确照准后视点； 在测量度模式将后视点方向设置成零； ②在测量度模式将后视点方向设置成零； 精确照准前视点； ③精确照准前视点； 所显的值，即为两点间的夹角。 ④所显的值，即为两点间的夹角。
全站仪测角度步骤详细
全站仪测角度步骤详细全站仪具有角测量、距离(斜距、平距、高差)测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途。
内置专用软件后，功能还可进一步拓展。
全站仪的基本操作与使用方法：1）水平角测量（1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标A。
（2）设置A方向的水平度盘读数为0°00′00〃。
（3）照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。
2）距离测量（1）设置棱镜常数测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。
（2）设置大气改正值或气温、气压值光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15℃和760mmHg是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppm。
实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。
（4）距离测量照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。
全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。
精测模式是最常用的测距模式，测量时间约2.5S，最小显示单位1mm；跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为1cm，每次测距时间约0.3S；粗测模式，测量时间约0.7S，最小显示单位1cm或1mm。
在距离测量或坐标测量时，可按测距模式（MODE）键选择不同的测距模式。
应注意，有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高，显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。
3）坐标测量（1）设定测站点的三维坐标。
（2）设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。
当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。
（3）设置棱镜常数。
（4）设置大气改正值或气温、气压值。
（6）照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标。
全站仪的数据通讯全站仪的的数据通讯是指全站仪与电子计算机之间进行的双向数据交换。
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B Cl A
ϕ l S = • ctg 2 2
S
ϕ
O
当ϕ不变时，S随l变化而变化，称为定角 视距测量 当l不变时，S随ϕ变化而变化，称为定基 线视距测量
2、普通视距测量原理和公式
1)、视准轴水平时的视距公式
内调焦望远镜 物镜 仪 器 中 心
f2
分 划 板 十 字 丝
G
l
Q
ϕ
F1
ϕ
O
F2
N
m q g a b
• B
A •
1、电磁波测距概述
基本原理
通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
测 距 仪
•
1 D = Ct 2
反 射 器
•
A
C= C0 n
D
C0：299 792.458km/s n：大气折射率
B
1、电磁波测距概述
式中： u —对具体测距仪来说，u 已知 ⊿N —由数字测相系统测出 电磁波整周期数N 如何确定
3、相位式光电测距仪
N值的确定
D = u ( N + ΔN )
D
令u>D，N=0： D = u Δ N
u=λ/2
0
1 0 (u )
dD = ud ΔN
若测相分辨率d ΔN = 测尺频率 测尺长度 测距精度 15MHz 10m 1mm
S AB
D=Klicosα
a =0
S AB=nl+
q S = D = l为整尺段长，q为余长 Kl 2 S =Dicosα=Klicosα
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 在某一温度时钢尺的实际长度，该函数式称作尺长方程式。
lt = l + Δl + l ×α × (t − t0 )
• •
Ki
光波发射 等效面
K = Ki + K r
Kr
测 距 仪
D′
D = D′ + K
A•
•B
反 射 器
D
4、电磁波测距成果的整理
乘常数改正
实际频率 f '
标准频率 f 标称尺长 u 实际尺长 u ′
Δf = f ' − f
0
Δu
10
20
30
ΔDR = D − D ′ = −
乘常数 乘常数改正值
Δf R= ' f
0
10
20
30
短测尺： f2 = 15MHz ， u2 = 10m ，m2 =1mm
0
10
3、相位式光电测距仪
N值的确定
u1 : ΔN1 = 0.1568 D′ = 1568m
Δ D ′ = 7.245 m
u 2 : Δ N 2 = 0.7245
1540
1550
1560
1570 7.245
10
0
D = 1 5 6 0 m + 7 .2 4 5 m = 1 5 6 7 .2 4 5 m
在评定测距仪的测距精度时，通常用下列公式表 示：
mD = ±( A + B ⋅ D )
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+5×D
§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
A
• • •
C AB=AC+CB
二、自动全站仪
自动全站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。
B
DAB+K+DABR=DAC+K+DACR+DCB+K+DCBR K=DAB-DAC-DCB+(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
一、全站仪
全站仪和自动全站仪
1 D = Ct 2
t = nΔt
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。
2.2 几种脉冲测距仪
激光测月
DISTO手持激光测距仪
望远镜测距仪
2.2 几种脉冲测距仪
3、相位式光电测距仪
通过测量调制光在测线上往返传播所产生的 相位差，来求得距离。
lt
——丈量温度时的钢尺实际长度（m）；
l ——钢尺刻划上注记的长度，即名义长度（m）； Δ ——钢尺在检定温度时的尺长改正数； l
α—— 钢 尺 膨 胀 系 数 ， 其 值 约 为 11.6×10-6 ～ 12.5×10-6m/ （m·℃）； t0——钢尺检定温度，又称标准温度，一般取20℃； t——丈量时温度。
i
hAB = s • tgα + i − v
•A
s
α的正负号
H B = H A + hAB = H A + s • tgα + i − v
hAB = D • sin α + i − v
光电测距三角高程测量
直觇 反觇
常规方法 一、三角高程测量的基本原理
1
几何水准测量 2 建立国家高程控制点及测定 高级地形控制点的高程 1 C
Δf D′ f′
ΔDR = −RD′
D = D′ + ΔDR
4、电磁波测距成果的整理
气象改正
假定大气状态：t0＝15 °C ，P0=1013hPa，气象改正数公式：
0.29 P ⎞ ' ⎛ ΔDtP = ⎜ 279 − ⎟D 1 + 0.0037t ⎠ ⎝
∆Dtp：mm 改正后的距离： D´(观测距离)：km
Dα
A
• •
B
α
A′
S
B′
思考题
脉冲式光电测距仪和相位式光电测距仪的测距原 理有何异同？ 相位式光电测距仪为什么要用两个以上不同频率 的调制光测距？ 电磁波测距（短程）中应加哪些改正，才能获得 两点间的水平距离？
§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。 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。 周期误差：由测距仪内部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。
第五章 角度、距离测量与全站仪
§5.6
距离测量
B
D
•
距离量测的方法有:
•钢尺量距 •光学视距法 •电磁波测距
A•
A′
S
B′
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
距离测量概述
M E O F
α
l
ϕ
测钎
N
2
ϕ
α
l
2
l
q l
B
A
视距尺不垂直于视准轴的倾斜距离 l
l
倾斜距离改化为水平距离
1 1 ϕ λ c ϕ D = ct = c ⋅ = ⋅ ＝ ( N + ΔN ) 2 2 2π f 2 f 2π 2
令 ：u = λ / 2
则D = u ( N + ΔN )
相位法测距 的基本公式
3、相位式光电测距仪
原 理 3.1 相位法测距的基本原理 原理
√ ? √
λ Δϕ D = (N + ) = u (N + ΔN) 2 2π U N ⊿N
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
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
2、脉冲式光电测距仪
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。 光脉冲发射器
取样棱镜
光电接收器
主波脉冲 电子门 回波脉冲
时标 振荡器
时标脉冲 Δt
计数器
1→ n
Δ D 1 m = 1m ⋅ α (t − 20 ° c )
观测距 D ′ 应加改正： 离
Δ D 温 = D ′ ⋅ α (t − 20 ° c )
D = D′ + ΔD温
• 倾斜改正
B
D′
Δ D倾 = D − D ′
h2 ΔD倾＝ − 2 D′
h
A
α
D
D = D′icos α
综合上述，实际水平距离D应为：
调制光 光强
2π
λ
时间
电压 时间
3、相位式光电测距仪
原
理
光源
调制器 发射信号
相位移 ϕ
接收信号
相位计
反 射 器
接收器
3、相位式光电测距仪
原 理
N ⋅ 2π
Δϕ
λ
2π
A
往程D
B