水文测量课件（角度与距离测量）

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1、水 文 测 量第一讲第一讲 测量基本知识测量基本知识第二讲第二讲 水准测量水准测量第三讲第三讲 角度与距离测量角度与距离测量第四讲第四讲 水文高程测量水文高程测量第五讲第五讲 水文地形测量水文地形测量 第六讲第六讲 水文断面测量水文断面测量专专 题题 卫星定位测量卫星定位测量第三讲第三讲 角度与距离测量角度与距离测量水文水资源业务骨干培训水文水资源业务骨干培训水文测量水文测量 角度与角度测量3 角度与距离角度与距离测量测量（一）水平角（一）水平角一、角度概念一、角度概念定义：定义：地面上一点到两目标点的方向线垂直投影到水平面上的地面上一点到两目标点的方向线垂直投影到水平面上的 夹角，称为水平角

2、。夹角，称为水平角。=b-a3 角度与距离角度与距离测量测量定义：定义：同一竖直面内，目标方向线与水平线之间的夹角，同一竖直面内，目标方向线与水平线之间的夹角，称为竖直角。称为竖直角。（二）竖直角（二）竖直角说明：说明：竖直角是在同一竖直竖直角是在同一竖直面内照准目标的视线（通常面内照准目标的视线（通常为倾斜视线）与水平视线的为倾斜视线）与水平视线的夹角。倾斜视线在水平上方夹角。倾斜视线在水平上方的为仰角，取正号；倾斜视的为仰角，取正号；倾斜视线在水平视线下方的为俯角，线在水平视线下方的为俯角，取负号。取负号。3 角度与距离角度与距离测量测量 经纬仪的发展经纬仪的发展:游标经纬仪（金属度盘）游

3、标经纬仪（金属度盘）光学经纬仪（光学度盘）光学经纬仪（光学度盘）电子经纬仪（编码度盘）电子经纬仪（编码度盘）经纬仪的精度等级：经纬仪的精度等级：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等等“D”和和“J”大地测量和经纬仪的汉语拼音第一个字母大地测量和经纬仪的汉语拼音第一个字母“6”、“2”等等仪器的精密度，指仪器的精密度，指 一测回方向观测中误差为一测回方向观测中误差为 6、2 等。等。工程中常用工程中常用DJ2、DJ6型经纬仪，一般简称型经纬仪，一般简称J2、J6经纬仪经纬仪二、二、经纬仪经纬仪3 角度与距离角度与距离测量测量光学经纬仪光学经纬仪1 1、光学经纬仪的构造、光学经纬仪的构造基

4、基 座座度度 盘盘照准部照准部 基座基座度盘度盘照准部照准部3 角度与距离角度与距离测量测量2、经纬仪的各部件名称及作用、经纬仪的各部件名称及作用望远镜望远镜物镜对光螺旋物镜对光螺旋目镜对光螺旋目镜对光螺旋读数显微镜读数显微镜水平制动螺旋水平制动螺旋水平微动螺旋水平微动螺旋竖直制动螺旋竖直制动螺旋竖直微动螺旋竖直微动螺旋光学对中器光学对中器度盘变换手轮度盘变换手轮读数窗读数窗反光镜反光镜光学瞄准器光学瞄准器3 角度与距离角度与距离测量测量三、三、经纬仪的使用经纬仪的使用（一）经纬仪的安置（一）经纬仪的安置 经纬仪的安置包括：经纬仪的安置包括：对中对中和和整平整平。目的：目的：使经纬仪的度盘中心

5、与测站点位于同使经纬仪的度盘中心与测站点位于同一铅垂线且度盘处于水平状态，符合水平角测量一铅垂线且度盘处于水平状态，符合水平角测量原理的要求。原理的要求。3 角度与距离角度与距离测量测量对中整平的技术要领：对中整平的技术要领：架头高度适中、大致水平架头高度适中、大致水平 挂上垂球，使垂球尖对准测站点挂上垂球，使垂球尖对准测站点 粗粗略整平略整平 旋松连接螺旋，移动基座使精确对中）旋松连接螺旋，移动基座使精确对中）精确整平。精确整平。3 角度与距离角度与距离测量测量（二）照准目标（二）照准目标 用十字丝的纵丝切准目标，并消除视差用十字丝的纵丝切准目标，并消除视差 照准目标的技术要领：照准目标的技

6、术要领：望远镜对准明亮处，目镜对光望远镜对准明亮处，目镜对光 利用瞄准器粗略瞄准目标利用瞄准器粗略瞄准目标 进行物镜对光进行物镜对光 利用微动螺旋精确照准目标利用微动螺旋精确照准目标 检查并消除视差检查并消除视差3 角度与距离角度与距离测量测量读数窗中水平度盘的读数：读数窗中水平度盘的读数：2145448读数窗中竖直度盘的读数：读数窗中竖直度盘的读数：790530（三）读数（三）读数 在读数显微镜中读取度盘读数。在读数显微镜中读取度盘读数。3 角度与距离角度与距离测量测量关于竖盘位置关于竖盘位置竖盘位置：竖盘位置：盘左盘左竖盘位置：竖盘位置：盘右盘右四、水平角测量四、水平角测量3 角度与距离角

7、度与距离测量测量 1、水平角测量的操作步骤：、水平角测量的操作步骤：（1）将经纬仪安置在测站点）将经纬仪安置在测站点O上方，对中和整平；上方，对中和整平；（2）经纬仪盘左位置（正镜）照准起始目标点）经纬仪盘左位置（正镜）照准起始目标点A；（3）调度盘变换手轮，使水平度盘的读数在）调度盘变换手轮，使水平度盘的读数在0附近（一般略大于附近（一般略大于0），），检查照准情况，读取度盘读数，记入表格；检查照准情况，读取度盘读数，记入表格；（4）松开制动螺旋，顺时针转动照准部，照准目标）松开制动螺旋，顺时针转动照准部，照准目标B，读取水平度盘读数，读取水平度盘读数，记入表格。记入表格。以上过程为半个测回

8、，称为上半测回，上半测回角值计算：以上过程为半个测回，称为上半测回，上半测回角值计算：上半测回上半测回=B=B目标盘左读数目标盘左读数-A-A目标盘左读数目标盘左读数AOB竖盘位置：竖盘位置：盘左盘左四、水平角测量四、水平角测量3 角度与距离角度与距离测量测量（5 5）将经纬仪变成盘右位置（倒镜），）将经纬仪变成盘右位置（倒镜），照准目标照准目标B B，读取水平度盘读数，读取水平度盘读数 ，记入表格；记入表格；（6 6）逆时针转动照准部，照准目标）逆时针转动照准部，照准目标A，读取水平度盘读数，记入表格。读取水平度盘读数，记入表格。第（第（5 5）、（）、（6 6）过程也为半个测回，称为下）过

9、程也为半个测回，称为下半测回，下半测回角值计算：半测回，下半测回角值计算：下半测回下半测回 =B=B目标盘右读数目标盘右读数-A-A目标盘右读数目标盘右读数上半测回与下半测回合起来为一测回，一测回的角值计算：上半测回与下半测回合起来为一测回，一测回的角值计算：一测回一测回=（上半测回上半测回+下半测回下半测回）/2 2竖盘位置：竖盘位置：盘右盘右3 角度与距离角度与距离测量测量水平角测量的记载表格水平角测量的记载表格测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标水平盘读数水平盘读数半测回角值半测回角值一测回角值一测回角值备注O左左A 0 24 18 73 28 18 73 28 24B 73 52 36右右

10、A180 23 54 73 28 30B253 52 24 为了提高测角精度，需要观测几个测回。各测回的起始度盘位置的变为了提高测角精度，需要观测几个测回。各测回的起始度盘位置的变换方法：换方法：逐测回累加逐测回累加180180/n，例如：，例如：计划总测回数计划总测回数第一测回起始度盘位置第一测回起始度盘位置第二测回起始度盘位置第二测回起始度盘位置第三测回起始度盘位置第三测回起始度盘位置209030601203 角度与距离角度与距离测量测量水平角测量的记载表格水平角测量的记载表格测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标水平盘读数水平盘读数半测回角值半测回角值一测回角值一测回角值各测回平均各测回平均备

11、注O(一一)左左A 0 24 18 73 28 18 73 28 2473 28 28B 73 52 36右右A180 23 54 73 28 30B253 52 24O(二二)左左A 90 20 00 73 28 42 73 28 33B163 48 42右右A270 19 48 73 28 24B343 48 123 角度与距离角度与距离测量测量五、竖直角测量五、竖直角测量定义：定义：同一竖直面内，倾斜视线与水平线之间的夹角，称为同一竖直面内，倾斜视线与水平线之间的夹角，称为 竖直角，用竖直角，用表示。表示。说明：说明：倾斜视线在水平视线上方的为仰角，取正号；倾斜视线在水倾斜视线在水平视线

12、上方的为仰角，取正号；倾斜视线在水平视线下方的为俯角，取负号。平视线下方的为俯角，取负号。竖直角的值域：竖直角的值域：0 0到到9090水平视线水平视线仰角仰角水平视线水平视线俯角俯角（一）竖直角概念（一）竖直角概念3 角度与距离角度与距离测量测量（二）经纬仪的竖盘构造（二）经纬仪的竖盘构造3 角度与距离角度与距离测量测量（三）竖直角的计算公式（三）竖直角的计算公式盘左观测：盘左观测：左左=L始始L读读=90 L读读盘右观测：盘右观测：右右=R读读R始始=R读读 2703 角度与距离角度与距离测量测量（四）竖直角的观测（四）竖直角的观测 1、竖直角测量的操作步骤：、竖直角测量的操作步骤：（1

13、1）将经纬仪安置在测站点上，对中和整平；）将经纬仪安置在测站点上，对中和整平；（2 2）经纬仪盘左位置（正镜）照准目标（用十字丝的横丝）；）经纬仪盘左位置（正镜）照准目标（用十字丝的横丝）；（3 3）调竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，）调竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘度盘读数，记入表格；读取竖盘度盘读数，记入表格；（4 4）松开制动螺旋，逆时针转动照准部，经纬仪盘右位置）松开制动螺旋，逆时针转动照准部，经纬仪盘右位置 （倒镜）照准目标；（倒镜）照准目标；（5 5）调竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡）调竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水

14、准管气泡 居中，读取竖盘读数，记入表格；居中，读取竖盘读数，记入表格；（6 6）计算竖直角。）计算竖直角。盘左观测：盘左观测：左左=L始始L读读=90 L读读盘右观测：盘右观测：右右=R读读R始始=R读读 2703 角度与距离角度与距离测量测量竖盘指标差：竖盘指标差：（盘左）（盘左）（盘右）（盘右）()(360)22LRx右左盘左观测竖盘读数：盘左观测竖盘读数：L盘右观测竖盘读数：盘右观测竖盘读数：R3 角度与距离角度与距离测量测量 2、竖直角测量的记载表格、竖直角测量的记载表格测测站站目目标标竖盘竖盘位置位置竖盘读数竖盘读数半测回角半测回角一测回角一测回角指标差指标差X备备 注注 OP左左8

15、6 47 36+3 12 24+3 11 54-30右右273 11 24+3 11 24水平视线仰角OP盘左观测：盘左观测：左左=L始始L读读=90 L读读盘右观测：盘右观测：右右=R读读R始始=R读读 270指标差：指标差：()(360)22LRx右左3 角度与距离角度与距离测量测量竖直角测量的记载表格竖直角测量的记载表格测测站站目目标标竖盘竖盘位置位置竖盘读数竖盘读数半测回角半测回角一测回角一测回角指标差指标差X备备 注注 OP左左86 47 36+3 12 24+3 11 54-30右右273 11 24+3 11 24AB左左97 25 42-7 25 42-7 25 54-12右右

16、262 33 54-7 26 06水平视线俯角AB盘左观测：盘左观测：左左=L始始L读读=90 L读读盘右观测：盘右观测：右右=R读读R始始=R读读 270指标差：指标差：()(360)22LRx右左3 角度与距离角度与距离测量测量1.仪器竖轴应垂直于照准部水准管轴，即仪器竖轴应垂直于照准部水准管轴，即VVLL2.十字丝竖丝应垂直于横轴，即十字丝竖丝应垂直于横轴，即十字丝竖丝十字丝竖丝 HH3.望远镜视准轴应垂直于横轴，即望远镜视准轴应垂直于横轴，即CCHH4.横轴应垂直于竖轴，即横轴应垂直于竖轴，即HHVV5.竖盘指标应处于竖盘指标应处于正确位置正确位置（一）经纬仪的轴线（一）经纬仪的轴线视

17、准轴视准轴(CC）十字丝交点与物镜光心的连线十字丝交点与物镜光心的连线仪器横轴（仪器横轴（HH）望远镜旋转轴的几何中心线望远镜旋转轴的几何中心线仪器竖轴仪器竖轴(VV）照准部旋转轴的几何中心线照准部旋转轴的几何中心线水准管轴（水准管轴（LL）过管水准器零点的纵向切线过管水准器零点的纵向切线竖盘指标竖盘指标（二）各轴线间应满足的条件（几何关系）（二）各轴线间应满足的条件（几何关系）六、经纬仪检验六、经纬仪检验3 角度与距离角度与距离测量测量 距离与距离测量3 角度与距离角度与距离测量测量测测距距技技术术的的发发展展直接测距法直接测距法目测、步测目测、步测 3 角度与距离角度与距离测量测量钢尺、测

18、钎、花杆、拉力计（弹簧称）、温度计等钢尺、测钎、花杆、拉力计（弹簧称）、温度计等一、钢尺量距一、钢尺量距（一）钢尺量距的工具（一）钢尺量距的工具3 角度与距离角度与距离测量测量钢尺用薄钢片制成，其长度有钢尺用薄钢片制成，其长度有2020、3030、5050米等。米等。钢尺尺面最小刻划为毫米，注记到厘米。钢尺尺面最小刻划为毫米，注记到厘米。尺子的零端分两种：尺子的零端分两种：零刻划在端点或端部某位置。零刻划在端点或端部某位置。3 角度与距离角度与距离测量测量（二）钢尺距离丈量的方法（二）钢尺距离丈量的方法1、在平坦地面上丈量水平距离、在平坦地面上丈量水平距离定线定线3 角度与距离角度与距离测量测

19、量MDDD1k平返往D=n l+q实际丈量中，需要进行往返丈量，并用相对误差进行精度评定实际丈量中，需要进行往返丈量，并用相对误差进行精度评定例：用钢尺丈量一直线的距离，往测为例：用钢尺丈量一直线的距离，往测为108.876米，返测为米，返测为108.842米，往返米，往返 平均值为平均值为108.859米，则丈量精度为：米，则丈量精度为：108.876 108.8421k108.8593200丈量丈量3 角度与距离角度与距离测量测量1 1、平量法（地面坡度不大）、平量法（地面坡度不大）2 2、斜量法（地面坡度较为均匀）、斜量法（地面坡度较为均匀）L=l 1+l 2 +l n2、在倾斜地面上丈

20、量水平距离、在倾斜地面上丈量水平距离3 角度与距离角度与距离测量测量二、光电测距二、光电测距 光电测距也称电磁波测距（光电测距也称电磁波测距（Electro-magnetic Distance MeasuringEDM），电磁波（光波或微波）作载波传输测距信号，间接测量点间距离。），电磁波（光波或微波）作载波传输测距信号，间接测量点间距离。（一）概述（一）概述3 角度与距离角度与距离测量测量 式中：式中：c。真空中的光速值，其值为真空中的光速值，其值为299792458ms n 大气折射率，与光源的波长，测线气温、气压和湿度有关。大气折射率，与光源的波长，测线气温、气压和湿度有关。0/ccn由

21、于光速极快，所以实际生产的测距仪是采取相位法测距。由于光速极快，所以实际生产的测距仪是采取相位法测距。3 角度与距离角度与距离测量测量世界上第一台测距仪世界上第一台测距仪（二）测距仪（二）测距仪3 角度与距离角度与距离测量测量瑞典瑞典AGA公司生产的公司生产的AGA-8激光测距仪激光测距仪用用5mw氦氖气体激光器氦氖气体激光器白天测白天测40km，夜间可测，夜间可测60km精度：精度：5mm+1ppm3 角度与距离角度与距离测量测量3 角度与距离角度与距离测量测量自带望远镜测距仪自带望远镜测距仪望远镜视准轴、发射光轴、接收光轴同轴望远镜视准轴、发射光轴、接收光轴同轴3 角度与距离角度与距离测量

22、测量安置在电子经纬仪上安置在电子经纬仪上安置在光学经纬仪上安置在光学经纬仪上3 角度与距离角度与距离测量测量Wild T2Wild T2经纬仪经纬仪+DI+DI系列红外测距仪系列红外测距仪3 角度与距离角度与距离测量测量世界精度最高的测距仪世界精度最高的测距仪Kern ME50003 角度与距离角度与距离测量测量测距仪的反射棱镜测距仪的反射棱镜3 角度与距离角度与距离测量测量手持式测距仪手持式测距仪3 角度与距离角度与距离测量测量 全站仪3 角度与距离角度与距离测量测量 全站仪是一种由机械、光学、全站仪是一种由机械、光学、电子元件组合而成，可以同时进行电子元件组合而成，可以同时进行角度测量（水

23、平角、竖直角）、距角度测量（水平角、竖直角）、距离测量（斜距、平距、垂距）和数离测量（斜距、平距、垂距）和数据处理的测量仪器。由于只需一次据处理的测量仪器。由于只需一次安置，仪器便可以完成测站上所有安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作，故被称为的测量工作，故被称为“全站仪全站仪”（英文名称：（英文名称：total station)。一、全站仪概述一、全站仪概述 全站仪带有丰富的内置软件，具有多种功能，用它可准确、高效、方全站仪带有丰富的内置软件，具有多种功能，用它可准确、高效、方便地完成多种测量工作，应用领域极其广泛。便地完成多种测量工作，应用领域极其广泛。3 角度与距离角度与距离测量测量

24、二、全站仪结构二、全站仪结构光电测角系统光电测角系统双轴补偿系统双轴补偿系统竖直角竖直角水平角水平角键键盘盘 微微 处处 理理 器器显显示示器器数 据 存数 据 存储储 器器程 序 存程 序 存储储 器器输 入输 入 输 出输 出接接 口口V、H斜斜 距距光电测距系统光电测距系统全站仪全站仪由三大系统构成由三大系统构成:测角系统、测距系统、补偿系统测角系统、测距系统、补偿系统3 角度与距离角度与距离测量测量三、全站仪的特点三、全站仪的特点（1）三同轴望远镜）三同轴望远镜 望远镜视准轴、测距发射光轴和接收光轴同轴。望远镜视准轴、测距发射光轴和接收光轴同轴。（2）操作键盘）操作键盘 通过操作面板按

25、键输入指令进行测量，通过操作面板按键输入指令进行测量，面板按键分为硬件和软件两种。面板按键分为硬件和软件两种。3 角度与距离角度与距离测量测量（3）具有数据存储与通讯功能）具有数据存储与通讯功能 带有存储数据的内存，仪器上设有通讯接口，与计算机连接，实现全站仪带有存储数据的内存，仪器上设有通讯接口，与计算机连接，实现全站仪与计算机的双向数据传输。有些仪器还配存储卡增加存储容量。与计算机的双向数据传输。有些仪器还配存储卡增加存储容量。（4）具有电子补偿功能）具有电子补偿功能 设置有电子补偿器，当补偿器处于打开状态时，仪器能自动测定仪器的横设置有电子补偿器，当补偿器处于打开状态时，仪器能自动测定仪

26、器的横轴误差、竖轴误差和视准轴误差，并对角度观测值进行补偿和改正。轴误差、竖轴误差和视准轴误差，并对角度观测值进行补偿和改正。普通串口普通串口 SDSD卡和卡和USBUSB接口接口3 角度与距离角度与距离测量测量 四、全站仪的层次四、全站仪的层次自动照准全站仪（测量机器人自动照准全站仪（测量机器人）普通全站仪普通全站仪超站仪超站仪 3 角度与距离角度与距离测量测量五、全站仪工作原理五、全站仪工作原理 光电测角：光电测角：光栅度盘测角光栅度盘测角或或编码度盘测角编码度盘测角。光栅度盘测角光栅度盘测角 编码度盘测角编码度盘测角（一）光电测角原理（一）光电测角原理3 角度与距离角度与距离测量测量 玻

27、璃圆盘径向均匀刻划交替的透玻璃圆盘径向均匀刻划交替的透明明/不透明辐射状条纹（明暗相间的不透明辐射状条纹（明暗相间的条纹条纹 莫尔条纹）。光栅度盘随莫尔条纹）。光栅度盘随照准部转动，照准部转动，形成莫尔条纹转动一形成莫尔条纹转动一条刻线。条刻线。莫尔条纹向上或下移动一个周期，莫尔条纹向上或下移动一个周期，光敏二极管产生正弦规律变化的电信光敏二极管产生正弦规律变化的电信号，对脉冲信号计数求得度盘旋转角号，对脉冲信号计数求得度盘旋转角值。值。相邻明暗条纹间距为纹距，细分相邻明暗条纹间距为纹距，细分纹距可提高测角精度。纹距可提高测角精度。译码器化算为度、分、秒的数字译码器化算为度、分、秒的数字形式并

28、送到显示窗显示。形式并送到显示窗显示。光栅度盘光栅度盘3 角度与距离角度与距离测量测量编码度盘编码度盘 玻璃圆盘上刻划玻璃圆盘上刻划 n 个同心圆环个同心圆环（码道），码道圆环分透光与不透光相（码道），码道圆环分透光与不透光相间扇形区（编码），一个编码包含圆心间扇形区（编码），一个编码包含圆心角角=360=3602 2n(角度分辨率角度分辨率)，确定当前，确定当前方向位于码道的绝对位置。方向位于码道的绝对位置。每码道安置发光二极管，另侧对称每码道安置发光二极管，另侧对称安置光敏二极管，以获得该方向的二进安置光敏二极管，以获得该方向的二进制代码：发光管光线通过透光编码被光制代码：发光管光线通过透

29、光编码被光敏二极管接收（逻辑敏二极管接收（逻辑0 0）；光线被不透）；光线被不透光编码遮挡（逻辑光编码遮挡（逻辑1 1）。）。3 角度与距离角度与距离测量测量（二）光电测距原理（二）光电测距原理 式中式中cc。n c。真空中的光速值，其值为真空中的光速值，其值为299792458ms n 大气折射率，与光源的波长，测线气温大气折射率，与光源的波长，测线气温t、气压、气压P和湿度和湿度e有关。有关。光电测距也称电磁波测距（光电测距也称电磁波测距（Electro-magnetic Distance MeasuringEDM），电磁波（光波或微波）作载波传输测距信号，间接测量点间距离。），电磁波（光

30、波或微波）作载波传输测距信号，间接测量点间距离。3 角度与距离角度与距离测量测量 分析分析：测定距离的精度，取决于测定时间的精度，若要保证测定距离的精度，取决于测定时间的精度，若要保证lcm的的测距精度，测定时间需要准确到测距精度，测定时间需要准确到6.710-11 s。相位法测距相位法测距由发射系统发出一种连续的调制光波，测出该调制光波由发射系统发出一种连续的调制光波，测出该调制光波在测线上往返传播所产生的相位移，以测定距离在测线上往返传播所产生的相位移，以测定距离D。3 角度与距离角度与距离测量测量（三）微处理器（三）微处理器 微处理器（微处理器（CPU）是全站仪的核心部件，是全站仪的核心

31、部件，主要由寄存器（缓冲寄主要由寄存器（缓冲寄存器、数据寄存器、指存器、数据寄存器、指令寄存器）、运算器和令寄存器）、运算器和控制器组成。控制器组成。微处理器的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作，执微处理器的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作，执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量工作有条不紊地进行。个光电测量工作有条不紊地进行。3 角度与距离角度与距离测量测量3 角度与距离角度与距离测量测量全站仪的标称精度全站仪的标称精度角度精度：角度精度：秒秒距离精度：距离精度：abppmD如：如

32、：2，2+2ppmD 1，1+1ppmD六、全站仪功能六、全站仪功能水平角水平角竖直角竖直角（一）基本测量功能：（一）基本测量功能：角度测量、距离测量角度测量、距离测量3 角度与距离角度与距离测量测量坐标测量坐标测量（二）程序功能（二）程序功能3 角度与距离角度与距离测量测量放样测量放样测量3 角度与距离角度与距离测量测量偏心测量偏心测量对边测量对边测量3 角度与距离角度与距离测量测量悬高测量悬高测量后方交会测量后方交会测量3 角度与距离角度与距离测量测量面积测量面积测量3 角度与距离角度与距离测量测量七、全站仪的使用七、全站仪的使用3 角度与距离角度与距离测量测量安置仪器：安置仪器：对中，整

33、平对中，整平参数设置：参数设置：输入棱镜常数、气象元素，选择测量单位，选择测距模式输入棱镜常数、气象元素，选择测量单位，选择测距模式测站设置：测站设置：输入仪器高、棱镜高、测站点的三维坐标输入仪器高、棱镜高、测站点的三维坐标后视定向：后视定向：输入后视点坐标或后视方向的方位角，观测后视点并确认无误输入后视点坐标或后视方向的方位角，观测后视点并确认无误 测量：测量：根据测量目的，启动相应的功能进行测量根据测量目的，启动相应的功能进行测量 南方南方NTS310系列全站仪使用操作系列全站仪使用操作 七、全站仪的使用七、全站仪的使用3 角度与距离角度与距离测量测量键盘及显示屏键盘及显示屏3 角度与距离

34、角度与距离测量测量仪器键盘功能仪器键盘功能3 角度与距离角度与距离测量测量屏幕显示符号意义屏幕显示符号意义3 角度与距离角度与距离测量测量1 1、角度测量、角度测量（1）盘左照准第一个目标）盘左照准第一个目标A，设置设置A方向的水平度盘读数为方向的水平度盘读数为00000。（2）照准第二个目标）照准第二个目标B，显示相应的水平度盘读数。，显示相应的水平度盘读数。OAB *大多数全站仪，开机即进入角度测量大多数全站仪，开机即进入角度测量模式，也可以按角度测量键，使全站仪处模式，也可以按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式。于角度测量模式。V：820930 HR：900930 置零 锁定 置盘 P

35、1水平角置零 OK?-是 否V：820930HR：00000 置零 锁定 置盘 P1V：820930HR：670930 置零 锁定 置盘 P13 角度与距离角度与距离测量测量 将照准目标将照准目标 的读数设置为任意某一读数的方法，例如照准的读数设置为任意某一读数的方法，例如照准 A 目标，目标，设置读数为设置读数为 1501020。V：1220930 HR：900930 置零 锁定 置盘 P1水平角设置 HR：输入 -回车水平角设置 HR：150.1020输入 -回车 V：1220930 HR：1501020 置零 锁定 置盘 P1OAB3 角度与距离角度与距离测量测量2、距离测量、距离测量（

36、1）设置大气改正值或输入气象元素（气温、气压）；）设置大气改正值或输入气象元素（气温、气压）；（2）输入棱镜常数）输入棱镜常数（若已设置过且未更换棱镜，此处可省略若已设置过且未更换棱镜，此处可省略）；（3）选择测距模式（精测）选择测距模式（精测/粗测粗测/跟踪）；跟踪）；（4）距离测量：照准目标棱镜中心，按测距键，距离开始）距离测量：照准目标棱镜中心，按测距键，距离开始 测量，测距完成后，显示（平距测量，测距完成后，显示（平距/斜距斜距/垂距）垂距）3 角度与距离角度与距离测量测量 测量：在测角模式下，瞄准目标棱镜中心，按测距键测量：在测角模式下，瞄准目标棱镜中心，按测距键 ，进行距离测，进行

37、距离测量，显示量，显示HR、HD、VD，再按测距键，显示，再按测距键，显示V、HR、SD。V：820930HR：000000 置零 锁定 置盘 P1 HR：00000 HD：*r 测量 模式 S/A P13 角度与距离角度与距离测量测量3 3、坐标测量、坐标测量3 角度与距离角度与距离测量测量ABXABYABSABDABZ（上）（上）X（北）（北）Y（东）（东）hABOABXABYABSABDABZ（上）（上）X（北）（北）ABY（东）（东）OX平面坐标测量原理平面坐标测量原理APDAPXAPYAPAPXYAPAPAAPAPDyyyysinAPAPAAPAPDxxxxcosBAPABAP三维坐

38、标测量原理三维坐标测量原理3 角度与距离角度与距离测量测量APAPhHHsinAPhhivSivDtgiv 高程测量原理高程测量原理3 角度与距离角度与距离测量测量 坐标测量操作步骤坐标测量操作步骤（1 1）输入测站点的三维坐标。）输入测站点的三维坐标。（2 2）设置棱镜常数（）设置棱镜常数（若已设置过且未更换棱镜，此处可省略若已设置过且未更换棱镜，此处可省略）。）。（3 3）设置大气改正值或气温、气压值。）设置大气改正值或气温、气压值。（4 4）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。（5 5）后视定向：设定后视方向方位角或输入后视点坐标，并检测无误。）后视定向：设定后

39、视方向方位角或输入后视点坐标，并检测无误。（6 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）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。的三维坐标。3 角度与距离角度与距离测量测量3 角度与距离角度与距离测量测量3 角度与距离角度与距离测量测量3 角度与距离角度与距离测量测量3 角度与距离角度与距离测量测量3 角度与距离角度与距离测量测量 4、全站仪的坐标放样测量全站仪的坐标放样测量（1）坐标放样原理）坐标放样原理 坐标放样功能用于在实地上定出其坐标值为已知的点。坐标放样功能用于在实地上定出其坐标值为已知的点。测站设置和后视定向完成后，输入待放样点坐

40、标后，全站仪计算测站设置和后视定向完成后，输入待放样点坐标后，全站仪计算出放样所需水平角和平距值并存储于内部存储器中。出放样所需水平角和平距值并存储于内部存储器中。对预估点观测（当前棱镜位置的水平角和距离测量），仪器计算对预估点观测（当前棱镜位置的水平角和距离测量），仪器计算并显示待放样值与实测值之差（显示值并显示待放样值与实测值之差（显示值=实测值实测值-放样值）。放样值）。3 角度与距离角度与距离测量测量测站设置测站设置 输入测站点坐标、仪器高、棱镜高输入测站点坐标、仪器高、棱镜高后视定向设置后视定向设置 输入后视点坐标或后视方向的方位角输入后视点坐标或后视方向的方位角已知坐标点的放样已知

41、坐标点的放样 输入待放样点坐标，预估待放样点的输入待放样点坐标，预估待放样点的位置并安置棱镜，观测棱镜，根据仪器显示位置并安置棱镜，观测棱镜，根据仪器显示的角度差和距离差调整棱镜位置，直至角度的角度差和距离差调整棱镜位置，直至角度差和距离差为零（或给定数值）。差和距离差为零（或给定数值）。（2）坐标放样测量的实施）坐标放样测量的实施3 角度与距离角度与距离测量测量 三角高程测量3 角度与距离角度与距离测量测量3 角度与距离角度与距离测量测量 三角高程测量三角高程测量（trigonometric leveling）测站向照准点观测竖直角和距离，利用三角公式，测站向照准点观测竖直角和距离，利用三角

42、公式，计算测站点与照准点之间的高差。计算测站点与照准点之间的高差。一、三角高程测量原理一、三角高程测量原理sinhsD tg sintanABhhivsivDiv3 角度与距离角度与距离测量测量分析：分析：三角高程测量的根本目的是获得地面点间的高差三角高程测量的根本目的是获得地面点间的高差高差是什么？高差是什么？必须考虑地球曲率对高差的影响必须考虑地球曲率对高差的影响还必须考虑大气折光对高差的影响还必须考虑大气折光对高差的影响3 角度与距离角度与距离测量测量（1）关于地球曲率对高差的影响）关于地球曲率对高差的影响 球差球差 f1212DfhR D/m 10 50 100 200 500 100

43、0h/mm 0.0 0.2 0.8 3.1 19.6 78.5222()()RhRD 222222()2()(2)()()2RhRhRDhhRDDhhR 3 角度与距离角度与距离测量测量（2）关于大气折光对高差的影响）关于大气折光对高差的影响 气差气差 f2222DfR 因为大气垂直折光而导致观测视线是弯曲的，因为大气垂直折光而导致观测视线是弯曲的，设设 R为光程曲线的曲率半径，则仿照球差（为光程曲线的曲率半径，则仿照球差（f1）写）写出气差（出气差（f2）：2222222DRDDfkRRRRRkRR3 角度与距离角度与距离测量测量12222sinsin22sin(1)2ABhsivffDDs

44、ivkRRDsivkR 2tan(1)2ABDhDivkR 或或影响因素：影响因素：距离测量的精度、竖直角测量的精度、距离测量的精度、竖直角测量的精度、仪器高量取的精度、觇标高量取的精度、仪器高量取的精度、觇标高量取的精度、大气垂直折光系数的确定大气垂直折光系数的确定二、影响三角高程测量精度的因素分析二、影响三角高程测量精度的因素分析3 角度与距离角度与距离测量测量三、关于三角高程测量的研究与应用三、关于三角高程测量的研究与应用3 角度与距离角度与距离测量测量 早在公元前早在公元前2世纪前后，就发现了大气折射现象，认识到大气折射影世纪前后，就发现了大气折射现象，认识到大气折射影响大地测量结果的

45、准确性。公元响大地测量结果的准确性。公元2世纪希腊大天文学家世纪希腊大天文学家托勒密托勒密详细论述了详细论述了大气折射问题。大气折射问题。16世纪。法国学者卡西尼于世纪。法国学者卡西尼于17世纪首先根据正弦定律建世纪首先根据正弦定律建立了大气折射理论。其他一些著名的科学家如英国的立了大气折射理论。其他一些著名的科学家如英国的牛顿牛顿、布拉得雷布拉得雷、法国的法国的拉普拉斯拉普拉斯、德国的、德国的高斯高斯等人都对大气折射有所研究。等人都对大气折射有所研究。国际大地测量协会（国际大地测量协会（IAG）历来重视）历来重视大地测量折射大地测量折射的研究，举行过的研究，举行过多次国际性会议，鼓励协作，旨

46、在解决有关的问题。多次国际性会议，鼓励协作，旨在解决有关的问题。国内学者对国内学者对“三角高程测量三角高程测量”的研究也是非常地活跃，国家自然科的研究也是非常地活跃，国家自然科学基金多次资助该课题的研究。学基金多次资助该课题的研究。3 角度与距离角度与距离测量测量三、关于三角高程测量的研究与应用三、关于三角高程测量的研究与应用3 角度与距离角度与距离测量测量 测量学测量学第七章第七章 高程控制测量高程控制测量 3 三角高程测量三角高程测量 3 角度与距离角度与距离测量测量三、关于三角高程测量的研究与应用三、关于三角高程测量的研究与应用3 角度与距离角度与距离测量测量3 角度与距离角度与距离测量测量