数字测图课件：05dt.ppt

1、Digital Topography数字地形测量学数字地形测量学5.1 钢尺量距钢尺量距5.2 光学视距法测距光学视距法测距5.3 电磁波测距电磁波测距5.4 三角高程测量三角高程测量数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学 距离量测是确定地面点位观测量之一距离量测是确定地面点位观测量之一. . 测量测量地面两点之间的水平距离。地面两点之间的水平距离。其方法包括其方法包括: :钢尺量距钢尺量距光学视距法光学视距法电磁波测距电磁波测距GPSGPS测距测距数字地形测量学数字地形测量学工具工具:钢尺、测钎、标杆、垂球钢尺、测钎、标杆、垂球数字地形测量学数字地形测量学1 外业测量外业测

2、量 当直线距离超过一个尺段时，需进行直线定线当直线距离超过一个尺段时，需进行直线定线. .AB数字地形测量学数字地形测量学 2)2) 经纬仪定线经纬仪定线 将经纬仪安置于将经纬仪安置于A A点，瞄准点，瞄准B B点，然后在点，然后在ABAB的视的视线上用钢尺量距，依次定出比钢尺一整尺略短的尺线上用钢尺量距，依次定出比钢尺一整尺略短的尺段端点段端点1 1，2 2，。在各尺段端点打入木桩，桩顶高。在各尺段端点打入木桩，桩顶高出地面出地面5cm5cm10cm10cm，在每个桩顶刻划十字线，其中，在每个桩顶刻划十字线，其中一条在一条在ABAB方向上，另一条垂直方向上，另一条垂直ABAB方向，以其交点作

3、方向，以其交点作为钢尺读数的依据。为钢尺读数的依据。A1325B4数字地形测量学数字地形测量学平坦地面的量距平坦地面的量距A A、B B两点间的水平距离为：两点间的水平距离为：qnlD式中：式中：n n 尺段数；尺段数； l l 钢尺的尺长；钢尺的尺长； q q 不足一整尺的余长不足一整尺的余长。数字地形测量学数字地形测量学 为了校核、提高精度，还要进行返测，用往、返测为了校核、提高精度，还要进行返测，用往、返测长度之差长度之差 与全长平均数与全长平均数 之比，并化成分子为之比，并化成分子为1 1的分数来衡量距离丈量的精度。这个比值称为相对误的分数来衡量距离丈量的精度。这个比值称为相对误差差K

4、 K：D平均D返往平均DDDK1 平坦地区钢尺量距相对误差不应大于1/3000数字地形测量学数字地形测量学倾斜地面丈量倾斜地面丈量 在困难地区钢尺量距相对误差不应大于1/1000 当地面坡度较大，不可能将整根钢尺拉平丈量时，则可将直线分成若干小段进行丈量。每段的长度视坡度大小、量距的方便而定。数字地形测量学数字地形测量学2 丈量距离的成果整理丈量距离的成果整理经过检定的钢尺长度可用尺长方程：000)(lttlllt温度为t时的钢尺实际长度；钢尺的名义长度；尺长改正值，即温度在 时钢尺全长改正数；钢尺膨胀系数，一般取=1.25 钢尺检定时的温度；量距时的温度。tl0ll0tt105)(10C0t

5、数字地形测量学数字地形测量学2 丈量距离的成果整理丈量距离的成果整理 精密量距结果应进行以下三项改正1) 尺长改正2) 温度改正lllld0lttlt)(0l 全长改正数0l 名义长度0l 任一尺段 钢尺膨胀系数 t 丈量时温度 t0 标准温度数字地形测量学数字地形测量学当为斜距时应换算成平距d，则倾斜改正值为：llhllhlldlh21222122)1 ()(将上式 项展开成级数： 2122)1 (lh3424422821)821 (lhlhlhlhllh取第一项lhlh223) 倾斜改正 每一尺段改正后的水平距离为：htdlllld数字地形测量学数字地形测量学用一般的量距方法，量距精度只达

6、到用一般的量距方法，量距精度只达到用精密方法量距，精度达到：用精密方法量距，精度达到：5000110001400001100001数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学视距测量是根据几何光学原理间接测距方法。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，距离相对精度为离相对精度为 , ,因此用于因此用于精度要求较低精度要求较低的测量工作中。的测量工作中。30012

7、001视线水平时，视距测量测得是水平距离。视线倾视线水平时，视距测量测得是水平距离。视线倾斜时，为求得水平距离还须测出竖角。也可求得斜时，为求得水平距离还须测出竖角。也可求得测站至目标的高差。即视距三角高程测量。测站至目标的高差。即视距三角高程测量。1 1、概述、概述数字地形测量学数字地形测量学OABC lS22 ctglS 视距测量变化而变化，称为定角随不变时，当lS 线视距测量变化而变化，称为定基随不变时，当 Sl利用水准仪与经纬仪等的望远镜观测标尺时，由透镜成像利用水准仪与经纬仪等的望远镜观测标尺时，由透镜成像原理的三角形相似原理，相似三角形对应边长成比例，间接求原理的三角形相似原理，相

8、似三角形对应边长成比例，间接求测出两点间的距离的测距方法。在相似三角形中，测视距时的测出两点间的距离的测距方法。在相似三角形中，测视距时的观测值的不同，视距测量又可分为两种类型：观测值的不同，视距测量又可分为两种类型： 定角视距法定角视距法 定基线视距法定基线视距法数字地形测量学数字地形测量学 普通视距测量的精度一般为1/2001/300，但由于操作简便，不受地形起伏限制，可同时测定距离和高差，被广泛用于测距精度要求不高的地形测量中。 视距测量是利用视距测量是利用视距丝视距丝配合配合标尺标尺读数来完成的。读数来完成的。望远镜十字丝环望远镜十字丝环视距丝视距丝数字地形测量学数字地形测量学1) 视

9、准轴水平时的视距公式仪器中心十字丝分划板物镜GQMlmgqNOS 1221flfpbffS 内调焦望远镜1F2F1f2fPbapbbb lKlS100 数字地形测量学数字地形测量学对于倒像望远镜：下丝在标尺上的读数为a，上丝在标尺上的读数为b，视距间隔 l（l=a-b），则水平距离D有：KlDlD2211h2 固定值固定值（约（约34342323）1a2a1b2b1v2vl2l112AD1D2ih2通常情况下k=100lKlD1001) 视准轴水平时的视距公式数字地形测量学数字地形测量学2) 视准轴倾斜时的视距公式 l 2000coscoscoscosKlDSKlKlDllEFl OMNEF2

10、 2 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 2coscoscosKlDSKlDKl 902190902190 NFOMEO数字地形测量学数字地形测量学3、 视距测量误差及注意事项视距测量误差及注意事项此外还有：标尺分划误差、竖直角观测误差、此外还有：标尺分划误差、竖直角观测误差、 视距常数误差等。视距常数误差等。视距测量差视距测量差数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学 电磁波测距的基本原理：电磁波测距的基本原理：通过测定电磁波在待测距离两端通过测定电磁波在待测距离两端点间往返传播的时间，利用电磁波在大气中的传播速度来点间往返传播的时间，利用电磁波在大气

11、中的传播速度来确定其距离。确定其距离。1、基本原理数字地形测量学数字地形测量学 将电磁波作为载波进行距离测量，其公式为：将电磁波作为载波进行距离测量，其公式为： 式中式中C：电磁波在大气中的传播速度，它根据观测时的电磁波在大气中的传播速度，它根据观测时的 气象条件来确定；气象条件来确定； t ： 电磁波在被测距离上往返传播时间。电磁波在被测距离上往返传播时间。 由于由于 C可以根据电磁波在真空中的传播速度可以根据电磁波在真空中的传播速度C0来精确推求，所以，来精确推求，所以，只要设法测定时间只要设法测定时间 t 便可以求出待测距离便可以求出待测距离D。tCD21 电磁波测距仪的优点：电磁波测距

12、仪的优点： 1、测程远、精度高。、测程远、精度高。 2、受地形限制少、受地形限制少等优点。等优点。 3、作业快、工作强度低。、作业快、工作强度低。数字地形测量学数字地形测量学光电测距的种类光电测距的种类电磁波测距仪按采用的载波的不同，可分为：电磁波测距仪按采用的载波的不同，可分为： 光电测距仪光电测距仪(激光测距仪激光测距仪, 红外测距仪红外测距仪) ； 微波测距仪微波测距仪 根据测定时间根据测定时间 t 的方法不同，分为：的方法不同，分为： 脉冲式测距仪；相位式测距仪脉冲式测距仪；相位式测距仪 电磁波测距仪按测程来分，可分：电磁波测距仪按测程来分，可分： 短程短程 (3km 内）；中程（内）

13、；中程（ 3km至至15km）；）； 远程（远程（15km以上）以上） 电磁波测距仪按载波数来分，可分：电磁波测距仪按载波数来分，可分： 单载波；单载波； 双载波双载波； 三载波；三载波； 电磁波测距仪按发射目标来分，可分：电磁波测距仪按发射目标来分，可分： 无反射目标；有反射目标（反射镜）；有源反射器（应答机）无反射目标；有反射目标（反射镜）；有源反射器（应答机） 根据测距的精度不同，电磁波测距仪又分为：根据测距的精度不同，电磁波测距仪又分为： 一级：一公里测距中误差（精度）小于等于一级：一公里测距中误差（精度）小于等于5mm； 二级：一公里测距中误差（精度）大于二级：一公里测距中误差（精度

14、）大于5mm小于等于小于等于10mm；数字地形测量学数字地形测量学测距仪的精度测距仪的精度：)10(6bDamD式中：式中：mD 测距中误差，单位为测距中误差，单位为mm； a 固定误差，单位为固定误差，单位为mm； b 比例误差；比例误差； D 以以km为为 单位的距离。单位的距离。 RED mini短程红外测距仪的精度为短程红外测距仪的精度为 当距离D为0.6km时，测距精度是测距精度是mD=5.8mm。 ( 通常写作通常写作ppm)1055(6DmmmD610数字地形测量学数字地形测量学脉冲式光电测距仪是将发射光波的光强调制成脉冲式光电测距仪是将发射光波的光强调制成一定频率的尖脉冲，通过

15、测量发射的尖脉冲在待测一定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲在待测距离上往返传播的时间来计算距离。距离上往返传播的时间来计算距离。脉冲测距原理图002fqqTtD：脉冲的振荡频率0fq：计数器计得的时钟 脉冲个数 计数器只能记忆整数个时钟脉冲，不计数器只能记忆整数个时钟脉冲，不 足一周期的时间被丢掉了。测距精度较足一周期的时间被丢掉了。测距精度较 低，一般在低，一般在“米米”级，最好的达级，最好的达“分米分米”级。级。数字地形测量学数字地形测量学*相位式光电测距仪是将发射光强调制成正弦波的形式，通过测量正弦光波在相位式光电测距仪是将发射光强调制成正弦波的形式，通过测量正弦光波在待测距离上往、返

16、传播的相位移来解算时间。从而求得距离。待测距离上往、返传播的相位移来解算时间。从而求得距离。* 1）相位法测距仪的工作基本原理相位法测距仪的工作基本原理将返程的正弦波以棱镜站为中心对称展开后的图形：N2数字地形测量学数字地形测量学 由光源发出的光通过调制器调制后，成为光强随高频信由光源发出的光通过调制器调制后，成为光强随高频信号变化的调制光，射向测线的另一端的反射镜，同时调制光号变化的调制光，射向测线的另一端的反射镜，同时调制光另一部分送入相位计作为参考信号。射向反射镜的调制光被另一部分送入相位计作为参考信号。射向反射镜的调制光被反射后，被接收器接收，然后由相位计将参考信号和接收信反射后，被接

17、收器接收，然后由相位计将参考信号和接收信号进行比较，并由显示器显示出调制光在被测距离上往返传号进行比较，并由显示器显示出调制光在被测距离上往返传播所引起的相位移播所引起的相位移 。 数字地形测量学数字地形测量学 由于D2 2 tft，所以fNt22）（NN2)2(2NfcD则：式中 ，2N10 N2）相位式测距仪的基本测距公式 往程返程2NDDN2数字地形测量学数字地形测量学*推导过程推导过程:调制光全程的相位变化为：调制光全程的相位变化为：* 而调制光在测线上往返传播的时间为：而调制光在测线上往返传播的时间为：* 则用相位表示的测距公式为：则用相位表示的测距公式为：ft2（1）（2）（3）2

18、2D2NfCtCD22121数字地形测量学数字地形测量学* 将将 （1）式代入（）式代入（3）式，可得：）式，可得：* 从图可以看出：从图可以看出：* 比较（比较（4）式和（）式和（5）式得：）式得： * 在相位式测距中的相位计只能测定全程相位移尾数在相位式测距中的相位计只能测定全程相位移尾数 ，而无法测定整周期数而无法测定整周期数 N，（，（4）式有多值解。式有多值解。)2(2ND)(21ND（4）（5）2数字地形测量学数字地形测量学* 3）确定确定N值的方法值的方法* 当当N = 0时，时，D有唯一解。有唯一解。*可见，要可见，要 N = 0，则必须选用较长的测尺长度即较低的测尺则必须选用

19、较长的测尺长度即较低的测尺频率。取频率。取 *可求出测尺长度相应的测尺频率，由于仪器的测相系统成在可求出测尺长度相应的测尺频率，由于仪器的测相系统成在测相误差，其值一般达测相误差，其值一般达*它对测距精度的影响将随测尺长度的增大而增大它对测距精度的影响将随测尺长度的增大而增大。令则2D称为测尺长度310skmCC/10350fC22222fCD数字地形测量学数字地形测量学 如何解决如何解决扩大测程扩大测程和和提高精度提高精度的矛盾呢？的矛盾呢？ 采用一组测尺来组合测距，以短测尺（频率高的调制波，又称精采用一组测尺来组合测距，以短测尺（频率高的调制波，又称精测尺）保证精度测尺）保证精度 ，以长测

20、尺（频率低的调制波，又称粗测尺）保，以长测尺（频率低的调制波，又称粗测尺）保证测程。这样就解决了多值解的问题。证测程。这样就解决了多值解的问题。 测尺频率f测尺长度u精 度 1cm10cm1m10m100m10m1km10km 100km100m15MHz1.5MHz15kHz1.5kHz150kHz精度：310fC20skmC/10350数字地形测量学数字地形测量学 相位式测距仪相位式测距仪 N 值的确定值的确定 例：例：欲使某相位测距仪的测程达到欲使某相位测距仪的测程达到10km,测距精度达到测距精度达到1mm， 问需多少个光尺？它们的频率分别为多少？问需多少个光尺？它们的频率分别为多少？

21、 解: 选 则 准确测得“公里”、“百米” ， “十米”的值存在误差。 选 则 准确测得“十米”、“米”， “分米”的值存在误差。 选 则 准确测得“分米”、“厘米”， 估读到“毫米” 。 km101 kHzf151 m1002 MHzf5 . 12 m13 MHzf1503 mDNmuNmu23.678679. 01000832. 0102211 例：例：数字地形测量学数字地形测量学加常数加常数:如果测距仪的仪器内光路等效反射面和仪器的安置中心不一致，以如果测距仪的仪器内光路等效反射面和仪器的安置中心不一致，以及镜站反射镜等效反射面和反射镜安置中心不一致，使仪器所测得的距离及镜站反射镜等效反

22、射面和反射镜安置中心不一致，使仪器所测得的距离与实际的距离不相等，其差数称为加常数。与实际的距离不相等，其差数称为加常数。由于仪器的加常数为一固定值，可预置在仪器中，使之测距时自动加以改由于仪器的加常数为一固定值，可预置在仪器中，使之测距时自动加以改正。但是仪器在使用一旦时间后，此加常数可能会有变化，应进行检验，正。但是仪器在使用一旦时间后，此加常数可能会有变化，应进行检验，测出加常数的变化值（剩余加常数）对观测成果加以改正。测出加常数的变化值（剩余加常数）对观测成果加以改正。 乘常数乘常数: 测距仪在使用过程中，实际的调制光频率与设计的标准频率之间有偏差时，测距仪在使用过程中，实际的调制光频

23、率与设计的标准频率之间有偏差时，将会影响测距成果的精度，其影响与距离的长度成正比。将会影响测距成果的精度，其影响与距离的长度成正比。 设设 f 为标准频率，假定无误差；为标准频率，假定无误差； f 为实际工作频率；为实际工作频率；乘常数为：乘常数为： 则乘常数改正值：则乘常数改正值： DRR D 式中式中D为实测距离值，单位为实测距离值，单位km，R单位单位mm/km。1 1）仪器常数改正）仪器常数改正fffR数字地形测量学数字地形测量学加常数加常数K=L L （mm）乘常数乘常数R的单位是的单位是mm/km对于观测值为对于观测值为L 的距离，其常数改正值为：的距离，其常数改正值为：LRKLk

24、数字地形测量学数字地形测量学 测距仪进行作业时的大气状态一般不会与假定大气状态相同测距仪进行作业时的大气状态一般不会与假定大气状态相同，故应加入，故应加入气象改正。气象改正数与气压和温度有关，在测距时可用气象改正表查气象改正。气象改正数与气压和温度有关，在测距时可用气象改正表查取气象改正值进行改正。在全站仪中，可对仪器预设气压和温度，仪器取气象改正值进行改正。在全站仪中，可对仪器预设气压和温度，仪器将自动进行气象改正。将自动进行气象改正。 LtPLt003661. 013872. 096.278式中：式中：LtLt气象改正值，单位为气象改正值，单位为mm； P测站气压，单位为测站气压，单位为m

25、mHg， 1 mmHg=133.322Pa； t测站温度，单位为测站温度，单位为C C； LL距离，单位为距离，单位为km km 。2 2）气象改正）气象改正数字地形测量学数字地形测量学 不同型号的测距仪，气象改正公式的系数也不同，在仪器不同型号的测距仪，气象改正公式的系数也不同，在仪器使用说明书内给出了气象改正计算公式。使用说明书内给出了气象改正计算公式。 气象改正也可用附在仪器使用说明书内的气象改正表，以气象改正也可用附在仪器使用说明书内的气象改正表，以测距时测定的气温和气压为引数直接查取气象改正值。测距时测定的气温和气压为引数直接查取气象改正值。数字地形测量学数字地形测量学 当测线两端不

26、等高时，所测得距离为倾斜距离当测线两端不等高时，所测得距离为倾斜距离 ，水，水平距离为：平距离为： ZDDDsincosD3 3）倾斜改正）倾斜改正 其中，其中， 为测线的倾斜角为测线的倾斜角 ，Z 为天顶距为天顶距 数字地形测量学数字地形测量学测距仪的精度一般用下式表示：测距仪的精度一般用下式表示： 式中式中:D为实测距离，以为实测距离，以km为单位。为单位。 A为仪器标称精度中的固定误差，以为仪器标称精度中的固定误差，以mm为单位；为单位； B为仪器标称精度中的比例误差系数，以为仪器标称精度中的比例误差系数，以mm/km为为单位；单位； 例如：某测距仪的标称精度为：例如：某测距仪的标称精度

27、为：3mm+3ppm,其表达的意其表达的意思是：思是： 该测距仪该测距仪 测距时的固定误差为：测距时的固定误差为：3mm; 测距时的比例误差为测距时的比例误差为310-6mm/km。)(DBAmD 数字地形测量学数字地形测量学KnfcnfcND 222 v 对于相位式光电测距仪，经分析，测距误差主要有三部分：对于相位式光电测距仪，经分析，测距误差主要有三部分： 比例误差比例误差： 由调制频率的误差、真空中光速值的误差、大由调制频率的误差、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。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：固定误差： 由测相

28、误差、仪器加常数的校准误差、测距仪由测相误差、仪器加常数的校准误差、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。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：周期误差： 由测距仪内部的光电信号串绕引起的以一定距由测距仪内部的光电信号串绕引起的以一定距 离（通常为一个精测尺长度）为周期重复出现的误差。离（通常为一个精测尺长度）为周期重复出现的误差。数字地形测量学数字地形测量学外观检视外观检视 配件、附件是否齐全，型号是否匹配；配件、附件是否齐全，型号是否匹配；仪器部件的功能检测仪器部件的功能检测 望远镜，望远镜， 制制 动、微动螺旋，电动、微动螺旋，电 源，源，

29、 显示窗，按显示窗，按键（钮）等；键（钮）等；实测距离检查工作状态和性能实测距离检查工作状态和性能数字地形测量学数字地形测量学 加常数简易测定法加常数简易测定法BCBAijijijCBCAABACSSBSSSSSCSSA,:)(21,:,: 六段比较法测定加、乘常数六段比较法测定加、乘常数BACBACSSSK 数字地形测量学数字地形测量学 平台法平台法 由近及远测定反射由近及远测定反射镜在各点处的距离，镜在各点处的距离，反射镜每次移动距离反射镜每次移动距离为为u/40 (u为精测尺长为精测尺长)，依次测出依次测出40个点至测个点至测站的站的距离。距离。 周周期期误误差差项项为为加加常常数数；的

30、的改改正正数数为为点点的的实实测测距距离离；测测站站至至的的改改正正数数为为点点的的实实测测距距离离；测测站站至至iiiiiiiAudKDDDviDdiDAKDv sin;40/;1;1sin000数字地形测量学数字地形测量学8 光电测距的注意事项光电测距的注意事项(1)(1) 防止日晒雨淋，在仪器使用和运输中应注意防震。防止日晒雨淋，在仪器使用和运输中应注意防震。(2) (2) 严防阳光及强光直射物镜，以免损坏光电器件。严防阳光及强光直射物镜，以免损坏光电器件。(3)(3) 仪器长期不用时，应将仪器长期不用时，应将电池取出电池取出。 (4)(4) 测线应离开地面障碍物一定高度，避免通过发热体

31、测线应离开地面障碍物一定高度，避免通过发热体 和较宽水面上空，避开强电磁场干扰的地方。和较宽水面上空，避开强电磁场干扰的地方。(5)(5) 镜站的后面不应有反光镜和强光源等背景干扰。镜站的后面不应有反光镜和强光源等背景干扰。(6)(6) 应在大气条件比较稳定和通视良好的条件下观测应在大气条件比较稳定和通视良好的条件下观测。数字地形测量学数字地形测量学 经纬仪瞄准觇牌中心的视线与测距仪经纬仪瞄准觇牌中心的视线与测距仪瞄准反射棱镜中心的视线保持平行。瞄准反射棱镜中心的视线保持平行。 调整经纬仪望远镜，使十字调整经纬仪望远镜，使十字 丝对丝对 准反射棱镜的觇牌中心准反射棱镜的觇牌中心 调整测距仪望远

32、镜，使十字丝对准调整测距仪望远镜，使十字丝对准反射棱镜中心反射棱镜中心数字地形测量学数字地形测量学1、试述相位式光电测距仪工作的基本原理。试述相位式光电测距仪工作的基本原理。2、相位法测距为什么要用两个或多个频率测距？、相位法测距为什么要用两个或多个频率测距？3、电磁波测距中应加哪些改正，才能获得两点间的、电磁波测距中应加哪些改正，才能获得两点间的 水平距离？水平距离？4、光电测距的误差来源有哪些？、光电测距的误差来源有哪些？ 数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学贵州北盘江大桥数字地形测量学数字地形测量学1几何水准测量2三角高程测量C4E1D23 精度高精度高 操作简单操作

33、简单优优点点 视线短，受地形限制大视线短，受地形限制大 速度慢，劳动强度大速度慢，劳动强度大缺缺点点ABABh DiS tggsv 速度快，简便灵活速度快，简便灵活 不受地形限制不受地形限制优优点点 精度较低精度较低 曲率和折光影响曲率和折光影响缺缺点点适适用用范范围围建立国家高程控制点及测定建立国家高程控制点及测定高级地形控制点的高程高级地形控制点的高程在地面高低起伏较大或不在地面高低起伏较大或不便于水准测量的地区便于水准测量的地区常规方法常规方法数字地形测量学数字地形测量学 当地形高低起伏、高差较大不便于水准测量时，可以用当地形高低起伏、高差较大不便于水准测量时，可以用三角高程测量的方法测

34、定两点间的高差，从而推算各点的高三角高程测量的方法测定两点间的高差，从而推算各点的高程。程。 三角高程测量（三角高程测量（trigonometric leveling），通过观测），通过观测两点间的水平距离和天顶距（或高度角）求定两点间高差的两点间的水平距离和天顶距（或高度角）求定两点间高差的方法。它观测方法简单，不受地形条件限制，是测定大地控方法。它观测方法简单，不受地形条件限制，是测定大地控制点高程的基本方法。制点高程的基本方法。在山区和丘陵地区仍得到广泛应用。在山区和丘陵地区仍得到广泛应用。 1、三角高程测量三角高程测量原理原理数字地形测量学数字地形测量学直觇反觇1、三角高程测量三角高程

35、测量原理原理ABivD hAB tanD大 地 水大 地 水准面准面HAHBBAABABABBAABABABviShviDhsintan（S为斜距）为斜距）已知已知AB水平距离水平距离D， A点高程点高程HA，在测站在测站A观测垂直角观测垂直角 ，则：，则：ABABhHH：B 点的高程数字地形测量学数字地形测量学RABIGFEDCAHAiBHABhpBvr0A0B SS大气折光的影响地球曲率的影响1、三角高程测量三角高程测量原理原理数字地形测量学数字地形测量学BAABABBAABABBAABABABviCSShCRKviSRKShvSRKiSRShSEG2002002020000tan C21

36、21tan221tantan90IEG称为球气差系数；BAABvrEGpiHH 1、三角高程测量三角高程测量原理原理单向三角高程测量单向三角高程测量 数字地形测量学数字地形测量学 距离归算距离归算 椭球面上的边长计算单向观测高差椭球面上的边长计算单向观测高差高斯平面上的边长计算单向观测高差高斯平面上的边长计算单向观测高差BAmABABviCSRHSh 21tan ABBAABABABmmABhviCddhdhRyRHhh 222tantan)2( BAABABviCSSh 200tan dSS0面面上上的的距距离离为为高高斯斯投投影影dRyRHdSRydSRHSSmmm 22022021211

37、距离归算距离归算数字地形测量学数字地形测量学ABBBAABAABABBAABBAABBAABBAABBABABAABBAABABABhvividhhhCChvidCdhhvidCdh )(21)2121tan)(21tantan)(22（）（对对向向 采用对向三角高程测量由于观测是在同样情况下进行的，两相对方向上的折光系数采用对向三角高程测量由于观测是在同样情况下进行的，两相对方向上的折光系数k可以认为近似相同可以认为近似相同,因而因而数字地形测量学数字地形测量学对向观测计算高差基本公式（续）对向观测计算高差基本公式（续） 在精密三角高程测量中，通常采用高低棱镜，同时对向观测。数字地形测量学数

38、字地形测量学BPAPBa aIiStanPBPBaSPBBvPBhPAa aAvStanPAPAaSPA21tan2BPBPBPBBPBKhSivSRa-=+ -+21tan2APAPAPAAPAKhSivSRa-=+ -+(h ) ()ABABPPAPPBhHHHHh=-=+-+中间法观测计算高差基本公式中间法观测计算高差基本公式数字地形测量学数字地形测量学1）附合附合三角高程路线：三角高程路线：在两已知高程点间，由已知其水平距离在两已知高程点间，由已知其水平距离的若干条边组成的路线，用三角高程测量的方法的若干条边组成的路线，用三角高程测量的方法。对每条边都对每条边都进行进行往返测定高差往返

39、测定高差。ABCDEFG数字地形测量学数字地形测量学2）闭合三角高程路线三角高程路线数字地形测量学数字地形测量学3）独立高程点：独立高程点：由由2-3个已知高程点来确定一个未知高程的个已知高程点来确定一个未知高程的点，可用三角高程的方法求算其高程点，可用三角高程的方法求算其高程。ABCDEFP数字地形测量学数字地形测量学4）高程导线高程导线网网数字地形测量学数字地形测量学1）竖角的测定误差。）竖角的测定误差。2）边长的测定误差。 3）折光系数的误差折光系数的误差。4）仪器高、目标高的测定误差仪器高、目标高的测定误差。 当当m1.5,S 3.5km时，光电测距三角高程测量可达到四等水准测量时，光

40、电测距三角高程测量可达到四等水准测量的精度。当的精度。当m1.5,S 1.2km时可达到三等水准测量的精度。时可达到三等水准测量的精度。 实践表明，实践表明，当：当： m2.0,S 2km时，光电测距三角高程测量完全可以取代四等水时，光电测距三角高程测量完全可以取代四等水准准测量。测量。数字地形测量学数字地形测量学 天顶距观测受到地面大气折光的严重影响。在三角高程测量天顶距观测受到地面大气折光的严重影响。在三角高程测量中，折光角取决于测站与观测目标之间大气的物理条件，特别中，折光角取决于测站与观测目标之间大气的物理条件，特别是大气密度向上的递减率。在实际施测中，不可能充分地掌握是大气密度向上的

41、递减率。在实际施测中，不可能充分地掌握大气的物理条件来计算折光角，一般只能估计它的概值，或者大气的物理条件来计算折光角，一般只能估计它的概值，或者采取适当措施削弱它对最后结果的影响。采取适当措施削弱它对最后结果的影响。 数字地形测量学数字地形测量学取三个方向用钢尺认真地量测三次取平均值采用中间法观测或对向观测测距测距仪器仪器测距测距方法方法气象影气象影响响 边长误边长误差差采用光电测距仪等高精度测距仪器地区地区气候气候季节季节视线视线高度高度地面地面覆盖覆盖物物大气折大气折光影响光影响K K值在变化，值在变化，无法精确测定无法精确测定竖角观测时间最好在地方时10时至16时之间，最好能够同时对向

42、观测。改进照准目标的标志读数读数误差误差照准照准误差误差 它对高差测定的影响与推算高差的边长成正比。竖盘竖盘 指标差指标差竖角观测竖角观测误差误差误差来源及消除措施误差来源及消除措施数字地形测量学数字地形测量学 布设全站仪三角高程路线布设全站仪三角高程路线 安置全站仪安置全站仪 安置反光镜安置反光镜 施测：测量竖直角；水平距离、施测：测量竖直角；水平距离、 仪器高和目标高仪器高和目标高 内业数据整理与评定内业数据整理与评定数字地形测量学数字地形测量学仪仪器器竖直角测竖直角测回数回数竖盘竖盘指标差指标差竖直角竖直角较较 差差直反觇直反觇高差较差高差较差路线高差附路线高差附合差合差J237740D

43、20DJ22101060D30DJ62252580D40D三角高程测量的技术要求三角高程测量的技术要求数字地形测量学数字地形测量学三角高程测量的外业施测三角高程测量的外业施测三角高程测量的外业观测应与平面控制观测同时进行三角高程测量的外业观测应与平面控制观测同时进行 1、量取仪器高度、量取仪器高度(i)及觇标高及觇标高(v) 2、竖直角观测和距离、竖直角观测和距离 3、在三角高程测量时应尽可能地采用对向直、反觇观测，以略弱气曲差对高差、在三角高程测量时应尽可能地采用对向直、反觇观测，以略弱气曲差对高差观测值的影响观测值的影响三角高程测量的外业验算三角高程测量的外业验算1、由三角高程测量的对向观

44、测所求得的直、反测高差、由三角高程测量的对向观测所求得的直、反测高差(经过两差改正经过两差改正)之差之差hAB=hAB-hBA三角高程测量技术要求的规定三角高程测量技术要求的规定 2、三角高程符、三角高程符(闭闭)合路线的符合路线的符(闭闭)合高差合高差fh=h观观-(H终终-H始始) 三角高程测三角高程测量技术要求的规定量技术要求的规定 数字地形测量学数字地形测量学 1 1、绘制三角高程内业计算略图并抄录外业观测数据绘制三角高程内业计算略图并抄录外业观测数据 2 2、设计并编制三角高程内业计算表格、设计并编制三角高程内业计算表格 3 3、抄录点名、起算点高程及外业观测数据、抄录点名、起算点高

45、程及外业观测数据( (直、反觇高差平均值、边长）直、反觇高差平均值、边长） 4 4、计算三角高程路线附、计算三角高程路线附( (闭闭) )合差合差fhfh并检核并检核 5 5、按路线距离成比例反号分配附、按路线距离成比例反号分配附( (闭闭) )合差合差fhfh附附( (闭闭) )合差合差fhfh并检核对并检核对 6 6、计算各边高差平差值、计算各边高差平差值h h 7 7、计算各待定点高程平差值、计算各待定点高程平差值H H三角高程测量的内业平差计算三角高程测量的内业平差计算数字地形测量学数字地形测量学AB123hhviD项项目目反觇反觇直觇直觇反觇反觇直觇直觇反觇反觇直觇直觇反觇反觇直觇直

46、觇-02 30 55+02 34 09-00 54 43+0056 52-00 37 25+00 37 32+0032 26-00 27 421.5501.5001.5001.5001.5001.5001.7501.5001.4561.3831.3831.4771.4771.5181.5181.424220.005184.617267.904206.1333B2312A1-1.725+1.713-1.7372.941-2.929+2.9533.044-3.052+3.0359.756-9.752+9.761数字地形测量学数字地形测量学点名点名高高 程程高差平差值高差平差值高差观测值高差观测值水平距离水平距离AB193. 360179. 326123220. 005184. 617267. 904206. 133878. 659 +9. 756+3. 044 +2. 941 -1. 725+14. 016)( 3840018. 0360.193)016.14326.179()(图根容mmDfmHhHfhBAh +5 +4 +5 +4+9. 761+3. 048+2. 946-1. 721+14. 034183. 599180. 551177. 605193. 360数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学