距離測量及方位測定-土木工程測量-04

1、本章要點本章要點: （1）直線定線概念以及定線方法直線定線概念以及定線方法 （2）鋼尺一般量距及精密量距鋼尺一般量距及精密量距 （3）視距測量原理與方法視距測量原理與方法 （4）直線定向概念，直線方向表示法直線定向概念，直線方向表示法 （5）直線定向方法直線定向方法4. 距離測量與方位測定距離測量與方位測定鋼尺量距的目的：鋼尺量距的目的：丈量兩點間的水平距離丈量兩點間的水平距離鋼尺量距所用設(shè)備鋼尺量距所用設(shè)備 （1）鋼尺：）鋼尺：一般長度一般長度20M、30M、50M4.1 鋼尺量距鋼尺量距！注意：注意：尺零點位置尺零點位置 （2）測釬、標(biāo)桿（拉力器、溫度計）測釬、標(biāo)桿（拉力器、溫度計） 鋼尺

2、量距的一般步驟：鋼尺量距的一般步驟：直線定線直線定線直線量距直線量距4.1.1 直線定線直線定線1. 直線定線：直線定線：待測距離大于鋼尺的長度或地面起伏較大，待測距離大于鋼尺的長度或地面起伏較大，需要需要分段丈量分段丈量。在待測的兩點直線上，設(shè)立一些標(biāo)志標(biāo)。在待測的兩點直線上，設(shè)立一些標(biāo)志標(biāo)明兩點間的直線位置，作為分段丈量的根據(jù)。明兩點間的直線位置，作為分段丈量的根據(jù)。2. 定線方法：定線方法：一般量距用目估，精密測距用經(jīng)緯儀定線。一般量距用目估，精密測距用經(jīng)緯儀定線。3. 不同地形條件的直線定線方法不同地形條件的直線定線方法 （1）兩點間可通視：）兩點間可通視：三點成一線三點成一線確定兩個

3、端點間的標(biāo)確定兩個端點間的標(biāo)志點。志點。4.1 鋼尺量距鋼尺量距注意：相鄰定線點之間注意：相鄰定線點之間距離要小于鋼尺長度距離要小于鋼尺長度（2）對于兩點間不能直接標(biāo)定出直線的情況）對于兩點間不能直接標(biāo)定出直線的情況 采用逐次趨近的方法定線采用逐次趨近的方法定線4.1.2 直線延長線定線直線延長線定線（1）可通視情況：）可通視情況：經(jīng)緯儀正倒鏡定點取平均值。經(jīng)緯儀正倒鏡定點取平均值。（2）有障礙情況：）有障礙情況：引入適當(dāng)幾何圖形來輔助確引入適當(dāng)幾何圖形來輔助確定方向點：等邊三角形、正方形或長方形等定方向點：等邊三角形、正方形或長方形等 理想做法：后視邊比延長邊長，理想做法：后視邊比延長邊長，

4、以減小對延長邊的照準(zhǔn)誤差以減小對延長邊的照準(zhǔn)誤差4.1.3 直線一般丈量法直線一般丈量法（1）適用條件：適用條件：平坦地段、可沿地面直接丈量；精度平坦地段、可沿地面直接丈量；精度要求不高。要求不高。（2）丈量方法：丈量方法： 1）平地丈量法：）平地丈量法：用測釬標(biāo)志尺端位置，用整尺段丈用測釬標(biāo)志尺端位置，用整尺段丈量。在末尺段用零尺段丈量。設(shè)鋼尺長度為量。在末尺段用零尺段丈量。設(shè)鋼尺長度為l，末尺，末尺段的長度為段的長度為q，并且共丈量了，并且共丈量了n個整尺段，則丈量的總個整尺段，則丈量的總長度為長度為采用采用往返丈量往返丈量，提高，提高丈量精度丈量精度。用。用相對誤差相對誤差衡量丈衡量丈量

5、精度：量精度：qnlDMDDDDDk1平均平均返往2）坡地丈量法：）坡地丈量法：地面傾斜變化不大，采用地面傾斜變化不大，采用平量法平量法。地面傾斜變化大，采用地面傾斜變化大，采用斜量法斜量法。 平量法平量法斜量法斜量法4.1.4 直線精密丈量直線精密丈量1. 直線精密丈量：直線精密丈量：使用經(jīng)過使用經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)檢驗標(biāo)準(zhǔn)檢驗過的鋼尺進(jìn)行過的鋼尺進(jìn)行距離丈量，并對丈量結(jié)果作一系列改正的距離丈距離丈量，并對丈量結(jié)果作一系列改正的距離丈量方法。量方法。2. 丈量步驟：丈量步驟：（1）室內(nèi)檢驗鋼尺（標(biāo)準(zhǔn)溫度標(biāo)準(zhǔn)拉力）室內(nèi)檢驗鋼尺（標(biāo)準(zhǔn)溫度標(biāo)準(zhǔn)拉力） 在室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)溫度標(biāo)準(zhǔn)拉力條件下檢驗鋼尺的實在室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)溫度標(biāo)準(zhǔn)

6、拉力條件下檢驗鋼尺的實際長度際長度l（2）標(biāo)定直線（定線）標(biāo)定直線（定線） 清理并整平場地后，用經(jīng)緯儀定線，打上木清理并整平場地后，用經(jīng)緯儀定線，打上木樁作標(biāo)記。樁作標(biāo)記。 （3）現(xiàn)場丈量）現(xiàn)場丈量 1）測樁頂高差：測樁頂高差：用水準(zhǔn)儀對相鄰樁頂進(jìn)行高差用水準(zhǔn)儀對相鄰樁頂進(jìn)行高差觀測作為分段傾斜改正的依據(jù)觀測作為分段傾斜改正的依據(jù) 2）距離丈量：距離丈量： （a）控制拉力，前后同時讀數(shù)控制拉力，前后同時讀數(shù) （b）改變鋼尺始端讀數(shù)（幾厘改變鋼尺始端讀數(shù)（幾厘 米），觀測米），觀測3次（每兩次尺段長之間的較差不能超次（每兩次尺段長之間的較差不能超過過3mm），取三次平均值作為該尺段長。），取三次

7、平均值作為該尺段長。 3）記錄現(xiàn)場溫度：記錄現(xiàn)場溫度：讀到讀到0.5oC。 4）往返丈量往返丈量（4）成果整理成果整理 1）尺長改正：尺長改正： 2）溫度改正：溫度改正： 3）傾斜改正：傾斜改正： 4）尺段端水平距離：尺段端水平距離： 5）總距離：總距離： 6）精度評定：精度評定：lttlt)(0lhlldlh22htdlllldNiidD1MDDDDDk1平均平均返往llllld004. .1.5 距離丈量的誤差來源距離丈量的誤差來源 7記錄誤差記錄誤差6讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差5其他誤差其他誤差4尺身不平尺身不平3對點投點對點投點誤差誤差2拉力誤差拉力誤差1定線誤差定線誤差誤差來源誤差來源視距測量

8、：視距測量：利用利用視距裝置視距裝置與與視距尺視距尺，一次照準(zhǔn)，一次照準(zhǔn)目標(biāo)可同時測定地面上兩點間的水平距離和目標(biāo)可同時測定地面上兩點間的水平距離和高差的方法。高差的方法。 精度：精度：一般一般 1/2001/300 最高最高 1/20001/2000用途：用途：碎部測量或較低級碎部測量或較低級 的控制測量的水平距離的控制測量的水平距離 和高程的測定。和高程的測定。4.2 視距量距視距量距4.2.1 視線水平時高差和視線水平時高差和水平距離計算水平距離計算 1. 基本原理基本原理 待測水平距離（儀器中心到視距尺的距離）待測水平距離（儀器中心到視距尺的距離） 待測兩點的高差待測兩點的高差CKls

9、flpfsfdD)()/(pfld加常數(shù)加常數(shù)C0乘常數(shù)乘常數(shù)K=100vih儀器高儀器高i中絲讀數(shù)中絲讀數(shù)4. .2.3 視線傾斜的水平距離和高差計算視線傾斜的水平距離和高差計算 水平距離水平距離 高差公式高差公式視距測量要注意的兩個問題：視距測量要注意的兩個問題：（1）量儀器高；量儀器高；（2）保證儀器保證儀器 視距絲在視距尺范圍內(nèi)視距絲在視距尺范圍內(nèi)2cosKlD viKlh2cos21盤左盤右觀測盤左盤右觀測可提高精度可提高精度 1. 利用電磁波反射原理進(jìn)行測距的方法（利用電磁波反射原理進(jìn)行測距的方法（EDM）（1）光電測距）光電測距-光電測距儀（常用方法）光電測距儀（常用方法）（2）

10、微波測距）微波測距-微波測距儀微波測距儀2. 光電測距原理光電測距原理（1）脈沖法：脈沖法： 脈沖法特點：脈沖法特點：時間測定精度較低，導(dǎo)致距離時間測定精度較低，導(dǎo)致距離測定結(jié)果誤差較大。精度僅達(dá)到米級。測定結(jié)果誤差較大。精度僅達(dá)到米級。ctS214.3 電磁波測距電磁波測距S（2）相位法：相位法：觀測光的雙程路程的相位變化觀測光的雙程路程的相位變化 Ls為光波的半波長，為光波的半波長，為測得的相位差。為測得的相位差。 觀測精度與波長的大小有關(guān)，波長越短誤差越小。觀測精度與波長的大小有關(guān)，波長越短誤差越小。采用組合波長法來觀測，用長波長觀測大距離，用采用組合波長法來觀測，用長波長觀測大距離，用

11、短波長觀測短距離。最高精度可達(dá)厘米級。短波長觀測短距離。最高精度可達(dá)厘米級。3. 光電測距的測程劃分光電測距的測程劃分 短程短程（3km)3km) 中程中程（315km315km） 長程長程（15km15km以上）以上） （DCH-3DCH-3型最大型最大3km3km）2sLSWild 新新T2+DI1000Kern ME5000激光測距儀激光測距儀-世界上精度最高的測距儀世界上精度最高的測距儀喜利得（喜利得（HILTI）手持激光測距儀）手持激光測距儀PD30 產(chǎn)地：產(chǎn)地：德國德國 用途：用途：建筑施工與房產(chǎn)測量中的距離、面積、體積建筑施工與房產(chǎn)測量中的距離、面積、體積測量測量。 測距范圍：測

12、距范圍：0.5200M 測距精度：測距精度：1.5MM主顯示欄主顯示欄顯示測量或計算結(jié)果傾斜傳感器傾斜傳感器徠卡DISTO A8手持激光測距儀功能功能:管水準(zhǔn)器管水準(zhǔn)器提高水平測量精確度間接測量鍵間接測量鍵利用三角函數(shù)與勾股定理計算3數(shù)碼瞄準(zhǔn)器數(shù)碼瞄準(zhǔn)器便于白天測量時瞄準(zhǔn)目標(biāo)清除鍵清除鍵 測量延長片測量延長片從角落起測量背景燈背景燈黑暗中可讀數(shù)橡膠保護(hù)橡膠保護(hù)提高對機身的保護(hù),更堅固副顯示欄副顯示欄顯示傾斜角或輔助測量結(jié)果 確定直線與標(biāo)準(zhǔn)方向的角度關(guān)系稱為直線定向。確定直線與標(biāo)準(zhǔn)方向的角度關(guān)系稱為直線定向。4.4.1 標(biāo)準(zhǔn)方向：標(biāo)準(zhǔn)方向：（1）真子午線方向：真子午線方向：通過地球表面某點的真子

13、午線通過地球表面某點的真子午線的切線方向。的切線方向。（2）磁子午線方向：磁子午線方向：磁針在地球磁場作用下，磁針磁針在地球磁場作用下，磁針自由靜止時其軸線所指的方向。自由靜止時其軸線所指的方向。（3）中央子午線（坐標(biāo)縱軸）方向：中央子午線（坐標(biāo)縱軸）方向：每高斯分帶內(nèi)每高斯分帶內(nèi)的中央子午線方向（即坐標(biāo)縱軸方向）作為標(biāo)準(zhǔn)的中央子午線方向（即坐標(biāo)縱軸方向）作為標(biāo)準(zhǔn)方向。方向。 4.4 直線定向直線定向4.4.2 直線方向的表示法直線方向的表示法（1）方位角：）方位角：由標(biāo)準(zhǔn)方向北端起，順時針方向量測由標(biāo)準(zhǔn)方向北端起，順時針方向量測到某直線的水平角（到某直線的水平角（注意：標(biāo)準(zhǔn)方向與直線的位置注

14、意：標(biāo)準(zhǔn)方向與直線的位置關(guān)系關(guān)系）。）。 1)真方位角真方位角A 2)磁方位角磁方位角Am 3)坐標(biāo)方位角坐標(biāo)方位角 方向線方向線OA的方位角的方位角 表示為：表示為：OA。 注意！注意！AO與與OA 方位角之間的關(guān)系方位角之間的關(guān)系（2 2）象限角：）象限角：由標(biāo)準(zhǔn)方向的由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端北端或或南端南端開開始，依順時針或反時針方向量至直線的始，依順時針或反時針方向量至直線的銳角銳角，用，用R表示。四個象限：北東、北西、表示。四個象限：北東、北西、南東、南西。南東、南西。（3 3）象限角及方位角的關(guān)系）象限角及方位角的關(guān)系4.4.3 幾種方位角之間的關(guān)系幾種方位角之間的關(guān)系（1）真方位角與磁方

15、位角的關(guān)系真方位角與磁方位角的關(guān)系 -磁偏角磁偏角，東偏取正，西偏取負(fù)。，東偏取正，西偏取負(fù)。（2）真方位角與坐標(biāo)方位角的關(guān)系真方位角與坐標(biāo)方位角的關(guān)系 -子午線收斂角子午線收斂角，即地面上某點的真子午線方，即地面上某點的真子午線方向與該點中央子午線之間的夾角。在中央子午向與該點中央子午線之間的夾角。在中央子午線以東地區(qū)，各點的坐標(biāo)軸方向偏在真子午線線以東地區(qū)，各點的坐標(biāo)軸方向偏在真子午線的東邊，故的東邊，故為正，否則為負(fù)。為正，否則為負(fù)。 mAAA 羅盤儀測定磁方位角羅盤儀測定磁方位角陀螺儀測定真北方向。陀螺儀測定真北方向。4.5.1 羅盤儀測定直線的磁方位角羅盤儀測定直線的磁方位角（1）

16、羅盤儀的構(gòu)造：羅盤儀的構(gòu)造：由望遠(yuǎn)鏡、由望遠(yuǎn)鏡、羅盤盒羅盤盒和基座和基座組成。組成。4.5 方位角測定方位角測定（2）磁方位角測定方法：）磁方位角測定方法： 1）安放、整平、安放、整平、對中對中羅盤儀羅盤儀 2）瞄準(zhǔn)目標(biāo)瞄準(zhǔn)目標(biāo) 3）松開磁針?biāo)砷_磁針 4）讀數(shù)讀數(shù)（3）注意事項）注意事項 1） 磁針能自由轉(zhuǎn)動磁針能自由轉(zhuǎn)動 2） 附近無鐵器附近無鐵器 3）避開高壓線避開高壓線 4）用畢或搬動時鎖定磁針用畢或搬動時鎖定磁針 4.5.2 陀螺經(jīng)緯儀測定真方位角陀螺經(jīng)緯儀測定真方位角（1）陀螺經(jīng)緯儀構(gòu)成：）陀螺經(jīng)緯儀構(gòu)成：由陀螺儀和經(jīng)緯儀組合由陀螺儀和經(jīng)緯儀組合而成。而成。（2）高速旋轉(zhuǎn)陀螺儀兩個重

17、要特征：）高速旋轉(zhuǎn)陀螺儀兩個重要特征： 1）定軸性：）定軸性：在無外力作用下，在無外力作用下，陀螺軸的方向陀螺軸的方向保持不變；保持不變； 2 2）進(jìn)動性：）進(jìn)動性：在陀螺軸在陀螺軸 受外力作用時，陀螺受外力作用時，陀螺 軸將按一定的規(guī)律產(chǎn)軸將按一定的規(guī)律產(chǎn) 生進(jìn)動。生進(jìn)動。旋轉(zhuǎn)軸方位旋轉(zhuǎn)軸方位 向外力矩作用方向運向外力矩作用方向運 動動陀螺儀定向原理陀螺儀定向原理 Y/JTG-1陀螺經(jīng)緯儀陀螺經(jīng)緯儀廠家：廠家：西安測繪研究西安測繪研究所研制，西安所研制，西安1001工工廠生產(chǎn)廠生產(chǎn)一次定向中誤差：一次定向中誤差： 7一次定向測量時間：一次定向測量時間： 20min儀器主機重量：儀器主機重量： 17kg使用環(huán)境溫度：使用環(huán)境溫度： -10+45（3）真北方向測定方法（逆轉(zhuǎn)點法