第四章距離測量與直線定向

第四章距離測量與直線定向§4.1鋼尺量距§4.2視距測量§4.3光電測距§4.4直線定向距離測量：測量地面兩點(diǎn)之間的水平距離。方法鋼尺直接量距光學(xué)視距法測距光電測距儀測距

§4.1鋼尺量距一、量距的工具二、直線定線三、量距的方法四、距離丈量的成果整理一、量距工具鋼尺、皮尺等，輔助工具有花桿、測釬、垂球、彈簧秤和溫度計等。一、量距工具花桿測釬垂球彈簧秤和溫度計：用于標(biāo)定直線。：標(biāo)志所量尺段的起訖點(diǎn)和計算已量過的整尺段數(shù)。：用來投點(diǎn)。：控制拉力和測定溫度。二、直線定線

兩點(diǎn)間的距離大于鋼尺長度，需分段丈量；或者地勢起伏較大時，進(jìn)行分段測量。

將分段點(diǎn)標(biāo)定在一條直線上的工作。方法：目估定線，用人眼三點(diǎn)一線原理。經(jīng)緯儀定線條件：直線定線：目估定線A132B經(jīng)緯儀定線定線原則：由遠(yuǎn)到近三、鋼尺量距的方法平坦地區(qū)的距離丈量傾斜地區(qū)的距離丈量平量法斜量法A、B兩點(diǎn)間的水平距離為：1.平坦地面的量距式中：n

—尺段數(shù)；l

—鋼尺的尺長；q

—不足一整尺的余長。

為了校核、提高精度，還要進(jìn)行返測，用往、返測長度之差與全長平均數(shù)之比，并化成分子為1的分?jǐn)?shù)來衡量距離丈量的精度。這個比值稱為相對誤差K：平坦地區(qū)鋼尺量距相對誤差不應(yīng)大于1/3000注意：往、返測時需要重新進(jìn)行直線定線。2.傾斜地面的距離丈量（1）平量法地面起伏不大時，將待測距離分段，尺子一端抬高，目估使尺子大致水平，然后垂球尖將尺段的末端投于地面上，再插以測釬。兩點(diǎn)間的距離等于各段水平距離之和。若地面傾斜較大，將鋼尺抬平有困難時，可將一尺段分成幾段來平量。傾斜地面的坡度變化均勻時，可沿斜坡丈量AB的斜距L，并測出地面傾角α或高差hAB，

則水平距離為：（2）斜量法四、距離丈量的成果整理由于鋼尺長度有誤差并受量距時的環(huán)境影響，對量距結(jié)果必須作如下改正才能保證距離測量精度。鋼尺的名義長度為l0，在標(biāo)準(zhǔn)溫度、標(biāo)準(zhǔn)拉力下經(jīng)檢定的實(shí)際長度為l，其差值l為整尺段的尺長改正：任一長度l的尺長改正公式為：1.尺長改正鋼尺長度受溫度影響會伸縮，當(dāng)實(shí)測溫度t與鋼尺檢定時的溫度t0不一致時，需進(jìn)行溫度改正：

式中為鋼尺的膨脹系,=0.0000125m/10C2.溫度改正3.傾斜改正每一尺段改正后的水平距離為：經(jīng)過檢定的鋼尺長度可用尺長方程表示：—溫度為t時的鋼尺實(shí)際長度；—鋼尺的名義長度；—尺長改正值，即溫度在時鋼尺全長改正數(shù)；—鋼尺膨脹系數(shù)，一般取α=1.25×—鋼尺檢定時的溫度；—量距時的溫度。尺長方程精密測量法鋼尺檢定，確定尺長方程式儀器法定線按變坡點(diǎn)和尺長確定尺段，設(shè)立固定木樁尺段端點(diǎn)高差用水準(zhǔn)測量方法測定量距時加標(biāo)準(zhǔn)拉力,測記鋼尺表面溫度進(jìn)行改正，計算結(jié)果§4.2

視距測量

視距測量：用望遠(yuǎn)鏡內(nèi)部視距絲裝置，根據(jù)幾何光學(xué)原理同時測定距離和高差的一種方法。使用儀器：經(jīng)緯儀視距尺特點(diǎn)：操作方便、速度快、不受地面高低起伏限制；精度較低，一般為1/200～1/300。由圖可知：

儀器制造時保證：；f+δ=C=0則平距：D=100·l

高差：H=i-vDdδfvlpi一、視線水平時平距：二、視線傾斜時由圖知：l′=lcosa；D′=Kl′=Klcosa故，平距：D=D′cosa=Klcos2a又因高差：D′=kl′aivH′HDaMNN′M′G§4.2光電測距儀簡介全站儀:全站型電子速測儀的簡稱，由電子測角、電子測距、電子計算機(jī)和數(shù)據(jù)存儲單元等組成的三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)，能較完善地實(shí)現(xiàn)測量和處理過程一體化的多功能儀器。電子經(jīng)緯儀光電測距儀微處理器瑞士徠卡TC系列中國南方NTS系列日本拓普康GPT系列日本索佳SET系列日本尼康DTM系列特點(diǎn)：由照準(zhǔn)部、基座、度盤三大部件組成；測距精度大都在2mm+2ppmD左右反射器三棱鏡組單棱鏡一、測距儀分類1.按測程劃分<3km短程測距儀3-15km中程測距儀>15km遠(yuǎn)程測距儀2.按載波不同劃分微波測距儀光電測距儀（激光與紅外）3.按測量精度劃分：I級：mD<5mmII級：5mmmD10mmIII級：mD>10mmmD為1km測距中誤差。二、光電測距原理

A、B之間的距離可以利用路程、速度和時間的關(guān)系計算出來。1.脈沖法測距原理時標(biāo)脈沖電子門存儲器光電轉(zhuǎn)換器光電發(fā)生器反射器光脈沖電脈沖特點(diǎn):由于受到測定時間精度的限制，測距精度較低，一般為0.5m，該法主要用于軍事測量和遠(yuǎn)程測量。近幾年，測時技術(shù)有了很大突破，測距精度指標(biāo)可達(dá)到mm級。2.相位法測距原理2πN·2πD往D返A(chǔ)BA’光尺3.測距儀的精度式中：mD—測距中誤差，單位為mm；

A—固定誤差，單位為mm；

B—比例誤差；單位為mm/km;

D—以km為單位的距離。

視距測量：低精度1／200～1／300鋼尺量距：中等精度1／1000～1／5000光電測距：高精度，高效率三種測距方法精度對比

確定直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的水平角度稱為直線定向。標(biāo)準(zhǔn)方向真子午線方向磁子午線方向坐標(biāo)縱軸方向§4.3直線定向1.真子午線方向（真北）

通過地球表面某點(diǎn)的真子午線的切線方向，稱為該點(diǎn)的真子午線方向。真子午線的切線方向P1P2真子午線方向是用天文測量方法或用陀螺經(jīng)緯儀測定的。一、標(biāo)準(zhǔn)方向的種類2．磁子午線方向（磁北）

磁子午線方向是磁針在地球磁場的作用下，磁針自由靜止時其軸線所指的方向。AP′PP—北極P′—磁北極磁子午線方向可用羅盤儀測定。3．坐標(biāo)縱軸方向（坐標(biāo)北）我國采用高斯平面直角坐標(biāo)系，6°帶或3°帶都以該帶的中央子午線為坐標(biāo)縱軸，因此取坐標(biāo)縱軸方向作為標(biāo)準(zhǔn)方向。xyoP1P2高斯平面直角坐標(biāo)系方位角:由直線起點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起，順時針方向量到某直線的夾角。其角值范圍為

0°~360°。12標(biāo)準(zhǔn)方向北端方位角22222二、直線方向的表示方法標(biāo)準(zhǔn)方向真子午線方向磁子午線方向坐標(biāo)縱軸方向真方位角（A）磁方位角（Am）坐標(biāo)方位角（α

）2磁北真北坐標(biāo)北AmAα1

—真北方向與磁北方向之間的夾角；

—真北方向與坐標(biāo)北方向之間的夾角。三、幾種方位角之間的關(guān)系注意：δ和γ的正負(fù)號磁偏角δ子午線收斂角γ

由于地面各點(diǎn)的真北（或磁北）方向互不平行，用真（磁）方位角表示直線方向會給方位角的推算帶來不便，所以在一般測量工作中，常采用坐標(biāo)方位角來表示直線方向。xyoP1P2γγ坐標(biāo)北與真北的關(guān)系直線1-2：點(diǎn)1是起點(diǎn)，點(diǎn)2是終點(diǎn)。α12—正坐標(biāo)方位角；α21—反坐標(biāo)方位角。α21α12xyoxx12直線2-1：結(jié)論：一條直線的正、反坐標(biāo)方位角互差180o。四、正、反坐標(biāo)方位角五、坐標(biāo)方位角的推算

α12已知，通過連測求得12邊與23邊的連接角為β2（右角）、23邊與34邊的連接角為β3（左角），現(xiàn)推算α23、α34。1234xxxα23α34α12β2β3前進(jìn)方向1234xxα23α12β2α21前進(jìn)方向xα34β3α32由圖中分析可知：推算坐標(biāo)方位角的通用公式：注意：

計算中，若α前>360°，減360°；若α前<0°，加360°。當(dāng)β角為左角時，取“＋”；若為右角時，“－”。例題：已知α12=46°，β2、β3及β４的角值均注于圖上，試求其余各邊坐標(biāo)方位角。α23

=α12＋180°－β24x23146°125°10′5136°30′247°20′解：α34

=α23＋180°＋β