-第4章-距離測量與直線定向課件

測量學(xué)

第4章距離測量與直線定向7/25/2023

1第4章距離測量與直線定向距離測量是測量三項基本工作之一.距離測量的方法主要有:1.鋼尺(皮尺)量距.2.視距測量

3.光電測距要確定地面點的平面位置,還必須測定直線的方向,即直線定向7/25/2023

2視距測量圖7/25/2023

3利用調(diào)制波波長測距B測距儀反光棱鏡S電磁波測距電磁波測距圖A7/25/2023

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第4章距離測量與直線定向

§4.1

鋼尺量距

§4.2

普通視距測量

§4.3

光電測距

§4.4

直線定向7/25/2023

5§4.1鋼尺量距鋼卷尺

尺長與規(guī)格：20米、30米、50米，鋼質(zhì)，涂塑或不涂塑?？潭扰c注記：毫米刻度，注記厘米、分米、米。零分劃位置有不同，分刻線尺和端點尺兩種。

一、量距用的工具:鋼卷尺，花桿，測釬、

垂球、彈簧秤、溫度計、三腳架

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6端點尺刻線尺測釬花桿皮尺測繩鋼卷尺7/25/2023

7二、直線定線

1.兩點間目估定線2.兩點間互不通視定線3.經(jīng)緯儀定線:

如果量距要求的精度較高,可在其端點A安置經(jīng)緯儀定線.7/25/2023

8三、量距方法（往返丈量)）距離用下式計算：D=nl+Δl

式中：l——整尺段的長度；

n——丈量的整尺段數(shù)；

l——零尺段長度。（邊定線邊丈量）

往返丈量較差

D=D往-D返距離平均值

D平=（D往-D返）相對誤差

K=1.在平坦地面丈量7/25/2023

92.傾斜地面丈量SDh

(1)斜量法:地面坡度均勻，將量得的傾斜距離S歸算成水平距離D。高差h用水準(zhǔn)儀測定?；蛩骄嚯x：(2)在傾斜地面平量7/25/2023

10量距相對精度可達(dá)11萬鋼尺量距的精密方法精密量距時采取的措施：

1.用檢定過的鋼尺；

2.經(jīng)緯儀定線；

3.釘尺段樁(概量，每尺段長要小于鋼尺長)，用水準(zhǔn)儀測量樁間高差；

4.對鋼尺施加固定拉力，并測量溫度；

5.對量距結(jié)果加三項改正數(shù)。7/25/2023

111．定線：用儀器定線，打木樁或做標(biāo)志。

2．量距

后尺手前尺手

（尺頭）（尺尾）

好預(yù)備

3．測量樁頂高差

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12三項改正數(shù)4尺段長度的計算每尺段經(jīng)改正后的水平距離：總的水平距離：

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13要點：

1）先報記米數(shù)；

2）讀小數(shù)時要對準(zhǔn)標(biāo)志，前后兩端同時讀數(shù)；

3）錯動10cm以上，重新丈量，一般丈量三次，長度互差＜2~5mm。

注意事項：

一直二平三要準(zhǔn)7/25/2023

14四、鋼尺檢定

目的：求得鋼尺兩端點刻劃間的實際長度。

方法：用鋼尺對一段精確的標(biāo)準(zhǔn)長度進(jìn)行丈量，從而求得鋼尺的尺長改正數(shù)。分比長臺和基線場兩種方式。

。。。。L比尺場示意圖作法：“比尺場”為理想的砼條形場地，埋有尺段標(biāo)志。將待檢定的鋼尺，用精密量距的方法，對該標(biāo)準(zhǔn)距離L

進(jìn)行丈量。通過對量距結(jié)果的整理，得出該鋼尺的

尺長方程式。

0——鋼尺名義長(m)；t0——標(biāo)準(zhǔn)溫度，一般取20℃；d——尺長改正值(mm)；t——丈量時溫度(℃)

——鋼的膨脹系數(shù)，1.2×10-5/℃；1.尺長方程式：=0+d+(t-t0)×07/25/2023

15五、成果整理

1.水平距離的成果整理

設(shè)丈量結(jié)果為D’，鋼尺實際長度為lt,鋼尺的名義長度為l0,則鋼尺每米的實際長度為（lt

/l0

），所量距離的實際長度為2.水平距離的成果整理（三項改正）1）尺長改正2）溫度改正3）傾斜改正7/25/2023

16六、鋼尺量距的誤差分析一、定線誤差：當(dāng)精度要達(dá)到1/萬，定線誤差小于0.21m二、尺長誤差：一般丈量尺長改正數(shù)小于1/萬可不改正三、溫度誤差：溫度變化8度將產(chǎn)生1/萬的誤差四、拉力誤差五、尺子不水平誤差：類似定線誤差，當(dāng)精度要達(dá)到1/萬，鋼尺不水平應(yīng)小于0.4m7/25/2023

17六、鋼尺垂曲或反曲的誤差

懸空丈量時用懸空檢定的尺長方程式

七、丈量本身的誤差］

（對點、插測釬、讀數(shù)）

精度

一般丈量山地：1/1000，

平地：1/2000～1/3000

精密丈量1/3000～1/10000

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184.2普通視距測量根據(jù)幾何光學(xué)原理用簡便的方法迅速測出兩點間的距離和高差。當(dāng)視線水平時，視距測量測得的是水平距離；如果視線是傾斜的，為了求得水平距離，還應(yīng)測出豎直角。精度：精密視距測量：

1/2000-1/5000普通視距測量：1/200-1/300，甚至更低。7/25/2023

19一、

普通視距測量原理1．視準(zhǔn)軸水平時的距離與高差公式如圖，望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸水平，瞄準(zhǔn)一豎立的視距尺，十字絲在標(biāo)尺上的讀數(shù)分別為mn。7/25/2023

20視線水平時的視距測量公式:(1)水平距離公式:(2)高差公式:(3)B點高程:7/25/2023

212、視準(zhǔn)軸傾斜時的視距公式

當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線傾斜一個α角，把標(biāo)尺繞視線與標(biāo)尺的交點C旋轉(zhuǎn)一個α角，使視線垂直于標(biāo)尺。通過視線與尺子的交點有一根傾斜尺子與傾斜視準(zhǔn)軸相垂直，兩視距絲在該尺上截于M′，N′，這樣，就可按視線水平公式計算斜距D′，然后，再根據(jù)D′和豎直角算出平距D。

由于過視距絲的兩條光線的夾角很小，約為34′，故可把∠CM′M和∠CN′N視為直角，尺子是設(shè)想與傾斜視準(zhǔn)軸相垂直的。7/25/2023

22視線傾斜時的視距測量公式(1)水平距離公式:(2)初算高差:(3)高差公式:7/25/2023

23在測站上需要觀測i、v、l、α四個量。觀測步驟如下：3．求l，讀取下、上絲在標(biāo)尺上的讀數(shù)，估讀至mm，兩數(shù)相減求出視距間隔值；

二、視距測量的觀測與計算1．量i

，精度至cm；2．對v，望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)待測點豎立的標(biāo)尺，使中絲對準(zhǔn)i值，也可以對準(zhǔn)任一值；7/25/2023

24三、視距測量誤差來注意事項

1、讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差引起的距離誤差是擴(kuò)大100倍，如讀數(shù)誤差為1mm，它對距離的影響為0.1m;消除視差以減小讀數(shù)誤差。2、標(biāo)尺不豎直誤差標(biāo)尺不豎直對視距的影響與標(biāo)尺傾斜度及豎直角有關(guān)，視距尺的傾斜又分前傾和后仰兩種情況，其影響也是不相同的。但一般來說，視距尺豎立不直對視距的影響都基本上是系統(tǒng)性的，且使距離減小。當(dāng)標(biāo)尺傾斜1°，豎直角為30°時，所產(chǎn)生的相對誤差可達(dá)1/10。在標(biāo)尺上安裝圓水準(zhǔn)器。7/25/2023

253、外界條件的影響

1）垂直折光的影響，視線要有一定的高度；

2）空氣對流使視距尺成像不穩(wěn)定，視線不要通過大面積水面，并且要有一定的高度；

3）風(fēng)力使尺子抖動。

選擇合適的天氣。上述三種誤差較大，另外還有標(biāo)尺分劃誤差、豎直角觀測誤差、視距常數(shù)誤差等。7/25/2023

26概述電磁波測距(Electro-magneticDistanceMeasuring，EDM)是用電磁波(光波或微波)作為載波，傳輸測距信號，以測量兩點間距離的一種方法。EDM具有測程長、精度高、作業(yè)快、工作強(qiáng)度低、幾乎不受地形限制等優(yōu)點。4.3

光電測距7/25/2023

27電磁波測距儀分類1.按其所采用的載波（光源）可分為：①微波測距儀(microwaveEDMinstrument)；②激光測距儀(laserEDMinstrument)；③紅外測距儀(infraredEDMinstrument);2.按測程分為：①短程測距儀(≤5km)②中程測距儀(5~15km)③遠(yuǎn)程測距儀(≥15km）3.按精度分為：①Ⅰ級測距儀(mD

≤5mm)②Ⅱ級測距儀(5≤mD

≤10mm)③Ⅲ級測距儀(mD

≥

10mm）4.按測距原理分為：①脈沖式；②相位式7/25/2023

28一、測距原理

基本公式:c0—光在真空中的速度ng—光在大氣中傳輸?shù)恼凵渎师—光波在AB間往返傳輸時間7/25/2023

29直接測時---該類測距儀稱為脈沖式測距儀，該儀器因其精度較低，通常只用于精度較低的遠(yuǎn)距離測量、地形測量和炮瞄雷達(dá)測距。間接測時----用測定相位的方法來測定距離，此類儀器稱為相位式測距儀。現(xiàn)有的精密光電測距儀都不采用直接測時的方法，而采用間接測時。電磁波測距方式7/25/2023

30光電測距儀的組成7/25/2023

31光電測距儀的組成7/25/2023

32三、成果計算

1.氣象改正

氣象元素包括氣壓和溫度

2.傾斜改正

四、光電測距的注意事項

1.選擇合適的天氣：微風(fēng)的陰天；

2.測線應(yīng)離開地面障礙物1.3m以上，避免通過發(fā)熱體和較寬水面上空；

3.測線應(yīng)避開強(qiáng)電磁場干擾的地方（如變壓器、高壓電線等）；

4.鏡站后面不應(yīng)有反光鏡和強(qiáng)光源等背景；

5.要嚴(yán)防陽光及其它強(qiáng)光源直射接收物鏡，陽光下作業(yè)要撐傘保護(hù)。7/25/2023

334-4

直線定向0直線定向的概念確定地面上兩點之間的相對位置，僅知道兩點之間的水平距離是不夠的，還必須確定此直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的水平夾角。確定直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的水平角度稱為直線定向。

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34一、標(biāo)準(zhǔn)方向的種類

1．真子午線方向

通過地球表面某點真子午線的切線方向，稱為該點的真子午線方向，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。

2．

磁于午線方向

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。磁子午線方向可用羅盤儀測定。

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353．坐標(biāo)縱軸方向(中央子午線方向)

我國采用高斯平面直角坐標(biāo)系，每一6°帶或3°帶內(nèi)都以該帶的中央子午線為坐標(biāo)縱軸方向。因此，該帶內(nèi)直線定向，就用該帶的坐標(biāo)縱軸方向作為標(biāo)準(zhǔn)方向。如假定坐標(biāo)系，則用假定的坐標(biāo)縱軸(X軸)作為標(biāo)準(zhǔn)方向。

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36二、方位角

測量工作中，常采用方位角來表示直線的方向。

由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起，順時針方向量到某直線的夾角，稱為該直線的方位角，其角值從0°~360°。由不同的標(biāo)準(zhǔn)方向所得到的方位角，分別為：

真方位角：A

磁方位角：Am

坐標(biāo)方位角：α標(biāo)準(zhǔn)方向OP7/25/2023

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當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)方向為坐標(biāo)縱軸(中央子午線)方向時，直線的方位角稱為坐標(biāo)方位角(，簡稱方向角)。XYABAB例1：已知CD=782024，JK=3261230，

求DC，KJ：各點的坐標(biāo)縱軸方向都是平行的，所以，一條直線有兩個相差180的方位角，互稱為正、反方位角。正、反方位角關(guān)系BAABBA=AB180解：DC=2582024KJ=1461230三、正、反坐標(biāo)方位角7/25/2023

38四、坐標(biāo)方位角的推算1．已知邊和推算邊的起點相同如圖，已知若已知7/25/2023

39坐標(biāo)方位角的推算規(guī)律方位角的范圍：如果加了左轉(zhuǎn)折角會大于360°則要減去360°，若減了右轉(zhuǎn)折角會小于0°則要加上360°歸納為：推算坐標(biāo)方位角，左加右減轉(zhuǎn)折角。大于2π減2π，小于0則加2π。

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40四、坐標(biāo)方位角的推算

已知邊和推算邊的起點不相同，已知邊的終點為推算邊的起點左角公式：右角公式：方位角的范圍：7/25/2023

41坐標(biāo)方位角的推算規(guī)律推算坐標(biāo)方位角，左加右減轉(zhuǎn)折角。大于2π減2π，小于0則加2π。大于π要減去π，小于π則加上π。注意：如果已知邊和推算邊的起點不相同，則還要增加第三句話。7/25/2023

422312B1已知：AB=7620，B=18542，1=21108，2=15045

求：B1、12、2312ABAB12B解：

B1=AB

+B

±180

=7620+18542

-180=820212=B1+1

±

180=8202+21108-180=113