華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向課件

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向2024/4/17華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向

確的地面點(diǎn)的位置，除需要測(cè)量角度和高程外，還要測(cè)定兩點(diǎn)間的水平距離和確定兩點(diǎn)間直線(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)方向線(xiàn)的夾角。測(cè)定兩點(diǎn)間的水平距離，根據(jù)測(cè)量精度的要求和使用儀器、工具不同，方法有：步測(cè)法、鋼尺量距、光學(xué)視距法測(cè)距、光電測(cè)距儀測(cè)距和GPS測(cè)量等。根據(jù)測(cè)量的方式不同又可分為：直接量距法——鋼尺量距光學(xué)量距法——視距測(cè)量物理量距法——光電測(cè)距視距測(cè)量是利用經(jīng)緯儀或水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡中的視距絲及視距標(biāo)尺按幾何光學(xué)原理進(jìn)行測(cè)距；光電測(cè)距是用儀器發(fā)射并接收電磁波，通過(guò)測(cè)量電磁波在待測(cè)距離上往返傳播的時(shí)間解算出距離；GPS測(cè)量是利用兩臺(tái)GPS接收機(jī)接收空間軌道上4顆衛(wèi)星發(fā)射的精密測(cè)距信號(hào)，通過(guò)距離空間交會(huì)的方法解算出兩臺(tái)GPS接收機(jī)之間的距離。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.1距離丈量一、丈量工具距離丈量是運(yùn)用鋼尺、皮尺等丈量工具直接或間接地獲取地面上兩點(diǎn)間水平距離的測(cè)量工作。距離丈量的常用工具有鋼尺、皮尺、測(cè)繩及輔助工具，如標(biāo)桿、測(cè)釬、垂球等。此外在精密的距離丈量中，還有彈簧秤和溫度計(jì)以控制拉力和測(cè)定溫度。鋼尺亦稱(chēng)鋼卷尺，是用薄鋼帶制成，常用鋼尺寬10~15mm，尺長(zhǎng)有20m、30m、50m幾種。其基本分劃有厘米和毫米兩種，厘米分劃的鋼尺在起始的10cm內(nèi)有毫米刻劃。由于零點(diǎn)位置不同，又可分為端點(diǎn)尺和刻劃尺之分。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.1距離丈量華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.1距離丈量測(cè)釬用于標(biāo)定尺段;標(biāo)桿用于直線(xiàn)定線(xiàn);垂球用于在不平坦地面丈量時(shí)將鋼尺的端點(diǎn)垂直投影到地面;彈簧秤用于對(duì)鋼尺施加規(guī)定的拉力;溫度計(jì)用于測(cè)定鋼尺量距時(shí)的溫度，以便對(duì)鋼尺丈量的距離施加溫度改正;尺夾用于安裝在鋼尺末端，以方便持尺員穩(wěn)定鋼尺。二、鋼尺一般量距1、直線(xiàn)定線(xiàn)當(dāng)?shù)孛鎯牲c(diǎn)的距離大于整尺長(zhǎng)或地面坡度比較大，一整尺段不能量完時(shí)，可分成若干段進(jìn)行丈量。把分成若干段的點(diǎn)定在已知兩點(diǎn)的直線(xiàn)上的工作稱(chēng)為直線(xiàn)定線(xiàn)。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.1距離丈量1）目測(cè)定線(xiàn)：目測(cè)定線(xiàn)適用于鋼尺量距的一般方法。2）經(jīng)緯儀定線(xiàn)：經(jīng)緯儀定線(xiàn)適用于鋼尺量距的精密方法。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.1距離丈量2、量距方法1)平坦地面的距離丈量平坦地面：設(shè)鋼尺長(zhǎng)度為L(zhǎng)，n為整尺段數(shù)，q為余數(shù)，則AB的距離：

以往、返兩次丈量結(jié)果之差的?D的絕對(duì)值與平均值D平的比值化為分子為1的分式形式作為丈量結(jié)果的精度，以K表示，稱(chēng)為相對(duì)誤差：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.1距離丈量2)傾斜地面的距離丈量①平量法沿傾斜地面丈量距離，當(dāng)?shù)貏?shì)起伏不大時(shí)，可將鋼尺拉平丈量。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.1距離丈量三、鋼尺量距的精密方法用一般方法量距，其相對(duì)誤差只能達(dá)到1/1000~1/5000，當(dāng)要求量距的相對(duì)誤差更小時(shí)，例如1/10000~1/40000，這就要求用精密方法進(jìn)行丈量。精密方法量距的主要工具為：鋼尺、彈簧秤、溫度計(jì)、尺夾等。其中鋼尺必須經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，并得到其檢定的尺長(zhǎng)方程式。隨著電磁波測(cè)距儀的逐漸普及，現(xiàn)在，測(cè)量人員已經(jīng)很少使用鋼尺精密方法丈量距離。四、鋼尺量距的誤差分析及注意事項(xiàng)1)鋼尺量距的誤差分析鋼尺量距的主要誤差來(lái)源有下列幾種：①尺長(zhǎng)誤差如果鋼尺的名義長(zhǎng)度和實(shí)際長(zhǎng)度不符，則產(chǎn)生尺長(zhǎng)誤差。尺長(zhǎng)誤差是積累的，丈量的距離越長(zhǎng)，誤差越大。因此新購(gòu)置的鋼尺必須經(jīng)過(guò)檢定，測(cè)出其尺長(zhǎng)改正值。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.1距離丈量②溫度誤差鋼尺的長(zhǎng)度隨溫度而變化，當(dāng)丈量時(shí)的溫度與鋼尺檢定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)溫度不一致時(shí)，將產(chǎn)生溫度誤差。按照鋼的膨脹系數(shù)計(jì)算，溫度每變化1℃，丈量距離為30m時(shí)對(duì)距離影響為0.4mm。③鋼尺傾斜和垂曲誤差在高低不平的地面上采用鋼尺水平法量距時(shí)，鋼尺不水平或中間下垂而成曲線(xiàn)時(shí)，都會(huì)使量得的長(zhǎng)度比實(shí)際要大。因此丈量時(shí)必須注意鋼尺水平，整尺段懸空時(shí)，中間應(yīng)有人托住鋼尺，否則會(huì)產(chǎn)生不容忽視的垂曲誤差。④定線(xiàn)誤差丈量時(shí)鋼尺沒(méi)有準(zhǔn)確地放在所量距離的直線(xiàn)方向上，使所量距離不是直線(xiàn)而是一組折線(xiàn)，造成丈量結(jié)果偏大，這種誤差稱(chēng)為定線(xiàn)誤差。丈量30m的距離，當(dāng)偏差為0.25m時(shí)，量距偏大1mm。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.1距離丈量⑤拉力誤差鋼尺在丈量時(shí)所受拉力應(yīng)與檢定時(shí)的拉力相同。若拉力變化2.6kg，尺長(zhǎng)將改變1mm。⑥丈量誤差丈量時(shí)在地面上標(biāo)志尺端點(diǎn)位置處插測(cè)釬不準(zhǔn)，前、后尺手配合不佳，余長(zhǎng)讀數(shù)不準(zhǔn)等都會(huì)引起丈量誤差，這種誤差對(duì)丈量結(jié)果的影響可正可負(fù)，大小不定。在丈量中要盡力做到對(duì)點(diǎn)準(zhǔn)確，配合協(xié)調(diào)。

2)鋼尺的維護(hù)①鋼尺易生銹，丈量結(jié)束后應(yīng)用軟布擦去尺上的泥和水，涂上機(jī)油以防生銹。②鋼尺易折斷，如果鋼尺出現(xiàn)卷曲，切不可用力硬拉。③丈量時(shí)，鋼尺末端的持尺員應(yīng)該用尺夾夾住鋼尺后手握緊尺夾加力，沒(méi)有尺夾時(shí)，可以用布或者紗手套包住鋼尺代替尺夾，切不可手握尺盤(pán)或尺架加力，以免將鋼尺拖出。④在行人和車(chē)輛較多的地區(qū)量距時(shí)，中間要有專(zhuān)人保護(hù)，以防止鋼尺被車(chē)輛碾壓而折斷。⑤不準(zhǔn)將鋼尺沿地面拖拉，以免磨損尺面分劃。⑥收卷鋼尺時(shí)，應(yīng)按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)鋼尺搖柄，切不可逆轉(zhuǎn)，以免折斷鋼尺。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.2視距測(cè)量視距測(cè)量(stadiameasurement)是一種間接測(cè)距方法;它利用望遠(yuǎn)鏡內(nèi)十字絲分劃板上的視距絲及刻有厘米分劃的視距標(biāo)尺(地形塔尺或普通水準(zhǔn)尺)，根據(jù)光學(xué)原理可以同時(shí)測(cè)定兩點(diǎn)間的水平距離和高差；其中測(cè)量距離的相對(duì)誤差約為1/300，低于鋼尺量距；但能滿(mǎn)足地形圖測(cè)繪中測(cè)定碎部點(diǎn)的精度要求，從而廣泛應(yīng)用與碎部測(cè)量中。1、原理：（1）視線(xiàn)水平時(shí)的距離與高差公式如圖所示，欲測(cè)定A、B兩點(diǎn)間的水平距離D及高差h，設(shè)望遠(yuǎn)鏡視線(xiàn)水平，瞄準(zhǔn)B點(diǎn)視距尺。若尺上M、N點(diǎn)成像在十字絲分劃板上的兩根視距絲m、n處，那末尺上MN的長(zhǎng)度可由上、下視距絲讀數(shù)之差求得。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.2視距測(cè)量l

為視距間隔，p為視距絲的間距，f為物鏡焦距，δ為物鏡至儀器中心的距離。由相似三角形m′n′F與MNF可得：

則A、B兩點(diǎn)間的水平距離為令，則同時(shí)，由圖可以看出A、B的高差h=i-v華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.2視距測(cè)量華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.2視距測(cè)量華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.2視距測(cè)量2、視距測(cè)量觀(guān)測(cè)步驟：（1）在測(cè)站點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，量出儀器高；（2）盤(pán)左位置，瞄準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)上的標(biāo)尺，使中絲對(duì)好儀器高處，或使上絲對(duì)準(zhǔn)一整數(shù)（1m或2m)；（3）使豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管的氣泡居中，讀取豎盤(pán)讀數(shù);（4）利用可編程序計(jì)算器，輸入觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，可迅速算出水平距離D和高差h。3、視距測(cè)量誤差及注意事項(xiàng)測(cè)量誤差：讀數(shù)誤差、垂直折光影響、視距尺傾斜所引起的誤差、視距乘常數(shù)k不準(zhǔn)確的誤差等注意事項(xiàng)：為減少垂直折光的影響，觀(guān)測(cè)時(shí)應(yīng)盡可能使視線(xiàn)離地面1m以上；作業(yè)時(shí)，要將視距尺豎直，并盡量采用帶有水準(zhǔn)器的視距尺；要在成像穩(wěn)定的情況下進(jìn)行觀(guān)測(cè)。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向CASIOfx-3650p計(jì)數(shù)器編程說(shuō)明SHIFTCLR3(ALL)清除所有程序MODEMODEMODE1程序編輯模式MODEMODEMODE2程序執(zhí)行模式MODEMODEMODE3程序清除模式，刪除個(gè)別程序MODEMODEMODEMODE1選DEG（360度制）？：shiftP-CMD1輸入數(shù)據(jù)A：shiftSTOA將數(shù)據(jù)輸入變量AA-B:ALPHAA-ALPHAB◢:shiftP-CMD4顯示中間結(jié)果ANS:調(diào)出上次計(jì)算結(jié)果并在隨后計(jì)算中使用華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向CASIOfx-3650p計(jì)數(shù)器編程編寫(xiě)程序

SHIFTCLR3EXEEXEMODEMODEMODE11MODEMODEMODEMODE1

DEG:?A:?B:?C:?D:?X:?M:90–DD:100×(A–B)×(COSD)2Y◢Y×tanD+X–CY◢Y+M:ANS

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MODEMODEMODE2公式：S＝Klcos2αHB=HA+S×TANα+X–C華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向CASIOfx-3650p計(jì)數(shù)器編程執(zhí)行程序計(jì)算

PROGP1

輸入上絲讀數(shù)EXE下絲讀數(shù)EXE中絲讀數(shù)EXE豎盤(pán)讀數(shù)EXE儀器高EXE測(cè)站高程EXE顯示水平距離EXE顯示高差EXE顯示測(cè)點(diǎn)高程華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向南方ET-02/05電子經(jīng)緯儀特點(diǎn)：參課本P38操作：1安置儀器、對(duì)中（光學(xué)）、整平

2打開(kāi)電源（按PWR鍵）3按MODE選擇測(cè)角模式4置零測(cè)角（水平角和豎直角）5關(guān)機(jī)：按PWR鍵大于2秒至屏幕顯示OFF后松開(kāi)手指華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向南方ET-02/05電子經(jīng)緯儀華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向南方ET-02/05電子經(jīng)緯儀華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.3光電測(cè)距鋼尺量距（特別是長(zhǎng)距測(cè)量），勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率較低。視距測(cè)量速度快，精度低。光電測(cè)距具有測(cè)程遠(yuǎn)、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(diǎn)。光電測(cè)距儀是以光波作為載波，而微波測(cè)距儀則用微波作為載波，微波測(cè)距儀和光波測(cè)距儀統(tǒng)稱(chēng)為電磁波測(cè)距儀。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.3光電測(cè)距華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.4直線(xiàn)定向確定地面直線(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)方向間的水平夾角稱(chēng)為直線(xiàn)定向(lineorientation)。一、標(biāo)準(zhǔn)方向的分類(lèi)1、真子午線(xiàn)方向(truemeridiandirection)地表任一點(diǎn)P與地球旋轉(zhuǎn)軸所組成的平面與地球表面的交線(xiàn)稱(chēng)為P點(diǎn)的真子午線(xiàn)(truemeridian)，真子午線(xiàn)在P點(diǎn)的切線(xiàn)方向稱(chēng)為P點(diǎn)的真子午線(xiàn)方向；即是通過(guò)地面某點(diǎn)得真子午線(xiàn)的切線(xiàn)方向?？梢詰?yīng)用天文測(cè)量(astrometry)方法或者陀螺經(jīng)緯儀(gyrotheodolite)來(lái)測(cè)定地表任一點(diǎn)的真子午線(xiàn)方向。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.4直線(xiàn)定向2、磁子午線(xiàn)方向(magneticmeridiandirection)地表任一點(diǎn)與地球磁場(chǎng)南北極連線(xiàn)所組成的平面與地球表面交線(xiàn)稱(chēng)為點(diǎn)的磁子午線(xiàn)(magneticmeridian)，磁子午線(xiàn)在點(diǎn)的切線(xiàn)方向稱(chēng)為點(diǎn)的磁子午線(xiàn)方向。可以應(yīng)用羅盤(pán)儀(compass)來(lái)測(cè)定，在待求點(diǎn)安置羅盤(pán)，磁針自由靜止時(shí)其軸線(xiàn)所指的方向即為點(diǎn)的磁子午線(xiàn)方向。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.4直線(xiàn)定向3、坐標(biāo)縱軸方向(ordinatesaxisdirection)在投影帶內(nèi)直線(xiàn)定向，就用該帶的坐標(biāo)縱軸方向作為標(biāo)準(zhǔn)方向。過(guò)地表任一點(diǎn)且與其所在的高斯平面直角坐標(biāo)系或者假定坐標(biāo)系的坐標(biāo)縱軸平行的直線(xiàn)稱(chēng)為點(diǎn)的坐標(biāo)縱軸方向。二、直線(xiàn)方向的表示方法1、測(cè)量工作中，常采用方位角來(lái)表示直線(xiàn)的方向。由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起，順時(shí)針?lè)较蛄康侥持本€(xiàn)的水平角度，稱(chēng)為該直線(xiàn)的方位角。對(duì)應(yīng)的方位角有：真方位角（truemeridianazimuth）磁方位角（magneticmeridianazimuth）坐標(biāo)方位角（gridbearing）三種華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.4直線(xiàn)定向2、象限角——從標(biāo)準(zhǔn)方向的北端或南端到某一直線(xiàn)所成的銳角，角值在0～90°之間。表示象限角時(shí)一定要標(biāo)明角值所在的象限，如：北東45°或NE45°或45°北東或45°NE華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.4直線(xiàn)定向三、方位角與象限角之間的換算關(guān)系華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.4直線(xiàn)定向四、真方位角與磁方位角之間的關(guān)系由于地球的南北極與地磁的南北極不重合，故真子午線(xiàn)與磁子午線(xiàn)方向也不重合，它們之間的夾角稱(chēng)為磁偏角（magneticdeclination），用δ表示。磁針北端偏于真子午線(xiàn)以東稱(chēng)東偏，偏于真子午線(xiàn)以西稱(chēng)西偏，東偏取正值，西偏取負(fù)值。我國(guó)磁偏角的變化大約在+6°到-10°之間。

A真=A磁±δ華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.4直線(xiàn)定向（2）真方位角與坐標(biāo)方位角之間的關(guān)系在中央子午線(xiàn)以東地區(qū)，各點(diǎn)的坐標(biāo)縱軸偏在真子午線(xiàn)的東邊，為正值；在中央子午線(xiàn)以西地區(qū)，γ為負(fù)值?？捎孟率接?jì)算：

A12=α12＋γ五、坐標(biāo)方位角及其推算正坐標(biāo)方位角：通過(guò)A的坐標(biāo)縱軸（X）北方向，順時(shí)針量至直線(xiàn)AB的角度，稱(chēng)為直線(xiàn)AB的坐標(biāo)方位角，用αAB表示。同樣，通過(guò)B的坐標(biāo)縱軸（X）北方向，順時(shí)針量至直線(xiàn)BA的角度，稱(chēng)為直線(xiàn)BA的坐標(biāo)方位角，用αBA表示。即αBA=αAB+180oαAB=αBA-180o華南農(nóng)業(yè)大學(xué)《測(cè)量學(xué)》第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向§4.4直線(xiàn)定向即αBA=αAB+180oαAB

=αBA-180o現(xiàn)在要推算A-1、l-2、2-3和3-A邊的坐標(biāo)方位角。由圖可以看出：從而可