四章距离测量与直线定向

第四章第四章 距离测量与直线定向距离测量与直线定向 光电测距光电测距 直线定向直线定向 钢尺量距钢尺量距 视距测量视距测量4.1 4.1 钢尺量距钢尺量距 测量距离可根据不同的精度要求，不同的测量条件采用不同的方法。距离距离指两点间的水平直线长度。指两点间的水平直线长度。钢尺量距光学视距法测距光电测距等距离测量常用的方法：距离测量常用的方法：（一）钢尺量距的工具：（一）钢尺量距的工具：钢尺、花杆、钢尺、花杆、测钎、垂球、弹簧秤、温度计测钎、垂球、弹簧秤、温度计 钢尺：钢尺：用薄钢片制成，其长度有用薄钢片制成，其长度有1515、2020、3030、5050米等。米等。尺面最小刻划为毫米，注记到厘米。尺面最小刻划为毫米，注记到厘米。尺子的零端分两种情况：尺子端点或端部某位置的刻划。尺子的零端分两种情况：尺子端点或端部某位置的刻划。345678910010cm0123456710cm8910根据不同的精度要求，所用的工具和方法不同。根据不同的精度要求，所用的工具和方法不同。端点尺端点尺刻线尺刻线尺一、一、钢尺量距的一般方法钢尺量距的一般方法（二）钢尺量距的一般方法：（二）钢尺量距的一般方法：llqDABABDAB=n l+q1、平坦地区的距离丈量、平坦地区的距离丈量式中：式中：n尺段数尺段数 l整尺长度整尺长度 q不足一整尺的余长不足一整尺的余长步骤：定线、丈量、计算步骤：定线、丈量、计算21返往平平返往DDDMDDDDDK限差要求：限差要求：K1/3000必须要进行往返丈量必须要进行往返丈量2、倾斜地区的距离丈量、倾斜地区的距离丈量llAB将尺子拉平，用垂球在地面标出端点。将尺子拉平，用垂球在地面标出端点。L=l 1+l 2 +l n沿斜坡丈量出倾斜距离沿斜坡丈量出倾斜距离L L，并测出倾斜并测出倾斜角角，或高差，或高差h h，计算水平距离计算水平距离D D。D=L cos LBADh22hLDAB1 1、平量法（地面坡度不大）、平量法（地面坡度不大）2 2、斜量法（地面坡度较为均匀）、斜量法（地面坡度较为均匀）二、二、钢尺量距的精密方法钢尺量距的精密方法量距量距前、后尺手要用弹簧秤，每尺段读三次，前、后尺手要用弹簧秤，每尺段读三次，取平均值作为结果。取平均值作为结果。读温度读温度定线定线用经纬仪标定直线方向用经纬仪标定直线方向测量桩顶高程测量桩顶高程用水准测量方法测定高差用水准测量方法测定高差尺段长度计算尺段长度计算进行三项改正进行三项改正计算全长计算全长 三三 项项 改改 正正 计计 算算 钢尺尺面注记的长度称为名义长度名义长度 l0，钢尺在标准拉力、标准温度下的检定长度 l为钢尺的实际实际长度长度。钢尺的实际长度与名义长度往往不相等。（一）尺长改正（一）尺长改正Llllld00L：为实际所为实际所 量距离量距离则尺长改正为：则尺长改正为：钢尺长度受温度影响会发生变化。设钢尺在检定时的温度为t0，现场丈量时的温度为t，钢尺的线膨胀系数为=0.0000125/1（二）温度改正（二）温度改正则温度改正为：则温度改正为：lt=（t-t0）LL：为实际所为实际所 量距离量距离则倾斜改正为：则倾斜改正为：Lhlh22 D=L+ld+l t+lh 设沿地面所量斜距为 L，用水准仪测得两桩顶高差为h，现要将 L 换算成水平距离，则须加倾斜改正数lh（三）倾斜改正（三）倾斜改正L：为实际所为实际所 量距离量距离经过三项改正后的水平距离应为经过三项改正后的水平距离应为:例：例：设用钢尺丈量一坡度均匀的倾斜距离，其结果为95.042m，丈量时的拉力P=10kg，温度t=0，两端点的高差h=0.42 m，求水平距离。（所用钢尺名义长30 m，当拉力P=10kg，t=20时，尺长改正数l=+0.004m）。解：解：1、求尺长改正：、求尺长改正：ml013.0042.9530004.0mlt024.0042.952000000125.0002、求温度改正、求温度改正:3、倾斜改正：、倾斜改正：经改正后的水平距离：经改正后的水平距离：mlhlh001.0042.95242.0222L=l+l+lt+lh =95.042+0.0130.0240.001=95.030m000lttlllt三、钢尺检定三、钢尺检定钢尺由于其制造误差、经常使用中的变形以及丈量时温度和拉力不同的影响，使得其实际长度往往不等于名义长度。因此，丈量之前必须对钢尺进行检定，求出它在标准拉力和标准温度下的实际长度，以便对丈量结果加以改正。钢尺检定后，应给出尺长随温度变化的函数式，称为尺长方程式尺长方程式式中：式中：lt温度为温度为 t 时钢尺实际长度；时钢尺实际长度；l0钢尺名义长度；钢尺名义长度；l钢尺尺长改正数；钢尺尺长改正数；钢尺膨胀系数；钢尺膨胀系数；t0钢尺检定时温度；钢尺检定时温度；t量距时温度。量距时温度。四、四、钢尺量距的误差分析钢尺量距的误差分析1.定线误差定线误差2.尺长误差尺长误差3.温度误差温度误差4.拉力误差拉力误差5.钢尺不水平的误差钢尺不水平的误差6.钢尺对准及读数误差钢尺对准及读数误差 4.2 4.2 视视 距距 测测 量量一、视距测量概述一、视距测量概述视距测量是利用望远镜内的视距装置视距装置配合视距尺，根据几何光学和三角测量原理，同时测定距离和高差的方法。视距装置视距装置1、原理、原理:2.特点特点:这种方法具有操作方便，速度快，不受地面高低起伏限制等优点。3.工具工具:视距测量所用的主要仪器、工具是经纬仪和视距尺。4.精度精度:一般为1/100 1/300,精度较低，所以广泛用于碎部测量中。二、视线水平时的距离与高差公式二、视线水平时的距离与高差公式距离公式距离公式:plfdflpfDDdfvlpiAB高差公式高差公式:cfkpf,D=Kl+Ccfkpf,令：令：则：则：h=i-vk视距乘常数视距乘常数c视距加常数视距加常数k=100，c0i仪器高，是桩顶到仪器横轴中心的高度仪器高，是桩顶到仪器横轴中心的高度v瞄准高，是十字丝中丝在尺上的读数瞄准高，是十字丝中丝在尺上的读数三、视线倾斜时的距离与高差公式三、视线倾斜时的距离与高差公式D=k livhhDcoslklkD2coscoslKDDvitgDhtgDh距离公式：距离公式：高差公式：高差公式：2cosklD viDtgh视线倾斜时的距离与高差公式视线倾斜时的距离与高差公式视线水平时的距离与高差公式视线水平时的距离与高差公式D=100 l距离公式：距离公式：高差公式：高差公式：h=i-v四、视距测量的施测四、视距测量的施测 1、在测站点安置仪器、在测站点安置仪器,量取仪器高量取仪器高 i。(测站点至仪器横轴的高度,量至厘米)。3、使竖盘水准管气泡居中，读取竖盘读数，然后、使竖盘水准管气泡居中，读取竖盘读数，然后 计算竖直角。计算竖直角。4、计算水平距离。、计算水平距离。5、计算高差和高程。、计算高差和高程。2、盘左位置盘左位置瞄准视距尺，读取视距尺的下丝、瞄准视距尺，读取视距尺的下丝、上丝及中丝读数。上丝及中丝读数。11.6421.2770.3651.4609141001410036.51.0749.33 11.1800.8150.365 1.000 905800 05800 36.5 1.08 49.34 21.6871.2300.457 1.460 923300 23300 45.6 2.03 50.29 22.2251.7700.455 2.000 931330 31330 45.6 2.02 50.28点点号号下下 丝丝中中 丝丝读读 数数竖竖 盘盘读读 数数(盘左盘左)竖直角竖直角距离距离(m)高差高差(m)高程高程(m)上上 丝丝尺间距尺间距测站：测站：A HA=48.263m 仪器高仪器高i：i=1.46m视距测量记录手簿视距测量记录手簿9018002701、视距尺分划误差、视距尺分划误差2、乘常数、乘常数K不准确的误差不准确的误差3、竖直角测角误差、竖直角测角误差4、视距丝读数误差、视距丝读数误差5、视距尺倾斜视距尺倾斜对对视距测量影响视距测量影响6、外界气象条件对视距测量影响、外界气象条件对视距测量影响五、视距测量误差分析五、视距测量误差分析 1、为减少垂直折光的影响，观测时应尽可能使视线离地、为减少垂直折光的影响，观测时应尽可能使视线离地面面1m以上；以上；2、作业时，要将视距尺竖直，并尽量采用带有水准器的、作业时，要将视距尺竖直，并尽量采用带有水准器的视距尺；视距尺；3、要严格测定视距常数，、要严格测定视距常数，K值应在值应在100土土0.1之内；之内；4、视距尺一般应是厘米刻划的整体尺，如果使用塔尺，、视距尺一般应是厘米刻划的整体尺，如果使用塔尺，应注意检查各节的接头是否准确；应注意检查各节的接头是否准确；5、要在成像稳定的情况下进行观测、要在成像稳定的情况下进行观测。注意事项：注意事项：4.3 4.3 光电测距光电测距一、光电测距原理一、光电测距原理通过测定光在测线两端往反传播的时间进行测距的方法。ABDctD21式中c为光在大气中的传播速度二、光电测距成果计算二、光电测距成果计算1、仪器常数改正、仪器常数改正加常数加常数 k：原因：原因：发光管的发射面、接收管接收面，反光 镜的等效反射面与反光镜中心不一致;乘常数乘常数 R：原因：原因：振荡器频率变化，发光管相位不均匀。2、气象改正、气象改正仪器设计仪器设计气象参数：气象参数：sggsLncffncL2,200HzfmmHgptpetfng1498545576012,0tpD0037.01.029.02.2803、倾斜改正倾斜改正)cos(0 DDD0D4.4 4.4 直线定向直线定向一、基本概念一、基本概念确定直线与标准方确定直线与标准方向之间的角度关系向之间的角度关系称直线定向称直线定向.确定地面两点在平面上的位置，不仅需要量测两点间的距离，还要确定该直线的方向。为此选择一个标准方向，根据直线与标准方向之间的关系确定直线方向。这一工作称为直线定向。AB二、标准方向二、标准方向（基准方向）（基准方向）1、真子午线方向、真子午线方向真子午线是过地面某点真子午面与地球表面交线的方向。真子午线北端所指方向为正北方向。可以用天文测量的方法或用陀螺经纬仪方 法测定。测量中常用的标准方向有测量中常用的标准方向有三种三种：P2、磁子午线方向、磁子午线方向磁子午线方向是过地球某点磁子午线的切线方向，它可以用罗盘仪测定。即当磁针静止当磁针静止时指针指的方向为磁子午线方向。时指针指的方向为磁子午线方向。其北端所指方向为磁北方向。P磁北磁北 我国地图常采用高斯平面直角坐标系，用3带或6带投影的中央子午线作为坐标纵轴。因此在该带内直线定向，就是用该带的坐标纵轴方向作为标准方向。坐标纵轴北端所指方向为坐标北方向。坐标纵轴北端所指方向为坐标北方向。3、坐标纵轴方向、坐标纵轴方向XYxyoP1P21、方位角定义：、方位角定义：真方位角真方位角（A）磁方位角磁方位角（Am）坐标方位角坐标方位角()三、表示直线方向的方法三、表示直线方向的方法测量中常用测量中常用方位角方位角表示直线方向表示直线方向 由标准方向的北端起，顺时针方向到某直线水平夹角,称为该直线的方位角直线的方位角,方位角值从0-360。真子午线方向真子午线方向磁子午线方向磁子午线方向坐标纵轴方向坐标纵轴方向Am磁北磁北真北真北坐标北坐标北A122、几种方位角之间的关系几种方位角之间的关系磁偏角磁偏角真北方向与磁北方向之间的夹角；真北方向与磁北方向之间的夹角；子午线收敛角子午线收敛角真北方向与坐标北方向之间的夹角。真北方向与坐标北方向之间的夹角。AmAAmA当磁北方向或坐标北方向偏于真北方向东侧时，当磁北方向或坐标北方向偏于真北方向东侧时，和和为正；偏于西侧时，为正；偏于西侧时，和和为负。为负。2磁北磁北真北真北坐标北坐标北AmA1四、正、反坐标方位角四、正、反坐标方位角ABABBA0180ABBA只有坐标方位角才满足上式关系只有坐标方位角才满足上式关系正反方位角只是相对而言正反方位角只是相对而言五、坐标方位角的推算五、坐标方位角的推算前进方向左边前进方向左边称左角称左角1.左左 角角1803601801babbbababba)180(.180218011112Nizabijbabb12345612345前进方向前进方向BAb ab2.右右 角角12345612前进方向右边前进方向右边称右角称右角前进方向前进方向180)1(1801802180180126566132123233421223Ni六、用罗盘仪测定磁方位角六、用罗盘仪测定磁方位角罗盘仪的构造罗盘仪的构造用罗盘仪测定直线的磁方位角用罗盘仪测定直线的磁方位角