距离和直线定向

第 一 节 地 面 点 的 标 志 测 量 工 作 的 基 本 内 容 是 确 定 地 面 点 的 点 位 。 用 于 标 定 地 面 点 的 标 志 ， 其 种 类 和 形 式 很 多 ，应 根 据 测 量 的 要 求 和 使 用 时 间 的 长 短 等 具 体 情 况 选取 。 临 时 标 志 永 久 标 志 其 它 标 志 所 谓 水 平 距 离 是 指地 面 两 点 间 垂 直 投 影到 水 平 面 的 距 离第 二 节 直 线 定 线 直 线 定 线 的 定 义 ： 在 直 线 方 向 上 竖 立 若 干 标 杆 ， 来 标 定 直 线 的 位 置和 走 向 的 工 作 称 之 为 直 线 定 线 。 一 、 用 目 测 法 进 行 直 线 定 线 有 以 下 几 种 情 况 ： 1、 在 两 点 间 定 线A D C B 2、 在 两 点 延 长 线 上 定 线A B C D3、 过 山 头 定 线AA甲乙C D BC D BC2 C1 D2D1 4、 过 山 谷 定 线A 1 23 4 B二 、 仪 器 定 线 法 注 ： 一 般 钢 尺 在 始 端 一 分 米 长 度 内 有 毫 米 分 划 ， 用 来 量 取小 于 厘 米 的 长 度 。 2、 皮 尺 皮 尺 是 用 细 铜 丝 和 麻 线 合 织 而 成 的 带 尺 ，属 端 点 尺 （ 即 尺 长 从 始 端 拉 环 的 外 侧 算 起 ） 。 最 小 分划 为 厘 米 ， 其 它 注 记 与 钢 尺 相 同 。 皮 尺 长 度 有20m,30m,50m三 种 。 皮 尺 的 耐 拉 力 较 差 ， 容 易 拉 长 ，只 能 用 于 低 精 度 要 求 的 量 距 工 作 。3、 测 绳 测 绳 由 一 束 细 金 属 丝 外 裹 带 胶 的 粗 布 制 成 。长 度 为 长 度 为 30m， 50m， 100m三 种 。 尺 端 零 点 位 置 在距 拉 环 50cm处 ， 每 米 一 注 记 。 一 般 用 于 要 求 精 度 不 高的 量 测 工 作 。 （ 二 ） 标 杆 （ 测 杆 、 花 杆 ） 标 杆 用 木 材 （ 玻 璃 钢 ） 制 成 ， 长 度 为 2m或 3m，用 红 白 油 漆 交 替 漆 20cm的 小 段 ， 杆 的 底 部 装 有 铁 尖以 便 插 入 地 中 ， 或 对 准 点 的 中 心 ， 作 为 观 测 觇 标 用 。（ 三 ） 测 钎 一 般 用 钢 丝 制 成 。 作 为 量矩 的 辅 助 工 具 ， 它 是 用 来 标 定 尺 段 的 端点 位 置 和 统 计 所 量 整 尺 段 数 目 。（ 四 ） 垂 球 垂 球 多 用 钢 制 成 。 当 地 面坡 度 较 大 时 ， 用 以 垂 直 投 点 来 标 定 测 尺的 端 点 位 置 。 二 、 距 离 丈 量 的 方 法 丈 量 之 前 ， 在 直 线 两 端 点 竖 立 标 杆 ， 并 清 除 直 线 上的 障 碍 物 ， 然 后 开 始 丈 量 。 (一 ） 平 坦 地 面 的 距 离 丈 量 丈 量 方 法 分 为 整 尺 法 和 串 尺 法 两 种 。 1、 整 尺 法 ： 丈 量 时 由 两 人 进 行 ， 各 持 钢 尺 的 一 端 ，前 者 称 为 前 尺 手 ， 后 者 称 为 后 尺 手 。 前 尺 手 拿 测 钎 和 标杆 ， 后 尺 手 将 钢 尺 零 点 对 准 起 点 ， 前 尺 手 沿 丈 量 方 向 拉直 尺 子 ， 并 由 后 尺 手 定 方 向 。 当 前 、 后 尺 手 同 时 将 钢 尺拉 紧 、 拉 平 、 拉 稳 时 ， 后 尺 手 准 确 地 对 准 起 点 ， 同 时 前尺 手 将 测 钎 垂 直 插 到 终 点 处 ， 这 样 就 完 成 了 第 一 尺 段 的丈 量 工 作 。 两 人 同 时 抬 尺 前 进 ， 后 尺 手 走 到 插 测 钎 处 停 下 ， 重复 上 面 作 业 ， 量 出 第 二 尺 段 ， 后 尺 手 拔 起 测 钎 套 入铁 环 内 ， 再 继 续 前 进 。 依 同 法 量 至 终 点 。 若 末 一 段不 足 一 整 尺 时 ， 应 利 用 尺 端 刻 有 毫 米 的 分 划 线 量 出零 数 。 其 两 点 间 的 水 平 距 离 为 ： 直 线 全 长 尺 长 测 钎 数 不 足 整 尺 的 零 数 2、 串 尺 法 ： 当 量 距 的 精 度 要 求 较 高 时 ， 采 用 串 尺 法进 行 。 如 下 图 所 示 ：A 1 2 3 4 5 6 7 B丈 量 前 ， 按 直 线 定 线 方 法 ， 在 AB直 线 上 ， 定 出 若 干小 于 尺 长 的 尺 段 ， 如 A1、 12、 7B。 从 一 端 开始 依 次 分 别 丈 量 各 尺 段 的 长 度 。 丈 量 时 ， 在 尺 段 的两 端 点 上 将 钢 尺 拉 紧 、 拉 平 、 拉 稳 后 ， 前 、 后 尺 手在 这 一 瞬 间 各 自 读 出 尺 上 读 数 ， 记 录 员 将 两 个 读 数分 别 记 在 手 薄 中 。 如 前 尺 手 读 数 为 29.430m， 后 尺手 读 数 为 0.058m， 这 一 尺 段 的 长 度 为 ： 29.430m 0.058m 29.372m 为 了 提 高 丈 量 精 度 ， 对 同 一 尺 段 需 丈 量 三 次 。三 次 串 尺 丈 量 的 差 数 ， 一 般 不 超 过 5mm， 然 后 取 平 均值 作 为 该 尺 段 长 度 的 丈 量 结 果 。A 1 2 3 4 5 6 7 B（ 二 ） 倾 斜 地 面 的 距 离 丈 量 丈 量 距 离 的 地 面 一 般 是 倾 斜 的 或 高 低 不 平 的 ，其 丈 量 方 法 有 下 列 两 种 。 1、 平 量 法 ： 沿 倾 斜 地 面 丈 量 距 离 ， 地 势 起 伏 较 为 复杂 ， 但 尺 段 两 端 的 高 差 不 大 时 ， 一 般 都 将 钢 尺 拉 平 丈量 ， 如 图 所 示 ：A 1 2 B平 量 法 量 距将 钢 尺 的 一 端 对 准 地 面 点 位 ， 另 一 端 抬 高 拉 成 水 平 ，对 准 地 面 点 上 垂 球 架 的 铅 垂 线 或 竖 立 的 标 杆 。 2、 斜 量 法 ： 当 倾 斜 地 面 的 坡 度 比 较 均 匀 时 ， 如 图 所 示 ：A BL CDa 可 沿 斜 坡 丈 量 出 AB的 斜 距 L， 用 测 坡 器 测 出 地 面 倾斜 角 a， 然 后 计 算 出 AB的 水 平 距 离 D。 D Lcos(a) （ 三 ） 距 离 丈 量 的 精 度 为 了 进 行 校 核 和 提 高 丈 量 精 度 ， 对 一 条 直 线 都 要求 进 行 往 返 丈 量 。 丈 量 精 度 是 用 相 对 误 差 表 示 ： 以往 返 丈 量 之 差 （ 较 差 ） 与 其 平 均 值 之 比 ， 化 为 分 子为 1的 分 数 表 示 ， 称 为 相 对 误 差 K， 即 ： K D 往 D返 /D平 D/D平 1/(D平 / D） 钢 尺 量 的 相 对 误 差 ： 在 平 坦 地 区 不 大 于 1/3000，地 势 变 化 较 大 的 地 区 应 达 到 1/2000， 在 困 难 地 区 不低 于 1/1000。 如 果 超 过 允 许 误 差 ， 应 重 测 ， 直 至 符合 要 求 为 止 。 如 果 符 合 丈 量 精 度 要 求 时 ， 取 往 返 丈量 的 平 均 值 作 为 最 后 结 果 。 （ 四 ） 钢 尺 量 距 离 的 精 密 方 法1、 尺 长 方 程 式钢 尺 上 所 标 注 的 长 度 称 为 钢 尺 的 名 义 长 度 ， 一 般与 实 际 长 度 不 一 样 ， 两 者 之 差 称 为 尺 长 改 正 数 。 000 )( lttalllt tl 0ll0t at钢 尺 在 温 度 为 t C时 的 长 度尺 长 改 正 数 钢 尺 使 用 时 的 温 度钢 尺 检 定 时 的 标 准 温 度 钢 尺 的 名 义 长 度钢 尺 的 膨 胀 系 数 （ 1） 准 备 工 作（ 2） 丈 量 方 法 由 5人 组 成 ， 2人 拉 尺 ， 2人 读 数 ， 1人 做 温 度 和 长度 记 录 。 每 段 在 标 准 拉 力 下 估 读 至 0.5mm， 丈 量三 次 ， 长 度 差 小 于 3mm。 取 平 均 值 。 完 成 整 个 丈量 后 再 马 上 返 测 。（ 3） 成 果 计 算 1） 尺 长 改 正 数2、 钢 尺 精 密 量 距 的 方 法 ll ll l 0 l 观 测 长 度 2） 温 度 改 正 数 tl lttalt )( 03） 倾 斜 改 正 数 hl4） 全 长 计 算 lhlh 22 h测 点 间 高 差 htl llllD 相 对 误 差 在 限 差 范 围 内 ， 取 往 、 返 测 平 均 值 ，否 则 ， 重 测 。 钢 尺 号 ： 226 检 定 长 度 ： 30.0015m 检 定 温 度 :20 C 计 算 者 :张 伟 大名 义 长 度 :30m 膨 胀 系 数 :0.0000125/ C 检 定 拉 力 :100N 日 期 :2000.5.20尺 段 丈 量次 数 前 尺 读 数/m 后 尺 读数 /m 尺 段 长 度/m 温 度/C 高 差/m 温 度改 正/mm 高 差改 正/mm 尺 长改 正/mm 改 正 后 的长 度 /mA-1 1 29.9905 0.0705 29.9200 26.5 -0.160 +2.4 -0.4 +1.5 29.92482 29.9915 0.0690 29.92253 29.9910 0.0695 29.9215平均 29.9213精 密 量 距 记 录 计 算 手 簿 (五 )钢 尺 量 距 的 注 意 事 项误 差 尺 长 误 差温 度 变 化 误 差拉 力 误 差丈 量 本 身 的 误 差尺 子 不 水 平 误 差定 线 误 差 一 、 概 述 视 距 测 量 是 一 种 能 同 时 测 定 两 点 间 水 平 距 离 与高 差 的 测 量 方 法 。 这 种 方 法 的 精 度 较 低 ， 因 而 只 能用 在 精 度 要 求 较 低 的 测 量 工 作 中 。二 、 视 距 测 量 原 理（ 一 ） 视 线 水 平 测 距 原 理 1、 水 平 距 离 测 定 原 理 如 下 图 所 示 ： 仪 器 安 置 在 测 站 A， 标 尺 竖 立 在 测 点 B， 其 间 的 水平 距 离 为 D， 水 平 的 视 线 与 竖 直 的 标 尺 相 互 垂 直 。 调节 望 远 镜 对 光 螺 旋 ， 使 标 尺 成 像 在 十 字 丝 平 面 上 。 M和 N是 视 距 丝 的 上 丝 m和 下 丝 n按 光 学 成 像 原 理 在标 尺 上 的 位 置 ， 其 间 距 l称 为 尺 间 隔 ， p为 十 字 丝 面 上两 条 视 距 丝 的 固 定 间 距 ， F为 物 镜 的 主 焦 点 ， f为 物 镜焦 距 ， 为 物 镜 中 心 至 仪 器 中 心 的 距 离 。由 于 MFN m Fn ， m n p 所 以 ： d/l f/p 即 ： d (f/p) l 又 因 为 ： D d f (f/p) l （ f ）令 ： f/p K， f c 则 ： D K l c K为 视 距 乘 常 数 ， c为 视 距 加 常 数 。 对 于 内 对 光 望 远 镜 ，为 了 便 于 算 计 ， 设 计 仪 器 时 选 择 适 当 的 f与 p值 ， 使 K 100。而 c 0。 即 对 于 内 对 光 望 远 镜 其 公 式 为 ： D K l。 2、 高 差 测 定 原 理 如 上 图 所 示 ， 视 准 轴 水 平 的 经 纬 仪 可 当 作 水 准仪 ， 测 定 高 差 的 方 法 与 水 准 仪 相 似 。 此 时 ， 中 丝 在标 尺 上 的 读 数 b为 前 视 读 数 ， 后 视 读 数 为 直 接 量 得 的测 站 桩 顶 与 仪 器 横 轴 中 心 的 距 离 ， ， 称 为 仪 器 高 。 A、B间 的 高 差 计 算 公 式 为 ： h i b （ 二 ） 视 线 倾 斜 时 测 定 原 理 1、 水 平 距 离 测 定 原 理（ 1） 根 据 实 测 尺 间 隔 l求 假 想 尺 间 隔 l l lcos（ 2） 根 据 l 求 倾 斜 距 离 D D Kl Klcos（ 3） 根 据 D 求 水 平 距 离 D D Klcos22、 高 差 测 定 原 理（ 1） 求 高 差 主 值 h h D tg =Klsin cos =1/2Klsin2（ 2） 求 高 差 h h 1/2Klsin2 （ i b） 三 、 视 距 测 量 与 计 算（ 1） 在 测 站 上 安 置 仪 器 ,量 取 仪 器 高 并 记 入 手 簿 。（ 2） 转 动 经 纬 仪 ， 用 盘 左 照 准 标 尺 ， 读 取 上 、 下丝 标 尺 读 数 。（ 3） 调 节 竖 直 度 盘 指 标 水 准 管 使 气 泡 居 中 ， 读 取竖 盘 读 数 计 算 竖 直 角 a和 中 丝 读 数 。（ 4） 用 公 式 计 算 水 平 距 离 和 高 差注 ： 实 际 工 作 中 读 数 的 要 求 ， 编 程 计 算 。 四 、 视 距 测 量 误 差 及 注 意 事 项1.读 数 误 差 :测 量 距 离 不 宜 过 大2.垂 直 折 光 影 响 :视 线 应 尽 可 能 离 地 面 1m以 上 .3.标 尺 倾 斜 引 起 的 误 差 :尽 可 能 把 标 尺 竖 直4.视 距 常 数 K 的 误 差注 :较 好 的 观 测 条 件 下 平 距 的 相 对 误 差 在 1/3001/200 一 、 直 线 定 向 的 概 念 欲 确 定 一 条 直 线 的 方 向 ， 必 须 选 定 一 条 标 准 方 向作 为 依 据 。 确 定 地 面 上 一 条 直 线 与 标 准 方 向 之 间 的关 系 （ 夹 角 ） 称 为 直 线 定 向 。 通 常 采 用 的 标 准 方 向 有 以 下 三 种 ： （ 一 ） 真 子 午 线 方 向 （ 真 北 方 向 ） （ 二 ） 磁 子 午 线 方 向 （ 磁 北 方 向 ） （ 三 ） 坐 标 纵 线 方 向 （ 坐 标 北 方 向 ） 上 述 三 种 方 向 ， 简 称 “ 三 北 方 向 ” 。 即 通 过 地 面 上一 点 ， 有 三 条 南 北 方 向 线 都 可 作 为 直 线 定 向 的 标 准 方 向 。 磁 子 午 线 真子午线 坐标纵线偏 角 图 对 地 面 上 一 条 直 线的 定 向 ， 就 是 要 测 定 该直 线 与 任 一 标 准 方 向 线的 夹 角 。 这 种 夹 角 有 两种 表 示 方 法 ： 即 方 位 角和 象 限 角 。二 、 方 位 角 （ 一 ） 方 位 角 的 概 念 由 标 准 方 向 的 北 端 按顺 时 针 方 向 量 到 一 直 线的 水 平 角 ， 称 为 该 直 线的 方 位 角 。 方 位 角 的 范围 在 0 360 之 间 。 N 1234 A01 A02A03A04 O真 方 位 角 A磁 方 位 角 AM坐 标 方 位 角 a （ 二 ） 正 方 位 角 和 反 方 位 角 任 何 一 条 直 线 都 具 有 方 向 性 。 直 线 的 正 向 （ 由 起点 至 终 点 ） 方 位 角 为 该 直 线 的 正 方 位 角 向 （ 由 终 点至 起 点 ） 方 位 角 称 反 方 位 角 。B CABC A CB正 反 方 位 角 的 关 系 ： A正 A反 180（ A反 180 时 用 ) (A反 180 时 用 ） 三 、 象 限 角 在 测 绘 工 作 中 ， 有 时 要 用 直 线 与 子 午 线 所 夹 的 锐角 来 确 定 直 线 的 方 向 。 从 标 准 方 向 线 的 北 端 或 南 按顺 时 针 或 逆 时 针 方 向 到 一 直 线 的 锐 角 ， 称 为 该 直 线的 象 限 角 。 以 R表 示 。 象 限 角 的 角 值 在 0 90 之N SW E O R01R02R03R04间 。 用 象 限 角 时 必须 在 直 线 的 角 值 前冠 以 直 线 所 在 的 象限 名 称 。 罗 盘 仪 是 利 用 磁 针 确 定 直 线 方 向 的 仪 器 ， 可 以 直 接测 定 地 面 上 一 条 直 线 的 磁 方 位 角 。（ 一 ） 罗 盘 仪 的 构造 罗 盘 仪 是 由 罗 盘盒 、 望 远 镜 、 水 准器 、 球 窝 轴 和 脚 架等 组 成 。 如 书 上 图4 19所 示 。 1、 望 远 镜 物 镜2、 望 远 镜 物 镜调 焦 螺 旋3、 竖 直 度 盘4、 水 平 度 盘5、 磁 针6、 球 窝 轴7、 圆 水 准 器 l在 测 线 的 起 点 一 端 ， 作 测 站 ， 安 置 仪 器 。 （ 1） 对 中 （ 2） 整 平l照 准 目 标l读 数 （ 北 端 ， 方 位 罗 盘 逆 时 针 读 数 ） 一 、 光 电 测 距 仪 的 基 本 工 作 原 理 光 电 测 距 仪 是 通 过 测 量 光 波 在 待 测 距 离 上 往 、返 一 次 所 经 过 的 时 间 t， 间 接 地 确 定 两 点 间 距 离 D的一 种 仪 器 。光 电 测 距 仪可 分 为 脉 冲式 和 相 位 式两 种 。 相 位 式 光 电 测 距 仪 就 是 通 过 测 量 调 制 光 在 测 线 上往 返 传 播 所 产 生 的 相 位 移 ， 间 接 地 测 定 时 间 t求 出 距离 D。 脉 冲 式 测 距 仪 具 有 功 率 大 、 测 程 远 等 优 点 ， 但测 距 的 绝 对 精 度 较 低 ， 一 般 只 能 达 到 米 级 ， 不 能 满足 地 籍 测 量 和 工 程 测 量 所 需 的 精 度 要 求 。 目 前 具 有高 精 度 测 距 的 是 相 位 式 光 电 测 距 仪 。 22 ND 特 点 :测 程 长 ,精 度 高 ,受 地 型 限 制 小 ,作 业 效 率 高 .按 测 程 分 :短 程 (15Km)按 精 度 分 : 级 (Md| 5mm), (5mm |Md| 10mm), (Md 10mm)按 光 源 分 :激 光 ,红 外 线 红 外 测 距 仪 (EDM)南方测距仪系列5公里3公里1公里 ND1000ND3000ND5000