【测绘课件】04距离测量

测量学测量学测量学测量学第四章第四章第四章第四章距离测量与直线定向距离测量与直线定向距离测量与直线定向距离测量与直线定向马莉、王国辉、杨腾峰马莉、王国辉、杨腾峰马莉、王国辉、杨腾峰马莉、王国辉、杨腾峰制作制作制作制作本本本本章章章章要要要要点点点点11、钢尺量距的方法与计算、钢尺量距的方法与计算、钢尺量距的方法与计算、钢尺量距的方法与计算22、光电测距的原理与成果计算（、光电测距的原理与成果计算（、光电测距的原理与成果计算（、光电测距的原理与成果计算（难点难点难点难点）33、直线定向概念及直线定向的方法（、直线定向概念及直线定向的方法（、直线定向概念及直线定向的方法（、直线定向概念及直线定向的方法（重点重点重点重点）44、坐标方位角的推算（、坐标方位角的推算（、坐标方位角的推算（、坐标方位角的推算（重点重点重点重点、难点）、难点）、难点）、难点）.4/30/20241测量学第四章目目 录录l第第一一节节 距距离离测测量量概概述述l第第二二节节 钢钢尺尺量量距距l第第三三节节 视视距距测测量量l第第四四节节 光光电电测测距距l第第五五节节 全全站站仪仪简简介介l第第六六节节 直直线线定定向向 .4/30/20242测量学第四章4-1距离测量概述距离测量概述l距离测量距离测量:确确定定空空间间两两点点在在某某基基准准面面（参参考考椭椭球球面面或或水水平平面面）上上的的投投影影长长度度，就就小小范范围围而而言言，在在水水平平面面上上的的投投影影长长度度即即水平距离。水平距离。l距离测量的方法距离测量的方法:w视距测量：视距测量：测距精度约为测距精度约为1/2001/300（放在第七章介绍）（放在第七章介绍）w钢尺量距：其精度约为钢尺量距：其精度约为1/1000至几万分之一至几万分之一 w铟瓦基线尺量距：其精度达铟瓦基线尺量距：其精度达几十万分之一几十万分之一 w电磁波测距：其精度在几千分之一到几十万分之一电磁波测距：其精度在几千分之一到几十万分之一.4/30/20243测量学第四章4-2 4-2 钢尺量距钢尺量距钢尺量距的工具：钢尺、标杆、钢尺量距的工具：钢尺、标杆、测钎测钎、垂球、拉力计等。、垂球、拉力计等。w钢尺的种类：钢尺的种类：按形状来分，有线尺和带尺；按形状来分，有线尺和带尺；按长度来分，有按长度来分，有20m、30m和和50m几种规格；几种规格；按零刻划的位置来分，有按零刻划的位置来分，有 端点尺：端点尺：钢尺起始端金属环的钢尺起始端金属环的顶部为钢尺的零点。顶部为钢尺的零点。刻线尺：刻线尺：钢尺的零点在钢尺钢尺的零点在钢尺起始端进来一段后的起始端进来一段后的零刻划位置。零刻划位置。图图4-1-J1w钢尺量距的步骤：钢尺量距的步骤：1、直线定线直线定线2、距离丈量距离丈量.4/30/20244测量学第四章一、直线定线一、直线定线 当距离较长时，一般要分段丈量当距离较长时，一般要分段丈量w直直线线定定线线要要在在直直线线方方向向上上设设立立若若干干标标记记点点，分分成成若若干干尺段，以便分段丈量。尺段，以便分段丈量。标记点：标记点：花杆、测钎或钉木桩花杆、测钎或钉木桩w直线定线的方法直线定线的方法 目估法目估法 经纬仪法经纬仪法测钎测钎标杆标杆图图4-1J2.4/30/20245测量学第四章 （1 1）目估法定线）目估法定线）目估法定线）目估法定线（由远而近，三点一线由远而近，三点一线由远而近，三点一线由远而近，三点一线）w w在在A、B两点上各竖立一根花杆。两点上各竖立一根花杆。w w观观测测者者位位于于A点点之之后后单单眼眼目目估估AB视视线线，指指挥挥中中间间持持花花杆者左右移动花杆至直线上定点。杆者左右移动花杆至直线上定点。w w此法多用于普通精度的钢尺量距。此法多用于普通精度的钢尺量距。图图4-1.4/30/20246测量学第四章（2 2）经纬仪法法定线）经纬仪法法定线）经纬仪法法定线）经纬仪法法定线 w w在一点上安置经纬仪，用在一点上安置经纬仪，用经纬仪照准另一点经纬仪照准另一点，固固定定照照准准部部，然然后后望望远远镜镜往往下下打打，指指挥挥另另一一人人在在视线上定点。视线上定点。w w此法可用于一般量距和精密钢尺量距。此法可用于一般量距和精密钢尺量距。二、距离丈量二、距离丈量 w w一般量距方法一般量距方法 w w精密量距方法精密量距方法.4/30/20247测量学第四章（一）一般量距方法（一）一般量距方法（一）一般量距方法（一）一般量距方法适用条件：适用条件：当量距精度要求为当量距精度要求为1/20001/3000时采用。时采用。定线方法：定线方法：目估法或经纬仪法。目估法或经纬仪法。w w当地面平坦时当地面平坦时,可将钢尺拉平可将钢尺拉平,直接量测水平距离直接量测水平距离;w w对于对于倾斜地面倾斜地面，一般采用，一般采用“平量法平量法”;w w当地面两点之间当地面两点之间坡度均匀坡度均匀时也可采用时也可采用“斜量法斜量法”.1、平坦地面的距离丈量、平坦地面的距离丈量丈量：丈量：在在地面平坦量距，可将钢尺拉平、拉直、用力均匀，地面平坦量距，可将钢尺拉平、拉直、用力均匀，并整尺段地丈量，要进行往返丈量。并整尺段地丈量，要进行往返丈量。图图4-2J1.4/30/20248测量学第四章测量成果的计算与精度评定：测量成果的计算与精度评定：往返测量结果往返测量结果分别为：分别为：D往往=nl q，D返返=nl q，n为整尺长测段数为整尺长测段数 l为整尺段尺长为整尺段尺长 q往往测丈量的零尺段长测丈量的零尺段长q返测丈量的零尺段长返测丈量的零尺段长相对较差相对较差为：为：若若K小于限差小于限差,则取往返测均值则取往返测均值D均均作为最后结果。作为最后结果。.4/30/20249测量学第四章 2、倾斜地面的平量法、倾斜地面的平量法当当地面倾斜时可将钢尺拉平，用垂球在地面投点（与定地面倾斜时可将钢尺拉平，用垂球在地面投点（与定线结合），如图线结合），如图4-2J2所视。所视。图图4-2图图4-2J2若地面较陡，每一尺段可平量多次，见图若地面较陡，每一尺段可平量多次，见图4-2。.4/30/202410测量学第四章3 3、坡度均匀坡度均匀坡度均匀坡度均匀地面的斜量法地面的斜量法地面的斜量法地面的斜量法 当当当当 地面倾斜且坡度均匀时，可量斜距地面倾斜且坡度均匀时，可量斜距地面倾斜且坡度均匀时，可量斜距地面倾斜且坡度均匀时，可量斜距L L和地面倾角和地面倾角和地面倾角和地面倾角 （图图图图4-2J34-2J3），求出平距），求出平距），求出平距），求出平距D D，D=LD=L coscos 注：一般量距均需往返丈量和精度评定。注：一般量距均需往返丈量和精度评定。注：一般量距均需往返丈量和精度评定。注：一般量距均需往返丈量和精度评定。图图4-2J3.4/30/202411测量学第四章（二）精密量距方法（二）精密量距方法当量距要求达到当量距要求达到1/100001/250000的精度时采用。的精度时采用。1.直线定线直线定线用经纬仪法定线，沿给定方向用钢尺概量打下一系列木用经纬仪法定线，沿给定方向用钢尺概量打下一系列木桩，桩间距小于钢尺尺长，桩顶钉上白铁皮，用经纬仪在白桩，桩间距小于钢尺尺长，桩顶钉上白铁皮，用经纬仪在白铁皮上划出定线方向线和垂直方向线（铁皮上划出定线方向线和垂直方向线（读尺指标读尺指标）。）。图图4-2J4.4/30/202412测量学第四章2.精密量距方法精密量距方法1）用水准仪测出相邻两桩顶之间的高差；用水准仪测出相邻两桩顶之间的高差；2）用用拉拉力力计计和和尺尺夹夹对对检检定定过过的的钢钢尺尺施施加加标标准准拉拉力力，每每一一尺尺段段均均需需在在钢钢尺尺的的不不同同位位置置量量取取三三次次，用用桩桩顶顶垂垂直直方方向向线线读读取取钢钢尺尺两两端端刻刻划划，同同时时测测量量钢钢尺尺丈丈量量时时的的平平均均温温度度，做做好好记记录录。三三次丈量的差值小于限差时，取均值为最后结果。超限时重量。次丈量的差值小于限差时，取均值为最后结果。超限时重量。3）计算每一尺段的水平距离和整条边的水平距离；）计算每一尺段的水平距离和整条边的水平距离；4）要要往往返返丈丈量量，互互差差要要小小于于限限差差，取取均均值值为为最最后后结结果果，超超限限时时要重量。要重量。3.精密量距的计算精密量距的计算v钢尺在使用前一般需要经过检定得出尺长方程式，以便计算钢尺在使用前一般需要经过检定得出尺长方程式，以便计算钢尺在不同条件下的测得的实际长度钢尺在不同条件下的测得的实际长度。.4/30/202413测量学第四章 钢尺的尺长方程式：钢尺的尺长方程式：钢尺的尺长方程式：钢尺的尺长方程式：v尺长方程式的一般形式为：尺长方程式的一般形式为：lt=l0+l+l0(tt0)式中：式中：lt钢尺在标准温度钢尺在标准温度t C、标准拉力下的实际长度标准拉力下的实际长度(真长真长)；l0钢尺上标注的长度，即名义长度；钢尺上标注的长度，即名义长度；l在标准温度为在标准温度为t0 C、标准拉力时的尺长改正数标准拉力时的尺长改正数(即即ltl0)；t丈量时的温度；丈量时的温度；t0钢尺的标准温度（钢尺的标准温度（20 C）；）；钢尺的线膨胀系数，（钢尺的线膨胀系数，（1.2510-5/C）.4/30/202414测量学第四章 成果处理成果处理成果处理成果处理 1）一一尺段水平距离的计算尺段水平距离的计算（1）尺长改正数的计算）尺长改正数的计算（2）温度改正数的计算）温度改正数的计算 lti li（tit0）（3）倾斜改正数的计算：如图）倾斜改正数的计算：如图4-3，当两桩间的高差为，当两桩间的高差为hi时，时，倾斜改正数为倾斜改正数为：lhid i li图图4-3.4/30/202415测量学第四章（4）一一尺段的水平距离：尺段的水平距离：di=li+ldi+lti lhi2）一条边水平距离的计算）一条边水平距离的计算D=d1+d2+dn.4/30/202416测量学第四章4-3 视距测量视距测量 w w视视距距测测量量是是利利用用普普通通光光学学经经纬纬仪仪或或水水准准仪仪的的视视距距丝丝进行简易测距的方法，其进行简易测距的方法，其精度较低。精度较低。w w公式：公式：DKl cos2 ;hD tan iv 图图4-5.4/30/202417测量学第四章w w公式：公式：D DKl Kl coscos2 2 ;h hD D tantan i iv v 式式中：中：l 上下丝切尺读数差；上下丝切尺读数差；K称为称为“视距乘常数视距乘常数”,(经纬仪和水准仪经纬仪和水准仪K=100)；i仪器高；仪器高；v中丝读数。中丝读数。如如图图4-5.4/30/202418测量学第四章4-44-4光电测距光电测距一、测距仪分类一、测距仪分类1.按光源分类按光源分类 w w红红外外光光源源：采采用用砷砷化化镓镓发发光光二二极极管管发发出出不不可可见见的的红红外外光光，目目前前工工程程测测量量中中所所使使用用的的短短程测距仪大都采用此光源。程测距仪大都采用此光源。w w激光光源：激光光源：采用固体激光器、气体激光器采用固体激光器、气体激光器或半导体激光器发出的方向性强、亮度高、或半导体激光器发出的方向性强、亮度高、相干性好的激光作光源，一般用于相干性好的激光作光源，一般用于中远程测中远程测距仪上。距仪上。.4/30/202419测量学第四章2.按测程分类按测程分类 w短短程程光光电电测测距距仪仪：测测程程小小于于3公公里里，用用于于工工程测量。程测量。w中中程程光光电电测测距距仪仪：测测程程为为315公公里里，通通常常用于一般等级控制测量。用于一般等级控制测量。w远程光电测距仪远程光电测距仪：测程大于测程大于15公里公里，通常用通常用于国家三角网及特级导线。于国家三角网及特级导线。.4/30/202420测量学第四章3.按测距精度分类按测距精度分类光电测距仪精度，可按光电测距仪精度，可按1公里测距中误差公里测距中误差（即（即mD=A+B D，当，当D=1km时）时），划分为划分为3级级：w级级：mD 5mm；w级级：5mmmD10mm；w级级：10mm360，则减去，则减去360；若若前前评价：2个字作孽.4/30/2024150测量学第四章10：最风光却内心最煎熬的人-当然是老板l有一帮子难对付的员工，有变化莫测的外部市场，还有剪不断理还乱的内部协调和管理，或许还有个别养在外面的金丝雀。.4/30/2024151测量学第四章