长安大学《测量学》第四章距离测量与直线定向

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,1,*,Click to edit Master title style,第四章 距离测量与直线定向,长安大学公路学院,第四章 距离测量与直线定向,主要内容：,钢尺量距、视距测量、直线定向,主要目的：,了解距离丈量的方法，视距测量的公式，理解标准方向的概念，掌握坐标方位角的推算。,重点内容：,坐标方位角的推算,距离：是指两点间的水平直线长度。,分类：直接量距法,钢尺量距,光学量距法,视距测量,物理量距法,光电测距,1,4-1,钢尺量距,一、量距工具,钢卷尺，,标杆,，,测钎和垂球。,1.,钢卷尺,尺长与规格：,20,米、,30,米、,50,米，钢质，涂塑或不涂塑。,刻度与注记：毫米刻度，注记厘米、分米、米。零分划位置有不同，分,刻线尺,和,端点尺,两种。,端点尺 刻线尺,1,4-1,钢尺量距,一、量距工具,2.,花杆,:,定线用（量距时标定直线量距的前进方向）,3.,测钎,:,量距时在地面标定尺段端点位置。,二、直线定线,当两个地面点之间的距离较长或地势起伏较大时，,为使量距工作方便起见，可分成几段进行丈量。这,种把多根标杆标定在已知直线上的工作称为,直线定,线。,可用目估定线或经纬仪定线。,1,4-1,钢尺量距,三、钢尺量距,钢尺量距的基本要求是“,直、平、准,”。,1,平坦地面量距,距离用下式计算：,D,=,nl+q,式中：,l,整尺段的长度；,n,丈量的整尺段数；,q,零尺段长度。,往返丈量较差,:,D,=,D,往,-,D,返,距离平均值,:,D,平,=,（,D,往,-,D,返,）,相对误差,:,1,4-1,钢尺量距,三、钢尺量距,2.,倾斜地面量距,(1),平量法：,(2),斜量法：,1,4-2,视距测量,视距测量是一种间接测距方法,;,它利用望远镜内十字丝分划板上的视距丝及刻有厘米分划的,视距标尺,(,地形塔尺或普通水准尺,),，根据光学原理可以同时,测定两点间的水平距离和高差,.,测距的相对误差约为,1/300,，低于钢尺量距；,测定高差的精度低于水准测量,;,视距测量广泛用于地形测量的碎部测量中。,1,4-2,视距测量,一、视线水平时的视距公式,n,1,4-2,视距测量,一、视线水平时的视距公式,水平距离公式,:,高差公式,:,n,l,1,4-2,视距测量,二、视线倾斜时的视距公式,水平距离,D,为,:,初算高差为,:,A,、,B,两点高差为,:,1,4-2,视距测量,三、视距测量的观测与计算,1,在测站上安置经纬仪，量取仪器高（桩顶至仪器横轴中心的距离），精确到,cm,；,2,瞄准竖直于测点上的标尺，并读取中丝读数值；,3,用上、下视距丝在标尺上读数，将两数相减得视距间隔；,4,使竖盘水准管气泡居中，读取竖盘读数，求出竖直角,;,5.,根据视距公式，计算水平距离和高差及立尺点的高程。,1,4-2,视距测量,四、视距测量误差,1,视距尺分划误差,2,乘常数,K,值的误差,3,竖直角测量误差,4,视距丝读数误差,5,视距尺倾斜对视距测量的影响,6,外界气象条件对视距测量的影响,（,1,）大气折光的影响,（,2,）大气湍流的影响,1,4-3,电磁波测距仪测距,一、电磁波测距概述,1.,测距原理,电磁波测距的基本原理是通过测定电磁波在待测距,离两端点间往返一次的传播时间，利用电磁波在大,气中的传播速度，来计算两点间的距离。,1,4-3,电磁波测距仪测距,一、电磁波测距概述,2.,测距仪分类,（,1,）所采用的载波,（,2,）按时间测定方式,1,4-3,电磁波测距仪测距,一、电磁波测距概述,2.,测距仪分类,远程,几十公里,（,3,）按测程分 中程,数公里至十余公里,短程,3,公里以下,单载波,可见光；红外光；微波,。,(4),按载波数分,双载波,可见光,+,可见光；可见光,+,红外光,三载波,可见光,+,可见光,+,微波；,可见光,+,红外光,+,微波等。,1,4-3,电磁波测距仪测距,一、电磁波测距概述,2.,测距仪分类,漫反射目标（无合作目标）,（,5,）按反射目标分 合作目标,-,平面反射镜，角反射镜,有源反射器,-,同频载波应答机，,非同频载波应答机等,1,4-3,电磁波测距仪测距,二、脉冲式光电测距,1,4-3,电磁波测距仪测距,三、相位式光电测距,1,相位式测距的基本原理,1,4-3,电磁波测距仪测距,三、相位式光电测距,2,相位式测距的基本公式,调制波的调制频率,f,，角频率 ，周期,T,，,1,4-3,电磁波测距仪测距,三、相位式光电测距,2,相位式测距的基本公式,设调制信号为正弦信号，包含,2,的整,倍数,N2,，和不足,2,的尾数部分,，即：,1,4-3,电磁波测距仪测距,三、相位式光电测距,3,N,值的确定,1,4-3,电磁波测距仪测距,三、相位式光电测距,4,内光路的设置,1,4-3,电磁波测距仪测距,四、全反射棱镜,由于光在玻璃中的折射率为,1.5,1.6,，而光在空气中的折射率近似等于,1,，也就是说光在玻璃中的传播要比空气中慢，因此光在棱镜中传播所用的超量时间会使所测距离增大某一数值，称为棱镜常数。,1,4-3,电磁波测距仪测距,五、距离测量,测距时，将测距仪和反射镜分别安置在测线的两,端，仔细地对中。接通测距仪的电源，然后照准反,射镜，检查经反射镜反射回的光强信号。合乎要求,后即可开始测距。,六、测距成果的整理,1,加常数改正,1,4-3,电磁波测距仪测距,六、测距成果的整理,2,乘常数改正,3,气象改正,不同型号的测距仪，气象改正公式的系数也不同，,在仪器使用说明书内给出了气象改正计算公式。,4,倾斜改正,5,归算至大地水准面的改正,1,4-3,电磁波测距仪测距,七、光电测距的主要误差来源,测距误差可分为两部分：一部分是与距离,D,成比例的误差，即光速值误差、大气折射率误差和测距频率误差；另一部分是与距离无关的误差，即测相误差、加常数误差、对中误差。,一般将测距仪的精度表达式简定成,1,4-4,电磁波测距仪的检验,一、概述,检验项目主要有,:,功能检视,;,三轴关系正确性的检校,;,发光管相位均匀性（照准误差）的测定；,幅相误差的测定；,周期误差的测定；,加常数的测定；,乘常数（包括晶振频率）的测定；,内部、外部符合精度的检验；,适应性能的检测：测程的检测。,1,4-4,电磁波测距仪的检验,二、周期误差的测定,1,什么是周期误差,所谓周期误差是指按一定的距离为周期重复出现的,误差。周期误差主要来源于仪器内部固定的串扰信,号。,1,4-4,电磁波测距仪的检验,二、周期误差的测定,2,周期误差的测定方法,1,4-4,电磁波测距仪的检验,三、测距常数的测定,1,加常数简易测定法,2,用六段比较法测定加、乘常数,比较法系通过被检测的仪器在基线场上取得观测,值，将观测值与已知基线值进行比较从而求得加常,数,K,、乘常数,R,的方法。,1,4-5,直线定向,直线定向：确定一条直线与一基本方向之间的水平,角。,一、基本方向,1,真北方向,:,过地面某点真子午线的切线北端所指示的方向。采用天文测量的方法测定。,2,磁北方向：,磁针自由静止时其指北端所指的方向，称为磁北方向，可用罗盘仪测定。,3,坐标北方向：,过,O,点的真子午线坐标纵轴（,X,轴）正向所指示的方向，称为坐标北方向。实用上常取与高斯平面直角坐标系中,X,坐标轴平行的方向为坐标北方向。,1,4-5,直线定向,二、方位角,由直线一端的基本方向起，顺时针量至直线的,水平角称为该直线的,方位角,，取值范围,0,360,。,1,真方位角：,由真北方向起算的方位角，用,A,表示。,2.,磁方位角：,由磁北方向起算的方位角，用,A,m,表示。,3,坐标方位角：,由坐标北方向起算的方位角，用,表示。,1,4-5,直线定向,三、磁偏角与子午线收敛角,1,磁偏角 ：过一点的真北方向,与磁北方向之间的夹角。,2,子午线收敛角 ：过一点的真,北方向与坐标北方向之间的夹角。,与 的符号规定相同，即磁北,或坐标北方向在真北方向东侧,时，均为正数；磁北方向或坐,标北方向在真北方向西侧时，均为负。,过,O,点的真子午线,1,4-5,直线定向,四、方位角之间的相互换算,1,4-5,直线定向,五、正、反坐标方位角,1,4-6,方位角测量,一、罗盘仪测定磁方位角,1,罗盘仪的构造,由望远镜、罗盘盒,、基座三部分组成。,1,4-6,方位角测量,一、罗盘仪测定磁方位角,2,罗盘仪的使用,（,1,）安置罗盘仪于直线的一个,端点，进行对中和整平。,（,2,）用望远镜瞄准直线另一端,点的标杆。,（,3,）松开磁针制动螺旋，将磁针放下，待磁针静止,后，磁针在刻度盘上所指的读数即为该直线的磁方,位角。,1,4-6,方位角测量,二、陀螺经纬仪测定真方位角,1,陀螺经纬仪的构造,陀螺经纬仪由经纬仪、陀螺仪、,陀螺电源等组成。,1,4-6,方位角测量,二、陀螺经纬仪测定真方位角,2,陀螺经纬仪的使用,2,）观测方法,（,1,）粗略定向,两逆转点法,:,四分之一周期法,1,4-6,方位角测量,二、陀螺经纬仪测定真方位角,2,陀螺经纬仪的使用,2,）观测方法,（,1,）粗略定向,（,2,）精密方向,精密定向一般采用跟踪逆转点法和中天法。,1,第四章 教学内容回顾,1.,钢尺量距,2.,视距测量,3.,电磁波测距仪测距,4.,电磁波测距仪的检验,5.,直线定向,6.,方位角测量,Thats all for this chapter！,1,