四章距离测量与直线定向.ppt

四章距离测量与直线定向￿￿￿￿Still￿waters￿run￿deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深￿￿￿￿Where￿there￿is￿life,￿there￿is￿hope有生命必有希望有生命必有希望§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（一）钢尺量距的工具：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 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（二）钢尺量距的一般方法：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、计算限差要求：限差要求：K＜＜1/3000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 DD = L ×cos LBADh1 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名义义长长度度 l0，钢尺在标准拉力、标准温度下的检定长度 l′为钢尺的实实际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L：：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α=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：Δlt=α（（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： 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Δlh（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Δl =+0.004m） 解：解：1、求尺长改正：、求尺长改正：           2、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：L=l+Δl+Δlt+Δlh  =95.042+0.013－－0.024－－0.001=95.030m三、钢尺三、钢尺检定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；          Δl—钢尺尺长改正数；钢尺尺长改正数；                   α—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:DdδfvlpiAB高差公式高差公式:D=Kl+C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，  c≈0i—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 l′αivh′hDα′距离公式：距离公式：高差公式：高差公式：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 11.6421.2770.3651.46091°41′00″1°41′00″36.51.0749.33 11.1800.8150.365 1.000 90°58′00″ 0°58′00″ 36.5 1.08 49.34 21.6871.2300.457 1.460 92°33′00″ 2°33′00″ 45.6 2.03 50.29 22.2251.7700.455 2.000 93°13′30″ 3°13′30″ 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9018002701、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△△ｔｔ进行测距的方法ABD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：3、、 倾斜改正倾斜改正αD0D′§4.4 §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αAB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：P　2、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当磁磁针针静静止止时时指指针针指指的的方方向向为为磁磁子子午午线线方方向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　　XYxyoP1P21、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 (α)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Aα122、、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δδ—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γγ—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， δδ和和γγ为正；偏于西侧时，为正；偏于西侧时， δδ和和γγ为负2磁北磁北真北真北坐标北坐标北AmAα1δδγγ四、正、反坐标方位角四、正、反坐标方位角ABαABαBA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123456β1β2β3β4β5前进方向前进方向BAβb ab2.  右右  角角123456α12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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。