1、第第4章章 距離測量、直線定向距離測量、直線定向及比例尺及比例尺一、距離測量距離測量二、二、直線定線直線定線三、量距方法三、量距方法四、鋼尺的四、鋼尺的尺長方程式尺長方程式五、鋼尺量距誤差及注意事項(xiàng)五、鋼尺量距誤差及注意事項(xiàng)六、電磁波測距六、電磁波測距七、直線定向七、直線定向八、比例尺八、比例尺4.1 距離測量工具距離測量工具鋼尺、皮尺、玻璃纖維卷尺。鋼尺、皮尺、玻璃纖維卷尺。標(biāo)桿（花桿）：用于標(biāo)定直線標(biāo)桿（花桿）：用于標(biāo)定直線測釬：用于標(biāo)定尺段的測釬：用于標(biāo)定尺段的 起、終點(diǎn)起、終點(diǎn)1.1.定義定義：在待測兩點(diǎn)的直線上標(biāo)定若干點(diǎn)，以在待測兩點(diǎn)的直線上標(biāo)定若干點(diǎn)，以便分段丈量，此項(xiàng)工作稱為直線

2、定線。便分段丈量，此項(xiàng)工作稱為直線定線。2.方法：方法：目估定線法目估定線法4.2 一般量距方法一般量距方法 4.2.1 直線定線直線定線1 1、平坦地區(qū)量距、平坦地區(qū)量距qnD4.2.2 量距方法2 2、傾斜地面量距、傾斜地面量距方法：方法：1) 1) 斜量法斜量法2) 2) 平量法平量法000)(ttt式中：t00tt-溫度為t時的鋼尺實(shí)際長度-鋼尺名義長度-鋼尺的尺長改正-鋼尺膨脹系數(shù)。即溫度升降1度1米鋼尺伸縮的長度 -鋼尺檢定時的溫度-量距時的溫度4.2.3 4.2.3 鋼尺檢定與鋼尺檢定與尺長方程式尺長方程式 1. 1.鋼尺檢定鋼尺檢定 應(yīng)送計(jì)量單位或設(shè)有比長臺的測繪單位檢定，求出

3、被檢尺的應(yīng)送計(jì)量單位或設(shè)有比長臺的測繪單位檢定，求出被檢尺的實(shí)際長度和尺長方程式。實(shí)際長度和尺長方程式。 檢定后給出尺長方程式，例如檢定后給出尺長方程式，例如 lt t=30-0.006+1.2510 -5(t-20)30 2.鋼尺的尺長方程式：鋼尺在量距時的實(shí)際長度與其名義長度、量距溫度的鋼尺的尺長方程式：鋼尺在量距時的實(shí)際長度與其名義長度、量距溫度的關(guān)系方程式關(guān)系方程式4.3 精密量距法精密量距法 1、定線：用經(jīng)緯儀定線、定線：用經(jīng)緯儀定線 。 2、量距：、量距： 用串尺法，每尺段串動尺子量3次，用彈簧稱控制拉力，并讀丈量時的溫度。 3、測量各樁頂?shù)母卟睿?、測量各樁頂?shù)母卟睿?用水準(zhǔn)測定高

4、差，以便作傾斜改正。(1)(1)對每尺段都要作三項(xiàng)改正對每尺段都要作三項(xiàng)改正傾斜改正傾斜改正溫度改正溫度改正尺長改正尺長改正0d)(0ttt22hh 改正后距離：改正后距離：00)(ttdd3.3.量距成果整理量距成果整理6105 .12將改正后的各尺段長相加便得距離全長將改正后的各尺段長相加便得距離全長(2)量距精度計(jì)算：量距精度計(jì)算：DDDDDDDDK/12返往返往往返較差的相對誤差：(1)(1)定線誤差定線誤差: :所量的為折線，結(jié)果偏大。目估定線所量的為折線，結(jié)果偏大。目估定線偏差偏差0.1m0.1m，影響極小。，影響極小。(2)(2)尺長誤差：高精度量距應(yīng)加尺長改正。尺長誤差：高精度

5、量距應(yīng)加尺長改正。(3)(3)溫度測定誤差：應(yīng)測定鋼尺本身的溫度。溫度測定誤差：應(yīng)測定鋼尺本身的溫度。(4)(4)拉力不均勻誤差：高精度量距應(yīng)使用彈簧稱控制拉力不均勻誤差：高精度量距應(yīng)使用彈簧稱控制拉力。拉力。(5)(5)傾斜誤差：高精度量距應(yīng)加傾斜改正。傾斜誤差：高精度量距應(yīng)加傾斜改正。(6)(6)對點(diǎn)及讀數(shù)誤差：誤差性質(zhì)是屬偶然誤差，丈量對點(diǎn)及讀數(shù)誤差：誤差性質(zhì)是屬偶然誤差，丈量時應(yīng)認(rèn)真。采用多次丈量。時應(yīng)認(rèn)真。采用多次丈量。4.44.4量距誤差及注意事項(xiàng)量距誤差及注意事項(xiàng)返回返回4.5光學(xué)測距法 視距法原理：1、平視距 d=f/pl D=f/pl+f+ D=Kl h=i v2、斜視距 l

6、=lcos L=Kl=Klcos D=Lcos=Klcos D=Klcos h= h+i v h=1/2Klsin2 h=1/2Klsin2+i v 或用下面的方法傾斜地視距測量傾斜地視距測量2cosKlD viDtgh水平距水平距D公式：公式：高差高差h公式：公式：Dtg項(xiàng)稱初算高差項(xiàng)稱初算高差i i為儀器高為儀器高VV為中絲高為中絲高K為視距常數(shù)，為視距常數(shù)，K=100l l為尺間隔為尺間隔 為豎角為豎角(1)(1)按載波分類按載波分類激光測距儀激光測距儀紅外測距儀紅外測距儀微波測距儀微波測距儀(2)(2)按測程分按測程分遠(yuǎn)程中程短程kmDkmDkmkmD1515334.6 電磁波測距電磁

7、波測距 1.分類 ( (1)1)脈沖法測距：直接測定光脈沖在測線兩脈沖法測距：直接測定光脈沖在測線兩端往返傳播的時間端往返傳播的時間t t，求出距離，求出距離D D的方法。的方法。tCD212.2.電磁波測距基本方法電磁波測距基本方法3、按測距精度分：、按測距精度分：級：mD5mm級：5mm mD 10mm級：10mm測距公式：測距公式：式中：式中：c=c0/n，C0 為為光在真空中的速度，光在真空中的速度，n 為為大氣大氣的折射率，的折射率，t 為為發(fā)射脈沖與接收脈沖的時間差。發(fā)射脈沖與接收脈沖的時間差。ctD21 光電光電測距儀測距儀調(diào)制電磁波調(diào)制電磁波反射鏡反射鏡反射波反射波AB相位法測

8、距公式相位法測距公式：)(2NND相位法測距儀原理圖相位法測距儀原理圖2、相位法測距、相位法測距 設(shè)測距儀在設(shè)測距儀在A點(diǎn)發(fā)出的調(diào)制光，被點(diǎn)發(fā)出的調(diào)制光，被B點(diǎn)反光鏡反射后，又回到點(diǎn)反光鏡反射后，又回到A點(diǎn)所經(jīng)過的時間為點(diǎn)所經(jīng)過的時間為t。設(shè)。設(shè)AB距離為距離為D，調(diào)制光來回經(jīng)過，調(diào)制光來回經(jīng)過2D的路程，的路程，調(diào)制光的周期為調(diào)制光的周期為2，它的波長為，它的波長為，接收時的相位比發(fā)射時的相位，接收時的相位比發(fā)射時的相位延遲了延遲了，波的個數(shù)為，波的個數(shù)為/ 2，它必然包含整波，它必然包含整波N及尾數(shù)及尾數(shù)N數(shù)，則數(shù)，則)(2NND)(22NND式中式中相當(dāng)于測尺長，令其等于相當(dāng)于測尺長，令

9、其等于LS，則則N-調(diào)制光波往返程總相位移整周期個數(shù)，其值可調(diào)制光波往返程總相位移整周期個數(shù)，其值可為零或正整數(shù)；為零或正整數(shù)；-不足整周期的相位移尾數(shù)，不足整周期的相位移尾數(shù)， 2；N-不足整周期的小數(shù)，不足整周期的小數(shù)，N/ 2。2D= LS(N+ N)2 BA2DA DADR中國常州大地測距儀廠中國常州大地測距儀廠紅外光電測距儀紅外光電測距儀D3030ED3030E 3. D3030E3. D3030E各部件名稱與經(jīng)緯儀連結(jié)各部件名稱與經(jīng)緯儀連結(jié)顯示屏仰俯角制動螺旋鍵盤仰俯角微動螺旋座架座架固定螺旋水平微動螺旋電池望遠(yuǎn)鏡目鏡粗瞄器望遠(yuǎn)鏡物鏡間距調(diào)節(jié)螺絲D3030E鍵盤圖鍵盤圖V.HT.P

10、.CSIGAVEMSRENTX.Y.ZX.Y.ZS.H.VSOTRKPWR12345-67890D3030E 鍵盤圖4.南方測距儀操作鍵盤南方測距儀操作鍵盤V/HT/P/CSIGAVEMSRENTX.Y.ZX/Y/ZS/H/VSOTRKRST1234567890POWER顯 示 屏POWER-電源開關(guān)V/H-天頂距、水平角輸入鍵 T/P/C-溫度、氣壓、棱鏡常數(shù)輸入鍵 SIG-電池電壓、光強(qiáng)顯示鍵 AVE-單次測量、平均測距鍵 MSR-連續(xù)測距鍵 ENT-輸入、清除輸入X.Y. Z-測站三維坐標(biāo)輸入 X/Y/Z-顯示目標(biāo)三維坐標(biāo)S/H/V-S斜距、H平距、V高差 SO-定線放樣預(yù)置TRK- -

11、 跟蹤測距 RST-照明開關(guān)、復(fù)位單棱鏡單棱鏡三棱鏡三棱鏡(A)(B)(C)(D)反射棱鏡反射棱鏡4.7 測距儀測距精度公式測距儀測距精度公式 1. 測距儀的標(biāo)準(zhǔn)精度公式是：測距儀的標(biāo)準(zhǔn)精度公式是： m mD=(a a+b bDD) 式中式中a a為固定誤差，為固定誤差，b b為比例誤差，為比例誤差，a a、以、以mm為單為單位，位， b b 以以mm/km為單位為單位, DD以以km為單位的距離。為單位的距離?；?qū)懗桑夯驅(qū)懗桑?m mD=(a a+b bppmDD) 式中式中ppm為百萬分之一，即為百萬分之一，即10-6。例如：某測距儀精度公式為例如：某測距儀精度公式為 m mD=(5mm+

12、5ppmDD)則表示該儀器的固定誤差為則表示該儀器的固定誤差為5mm，比例誤差為，比例誤差為510-6。若用此儀器測定若用此儀器測定1km距離，其誤差為距離，其誤差為 m mD=(5mm+510-61km)= 10mm。2.光電測距的誤差光電測距的誤差 主要有三種：固定誤差，比例誤差及周期誤差主要有三種：固定誤差，比例誤差及周期誤差。 (1)固定誤差：它與被測距離無關(guān)，主要包括固定誤差：它與被測距離無關(guān)，主要包括儀器對中誤差儀器對中誤差、儀器加常數(shù)測定誤儀器加常數(shù)測定誤差差及及測相誤差測相誤差。測相誤差主要有數(shù)字測相系統(tǒng)誤差、照準(zhǔn)誤差和幅相誤差。測相誤差主要有數(shù)字測相系統(tǒng)誤差、照準(zhǔn)誤差和幅相誤

13、差。（2)比例誤差：它與被測距離成正比，主要包括：比例誤差：它與被測距離成正比，主要包括：大氣折射率的誤差大氣折射率的誤差，在測線，在測線一端或兩端測定的氣象因素不能完全代表整個測線上平均氣象因素。一端或兩端測定的氣象因素不能完全代表整個測線上平均氣象因素。調(diào)制光頻調(diào)制光頻率測定誤差率測定誤差，調(diào)制光頻率決定測尺的長度。，調(diào)制光頻率決定測尺的長度。 (3)周期誤差：由于送到儀器內(nèi)部數(shù)字檢相器不僅有測距信號，周期誤差：由于送到儀器內(nèi)部數(shù)字檢相器不僅有測距信號，還有儀器內(nèi)部的還有儀器內(nèi)部的竄擾信號，而測距信號的相位隨距離值在竄擾信號，而測距信號的相位隨距離值在0360內(nèi)變化。因而合成信號的相內(nèi)變化

14、。因而合成信號的相位誤差大小也以測尺為周期而變化，故稱周期誤差。位誤差大小也以測尺為周期而變化，故稱周期誤差。 1.標(biāo)準(zhǔn)方向標(biāo)準(zhǔn)方向(1)真子午線方向：真子午線方向： 地面某點(diǎn)指向北極星地面某點(diǎn)指向北極星 的方向。的方向。 (2)磁子午線方向：磁子午線方向：磁針自由靜止時，北端磁針自由靜止時，北端 所指的方向。所指的方向。 (3)坐標(biāo)縱軸方向：坐標(biāo)縱軸方向： 高斯高斯克呂格平面直角克呂格平面直角 坐標(biāo)系的坐標(biāo)縱軸方向。坐標(biāo)系的坐標(biāo)縱軸方向。4.8 4.8 直線定向直線定向確定某直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的關(guān)系稱為直線定向確定某直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的關(guān)系稱為直線定向磁子午線：磁子午線：地球某點(diǎn)與地球某點(diǎn)與

15、磁北極、磁南極所作的平面磁北極、磁南極所作的平面與地球的交線。與地球的交線。 磁針北端所指的方向偏于真子午線方向東稱為東偏，規(guī)定磁針北端所指的方向偏于真子午線方向東稱為東偏，規(guī)定為正；偏于西則稱為西偏，規(guī)定為負(fù)。為正；偏于西則稱為西偏，規(guī)定為負(fù)。我國的磁偏角基本在我國的磁偏角基本在 +6 -10之間。北京地區(qū)的磁偏角之間。北京地區(qū)的磁偏角為西偏，約為西偏，約-5 -6。真子午線：真子午線：地球某點(diǎn)地球某點(diǎn)P與與真北極、南極所作的平面真北極、南極所作的平面與地球的交線。與地球的交線。P(1)方位角：方位角：定義：從標(biāo)準(zhǔn)方向北端定義：從標(biāo)準(zhǔn)方向北端 開始順時針方向至開始順時針方向至 該直線的該直線

16、的 水平角，水平角， 稱為該直線的方位稱為該直線的方位 角。用角。用A表示。表示。 種類：真方位角、磁方位角、種類：真方位角、磁方位角、 坐標(biāo)方位角坐標(biāo)方位角 ABAB 特點(diǎn)：特點(diǎn)： (A)方位角的范圍：方位角的范圍：0360。 (B)從標(biāo)準(zhǔn)方向北端起算從標(biāo)準(zhǔn)方向北端起算 2. 直線方向的表示方法直線方向的表示方法01234A01A02A03A04NS(2)象限角：象限角：定義：定義：從標(biāo)準(zhǔn)方向北端或南端起，順時針或逆時針方向從標(biāo)準(zhǔn)方向北端或南端起，順時針或逆時針方向至該直線的水平角，稱為該直線的象限角。用至該直線的水平角，稱為該直線的象限角。用R表示。表示。特點(diǎn)：特點(diǎn)： (A)象限角的范圍：

17、象限角的范圍：090， 并需注明象限名稱。例如并需注明象限名稱。例如NE 30 , SW 40 。 (B)從標(biāo)準(zhǔn)方向北端或南端起算。從標(biāo)準(zhǔn)方向北端或南端起算。01234R01R02R03R04NSEW方位角與象限角的關(guān)系：方位角與象限角的關(guān)系：象限：象限：R=A象限：象限：R=180-A象限：象限：R=A-180象限：象限：R=360-A3、真方位角與磁方位角的關(guān)系：、真方位角與磁方位角的關(guān)系： A真真=A磁磁+ 為磁偏角為磁偏角, 東偏為東偏為+ ,西偏為西偏為-1真A真真24、正反方位角的關(guān)系：、正反方位角的關(guān)系： A反反=A正正180磁東偏為東偏為+西偏為西偏為-A磁磁1.羅盤儀的構(gòu)造羅

18、盤儀的構(gòu)造090180270A12N測站2測站1NS磁針北端的磁針北端的讀數(shù)就是方讀數(shù)就是方位角位角度盤度盤反時反時針刻針刻劃劃坐標(biāo)縱軸方向（軸北）軸北軸北XY真北真北ABO12子午線收斂角 ：某點(diǎn)軸北方向與該點(diǎn)的真北方向夾角。軸北偏東為正，偏西為負(fù)。A真=+A真=A磁+A磁+ = + = A磁+ = A磁+ m磁偏角磁坐偏角坐標(biāo)方位角4.9 地形圖的比例尺分子為分子為1 1，分母為整數(shù)的分?jǐn)?shù)。書寫形式：，分母為整數(shù)的分?jǐn)?shù)。書寫形式：1:5001:500、1:20001:2000、1:11:1萬、萬、1:1001:100萬等萬等dDDdM11 2.2.圖示比例尺圖示比例尺 圖解距離，可抵消圖紙伸縮變形的影響。圖解距離，可抵消圖紙伸縮變形的影響。1.1.數(shù)字比例尺數(shù)字比例尺比例尺：圖上長度與相應(yīng)實(shí)際長度之比。比例尺：圖上長度與相應(yīng)實(shí)際長度之比。地形圖按比例尺分類地形圖按比例尺分類大比例尺：大比例尺： 1:500 1:1000 1:2000 1:5000 1:500 1:1000 1:2000 1:5000 城建、城建、工程使用，采用外業(yè)實(shí)測或航測。工程使用，采用外業(yè)實(shí)測或航測。中比例尺：中比例尺： 1:11:1萬萬 1:2.51:2.5萬萬 1:51:5萬萬 使用航測測繪的國家使用航測測繪的國家基