1、第四章 距離測量與直線定向,4.1 卷尺量距 4.2 視距測量 4.3 電磁波測距 4.4 直線定向,距離測量：測量地面兩點之間的水平距離。,距離測量 的方法,卷尺量距1/30001/30000 普通視距1/300 電磁波測距 1/100000,垂球,一、量距工具,鋼尺端點尺和刻線尺,鋼尺,測釬,標桿,彈簧秤,4.1 卷尺量距,（一）鋼卷尺 鋼卷尺有：20米、30米、50米等幾種。由鋼帶制成。（二）皮尺 皮尺又稱布帶尺。有20米、30米和50米數(shù)種。（三）丈量工具 丈量工具有：標桿、測釬、垂球、彈簧 和溫度計。,二、直線定線 標定各尺段端點在同一直線上的工作稱為直線定線。 （一）目測定線,B

2、2 1 A,（二）用經(jīng)緯儀定線 1.用經(jīng)緯儀在兩點間定線 B 2 3 1 A,用經(jīng)緯儀延長直線 C B A,1、平坦地面的量距,A、B兩點間的水平距離為：,式中：n 整尺段數(shù)； l 鋼尺的尺長； q 不足一整尺的余長。,三、 鋼尺量距的一般方法,2、傾斜地面丈量,平量法：當?shù)孛嫫露容^大，不可能將整根鋼尺拉平丈量時，則可將直線分成若干小段進行丈量。每段的長度視坡度大小、量距的方便而定。,2、傾斜地面丈量,斜量法：當?shù)孛嫫露容^大，鋼尺抬平有困難時，也可沿地面丈量傾斜距離S，用水準儀測定兩點間的高差h，按以下兩式計算水平距離D：,為了校核、提高精度，還要進行返測，用往、返測長度之差 與全長平均數(shù) 之

3、比，并化成分子為1的分數(shù)來衡量距離丈量的精度。這個比值稱為相對誤差K：,平坦地區(qū)鋼尺量距相對誤差不應大于1/3000,在困難地區(qū)鋼尺量距相對誤差不應大于1/1000,四、鋼卷尺長度檢定,經(jīng)過檢定的鋼尺長度可用尺長方程式：,溫度為t時的鋼尺實際長度； 鋼尺的名義長度； 尺長改正值，即溫度在 t0 時鋼尺全長改正數(shù)；（通過鋼尺檢定得到） 鋼尺膨脹系數(shù)，一般取=1.25 鋼尺檢定時的溫度； 量距時的溫度。,五、鋼尺量距精密方法（1/10000）,1、經(jīng)緯儀定線,將經(jīng)緯儀安置于A點，瞄準B點，然后在AB的視線上用鋼尺量距，依次定出比鋼尺一整尺略短的尺段端點1，2，。在各尺段端點打入木樁，樁頂高出地面5

4、cm10cm，在每個樁頂刻劃十字線，其中一條在AB方向上，另一條垂直AB方向，以其交點作為鋼尺讀數(shù)的依據(jù)。,2、量距 量距是用經(jīng)過檢定的鋼尺，兩人拉尺，兩人讀數(shù)，一人記錄及觀測溫度。 量距時由后尺手用彈簧秤控制施加于鋼尺的拉力(30 m鋼尺，標準拉力為100 N)。前、后讀數(shù)員應同時在鋼尺上讀數(shù)，估讀到0.5mm。每尺段要移動鋼尺三次不同位置，三次丈量結果的互差不應超過2-3mm，取三段丈量結果的平均值作為尺段的最后結果。 同時記錄現(xiàn)場溫度，往測完畢后要進行返測。,3 樁頂高程測量 如要進行傾斜改正，改正成水平距離，還要觀測各樁頂高差。用水準測量方法。,4 鋼尺量距成果整理,精密量距結果應進行

5、尺長、溫度、高差三項改正,2) 尺長改正, 尺長方程式中尺長改正值, 名義長度, 量得長度,1)計算丈量長度D,3) 溫度改正, 鋼尺膨脹系數(shù) t 丈量時溫度 t0 標準溫度,當為斜距時應換算成平距d，則傾斜改正值為：,4) 傾斜改正（高差改正）,5）經(jīng)過各項改正后的水平距離D為：,6) 求相對誤差,例題：用尺長方程為 的鋼尺實測AB尺段,長度D=29.896m,A、B兩點間高差h=0.272m,測量時的溫度t=25.8C,試求AB尺段的水平距離。,解：1）尺長改正,3）傾斜改正,4）A-B尺段水平距離,2）溫度改正,六、鋼尺量距誤差及注意事項,一）量距誤差分析 1、尺長誤差 2、溫度誤差 3

6、、拉力誤差,4、鋼尺傾斜誤差 5、定線誤差 6、丈量誤差,六、鋼尺量距誤差及注意事項,二）鋼尺的維護 1、量距結束后，擦去泥水、涂上機油 2、鋼尺易折，避免車輛輾過 3、嚴禁沿地面拖拉鋼尺，以免磨損 4、使用時不應拉到頭,視距測量的精度一般為1/2001/300，但由于操作簡便，不受地形起伏限制，可同時測定距離和高差，被廣泛用于測距精度要求不高的地形測量中。,4.2 視距量距,一、普通視距測量原理,視距測量是利用視距絲配合標尺讀數(shù)來完成的。,對于倒像望遠鏡：下絲在標尺上的讀數(shù)為a， 上絲在標尺上的讀數(shù)為b， 視距間隔 n（n=a-b）， 則水平距離D有：,、視距測量原理,通常情況下k=100,

7、視準軸水平時的視距公式為：,測站點到立尺點的高差為：,i 儀器高，是樁頂?shù)絻x器水 平軸的高度； v 中絲在標尺上的讀數(shù)。,2、視準軸水平時的距離和高差公式,3、視準軸傾斜時的距離和高差公式,圖中,設,則,原理：,傾斜距離L為：,或,計算：,水平距離D為：,高差h為：,例題：如上圖，在A點量取經(jīng)緯儀高度i=1.400m，望遠鏡照準B點標尺，中絲、上絲、下絲讀數(shù)分別為v=1.400m，b=1.242m，a=1.558m，=327,試求A、B兩點間的水平距離和高差。,解：1）尺間距,2）水平距離,3）高差,二、視距測量觀測步驟 1) 安置儀器，量取儀器高i(到厘米) ，并抄錄A點高程HA。 2) 立

8、尺于地形點上，豎直尺子(一定要立直，這是影響精度的關鍵)。 3) 盤左讀取下上絲讀數(shù)a、b， 計算視距間隔 (只用盤左)。 4) 讀取中絲讀數(shù)l，并使豎盤水準管氣泡居中，讀豎盤讀數(shù)L。 以上是一個測點的觀測。平坦地區(qū)可用水準儀觀測距離。,三、 視距測量誤差及注意事項,此外還有：標尺分劃誤差、豎直角觀測誤差、 視距常數(shù)誤差等。,1.讀數(shù)誤差 2.標尺不豎直誤差 3.外界條件的影響,視距測量誤差,4. 電磁波量距,全站儀、棱鏡照片,一、原理,二、分類,1按測程分：短程、中程、遠程。 2按傳播時間t的測定方法分：脈沖法測距、相位法測距。 3按測距儀所使用的光源分：微波、激光、紅外光。 4按測距精度分

9、：級、級、級。,注：測距誤差及標稱精度,測距儀測距誤差可表示為： 式中，A固定誤差；B比例誤差系數(shù)。 如：某測距儀出廠時的標稱精度：（5510-6D）mm，簡稱“5+5”,三、使用一般安裝在經(jīng)緯儀上使用。,1、常數(shù)預置 （1）設置棱鏡常數(shù)（PRISM）。 一般：原配棱鏡為零，國產(chǎn)棱鏡多為-30mm。 （2）置乘常數(shù)。 輸入氣溫、氣壓或用有關公式計算出值后,再輸入。,2、傾斜改正 有： ，由測距儀自動改正。,電磁波測距儀的優(yōu)點： 1、測程遠、精度高。 2、受地形限制少等優(yōu)點。 3、作業(yè)快、工作強度低。,測程：測距儀一次所能測的最遠距離。,短程測距儀 測程小于5km； 中程測距儀 測程在5km-3

10、0km； 遠程測距儀 測程在30km以上。,四、光電測距的注意事項,(1) 防止日曬雨淋，在儀器使用和運輸中應注意防震。 (2) 嚴防陽光及強光直射物鏡，以免損壞光電器件。 (3) 儀器長期不用時，應將電池取出。,(4) 測線應離開地面障礙物一定高度，避免通過發(fā)熱體 和較寬水面上空，避開強電磁場干擾的地方。 (5) 鏡站的后面不應有反光鏡和強光源等背景干擾。 (6) 應在大氣條件比較穩(wěn)定和通視良好的條件下觀測。,確定直線與標準方向之間的水平角度稱為直線定向。,4. 直線定向,一、標準方向的分類,1、真子午線方向,通過地球表面某點的真子午線的切線方向，稱為該點的真子午線方向。,真子午線的切線方向

11、,P1,P2,真子午線方向是用天文測量方法或用陀螺經(jīng)緯儀測定的。,陀螺儀GP1-2A,2磁子午線方向,磁子午線方向是磁針在地球磁場的作用下，磁針自由靜止時其軸線所指的方向。,P北極 P磁北極,磁子午線方向可用羅盤儀測定。,DQL-1型森林羅盤儀,DQL-1B型森林羅盤儀,3坐標縱軸方向,我國采用高斯平面直角坐標系，6帶或3帶都以該帶的中央子午線為坐標縱軸，因此取坐標縱軸方向作為標準方向。,高斯平面直角坐標系,二、直線方向的表示方法,1、方位角,1）方位角的定義,從直線起點的標準方向北端起，順時針方向量至直線的水平夾角，稱為該直線的方位角；其角值范圍為0 360。,1,2,標準方向北端,方位角,

12、2,2,2,2,2,標準方向,真子午線方向,磁子午線方向,坐標縱軸方向,真方位角（A）,磁方位角（Am）,坐標方位角（ ）,2,磁北,真北,坐標北,Am,A,1,由于地面各點的真北（或磁北）方向互不平行，用真（磁）方位角表示直線方向會給方位角的推算帶來不便，所以在一般測量工作中，常采用坐標方位角來表示直線方向。,2）幾種方位角之間的關系,2,磁北,真北,坐標北,Am,A,1,磁偏角真北方向與磁北方向之間的夾角； 子午線收斂角真北方向與坐標北方向之間的夾角。,當磁北方向或坐標北方向偏于真北方向東側時， 和為正；偏于西側時， 和為負。,3）正、反坐標方位角,直線1-2 ：點1是起點，點2是終點。,

13、12 正坐標方位角；,21 反坐標方位角。,直線2-1：,所以一條直線的正、反坐標方位角互差180,三、坐標方位角的推算,12已知，通過連測求得12邊與23邊的連接角為2 （右角）、 23邊與34邊的連接角為3（左角），現(xiàn)推算23、34。,1,2,3,4,x,x,x,23,34,12,2,3,前進方向,1,2,3,4,x,x,23,12,2,21,前進方向,x,34,3,32,由圖中分析可知：,推算坐標方位角的通用公式：,注意： 計算中，若前360，減360； 若前0，加360。,當角為左角時，取“”；若為右角時，取“”。,例題：已知12=46，2 、3及的角值均注于圖上， 試求其余各邊坐標方位角。,23 =121802,解：,34 =231803 = 41720,360,（41720360）,= 5720,45=341804,0,（ 10360）,= 350,= 10050,= 4618012510,= 1005018013630,= 10,= 572018024720,四、 象限角,某直線的象限角是由直線起點的標準方向北端或南端起，沿順時針或逆時針方向量至該直線的銳角，用R表示。,（北）,（西）,y（東）,（南）,x,o,RO1,RO3,RO2,