距离测量和直线定向.ppt

第四章 距离测量和直线定向,第四章 距离测量和直线定向,12,5,6,7,8,9,10,11,13,14,C,D,E,3,4,4.1 距离测量,一 测量中的距离及其测量方法,二 测距工具,三 直线定线,四 钢尺量距,五 光电测距,4.1 距离测量(一),测量中的距离：,两点间的水平距离, 即地面上两点投影到水平面上的直线距离。,距离测量的方法：,直接测距:钢尺皮尺等丈量工具;,间接测距:用光学经纬仪和三角几何关系测算水平距离;,光电测距:电磁波测距仪.,4.1 距离测量(二),量测工具:,钢卷尺,布卷尺(皮尺),测绳,光电测距仪,光学视距仪等.,辅助工具:,测钎,花杆和垂球等.,4.1 距离测量(二),钢尺,1 材料:,薄钢,宽10-15mm;长30-50m等几种.,2 分划:,以厘米为基本分划,适用于一般量距; 以厘米为基本分划,尺端第一分米内有毫米分划; 以毫米为基本分划. 后两种适用于精密量具.,3 零点位置:,端点尺:零点位于尺端;(易磨损) 刻线尺:以尺前端的零分划线为零点.,4 名义长度:,钢尺刻划线的最大注记值.,4.1 距离测量(三),直线定线,当地面上两点间距离较远或地表起伏较大时,为使量距方便,可分成几段进行丈量，在两点的连线上标定出若干个分段点.,目估定线:,仪器定线:,标杆定线,经纬仪定线,三点一线原理,精度不高.,精度较高.,4.1 距离测量(四),钢尺量距,普通量距:每丈量一个尺段,只需准确到厘米级.,精密量距:读到毫米读数的较为准确的测距方法.,普通量距,平坦地面的距离丈量,倾斜地面的距离丈量,4.1 距离测量(四),平坦地面的距离丈量,1. 先定线后丈量或边定线边丈量,2.,l-钢尺长;n-整尺段个数; l-不足一整尺的余长(cm).,两人进行,尺放在地面上,往返各一次.,4.1 距离测量(四),4.若满足精度要求,取往返测距的平均值作为最后结果.,3. 精度衡量指标:,平坦地区：K1/2000,D往往测的距离；D返返测的距离,相对误差K,例：用30m长的钢尺往返丈量A、B两点间的水平距离，丈量结果分别为：往测4个整尺段，余长为19.98m；返测4个整尺段，余长为20.02m。计算A、B两点间的水平距离DAB及其相对误差K。,解：,4.1 距离测量(四),倾斜地面的距离丈量,1. 平量法:,地面起伏不大,缓坡.,将待测距离分段,目估使钢尺水平,利用测钎或垂球使钢尺端点投影到地面.,沿斜坡丈量出AB的斜距L,并测出地面倾角 .,4.1 距离测量(四),2. 斜量法:,倾斜地面，坡度变化均匀,a.,b.,沿斜坡丈量出AB的斜距L,并测出AB两点间高差h.,相对误差K1/1000,式中 lt 钢尺在温度t时的实际长度； l0 钢尺的名义长度； 整尺段尺长改正数(lt-l0 )； 膨胀系数,1.2510-6m/ ； 检定时的标准温度； 实测时的温度。,4.1 距离测量(四),钢尺精密量距,钢尺检定,尺长公式,4.1 距离测量(四),尺长改正,尺段距离的计算,尺长改正数,温度改正,温度改正数,倾斜改正,倾斜改正数,4.1 距离测量(四),1. 清理场地，直线定线,2. 尺段测量：每尺段移动刚尺位置测三次，三次之差不超过23mm，取均值得到该尺段斜距,同时记下温度t.并且需进行往返测量。,3. 测定尺段高差h,钢尺精密量距的测量过程,4.1 距离测量(四),4. 尺段距离的计算,5. 距离全长和相对误差计算,D往，D返 ，K， D均,尺长改正：,温度改正：,倾斜改正：,例4-1 用某钢尺量得AB直线的长度为18.8995m，测量时温度为27.5，两点的高差为-0.065m，已知其尺长方程式为：l=30m+0.0025m+12.510-6 (t-20) 30m，试分别计算分别计算尺长改正、温度改正、倾斜改正和A、B间水平距离。,水平距离：,4.1 距离测量(四),4.1 距离测量(四),5. 钢尺量距误差来源,尺长误差,定线误差,倾斜误差,温度误差,拉力误差,人工影响,钢尺垂曲和反曲误差,环境影响,4.1 距离测量(五),光电测距(电磁波测距),1. 原理:,以电磁波作为载波,传输光电信号,通过测定电磁波在两点间的往返传播的时间来计算两点间的距离.,c:电磁波传播速度,t:传播时间,4.1 距离测量(六),2. 测距仪分类:,按载波的不同:,光电测距仪(激光和红外光),微波测距仪(微波),按测定传播时间方式的不同:,相位式测距仪;国产DM-30型,瑞士DI5S型等,按测程的不同:,短程,不超过5km,中程,5-20km,远程,超过20km(激光测距仪),红外光电测距仪,脉冲式测距仪;国产AJG-751型,瑞士DIOR3002S型等,4.1 距离测量(六),3. 短程红外测距仪及其应用:,(1) 外观:安装在经纬仪上，能同时观测水平角,竖直角和距离.,(2) 仪器安置:置于端点,对中,整平,固定,开机,同时安置反射棱镜.,(3) 测量:,a 先测竖直角;,b 测距离 l ;3-5次,若|max-min|5mm,取平均值,作为一测回.,c 成果整理:,倾斜改正:,气象改正,4.2 直线定向,二 标准方向,三 定向用的角度,四 地面点坐标的测算,一 目的,五 方位角测量,4.2 直线定向目的,标准方向?,直线定向: 确定一直线与标准方向之间水平角度的工作.,4.2 直线定向标准方向,(一) 三个标准方向,1 真子午线方向,过地球表面某点的真子午线的切线方向.,2 磁子午线方向,地球表面某点上磁针自由静止时其轴线所指方向.,真北方向:真子午线北端所指方向。,确定方法:天文观测,陀螺经纬仪.,磁北方向:磁子午线方向北端所指方向.,确定方法:罗盘仪.,4.2 直线定向标准方向,3 坐标纵轴方向(坐标(轴)北方向),测量工作中采用高斯平面直角坐标系,平行于该坐标系纵轴的方向.,坐标北方向: 坐标纵轴北端所指方向（x轴正向）.,确定方法:高斯投影.,4.2 直线定向 标准方向,(二) 三个标准方向之间的关系,1. 真子午线方向与磁子午线方向之间的关系,磁偏角 :,东偏 :磁北方向偏向真北方向以东.,西偏 :磁北方向偏向真北方向以西.,过一点的磁子午线方向与过该点的真子午线方向之间的夹角.,我国各地磁偏角变化范围:,影响因素:地点,外界因素.,4.2 直线定向 标准方向,2. 真子午线方向与坐标纵轴方向之间的关系,子午线收敛角 :过一点的真子午线北方向与坐标纵线北方向之间的夹角.,正值 :东偏,坐标北方向偏向真北方向东侧.,负值 :西偏,坐标北方向偏向真北方向西侧.,子午线收敛角的计算:,4.2 直线定向 定向用的角度,(一) 方位角,由标准方向的北端顺时针方向量到某直线的水平夹角；范围：0360,真方位角: A,以真子午线为标准方向;,磁方位角: Am,以磁子午线为标准方向;,坐标方位角:,以坐标纵线为标准方向;,东偏时取正号,西偏时取负号.,正反方位角:,测量工作中将前进的方向作为直线的正方向.,是否三种方位角都存在正反方位角?,R04= N 7135 W,4.2 直线定向 定向用的角度,(二) 象限角,直线与标准方向线所夹的锐角；范围：090.,表示方法:,角度大小+象限(北东,北西,南东,南西),N 1 4 0 3 2,R02= S 2512 E,R03= S 6856 W,R01= N 3924 E,坐标方位角与象限角之间的关系,R01= N 3924 E R02= S 2512 E R03= S 6856 W R04= N 7135 W,N 1 4 0 3 2, 02= 15448, 03= 24856, 04= 28825, 01= 3924,4.2 直线定向地面点坐标测算,坐标正算,坐标反算,4.2 直线定向方位角测量,罗盘仪:,用于测定直线的磁方位角或磁象限角的仪器.,1.望远镜 2.支架 3.度盘 4.磁针 5.磁针制动螺旋,结构：磁针，度盘，瞄准设备.,分类：方位罗盘仪（0360度）;,象限罗盘仪（090度）,磁针,度盘,接目觇板,接物觇板,分划：1度 或 30分,4.2 直线定向方位角测量,1.读数之前应认清磁针的南北端; 2.稳定磁针,正视读数; 3.勿与磁性物体接触.,使用注意事项:,4.同时读南北两端的读数,取均值,抵消偏心差; 5.罗盘不使用时,将磁针升起固定;, AB= 306,RAC =NW55,4.2 直线定向方位角测量,陀螺经纬仪:,用于测定直线的方位角.,结构：陀螺仪 与 经纬仪.,观测方法：,上架式 与 下架式.,1 粗略定向,4.2 直线定向方位角测量,2 精密定向,NT 与标准北方向不一定完全一致.,求仪器常数,使用注意事项：,（1）起动和制动陀螺时，陀螺灵敏部分必须处在托起（锁紧）状态，在陀螺运转时不能搬动仪器。,（2）使用电源逆变器时，注意正确接线，在没有陀螺负载时不得开启电源,（3）仪器在长途运输过程中应注意防震，任何时候不得将仪器箱倒置。,第四章 总结与习题,1 掌握测量中的距离. 2 掌握直线定线及其方法. 3 掌握一般精度钢尺量具. 4 理解精密钢尺量距. 5 理解距离测量方法和工具. 6 了解电磁波测距基本原理.,本章小结,8 掌握三个标准方向及它们之间的关系. 9 掌握确定直线方向的两个角度，以及它们之间的关系. 10 掌握坐