测量——距离测量与直线定向.ppt

第四章距离测量与直线定向 4 4直线定向 4 1钢尺距离丈量 4 2视距测量 4 3光电测距 退出 返回 根据精度要求的不同 测量采用不同的方法 距离 指两点间的直线 水平及达到一定精度的长度 钢尺量距 光学视距法测距 电磁波测距等 距离测量的方法 测距技术的发展 直接测距法 目测 步测及尺测 光学测距方法 视距测量 尺链 线尺 竹尺 皮尺 钢尺 电磁波测距 测距仪测距 返回 下页 退出 上页 直 平 准 4 1钢尺量距 钢尺 测钎 花杆 拉力计 弹簧称 温度计 锤球等 一 钢尺量距的工具 钢卷尺 用薄钢片制成 其长度有15 20 30 50米等 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 下页 退出 上页 返回 下页 退出 上页 下页 退出 上页 二 钢尺距离丈量的一般方法 一 在平坦地面上丈量水平距离 下页 退出 上页 返回 当两个地点之间的距离较长或地势起伏较大时 为使量距工作方便 可分成几段丈量 这种将分段点标定在一条直线上的工作称直线定线 直线定线 A B 1 2 3 4 正视图 A 1 2 3 4 B 俯视图 1 每一分段都小于一整尺段2 A 1 2 3 4 B在一直线上 下页 退出 上页 目估定线目估水平相对误差 D nl q 实际丈量中 需要进行往返丈量 并用相对误差进行精度评定 例 一直线的距离 往测为208 926米 返测为208 842米 往返平均值为208 884米 则 要求 K 1 3000 下页 退出 上页 返回 1 平量法 地面坡度不大 将尺子拉平 用垂球在地面标出端点 2 斜量法 地面坡度较为均匀 沿斜坡丈量出倾斜距离L 并测出倾斜角 计算水平距离D L l1 l2 ln 二 在倾斜地面上丈量水平距离 D L cos 下页 退出 上页 返回 钢尺量距的误差分析 定线误差 尺长误差 温度变化的影响 拉力不均带来的影响 钢尺不水平的误差 钢尺刻划对准及读数误差 二 钢尺距离丈量的精密方法 克服或消减误差的措施 仪器定线代替目估定线 进行尺长误差的改正 量记温度进行温度改正 使用拉力计 直接丈量桩顶间的连线长度进行倾斜改正 钢尺两端读数并读算取均值 一 钢尺量距的误差分析及消减误差的措施 下页 退出 上页 返回 1 定线 经纬仪定线 3 量距 二 钢尺精密量距的作业过程 2 测定桩顶间的高差 水平 用钢尺丈量相邻木桩之间的距离 将钢卷尺首尾两端紧贴桩顶 并用弹簧秤施以稳定的拉力 同时根据两端桩顶的十字交点读数 读至mm 读完一次后 将钢卷尺前后移动1 2cm 进行第二次读数 再前后移动l 2cm 进行第三次读数 三次丈量结果长度最大互差不超过3mm 则取其平均值作为该尺段的丈量数值 每一尺段均应记录温度 以便计算温度改正数 依此方法逐段丈量 用水准仪测定各段桩顶间的高差 下页 退出 上页 返回 下页 退出 上页 返回 4 改正计算 下页 退出 上页 返回 4 2视距测量 一 概述 视距测量 利用经纬仪同时测定测站点至观测点之间的水平距离与高差 视距测量精度较低 一般1 200 1 300 使用的仪器设备 经纬仪 视距尺 刻划标尺 视距测量原理 下页 退出 上页 返回 二 视距测量的计算公式 下页 退出 上页 返回 下页 退出 上页 三 视距测量的实施 1941年瑞典物理学家Bergstrand在研究光速时开发了高精度测量t的技术 1948年瑞典AGA厂推出了第一台光波测距仪 随着需求的增长和光学 微电子学的发展使电磁波测距的技术迅速发展 进一步推进了测量学的发展 尽管GPS应用很广 短程电磁波测距仪仍然大有用途 4 3光电测距 下页 退出 上页 测距仪把一定波长的电磁波从A点射向B点 经B点的反光棱镜反射后由测距仪接收 射出与接收波之间的相位差 可用微电子技术自动测量 是电磁波在AB点之间往返时间的函数 表达式 用它可以算得测距仪至反光镜之间斜距长度的 尾数 用几个不同波长的电磁波 调制波 测量同一段距离可以既扩大测程又保持精度 下页 退出 上页 设电磁波在测距仪与反光镜 合作目标 之间往返的时间为t 则测距仪至反光镜的距离 下页 退出 上页 第四节直线定向 直线定向 确定直线的方向称为直线定向 一 标准方向 1 真子午线 地面上某点指向地球南北极的方向 下页 退出 上页 下页 退出 上页 3 坐标纵轴 高斯 克吕格平面直角坐标的坐标纵轴方向 2 磁子午线 磁针在地球磁场的作用下自由静止时所指的方向 下页 退出 上页 方位角 从直线一端的标准方向顺时针转至该直线形成的水平角 根据所取的标准方向不同 方位角可分为 坐标方位角 由于存在磁偏角与子午线收敛角 使正 反磁方位角与真方位角之间相差180 而正 反坐标方位角相差180度 真方位角 磁方位角 AB BA 下页 退出 上页 二 表示直线方向的方法 AB BA 下页 退出 上页 三 正 反坐标方位角 BA AB 180 正 反 180 四 坐标方位角的推算 北 A B E D C AB back 3 1 2 前 后 180 左 BC AB 180 1 CD BC 180 2 DE CD 180 3 下页 退出 上页 1 坐标方位角 坐标方位角又称方向角 在平面直角坐标系内 以平行于X轴的方向为基准方向 顺时针转至该边的水平角 0o 360o 称为坐标方位角 也可简称为方位角 D1 2 X1 2 1 x1 y1 Y 2 x2 y2 Y1 2 五 方位角 距离与坐标的关系 下页 退出 上页 1 2 2 坐标的递推公式 一 坐标增量 X1 2 x2 x1 Y1 2 y2 y1 二 边长 三 方位角 下页 退出 上页 3 测量坐标的正 反算 正算 根据两个点连线的方位角和长度计算这两点间的坐标差 X Y 反算 根据两个点的坐标 计算这两点间连线的方位角和长度 下页 退出 上页 D1 2 X1 2 1 x1 y1 Y 2 x2 y2 Y1 2 测量坐标的反算 下页 退出 上页 根据两个已知点的坐标计算它们连线的方位角和长度已知 P1 x1 y1 P2 x2 y2 求 P1 P2的方位角 间距D0 1 2 D1 2 X1 2 1 x1 y1 Y 2 x2 y2 Y1 2 测量坐标的正算 X1 2 D1 2 cos 1 2 Y1 2 D1 2 sin 1 2 x2 x1 X1 2y2 y1 Y1 2 下页 退出 上页 1 2 测量误差概述 一 测量误差的定义 观测对象的量客观上存在的一个能代表其真正大小的数值 称为真值 用X表示 对被观测量观测所得的值 称为观测值 用Li表示 i 1 2 n 定义 观测值与真值之差称为真误差 即常说的测量误差 用 表示 i Li X i 1 2 n 返回 下页 退出 上页 二 测量误差的来源 仪器设备不尽完善 如轴系条件不能完全满足 精密程度的局限 操作者的影响 如人的感官的局限 操作的熟练程度 情绪波动 自然环境的影响 如温度变化 振动 风吹日晒 折光等 1 产生测量误差的原因 2 观测条件 仪器设备因素 观测者因素 环境因素 下页 退出 上页 返回 三 测量误差的分类 在一定的观测条件下进行多次观测 误差的出现在大小及符号上表现出一致性或按一定的规律变化 一 系统误差 二 偶然误差 在一定的观测条件下进行多次观测 误差的出现 大小 符号呈偶然性