第四章距离测量与直线定向.doc

第四章 距离测量与直线定向教学目的：1.学会距离丈量及直线定线的方法。2.掌握的视距测量方法。3.了解红外光电测距分类和原理,学会红外测距仪的使用方法。4.掌握直线定向的基本内容。5.掌握距离、方位角与坐标之间的关系。教学重点：1.距离丈量与直线定线2.直线定向3.罗盘仪的用法教学难点：红外光电测距分类和原理教学资料：测量学教材、教学课件。教学器具：罗盘仪、红外测距仪。讲授新课：第四章 距离测量与直线定向第一节 距离丈量一、距离丈量：指工具在地面上量测两点之间的水平距离。丈量工作可包括点的标志、直线定线和丈量等内容。有普通测量学中，地面上两点的距离一般指两点之间的水平距离。当点位在地面上标定以后，用一定的丈量工具，沿着两点间的直线方向进行丈量。丈量方法按精度要求的不同而异。地面点的标志。点的标志有临时性标志和永久性标志两种。二、丈量工具：距离丈量所使用的丈量工具，由量距所要求的精度确定。常用的丈量工具有钢尺、皮尺、绳尺等。1、钢尺：钢尺是钢制的带尺，用于较高精度的量距工作。 端点尺： 刻线尺：2、皮尺：皮尺是麻线与细金属丝织成的带状尺。3、绳尺：又称测绳，是内含金属丝的绳子，外用棉线包裹。4、标杆：又称花杆。用以标定点位或直线的方向，由坚实不易弯曲的木杆制成，也有用铝合金制成的金属标杆。5、测钎：在测量距离过程中，用以标志所量尺段的起止点，计算整尺段数。6、垂球：垂球用金属制成，上大下尖呈圆锥形。三、直线定线。直线定线即在两点的直线方向上竖立一系列标杆，把中间若干点确定在已知直线的方向上。直线定线按精度要求可用目测定线，也可用经纬仪或其他定线仪器进行定线。（一）目测定线1两点间定线2两点延长线上定线（二）仪器定线四、距离丈量的一般方法。距离丈量可分为平坦地面的距离丈量和倾斜地面的距离丈量。丈量工作要求平、直、准。（一）平坦地面的距离丈量法：1观测与计算：观测： 计算：AB两点间的距离公式D=nl+q式中：n整尺段数l整尺长q不足一整尺的余长2检核：应往返进行丈量3精度：距离丈量的精度用相对误差来衡量。K= 相对误差：在平坦地区要达到1/3000，在地形起伏较大地区应达到1/2000，在困难地区应达到1/1000。（二）、倾斜地面的距离丈量法：1、 平量法：由高向低丈量两次。2、 斜量法：按高差计算：D=按倾斜角计算：D=L*cos（三）、注意事项：第二节 视距测量1视距测量原理。视距测量利用望远镜十字丝平面上的上、下两根视距丝a与b，配合视距尺和测得的竖直角a，用视距公式算得水平距离及高差的一种方法。（一）、视距水平时的视距公式：DhMNlvBFdfdnmpnmiA D= kl+q (外对光式望远镜) D= kl (内对光式望远镜) h=I-v式中：k=100 k：视距乘常数 l：尺间隔 q：视距加常数 i：仪器高 v：中丝读数（二）、视线倾斜时的视距公式： D=klcos2 H=1/2klsin2+I-v=Dtg+I-v天顶距公式：D=klsin2Z h=1/2klsin2Z+I-v二、视距测量的观测与计算。1、观测步骤。（1）如上图，将仪器安置在测站点M上（2）量取仪器高i（至毫米或厘米）（3）将视距尺竖直立于N点上。（4）观测者用望远镜瞄准视距尺上某一高度，分别读取上、下视距丝毫中丝读数，然后调节竖直指标水准管微倾螺旋，使指标水准管气泡居中，读取竖盘读数，并将所有观测值记录于下表中（表4-3）2、水平距离、高差、高程的计算。三、视距测量的注意事项第三节 红外光电测距红外光电测距也称红外测距仪，是电磁波测距仪中的一种。（扫瞄实验室红外测距仪）一、测距仪的分类1、按载波和光源的不同进行分类。2、按测程分类。3、按测距精度分类。二、红外光电测距仪发展趋势三、测距的基本原理设光速为C，光波生、返于A、B间的时间为t，则距离D为D=1/2C*t四、红外测距仪目前，红外测距仪种类繁多，而且逐渐向全站型过渡，但使用方法相近。五、测距的误差来源及注意事项1、误差来源2、 注意事项第四节 直线定向直线定向：确定直线与标准方向之间的角度关系。一、标准方向的种类（一）、真子午线方向：地理子午线就称真子午线（二）、磁子午线方向：能过地球表面某点的磁子午线的切线方向，该点的磁子午线方向（三）、坐标纵轴方向：是指高斯投影带中的中央午线方向。在工程中常用坐标纵轴方向为标准方向。（四）、“三北”方向的关系：1、 真、磁子午线的关系：磁偏角：真、磁子午线之间的夹角，叫磁偏角。东偏：磁子午线偏真子午线以东为东偏；（正）西偏：磁子午线偏真子午线以西为西偏；（负）2、子午线收敛角：二、直线方向的表示方法1、 方位角。从标准方向北端起，顺时针方向量到某直线的夹角。角值范围：03602、正反坐标方位角。一条直线有正反两个方向，通常以直线前进的方向为正方向。正反方位角的数值相差180正=反1803、象限角。测量上有时用象限角来确定直线的方向。所谓象限角，就是由标准方向的北端或南端起量至某直线所夹的锐角，常用R表示。角值范围：090三、用罗盘仪测量直线的方向罗盘仪是主要用来测量直线的磁方位角的仪器，也可以粗略的测量水平角和竖直角，还可以进行视距测量。1、罗盘仪的构造：罗盘、望远镜、水准器和安平机构2、 直线磁方位角的测量（1）将仪器搬到测线的一端，并在测线另一端插上花杆（2）安置仪器：、对中：将仪器装于三脚架上，并挂上锤球后，移动三脚架，使锤球尖对准测站点，此时仪器中心与地面点处于同一条铅垂线上。、整平：松开仪器球形支柱上的螺旋，上、下俯仰度盘位置，使度盘上的两个水准气泡同时居中，旋紧螺旋，固定度盘，此时罗盘仪主盘处于水平位置。（3）瞄准读数：转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰。转动罗盘仪，使望远镜对准测线另一端的目标，调节调焦螺旋，使目标成像清晰稳定，再转动望远镜，使十字丝对准立于测点上的花杆的最底部松开磁针制动螺旋，等磁针静止后，从正上方向下读取磁针指北端所指的读数，即为测线的磁方位角。读数完毕后，旋紧磁针制动螺旋，将磁针顶起以防止磁针磨损3、使用罗盘仪注意事项 （1）在磁铁矿区或离高压线、无线电天线、电视转播台等较近的地方不宜使用罗盘仪，有电磁干扰现象。（2）观测时一切铁器等物体，如斧头、钢尺、测钎等不要接近仪器。（3）读数时，眼睛的视线方向与磁针应在同一竖直面内，以减小读数误差。（4）观测完毕后搬动仪器应拧紧磁针制动螺旋，固定好磁针以防损坏磁针。第五节 距离、方位角与坐标之间的关系一、距离与坐标的关系当已知地面上A、B两点的坐标时，可以用坐标反算两点间的水平距离D，其计算公式为：二、方位角与坐标的关系当地面上A、B两点的坐标时，可用坐标反算方位角AB，其计算公式为：AB=arctan按不同象限分别讨论：当AB直线位于第象