04 距离测量和直线定向ppt课件

第四章距离测量与直线定向 4 1卷尺量距 4 2视距测量 4 3电磁波测距 4 4直线定向 距离测量 测量地面两点之间的水平距离 距离测量的方法 卷尺量距1 3000 1 30000普通视距1 300电磁波测距1 100000 垂球 一 量距工具 钢尺 端点尺和刻线尺 钢尺 测钎 标杆 弹簧秤 4 1卷尺量距 一 钢卷尺钢卷尺有 20米 30米 50米等几种 由钢带制成 二 皮尺皮尺又称布带尺 有20米 30米和50米数种 三 丈量工具丈量工具有 标杆 测钎 垂球 弹簧和温度计 二 直线定线标定各尺段端点在同一直线上的工作称为直线定线 一 目测定线 B21A 二 用经纬仪定线1 用经纬仪在两点间定线B231A 用经纬仪延长直线CBA 1 平坦地面的量距 A B两点间的水平距离为 式中 n 整尺段数 l 钢尺的尺长 q 不足一整尺的余长 三 钢尺量距的一般方法 2 倾斜地面丈量 平量法 当地面坡度较大 不可能将整根钢尺拉平丈量时 则可将直线分成若干小段进行丈量 每段的长度视坡度大小 量距的方便而定 2 倾斜地面丈量 斜量法 当地面坡度较大 钢尺抬平有困难时 也可沿地面丈量倾斜距离S 用水准仪测定两点间的高差h 按以下两式计算水平距离D 为了校核 提高精度 还要进行返测 用往 返测长度之差与全长平均数之比 并化成分子为1的分数来衡量距离丈量的精度 这个比值称为相对误差K 平坦地区钢尺量距相对误差不应大于1 3000 在困难地区钢尺量距相对误差不应大于1 1000 四 钢卷尺长度检定 经过检定的钢尺长度可用尺长方程式 温度为t时的钢尺实际长度 钢尺的名义长度 尺长改正值 即温度在t0时钢尺全长改正数 通过钢尺检定得到 钢尺膨胀系数 一般取 1 25 钢尺检定时的温度 量距时的温度 五 钢尺量距精密方法 1 10000 1 经纬仪定线 将经纬仪安置于A点 瞄准B点 然后在AB的视线上用钢尺量距 依次定出比钢尺一整尺略短的尺段端点1 2 在各尺段端点打入木桩 桩顶高出地面5cm 10cm 在每个桩顶刻划十字线 其中一条在AB方向上 另一条垂直AB方向 以其交点作为钢尺读数的依据 2 量距量距是用经过检定的钢尺 两人拉尺 两人读数 一人记录及观测温度 量距时由后尺手用弹簧秤控制施加于钢尺的拉力 30m钢尺 标准拉力为100N 前 后读数员应同时在钢尺上读数 估读到0 5mm 每尺段要移动钢尺三次不同位置 三次丈量结果的互差不应超过2 3mm 取三段丈量结果的平均值作为尺段的最后结果 同时记录现场温度 往测完毕后要进行返测 3桩顶高程测量如要进行倾斜改正 改正成水平距离 还要观测各桩顶高差 用水准测量方法 4钢尺量距成果整理 精密量距结果应进行尺长 温度 高差三项改正 2 尺长改正 尺长方程式中尺长改正值 名义长度 量得长度 1 计算丈量长度D 3 温度改正 钢尺膨胀系数t 丈量时温度t0 标准温度 当 为斜距时应换算成平距d 则倾斜改正值为 4 倾斜改正 高差改正 5 经过各项改正后的水平距离D为 6 求相对误差 例题 用尺长方程为的钢尺实测A B尺段 长度D 29 896m A B两点间高差h 0 272m 测量时的温度t 25 8 C 试求A B尺段的水平距离 解 1 尺长改正 3 倾斜改正 4 A B尺段水平距离 2 温度改正 六 钢尺量距误差及注意事项 一 量距误差分析1 尺长误差2 温度误差3 拉力误差 4 钢尺倾斜误差5 定线误差6 丈量误差 六 钢尺量距误差及注意事项 二 钢尺的维护1 量距结束后 擦去泥水 涂上机油2 钢尺易折 避免车辆辗过3 严禁沿地面拖拉钢尺 以免磨损4 使用时不应拉到头 视距测量的精度一般为1 200 1 300 但由于操作简便 不受地形起伏限制 可同时测定距离和高差 被广泛用于测距精度要求不高的地形测量中 4 2视距量距 一 普通视距测量原理 视距测量是利用视距丝配合标尺读数来完成的 对于倒像望远镜 下丝在标尺上的读数为a 上丝在标尺上的读数为b 视距间隔n n a b 则水平距离D有 视距测量原理 通常情况下k 100 视准轴水平时的视距公式为 测站点到立尺点的高差为 i 仪器高 是桩顶到仪器水平轴的高度 v 中丝在标尺上的读数 2 视准轴水平时的距离和高差公式 3 视准轴倾斜时的距离和高差公式 图中 设 则 原理 倾斜距离L为 或 计算 水平距离D为 高差h为 例题 如上图 在A点量取经纬仪高度i 1 400m 望远镜照准B点标尺 中丝 上丝 下丝读数分别为v 1 400m b 1 242m a 1 558m 3 27 试求A B两点间的水平距离和高差 解 1 尺间距 2 水平距离 3 高差 二 视距测量观测步骤1 安置仪器 量取仪器高i 到厘米 并抄录A点高程HA 2 立尺于地形点上 竖直尺子 一定要立直 这是影响精度的关键 3 盘左读取下上丝读数a b 计算视距间隔 只用盘左 4 读取中丝读数l 并使竖盘水准管气泡居中 读竖盘读数L 以上是一个测点的观测 平坦地区可用水准仪观测距离 三 视距测量误差及注意事项 此外还有 标尺分划误差 竖直角观测误差 视距常数误差等 1 读数误差2 标尺不竖直误差3 外界条件的影响 视距测量误差 4 电磁波量距 全站仪 棱镜照片 一 原理 二 分类 1 按测程分 短程 中程 远程 2 按传播时间t的测定方法分 脉冲法测距 相位法测距 3 按测距仪所使用的光源分 微波 激光 红外光 4 按测距精度分 级 级 级 注 测距误差及标称精度 测距仪测距误差可表示为 式中 A 固定误差 B 比例误差系数 如 某测距仪出厂时的标称精度 5 5 10 6D mm 简称 5 5 三 使用 一般安装在经纬仪上使用 1 常数预置 1 设置棱镜常数 PRISM 一般 原配棱镜为零 国产棱镜多为 30mm 2 置乘常数 输入气温 气压或用有关公式计算出值后 再输入 2 倾斜改正有 由测距仪自动改正 电磁波测距仪的优点 1 测程远 精度高 2 受地形限制少等优点 3 作业快 工作强度低 测程 测距仪一次所能测的最远距离 短程测距仪 测程小于5km 中程测距仪 测程在5km 30km 远程测距仪 测程在30km以上 四 光电测距的注意事项 1 防止日晒雨淋 在仪器使用和运输中应注意防震 2 严防阳光及强光直射物镜 以免损坏光电器件 3 仪器长期不用时 应将电池取出 4 测线应离开地面障碍物一定高度 避免通过发热体和较宽水面上空 避开强电磁场干扰的地方 5 镜站的后面不应有反光镜和强光源等背景干扰 6 应在大气条件比较稳定和通视良好的条件下观测 确定直线与标准方向之间的水平角度称为直线定向 4 直线定向 一 标准方向的分类 1 真子午线方向 通过地球表面某点的真子午线的切线方向 称为该点的真子午线方向 真子午线的切线方向 P1 P2 真子午线方向是用天文测量方法或用陀螺经纬仪测定的 陀螺仪GP1 2A 2 磁子午线方向 磁子午线方向是磁针在地球磁场的作用下 磁针自由静止时其轴线所指的方向 P 北极P 磁北极 磁子午线方向可用罗盘仪测定 DQL 1型森林罗盘仪 DQL 1B型森林罗盘仪 3 坐标纵轴方向 我国采用高斯平面直角坐标系 6 带或3 带都以该带的中央子午线为坐标纵轴 因此取坐标纵轴方向作为标准方向 高斯平面直角坐标系 二 直线方向的表示方法 1 方位角 1 方位角的定义 从直线起点的标准方向北端起 顺时针方向量至直线的水平夹角 称为该直线的方位角 其角值范围为0 360 1 2 标准方向北端 方位角 2 2 2 2 2 标准方向 真子午线方向 磁子午线方向 坐标纵轴方向 真方位角 A 磁方位角 Am 坐标方位角 2 磁北 真北 坐标北 Am A 1 由于地面各点的真北 或磁北 方向互不平行 用真 磁 方位角表示直线方向会给方位角的推算带来不便 所以在一般测量工作中 常采用坐标方位角来表示直线方向 2 几种方位角之间的关系 2 磁北 真北 坐标北 Am A 1 磁偏角 真北方向与磁北方向之间的夹角 子午线收敛角 真北方向与坐标北方向之间的夹角 当磁北方向或坐标北方向偏于真北方向东侧时 和 为正 偏于西侧时 和 为负 3 正 反坐标方位角 直线1 2 点1是起点 点2是终点 12 正坐标方位角 21 反坐标方位角 直线2 1 所以一条直线的正 反坐标方位角互差180 三 坐标方位角的推算 12已知 通过连测求得12边与23边的连接角为 2 右角 23边与34边的连接角为 3 左角 现推算 23 34 1 2 3 4 x x x 23 34 12 2 3 前进方向 1 2 3 4 x x 23 12 2 21 前进方向 x 34 3 32 由图中分析可知 推算坐标方位角的通用公式 注意 计算中 若 前 360 减360 若 前 0 加360 当 角为左角时 取 若为右角时 取 例题 已知 12 46 2 3及 的角值均注于图上 试求其余各边坐标方位角 23 12 180 2 解 34 23 180 3 417 20 360 417 20 360 57 20 45 34 180 4 0 10 360 350 100 50 46 180 125 10 100 50 180 136 30 10 57 20 180 247 20 四 象限角 某直线的象限角是由直线起点的标准方向北端或南端起 沿顺时针或逆时针方向量至该直线的锐角 用R表示 北 西 y 东 南 x o RO1 RO3 RO2 RO4 O1