第5章距离测量与直线定向..ppt

第五章距离测量与直线定向,内容提要5.1钢尺量距5.2视距测量5.3电磁波测距简介5.4直线定向及方位角测量5.5罗盘仪,5.1钢尺量距距离测量是测量工作的基本任务之一，距离是指两点间的水平长度。即地面点投影到水平面上的距离。最常用的距离测量方法有三种，即直接丈量、视距测量和电磁波测距。一、距离丈量的工具有：钢尺、标杆、垂球、测钎、温度计、弹簧秤。,也称钢卷尺，长度有20m、30m和50m等几种。钢尺的基本分划为厘米，在每米及每分米处都有数字注记，有的钢尺在起点处1分米内刻有毫米分划，有的钢尺在整个尺内都有毫米分划。,根据钢尺零点的位置不同，可分为端点尺和刻线尺两种。,二、普通钢尺量距,最基本的要求平地面平整，钢尺水平准每尺段端点标志精确直目估定线，保证量距时沿直线方向进行。,（一）一般量距步骤1、直线定线当丈量边长较长，超过一个尺长时，需要在待测直线上标定一些点，表明直线的走向，并使相邻点间的距离不超过所用尺子的长度，这项工作称为直线定线。按精度分：目估法和经纬仪法。,（1）目估定线法A、B为地面上互相通视的两点。为了在AB直线上定出中间点，可先在A、B两点上竖立花杆，一人站在A点后1-2m处，由A瞄向B，使A、B点花杆与观测者呈一直线。另一人手持花杆由B点走向A点，到离B点接近一尺段的地方，按照观测者的指挥，左右移动花杆直到位于AB直线上为止，插上花杆得点1。同法可定出其他点。,（2）经纬仪定线法在待测距离的一端点A安置经纬仪，然后照准另一端点B的花杆，固定照准部，并指挥另一司尺员在距B小于一整尺段的地方沿垂直于测线方向左右移动花竿，直到花杆与望远镜竖丝完全重合为止。,2、距离丈量的一般方法距离丈量的目的在于获得两点间的水平距离。根据地面坡度不同，量距可分为平坦地面和倾斜地面量距两种。（1）平坦地面的直线丈量直线定线工作完成后，由两个司尺员逐段丈量距离。则所求距离即为各尺段之和。,(2)倾斜地面直线丈量平量法如果各尺段两端高差较小，可将尺一端抬高，或两端同时抬高，目估使尺面水平，尺的末端用垂球对点，逐段丈量，最后累加求和即为所求距离。,平量法,斜量法,斜量法如倾斜地面的坡度较大，而且坡度较均匀，则可沿斜坡量出倾斜距离D，再测出两点间高差h，然后用公式计算水平距离D,也可量出斜距D后，用仪器测出其地面倾斜角。,3内业成果整理,丈量精度用“相对误差”来衡量：,平坦地区：相对误差K1/3000丘陵地区：相对误差K1/2000山区：相对误差K1/1000,认清零点(端点尺,刻线尺)尺子不可扭曲,不可让车辆碾压.尺子用后要擦油,防止生锈.读数要准确,防止读错,米和分米的注记要分清。,4.距离丈量注意事项,5-2视距测量一、视距测量的概念视距测量属于光学测距中的定角测距，它是利用望远镜内装有的视距丝配合视距尺，根据几何光学和三角学原理，同时测定两点间的水平距离和高差的方法。,优缺点：此法具有操作方便、速度快、不受地形起伏限制的优点。但普通视距测量精度较低，测距时的相对精度约为1/200-1/300。因此，常用于低精度的测量工作中。,二、视距测量的原理1视准轴水平时的视距测量原理,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、视准轴倾斜时的距离和高差公式,水平距离D为：,高差h为：,三、视距测量的观测与计算（1）在测站点上安置经纬仪，量取仪器高i，记入手薄。在另一个点上竖立标尺。（2）盘左位置瞄准目标尺，读取下丝读数a、上丝读数b和中丝读数v。（3）转动指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数并记入手簿。（4）视距测量的计算,视距测量的计算手簿,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，=327,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,四、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,5.3电磁波测距简介,一、电磁波测距的基本原理,光电测距的基本原理是测量电磁波在待测两点间往返传播的时间来计算两点间的距离。,电子全站仪图,电子全站仪,棱镜,全站仪,基本原理,二、电磁波测距仪的分类1、按载波分,2、按测程分短程15km,（B用ppm表示mm/km）,微波测距仪，激光测距仪，红外光测距仪,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：（5510-6D）mm，简称“5+5”,5.4直线定向及方位角测量,确定地面上两点之间的相对位置，仅知道两点之间的距离是不够的，还必须确定此直线的方向。确定地面直线与标准方向间的角度关系，称为直线定向一标准方向（基本方向）分类测量工作采用的标准方向有三种：真子午线方向磁子午线方向坐标纵轴方向,1、真子午线方向通过地球表面上某点的子午线的切线方向，称为该点真子午线方向，真子午线北端所指方向为真北方向，可以用天文测量的方法或陀螺经纬仪方法测定。在国家小比例尺测图中采用它作为定向基准。,2、磁子午线方向磁子午线方向是通过地球表面上某点的磁子午线的切线方向，磁子午线方向是用罗盘仪测定。磁针在地球磁场的作用下，自由静止时所指的方向即为磁子午线方向，其北端所指方向为磁北方向。在小面积独立测区大比例尺测图中可用它作为标准方向。,3、坐标纵轴方向我国地图常采用高斯平面直角坐标系，用3度带或6度带投影的中央子午线作为坐标纵轴。在该带内的直线定向，就是用该带的坐标纵轴方向作为标准方向。坐标纵轴北端所指的方向为坐标北方向。如果是独立测区，需要建立独立坐标系时，则可用独立坐标系坐标纵轴方向作为标准方向。,二方位角,1定义由子午线北端顺时针方向量到已知直线上的夹角，称为该直线的方位角。其范围为0-360。,有：真方位角磁方位角坐标方位角,2、正、反方位角的涵义,任何一条直线都有正、反两个方向。直线前进方向的方位角叫正方位角，其相反方向的方位角叫反方位角。如下图所示,三、几种方位角之间的关系1、真方位角与磁方位角的关系,磁偏角:由于地磁南北极与地球南北极并不重合，因此，过地面上某点的磁子午线与真子午线不重合，其夹角称为磁偏角。我国磁偏角的变化大约在+6-10之间。,磁针北端偏于真子午线以东称东偏，偏于以西称西偏。真=磁+东偏取正值，西偏时取负值。,2真方位角与坐标方位角的关系子午线收敛角:由高斯分带投影可知，中央子午线在高斯投影面上是一条直线，并用它作为这个带的纵坐标轴，而其它子午线投影后均为曲线，如图所示。除了中央子午线上的点外，投影带内其它各点的坐标轴方向与真子午线方向也不重合，其夹角称为子午线收敛角。,真方位角与坐标方位角之间的关系可用下式换算：,真方位角与坐标方位角之间的关系可用下式换算：真=坐+,在中央子午线以东地区，各点的坐标纵轴偏在真子午线东边取正值，在中央子午线以西地区偏在西边取负值。,3坐标方位角与磁方位角的关系若已知某点的磁偏角与子午线收敛角，则坐标坐标方位角与磁方位角之间的换算关系为=磁+-,5.5罗盘仪,要想随时随地确定出过地面某点的真子午线方向是非常困难的，而磁子午线方向却可由装有磁针的罗盘仪（简称罗盘）迅速地定出。因此，罗盘在线路踏勘、森林普查、地质调查以及在独立测区控制网的定向中得到广泛应用。,一、罗盘仪的构造罗盘仪主要由罗盘、望远镜，水准器三部分组成。1罗盘罗盘包括磁针和刻度盘两部分。当磁针静止时，一端指南，一端指北。磁针的南端缠一小铜环用以平衡磁针所受引力。为了防止磁针的磨损，不用时，可旋紧举针螺旋，将磁针固定。刻度盘有1和30两种基本分划，按逆时针从0注记到360。,2望远镜罗盘仪的望远镜一般为外对光望远镜，由物镜、目镜、十字丝所组成。3水准器