资料课件讲义测量学第4章

测量学,交通科学与工程学院夏冬君,第4章距离测量与直线定向,水平距离是确定地面点位置的三要素之一。水平距离测量是确定地面点位置的三项基本测量工作之一。距离测量可分为：钢尺量距、视距测量和电磁波测距等方法。,4.1钢尺量距,4.1.1钢尺量距的一般方法1量距的工具钢尺量距所用的主要工具有：钢尺、标杆、测钎和垂球。钢尺一般分为30m、50m等两种，最小分划为毫米。标杆一般长为13m，用来标定直线的方向。测钎主要用来标定所测尺段的起点和终点位置，平坦地区还用来计算量过的整尺段数。垂球主要用于倾斜地面量距时投点定位。,4.1钢尺量距,4.1.1钢尺量距的一般方法2直线定线将在直线方向上标定若干个分段点的工作，称为直线定线。经纬仪定线将经纬仪安置于A点，在B点竖立标杆，用经纬仪瞄准B点标杆，进行经纬仪定线，在视线方向上标定出分段点的位置。,图4.5平地距离丈量,4.1.1钢尺量距的一般方法3量距方法（1）平坦地区的距离丈量经纬仪定线，由AB往测，由BA返测，并计算往、返丈量的相对误差，则取往、返测平均值作为丈量结果。,4.1钢尺量距,4.1钢尺量距,往、返丈量距离之差D的绝对值除以往、返测平均值，并化成分子为1，分母为整数的分数形式，即为距离丈量的相对精度。,往测距离,返测距离,4.1.1钢尺量距的一般方法3量距方法（1）平坦地区的距离丈量,4.1钢尺量距,4.1.1钢尺量距的一般方法3量距方法（2）倾斜地面的距离丈量斜量法丈量A、B两点之间的倾斜距离L，然后再计算出水平距离D。a用过A、B两点的竖直角进行计算,（a）竖直角计算示意图,图4.7斜量法,4.1钢尺量距,4.1.1钢尺量距的一般方法3量距方法（2）倾斜地面的距离丈量b用两点之间的高差进行计算,（b）高差计算示意图,图4.7斜量法,4.1钢尺量距,4.1.2钢尺量距的成果整理1尺长方程式式中lt钢尺在t温度时的实际长度；l0钢尺的名义长度（标定长度）；l整尺段的尺长改正数；钢尺的膨胀系数；t0钢尺检定时的温度（或标准温度）；t丈量距离时钢尺的温度。,4.1钢尺量距,4.1.2钢尺量距的成果整理,3温度改正,2尺长改正,4倾斜改正,5水平距离计算,例在均匀坡度的地面上丈量长度为125.500m，两点高差为1.500m，丈量时的温度为25，试求实际水平距离为多少？钢尺的尺长方程式为,钢尺改正,温度改正,高差改正,水平距离,4.2视距测量,4.2.1视距测量的原理1视线水平时计算水平距离和高差的公式,(1)水平距离的计算公式,(2)高差的计算公式,图4.10视距测量原理,4.2视距测量,(1)水平距离的计算公式,图4.11视线倾斜时视距测量原理,(2)高差的计算公式,4.2.1视距测量的原理2视线倾斜时计算水平距离和高差的公式,4.2视距测量,4.2.2视距测量的观测与计算1.视距测量的观测步骤（1）在测站点A安置经纬仪，量取仪器高i，在B点竖立水准尺；（2）转动照准部，瞄准B点水准尺，分别读取中丝、上丝、下丝读数，读至mm，要求(M+N)/2-v3mm；（3）打开竖盘自动补偿开关，使竖盘指标线处于正确位置，读取竖盘读数L（或R）。,4.2视距测量,2.视距测量的计算步骤,(1)尺间隔计算,(2)竖直角计算(x=0),(3)水平距离计算,(4)高差计算,4.2视距测量,【例4.5】,4.3电磁波测量距离,4.3.1测距原理红外测距仪是采用CaAs（砷化镓）发光二极管发射红外光作为光源。在A点安置测距仪，在B点安置反光棱镜，进行测量。则A、B两点之间的水平距离D为,图4.12电磁波测距原理,图4.13相位测量原理,A,图4.14测距仪与经纬仪,4.4直线定向,确定地面上两点的相对位置时，必须确定两点之间水平距离，该直线与标准方向之间的水平夹角，以确定直线的方向。把确定直线与标准方向线之间的水平角度的关系，称为直线定向。,4.4直线定向,4.4.1标准方向的种类1真子午线方向通过地球表面上一点的真子午线的切线方向称为该点的真子午线方向，用N表示。2磁子午线方向过地球表面上一点的磁子午线的切线方向称为该点的磁子午线方向，用N表示。3坐标纵轴方向我国采用高斯平面直角坐标系，其每一投影带中央子午线的投影为坐标纵轴方向，即X轴方向。,4.4直线定向,4.4.2表示直线方向的方法测量工作中，表示直线方向的方法常用方位角和象限角来表示。1方位角由标准方向线的北端起顺时针方向量到某直线的水平夹角，称为该直线的方位角。角值在0360之间。根据标准方向线的不同，方位角又分为真方位角、磁方位角和坐标方位角三种。,图4.16方位角,4.4直线定向,4.4.2表示直线方向的方法1方位角（1）真方位角由真子午线方向线的北端起顺时针方向量到某直线的水平夹角，称为该直线的真方位角，用A表示。,图4.16a真方位角,4.4直线定向,4.4.2表示直线方向的方法1方位角（2）磁方位角由磁子午线方向线的北端起顺时针方向量到某直线的水平夹角，称为该直线的磁方位角，用Am表示。,图4.16b磁方位角,4.4直线定向,4.4.2表示直线方向的方法1方位角（3）坐标方位角由坐标纵轴方向北端起顺时针方向量到某直线的水平夹角，称为该直线的坐标方位角，用表示。,图4.16c坐标方位角,4.4直线定向,4.4.2表示直线方向的方法2象限角由标准方向线的北端或南端，顺时针或逆时针量到某直线的水平夹角，称为象限角，用R表示。其值在090之间。,图4.17象限角,4.4直线定向,3.象限角与坐标方位角之间的关系,象限,象限,象限,象限,4.4直线定向,4.4.3三种方位角之间的关系1真方位角与磁方位角之间的关系过地球表面上一点的真子午线方向与磁子午线方向之间的夹角称为磁偏角，用表示。磁子午线方向位于真子午线方向东侧，称为东偏，取正值。磁子午线方向位于真子午线方向西侧，称为偏，取负值。真方位角与磁方位角之间的关系,A,Am,N,N,图4.18真方位角与磁方位角,4.4直线定向,2真方位角与坐标方位角之间的关系过地面上一点的子午线的切线方向与坐标纵轴之间的夹角称为子午线收敛角，用表示。真方位角与坐标方位角之间的关系,图4.20真方位角与坐标方位角,图4.19子午线收敛角,4.4直线定向,3坐标方位角与磁方位角之间的关系已知某点的子午线收敛角和磁偏角，则坐标方位角与磁方位角之间的关系为,图4.21坐标方位角与磁方位角,4.4直线定向,4.4.4正、反坐标方位角如直线AB的坐标方位角可用AB或BA来表示。则称AB为正坐标方位角，BA为反坐标方位角，其关系如下,图4.22正反坐标方位角,4.4直线定向,4.4.5坐标方位角的推算,图4.23坐标方位角推算,右角计算坐标方位角,左角计算坐标方位角,4.5罗盘仪及其使用,4.5.1罗盘仪的构造罗盘仪是用来测定直线磁方位角的一种测量仪器，其主要部件有罗盘盒、瞄准器、基座等。,图4.24罗盘仪,竖直度盘,刻度盘,磁针,望远镜,调焦螺旋,物镜,目镜,竖直制动螺旋,4.5罗盘仪及其使用,4.5.1罗盘仪的构造1罗盘盒罗盘盒主要由磁针、刻度盘和顶针等组成。2刻度盘刻度盘一般为铜制或铝制圆环，其上共刻有360个刻划，每一刻划为1，按逆时针每隔10一个注记。,杠杆,刻度盘,磁针,图4.25罗盘盒,竖直度盘,4.5罗盘仪及其使用,4.