工程测量距离测量与直线定向西北矿业网独家提供

第4章距离测量与直线定向,4.1直接量距工具4.2卷尺量距方法4.3视距测量4.4电磁波测距4.5直线定向,实用工程测量,4.1直接量距工具钢尺、皮尺、玻璃纤维卷尺。,钢尺或玻璃纤维卷尺,皮尺,实用工程测量,测钎：用于标定尺段的起、终点,辅助工具,标杆（花杆）：用于标定直线,弹簧称、温度计,(1)定义：在待测两点的直线上标定若干点，以便分段丈量，此项工作称为直线定线。,(2)方法：目估定线法,4.2卷尺量距方法,A,B,甲,4.2.1直线定线,实用工程测量,过山头定线,A,B,A,B,甲,乙,甲、乙两人相互指挥，逐步到达A、B的连线上，数学上称为逐渐趋近法。,实用工程测量,4.2.2一般量距方法,测钎,钢尺长度,余长,1.平坦地面量距方法,实用工程测量,2.倾斜地面量距方法,方法：,(1)斜量法,(2)平量法,实用工程测量,4.2.3钢尺检定与尺长方程式,1.钢尺检定钢尺尺面上注记长度（如30m、50m等）叫名义长度。由于材料质量、制造误差和使用中变形等因素的影响，使钢尺的实际长度与名义长度常不相等。为了保证量距成果的质量，钢尺应定期进行检定。钢尺检定应送计量单位或设有比长台的测绘单位检定，求出被检尺的实际长度和尺长方程式。检定后给出尺长方程式，例如,实用工程测量,2.钢尺的尺长方程式钢尺在量距时的实际长度与其名义长度、量距温度的关系方程式。,-钢尺名义长度,-钢尺膨胀系数。即温度升降1度1米钢尺伸缩的长度其值一般为1.1510-51.2510-5,-钢尺检定时的温度,-量距时的温度,-钢尺的尺长改正l=l-l0l钢尺在温度t0时的长度,例如,实用工程测量,4.2.4精密量距法1.精密量距的步骤,(1)定线：用经纬仪定线。,(2)量距：,用串尺法，每尺段串动尺子量3次，用弹簧称控制拉力，并读丈量时的温度。,(3)测量各桩顶的高差：用水准测定高差，以便作倾斜改正。,A、B之间的距离=前端尺读数b-后端尺读数a,(a)对每尺段都要作三项改正,倾斜改正,温度改正,尺长改正,改正后距离：,(4)量距成果整理,将改正后的各尺段长相加便得距离全长,(b)量距精度计算：,往返较差的相对误差：,(恒为负),【例】检定30M钢尺的实际长度为30.0025m，检定时的温度t。为20，用该钢尺丈量某段距离为120.016m，丈量时的温度t为28，已知钢尺的膨胀系数为1.2510-5，求该钢尺的尺长方程式和该段的实际距离为多少？,解：根据给定的巳知数据可写出尺长方程式：lt=30+0.0025+1.2510-530(t-20)该段的实际距离：D=120.016+ld+lt=120.016+(0.0025/30)120.016+1.2510-5(28-20)120.016=120.038m,实用工程测量,钢尺编号：NO:11钢尺膨胀系数：0.000012钢尺检定时温度t0：20钢尺名义长度l0：30m钢尺检定长度l：30.0025m钢尺检定时拉力：100N,尺段编号,实测次数,前尺读数(m),后尺读数(m),尺段长度(m),温度,高差(m),温度改正(mm),尺长改正(mm),倾斜改正(mm),改后尺段长(m),A1,1,29.9360,0.0700,29.8660,25.8,-0.152,+2.1,+2.5,-0.4,29.8694,2,400,755,645,3,500,850,650,平均,29.8652,总和,精密量距记录计算表,(1)定线误差:所量的为折线，结果偏大。目估定线偏差0.1m，影响极小。(2)尺长误差：高精度量距应加尺长改正。(3)温度测定误差：应测定钢尺本身的温度。(4)拉力不均匀误差：高精度量距应使用弹簧称控制拉力。(5)钢尺倾斜误差：高精度量距应加倾斜改正。(6)钢尺对点及读数误差：误差性质是属偶然误差，丈量时应认真，采用多次丈量。,4.1.5钢尺量距误差及注意事项,返回,实用工程测量,视距测量是利用望远镜内的视距装置配合视距尺，根据几何光学和三角测量原理，同时测定距离和高差的方法。,4.2视距测量,实用工程测量,从图中AFBaFb可得,图中望远镜的视准轴垂直于标尺，L1为物镜，其焦距为f1，L2为调焦透镜，焦距为f2，调节L2可以改变L1与L2之间的距离e。图中虚线表示的透镜L称等效透镜，它是L1与L2两个透镜共同作用的结果。等效透镜的焦距f，经推算得：，称之为等效焦距。改变e值，就可改变等效焦距，从而使远近不同的目标清晰地成象在十字丝平面上。,式中f为等效焦距，l为视距尺间隔，p为上下丝间距。,仪器竖轴至标尺的距离D为,D=d+f1+,令，称视距乘常数；f1+=C，称视距加常数。在设计时可使K=100，C=0，则视距公公式献为,实用工程测量,2.倾斜地视距测量,水平距D公式：,高差h公式：,h=Dtan项称初算高差i为仪器高v为中丝高,K为视距常数，K=100l为尺间隔，上下丝读数差,即l=MNa为竖角,视距测量实习记录表,测站名称：A仪器高：1.40m测站高程：50.00m班级：小组：,说明：第1次，中丝对标尺仪器高位置观测，第2次，中丝对标尺2米位置观测。,4.3.3视距测量的误差及注意事项,1.视距测量的误差,（1）读数误差尺间隔由上下丝读数之差求得，计算距离时用尺间隔乘100，因此读数误差将扩大100倍影响所测的距离。即读数误差为1mm，影响距离误差为0.1m。（2）标尺倾斜的误差,（3）竖角测量的误差,竖角测量的误差对距离影响不大，对高差影响较大，每百米高差误差3cm。根根据分析和实验数据证明，视距测量的精度一般约达1/300,(2)按测程分类,4.4光电测距4.4.1光电测距概况,钢尺量距劳动强度大，工作效率低，精度不高。光电测距仪具有测程远、精度高、作业速度快等优点。,光电测距,1、脉冲法测距：直接测定光脉冲在测线两端往返传播的时间t，求出距离D的方法。,4.4.2光电测距原理,A,B,红外光电测距仪脉冲法原理图,测距公式：,式中：c=c0/n，C0为光在真空中的速度，n为大气的折射率，t为发射脉冲与接收脉冲的时间差。,光电测距仪,调制电磁波,反射镜,反射波,A,B,相位法测距公式：,2、相位法测距,相位法测距公式,设测距仪在A点发出的调制光，被B点反光镜反射后，又回到A点所经过的时间为t。设AB距离为D，调制光来回经过2D的路程，调制光的周期为2，它的波长为，接收时的相位比发射时的相位延迟了，波的个数为/2，它必然包含整波N及尾数N数，则,中国常州大地测距仪厂,4.4.3D3030E红外光电测距仪,D3030E各部件名称,D3030E键盘图,南方测距仪操作键盘,POWER-电源开关V/H-天顶距、水平角输入键T/P/C-温度、气压、棱镜常数输入键SIG-电池电压、光强显示键AVE-单次测量、平均测距键MSR-连续测距键ENT-输入、清除输入X.Y.Z-测站三维坐标输入X/Y/Z-显示目标三维坐标S/H/V-S斜距、H平距、V高差SO-定线放样预置TRK-跟踪测距RST-照明开关、复位,单棱镜,三棱镜,(A),(B),(C),(D),反射棱镜,4.4.4测距仪测距精度公式,1.测距仪的标称精度公式是：mD=(a+bD)式中a为固定误差，b为比例误差，a以mm为单位，b以mm/km为单位,D以km为单位的距离。或写成：mD=(a+bppmD)式中ppm为百万分之一，即10-6。例如：某测距仪精度公式为mD=(5mm+5ppmD)则表示该仪器的固定误差为5mm，比例误差为510-6。若用此仪器测定1km距离，其误差为mD=(5mm+510-61km)=10mm。,2.光电测距的误差,主要有三种：固定误差，比例误差及周期误差。(1)固定误差：它与被测距离无关，主要包括仪器对中误差、仪器加常数测定误差及测相误差。测相误差主要有数字测相系统误差、照准误差和幅相误差。(2)比例误差：它与被测距离成正比，主要包括：大气折射率的误差，在测线一端或两端测定的气象因素不能完全代表整个测线上平均气象因素。调制光频率测定误差，调制光频率决定测尺的长度。(3)周期误差：由于送到仪器内部数字检相器不仅有测距信号，还有仪器内部的窜扰信号，而测距信号的相位随距离值在0360内变化。因而合成信号的相位误差大小也以测尺为周期而变化，故称周期误差。,4.5.1.标准方向种类(1)真子午线方向：地面某点指向地球北极的方向。(2)磁子午线方向：磁针自由静止时，北端所指的方向。(3)坐标纵轴方向：高斯克吕格平面直角坐标系的坐标纵轴方向。,4.5直线定向,确定某直线与标准方向之间的关系称为直线向。,真子午线：地球某点P与地球真南北极所作的平面与地球面的交线。,真子午线方向：通过某点其真子午线的切线方向。,磁子午线：地球某点与地磁南北极所作的平面与地球面的交线。磁子午线方向：通过某点其磁子午线的切线方向。磁针北端所指的方向偏于真子午线方向东称为东偏，规定为正；偏于西则称为西偏，规定为负。我国的磁偏角基本在+6和10之间。北京地区的磁偏角为西偏，约-5-6。,(1)方位角：(a)定义：从标准方向北端开始顺时针方向至该直线的水平角，称为该直线的方位角。用A表示。,(b)特点：从标准方向北端起；顺时针；方位角的范围：0360。,4.5.2直线方向的表示方法,0,1,2,3,4,A01,A02,A03,A04,N,S,(2)方位角种类：真方位角A真、磁方位角A磁、坐标方位角,1,2,真方位角与磁方位角的关系：A真=A磁+为磁偏角,东偏为+,西偏为-,A真,西偏为-,真北,坐标方位角,关于子午线收敛角,式中L-A、B两点的距离（纬线长）j-A、B两点的平均纬度R-地球半=206265,子午线收敛角：某点轴北方向与该点的真北方向夹角。轴北偏东为正，偏西为负。,A真=+A真=A磁+A磁+=+=A磁+=A磁+m,磁偏角,磁坐偏角,坐标方位角,(2)象限角：定义：从标准方向北端或南端开始，顺时针或逆时针方向至该直线的水平角，称为该直线的象限角。用R表示。,特点：(a)象限角的范围：090，并需注明象限名称。例如NE30,