04 距离测量和直线定向

1、 测量地面两点之间的水平距离水平距离。 卷尺量距1/30001/30000 普通视距1/300 电磁波测距 1/100000 垂球垂球 钢尺钢尺端点尺和刻线尺端点尺和刻线尺 钢尺钢尺 测测钎 标杆标杆 弹簧秤弹簧秤 （一）钢卷尺（一）钢卷尺 钢卷尺有：钢卷尺有：20米、米、30米、米、50米等几种。米等几种。 由钢带制成。由钢带制成。 （二）皮尺（二）皮尺 皮尺又称布带尺。有皮尺又称布带尺。有20米、米、30米和米和50米数种。米数种。 （三）丈量工具（三）丈量工具 丈量工具有：标杆、测钎、垂球、弹簧丈量工具有：标杆、测钎、垂球、弹簧 和温度计。和温度计。 标定各尺段端点在同一直线上的工作称为

2、直线定线直线定线。 （一）目测定线 B 2 1 A （二）用经纬仪定线 1.用经纬仪在两点间定线用经纬仪在两点间定线 B 2 3 1 A 用经纬仪延长直线用经纬仪延长直线 C B A 1、平坦地面的量距 A、B两点间的水平距离为： qnlD 式中：n 整尺段数； l 钢尺的尺长； q 不足一整尺的余长。 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：

3、22 hSD h DSD S2 h D 2 h 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： D 平均 D 返往 平均 DD D K 1 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 经过检定的钢尺长度可用尺长方程式： 000 )(lttlllt 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。 t l 0 l l

4、 0 t t 105 )(10 C 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5cm10cm，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。 A1325B4 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(30 m钢尺，标准拉力为100 N)。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

5、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 0 D l k D k k 尺长方程式中尺长改正值 0 l 名义长度 D 量得长度 1)计算丈量长度D 11 nn iii ii Ddab 3) 温度改正 )( 0 ttDD t 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： 2 2 D h D h 4) 倾斜改正（高差改正）

6、5）经过各项改正后的水平距离D为： htk DDDDD 6) 求相对误差 D DD m D 返往 均 例题：用尺长方程为例题：用尺长方程为 的钢尺实测的钢尺实测A AB B尺段尺段, ,长度长度DD=29.896m,A=29.896m,A、B B 两点间高差两点间高差h=0.272m,h=0.272m,测量时的温度测量时的温度t=25.8t=25.8C,C, 试求试求A AB B尺段的水平距离。尺段的水平距离。 mCtCmmlt30)20(1025. 10025. 030 015 解解：1 1）尺长改正）尺长改正 mmD l k D k 0025.0)896.29 30 0025.0 ( 0

7、3 3）倾斜改正）倾斜改正 4 4）A-BA-B尺段水平距离尺段水平距离 m m m D h D h 0012.0 896.292 )272.0( 2 22 mDDDDD htk 900.29 2 2）温度改正）温度改正 m mCCC DttD t 0022.0 896.29)208.25(1025.1 )( 00105 0 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 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 返回 视距测量的精度一 般为1

8、/2001/300，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。 一、普通视距测量原理 视距测量是视距测量是 利用利用视距丝视距丝配配 合合标尺标尺读数来读数来 完成的。完成的。 望远镜十字丝环望远镜十字丝环 视距丝视距丝 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： K l D l D 2 2 1 1 h2 固定值固定值 （约（约34342323） 1 a 2 a 1 b 2 b 1 v 2 v l2 l1 1 2 A D1 D2 i h2 、视距测量原理 通常

9、情况下k=100 lKlD100 视准轴水平时的视准轴水平时的视距视距公式为：公式为： lKlD100 测站点到立尺点的测站点到立尺点的高差高差为：为： vih i 仪器高，是桩顶到仪器水仪器高，是桩顶到仪器水 平轴的高度；平轴的高度； v 中丝在标尺上的读数。中丝在标尺上的读数。 l1 2 a 2 b 2 v l2 2 h2 1 1 a 1 b 1 v D1 D2 A i h2 图中图中 bboaao 90obboaa 设设ablbal,则则 cos coscos l obaobooal o A i D a a b B v b L h 原理： 倾斜距离倾斜距离L为：为： cosKllKL 2

10、 coscosKlLD viKlh viDh 2sin 2 1 tan 或或 o A i D a a b B v b L h 计算： 水平距离水平距离D为：为： 高差高差h为：为： 例题：例题：如上图，在如上图，在A点量取经纬仪高度点量取经纬仪高度i=1.400m，望远，望远 镜照准镜照准B点标尺，中丝、上丝、下丝读数分别为点标尺，中丝、上丝、下丝读数分别为v=1.400m， b=1.242m，a=1.558m，=3=32727,试求试求A、B两点间的水两点间的水 平距离和高差。平距离和高差。 解：解：1）尺间距）尺间距 2）水平距离）水平距离 3）高差）高差 mmbal316.0)242.1

11、558.1( mmKlD49.31723cos316. 0100cos 22 m mmm viDh 90.1 40.140.1723tan49.31 tan 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、此外还有：标尺分划误差、竖直角观

12、测误差、 视距常数误差等。视距常数误差等。 视距测量误差视距测量误差 返回 B 测距仪测距仪(EDM instrument) 反光棱镜反光棱镜(reflector) CtS 2 1 全站仪、棱镜照片全站仪、棱镜照片 一、原理一、原理 二、分类二、分类 1按测程分：短程、中程、远程。按测程分：短程、中程、远程。 2按传播时间按传播时间t的测定方法分：脉冲法测距、的测定方法分：脉冲法测距、 相位法测距。相位法测距。 3 3按测距仪所使用的光源分：微波、激光、红按测距仪所使用的光源分：微波、激光、红 外光。外光。 4 4按测距精度分：按测距精度分：级、级、级、级、级。级。 注：测距误差及标称精度 测

13、距仪测距误差可表示为：测距仪测距误差可表示为： 式中，式中，A固定误差；固定误差；B比例误差系数。比例误差系数。 如：某测距仪出厂时的标称精度：如：某测距仪出厂时的标称精度：（5 510-6D）mm，简称，简称“5+5” )(:)( 222 DBAmDBAm DD 简写为 三、使用一般安装在经纬仪上使用。 1、常数预置、常数预置 （1）设置棱镜常数（设置棱镜常数（PRISM）。）。 一般：原配棱镜为零，国产棱镜多为一般：原配棱镜为零，国产棱镜多为-30mm-30mm。 （2）置乘常数。）置乘常数。 输入气温、气压或用有关公式计算出值后输入气温、气压或用有关公式计算出值后, ,再输入。再输入。

14、cos 斜平 DD 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)(1) 防止日晒雨淋，在仪器使用和运输中应注意防震。防止日晒雨淋，在仪器使用和运输中应注意防震。 (2)(2) 严防阳光及强光直射物镜，以免损坏光电器件。严防阳光及强光直射物镜，以免损坏光电器件。 (3)(3) 仪器长期不用时，应将电池取出。仪器长期不用时，应将电池取出。 (4)(4) 测线应离开地面障碍物一定高度

15、，避免通过发热体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。和较宽水面上空，避开强电磁场干扰的地方。 (5)(5) 镜站的后面不应有反光镜和强光源等背景干扰。镜站的后面不应有反光镜和强光源等背景干扰。 (6)(6) 应在大气条件比较稳定和通视良好的条件下观测。应在大气条件比较稳定和通视良好的条件下观测。 返回 确定直线与确定直线与标准方向标准方向之间的水平角度称为之间的水平角度称为 直线定向。直线定向。 标标 准准 方方 向向 真子午线方向真子午线方向 磁子午线方向磁子午线方向 坐标纵轴方向坐标纵轴方向 1、真子午线方向 通过地球表面某通过地球表面某

16、点的点的真子午线的切线真子午线的切线 方向方向，称为该点的真，称为该点的真 子午线方向。子午线方向。 真子午线的切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。 陀螺仪陀螺仪GP1-2AGP1-2A 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。 A P P P P北极北极 P P 磁北极磁北极 磁子午线方向可用罗盘仪测定。磁子午线方向可用罗盘仪测定。 DQL-1DQL-1型森林罗盘仪型森林罗盘仪 DQL-1BDQL-1B型森林罗盘仪型森林罗盘仪 3坐标纵轴方向 我国采用高斯平面直 角坐标系，6带或3

17、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。 x y o P1 P2 高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系 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 标准方向北端标准方向北端 方位角方位角 2 2 2 2 2 标标 准准 方方 向向 真子午线方向真子午线方向 磁子午线方向磁子午线方向 坐标纵轴方向坐标纵轴方向 真方位角（真方位角（A） 磁方位角（磁方位角（Am） 坐标方位角（坐标方位角（ ） 2 磁北磁北 真北真北 坐标北坐标北 Am A 1 由于地面各点的真

18、北由于地面各点的真北 （或磁北）方向互不平（或磁北）方向互不平 行，用真（磁）方位角行，用真（磁）方位角 表示直线方向会给方位表示直线方向会给方位 角的推算带来不便，所角的推算带来不便，所 以以在一般测量工作中，在一般测量工作中， 常采用坐标方位角来表常采用坐标方位角来表 示直线方向示直线方向。 x y o P1 P2 坐标北与真北的关系坐标北与真北的关系 2）几种方位角之间的关系 m AA A m A 2 磁北磁北 真北真北 坐标北坐标北 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

19、西侧时， 和为负。 3 3）正、反坐标方位角）正、反坐标方位角 直线直线1-2 1-2 ：点：点1 1是起点，点是起点，点2 2是终点。是终点。 1212 正正坐标方位角；坐标方位角； 2121 反反坐标方位角。坐标方位角。 21 12 x yo x x 1 2 180 1221 180 2112 180 正反 直线直线2-12-1： 所以一条直线的正、反坐标方位角互差180 1212已知，通过连测求得已知，通过连测求得1212边与边与2323边的连接边的连接 角为角为2 2 （右角）、（右角）、 2323边与边与3434边的连接角为边的连接角为 3 3（左角），现推算（左角），现推算2323、3434。 1 2 3 4 x x x23 34 12 2 3 前进方向前进方向 21222123 180 1 2 3 4 x x 23 12 2 21 前进方向前进方向 x 34 3 32 32333234 180 由图中分析可知：由图中分析可知： 推算坐标方位角的通用公式： 左 右后前 180 注意：注意： 计算中，若前360，减360； 若前360 （4