第四章距离测量与直线定向学习教案

1、会计学1第四章距离测量与直线第四章距离测量与直线(zhxin)定向定向第一页，共54页。垂球垂球钢尺钢尺(n ch)端点尺和端点尺和刻线尺刻线尺钢尺钢尺(n ch)测测钎标杆标杆弹簧秤弹簧秤第1页/共54页第二页，共54页。二、二、 钢尺量距的一般钢尺量距的一般(ybn)(ybn)方法方法 1、直线定线标定各尺段端点在同一直线上的工作(gngzu)称为直线定线。第2页/共54页第三页，共54页。2、平坦(pngtn)地面的量距A、B两点间的水平(shupng)距离为：qnlD式中：n 尺段数； l 钢尺(n ch)的尺长； q 不足一整尺的余长。第3页/共54页第四页，共54页。 为了校核(x

2、io h)、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DDDK1 平坦(pngtn)地区钢尺量距相对误差不应大于1/3000第4页/共54页第五页，共54页。3、倾斜(qngxi)地面丈量 在困难地区钢尺(n ch)量距相对误差不应大于1/1000 当地面(dmin)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。第5页/共54页第六页，共54页。三、钢尺量距精密(jngm)方法（1/10000） 1、经纬仪定线 将经纬仪安置于A点

3、，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(fngxing)上，另一条垂直AB方向(fngxing)，以其交点作为钢尺读数的依据。A1325B4第6页/共54页第七页，共54页。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2mm，取三段丈量结果的

4、平均值作为尺段的最后结果。 随之进行返测，如要进行温度和倾斜(qngxi)改正，还要观测现场温度和各桩顶高差。第7页/共54页第八页，共54页。经过检定的钢尺(n ch)长度可用尺长方程示：000)(lttlllt温度为t时的钢尺(n ch)实际长度；钢尺(n ch)的名义长度；尺长改正值，即温度在 时钢尺(n ch)全长改正数；钢尺(n ch)膨胀系数，一般取=1.25 钢尺(n ch)检定时的温度；量距时的温度。tl0ll0tt105)(10C0t四、 尺长方程(fngchng)第8页/共54页第九页，共54页。五、钢尺量距成果(chnggu)整理 精密量距结果应进行(jnxng)以下三项

5、改正1、尺长改正(gizhng)2、温度改正lllld0lttlt)(0l 全长改正数0l 名义长度0l 任一尺段 钢尺膨胀系数 t 丈量时温度 t0 标准温度第9页/共54页第十页，共54页。当为斜距时应换算(hun sun)成平距d，则倾斜改正值为：llhllhlldlh21222122)1 ()(将上式 项展开(zhn ki)成级数： 2122)1 (lh3424422821)821 (lhlhlhlhllh取第一项lhlh223.倾斜(qngxi)改正 每一尺段改正后的水平距离为：htdlllld第10页/共54页第十一页，共54页。例题：用尺长方程为例题：用尺长方程为的钢尺实测的钢尺

6、实测ABAB尺段（如图），长度尺段（如图），长度l=29.896m,Al=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(wnd)t=25.8(wnd)t=25.8C,C,试求试求ABAB尺段的水平距离。尺段的水平距离。mCtCmmlt30)20(1025. 10025. 030015 解：解：1 1）尺长改正）尺长改正(gizhng)(gizhng)mmlllld0025.0)896.29300025.0(0第11页/共54页第十二页，共54页。3 3）倾斜）倾斜(qngxi)(qngxi)改正改正4 4）A-BA-B尺段水平尺段水

7、平(shupng)(shupng)距离距离mmmlhlh0012.0896.292)272.0(222mlllldhtd900.292 2）温度）温度(wnd)(wnd)改正改正mmCCClttlt0022.0896.29)208.25(1025.1)(001050第12页/共54页第十三页，共54页。六、钢尺六、钢尺(n ch)量距误差及注量距误差及注意事项意事项1、尺长误差(wch)2、温度误差(wch)3、拉力误差(wch)4、钢尺倾斜误差(wch)5、定线误差(wch)6、丈量误差(wch)返回第13页/共54页第十四页，共54页。 普通视距测量的精度一般普通视距测量的精度一般为为1/

8、2001/300，但由于，但由于(yuy)操作简便，不受地形操作简便，不受地形起伏限制，可同时测定距离起伏限制，可同时测定距离和高差，被广泛用于测距精和高差，被广泛用于测距精度要求不高的地形测量中。度要求不高的地形测量中。第14页/共54页第十五页，共54页。一、普通(ptng)视距测量原理 视距测量是利视距测量是利用视距丝配合用视距丝配合(pih)标尺读数标尺读数来完成的。来完成的。望远镜十字丝环望远镜十字丝环视距丝视距丝第15页/共54页第十六页，共54页。对于倒像望远镜：下丝在标尺上的读数(dsh)为a，上丝在标尺上的读数(dsh)为b，视距间隔 l（l=a-b），则水平距离D有：KlD

9、lD2211h2 固定值固定值（约（约34342323）1a2a1b2b1v2vl2l112AD1D2ih2、视距测量(cling)原理通常(tngchng)情况下k=100lKlD100第16页/共54页第十七页，共54页。视准轴水平视准轴水平(shupng)时的视距公式为：时的视距公式为：lKlD100测站点到立尺点的高差测站点到立尺点的高差(o ch)为：为：vihi 仪器仪器(yq)高，是桩顶到仪器高，是桩顶到仪器(yq)水水 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。l12a2b2vl22h211a1b1vD1D2Aih2第17页/共54页第十八页，共54页

10、。图中图中bboaao90obboaa设设ablbal,则则coscoscoslobaobooaloAiDaabBvbLh 原理(yunl)：第18页/共54页第十九页，共54页。倾斜距离倾斜距离L为：为：cosKllKL2coscosKlLDviKlhviDh2sin21tan或或oAiDaabBvbLh 计算(j sun)：水平水平(shupng)距离距离D为：为： 高差高差(o ch)h为：为：第19页/共54页第二十页，共54页。例题：如上图，在例题：如上图，在A点量取经纬仪高度点量取经纬仪高度i=1.400m，望远镜照准，望远镜照准B点标尺，中丝、点标尺，中丝、上丝、下丝读数上丝、下

11、丝读数(dsh)分别为分别为v=1.400m，b=1.242m，a=1.558m，=327 ,试求试求A、B两点间的水平距离和高差。两点间的水平距离和高差。解：解：1）尺间距）尺间距(jin j)2）水平）水平(shupng)距离距离3）高差）高差mmbal316.0)242.1558.1(mmKlD49.31723cos316. 0100cos22mmmmviDh90.140.140.1723tan49.31tan第20页/共54页第二十一页，共54页。4、 视距测量误差及注意事项此外还有：标尺分划误差此外还有：标尺分划误差(wch)、竖直角观、竖直角观测误差测误差(wch)、 视距常数误差

12、视距常数误差(wch)等。等。视距测量视距测量(cling)差差返回第21页/共54页第二十二页，共54页。 电磁波测距仪是用电磁波（光波或微波）作为 载波传输测距信号以测量(cling)两点间距离的一种方法。 电磁波测距仪的分类(fn li)： 1、光电测距仪 （可见光、红外光、激光） 2、微波测距仪 （无线电波、微波）红外测距仪红外测距仪第22页/共54页第二十三页，共54页。 电磁波测距仪的优点(yudin)： 1、测程远、精度高。 2、受地形限制少等优点(yudin)。 3、作业快、工作强度低。 建筑工程测量(cling)中应用较多的是短程 红外光电测距仪。第23页/共54页第二十四页

13、，共54页。 光电测距仪是通过测量光波(gungb)在待测距离D上 往、返传播的时间t2D，计算待测距离D：式中：式中：c 光波光波(gungb)在空气中的传在空气中的传播速度播速度D221ctD一、测距原理(yunl)第24页/共54页第二十五页，共54页。二、测距方法(fngf) 光电测距仪按照(nzho)t2D的不同测量方式，可分为：脉冲式（直接(zhji)测定时间）相位式（间接测定时间）第25页/共54页第二十六页，共54页。1、脉冲(michng)式 脉冲式光电测距仪是将发射光波的光强调(qing dio)制成一定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲在待测距离上往返传播的时间来计算距离

14、。脉冲(michng)测距原理图002fqqTtD：脉冲的振荡频率0fq：计数器计得的时钟 脉冲个数 计数器只能记忆整数个时钟脉冲，不足一周期的时间被丢掉了。测距精度较低，一般在“米”级，最好的达“分米”级。第26页/共54页第二十七页，共54页。2、相位(xingwi)式 相位式光电测距仪是将发射光强调制成正弦波的形式，通过测量正弦光波(gungb)在待测距离上往、返传播的相位移来解算时间。 将返程(fn chn)的正弦波以棱镜站为中心对称展开后的图形：N2第27页/共54页第二十八页，共54页。由于(yuy)D2 2 tft，所以(suy)fNt22）（NN2)2(2NfcD则：式中 ，2

15、N10 Nm103C8取，则不同的调制频率(pnl)对应的测尺长见下表：调制频率测尺长2ZMH15ZMH5 . 7ZMH5 . 1ZKH150ZKH7510m20m100m1km2km 调制频率越大，测尺长度越短。第28页/共54页第二十九页，共54页。 相位式测距仪的基本(jbn)工作原理图：1、由发射系统发射一个调制光波，同时(tngsh)至检相器；2、调制光波在待测距离上传播，反射镜反射后，经接 收系统进入检相器；3、检相器将发射信号与接收信号进行相位比较，测出 相位差 ；4、每改变频率f 后的调制光波，测出一个 ，组合后经 微处理器计算显示结果。第29页/共54页第三十页，共54页。三

16、、测程及测距仪的精度(jn d)：1、测程：测距仪一次所能测的最远距离。短程(dun chn)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。 第30页/共54页第三十一页，共54页。2、测距仪的精度、测距仪的精度(jn d)：)10(6bDamD式中：式中：mD 测距中误差测距中误差(wch)，单位为，单位为mm； a 固定误差固定误差(wch)，单位为，单位为mm； b 比例误差比例误差(wch)； D 以以km为单位的距离。为单位的距离。 RED mini短程红外测距仪的精度为短程红外测距仪的精度为 当距离当距离D为为0.6km时，测距精度

17、是时，测距精度是mD=5.8mm。 ( 通常通常(tngchng)写作写作ppm)1055(6DmmmD610第31页/共54页第三十二页，共54页。四、RED mini红外测距仪各种反射各种反射(fnsh)棱镜棱镜经纬仪与测距仪配接经纬仪与测距仪配接测距仪功能测距仪功能(gngnng)键盘键盘1、仪器(yq)简介：第32页/共54页第三十三页，共54页。 经纬仪瞄准觇牌中心的视线与测距仪瞄 准反射棱镜中心的视线保持(boch)平行。 调整经纬仪望远镜，使十字(sh z) 丝对 准反射棱镜的觇牌中心 调整测距仪望远镜，使十字(sh z)丝对准反射棱镜中心第33页/共54页第三十四页，共54页。

18、2、距离、距离(jl)计计算：算：1 1）仪器）仪器(yq)(yq)常数改正（测距仪的乘常数常数改正（测距仪的乘常数R R和加常数和加常数K K）加常数加常数(chngsh)K=L L （mm）乘常数乘常数R的单位是的单位是mm/km对于观测值为对于观测值为L 的距离，其常数改正值为：的距离，其常数改正值为：LRKLk第34页/共54页第三十五页，共54页。2 2）气象）气象(qxing)(qxing)改正改正RED mini测距仪的气象测距仪的气象(qxing)改正公式为：改正公式为：LtPLt003661.013872.096.278式中：式中：Lt气象改正值，单位气象改正值，单位(dnw

19、i)为为mm； P测站气压，单位测站气压，单位(dnwi)为为mmHg， 1 mmHg=133.322Pa； t测站温度，单位测站温度，单位(dnwi)为为C； L距离，单位距离，单位(dnwi)为为km 。第35页/共54页第三十六页，共54页。3 3） 倾斜倾斜(qngxi)(qngxi)改正改正cosLD LL经过常数改正经过常数改正(gizhng)(gizhng)和气象改和气象改正正(gizhng)(gizhng)后的距；后的距；经纬仪测定的测线竖直角。经纬仪测定的测线竖直角。第36页/共54页第三十七页，共54页。五、光电测距的注意事项(1) (1) 防止日晒雨淋，在仪器使用防止日晒

20、雨淋，在仪器使用(shyng)(shyng)和运输中应和运输中应注意防震。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，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镜站的后面不应有反光镜和强光源(gungyun)(gungyun)等背景等背景干扰。干扰。(6) (6)

21、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。返回第37页/共54页第三十八页，共54页。 确定直线确定直线(zhxin)(zhxin)与标准方向之间的水与标准方向之间的水平角度称为直线平角度称为直线(zhxin)(zhxin)定向。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第38页/共54页第三十九页，共54页。1、真子午线方向(fngxing) 通过(tnggu)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真子午线的切线方向P1P2第39页/共54页第四十页，共54

22、页。 真子午线方向是用天文(tinwn)测量方法或用陀螺经纬仪测定的。 陀螺仪陀螺仪GP1-2AGP1-2A第40页/共54页第四十一页，共54页。2磁子午线方向(fngxing) 磁子午线方向是磁针(czhn)在地球磁场的作用下，磁针(czhn)自由静止时其轴线所指的方向。AP PPP北极北极(bij) P(bij) P 磁磁北极北极(bij)(bij)第41页/共54页第四十二页，共54页。 磁子午线方向磁子午线方向(fngxing)可用罗盘仪测定。可用罗盘仪测定。 DQL-1DQL-1型森林型森林(snln)(snln)罗盘仪罗盘仪DQL-1BDQL-1B型森林型森林(snln)(snl

23、n)罗盘仪罗盘仪第42页/共54页第四十三页，共54页。3坐标(zubio)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(zuwi)标准方向。xyoP1P2高斯高斯(o s)平面直角坐平面直角坐标系标系第43页/共54页第四十四页，共54页。1、方位角1）方位角的定义(dngy) 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(chn wi)该直线的方位角；其角值范围为0 360。12标准方向北端标准方向北端方位角方位角22222第44页/共54页第四十五页，共54页。标标准准(biozhn)方方向向真子午线方向真子午线

24、方向(fngxing)磁子午线方向磁子午线方向(fngxing)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AmA1第45页/共54页第四十六页，共54页。 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(tu sun)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。xyoP1P2坐标北与真北的关系坐标北与真北的关系第46页/共54页第四十七页，共54页。2）几种(j zhn)方位角之间的关系 mAAAmA2磁北磁北(c bi)真北真北(zhn bi)坐标北坐标北AmA1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。第47页/共54页第四十八页，共54页。3 3）正、反坐标）正、反坐标(zubio)(zubio)方位角方位角 直线直线1-2 1-2 ：点：点1 1是起点是起点(qdin)(qdin)，点，点2 2是终是终点。点。12 12 正坐标正坐标(zubio)(zubio)方位角；方位角；2121 反反坐标方位角。坐标方位角。2112x