第四章-距离测量与直线定向(1)..ppt

1、,第四章 距离测量与直线定向,垂直角观测,钢尺量距 视距测量 光电测距 直线定向,主要内容,垂直角观测,如果能测出两点之间的水平距离并确定这两点连成的直线方向，就能确定两点在平面直角坐标系的相对位置。 如果已知某点的绝对位置，则能进一步确定另一点的绝对位置。,为什么要进行距离测量和直线定向？,垂直角观测,钢尺量距的一般方法 钢尺量距的精密方法 钢尺量距的误差来源与注意事项,第一节 钢尺量距,垂直角观测,一、钢尺量距的一般方法,钢尺 钢尺是钢制的带尺，常用钢尺宽10-15mm，厚0.2-0.4mm；长度有20m、30m及50m几种，卷放在圆形盒内或金属架上。,1、量距的工具,垂直角观测,一、钢尺

2、量距的一般方法,钢尺的基本分划为厘米，在每米及每分米处有数字注记。 有的钢尺在起点处一分米内刻有毫米分划；有的钢尺，整个尺长内都刻有毫米分划。 由于尺的零点位置的不同，有端点尺和刻线尺的区别。端点尺是以尺的最外端作为尺的零点，刻线尺是以尺前端的一刻线作为尺的零点。,1、量距的工具,端点尺与刻线尺,垂直角观测,量距的工具,其他工具 标杆：标杆长2-3m，直径3-4cm，杆上涂以20cm间隔的红白漆，以便远处清晰可见，用于标定直线; 测钎：测钎用细钢筋制成(粗铁丝制成)，用来标志所量尺段的起、迄点和计算已量过的整尺段数; 垂球：垂球用来投点; 弹簧秤：控制拉力; 温度计：测定温度.,其他工具,垂直

3、角观测,一、钢尺量距的一般方法,当所测距离较长或地势起伏较大时，为使量距方便，可分段丈量。 为使所量线段在同一直线上，需要将每一尺段首尾的标杆标定在待测直线上，即在直线上标定若干点，使这些点在同一直线上,这一工作称为直线定线。 钢尺量距的直线定线直线定线的方法有目视定线和经纬仪定线。一般量距用目视定线，经纬仪定线适用于精密量距时。,2、直线定线,垂直角观测,目视定线方法,A、B为待测距离的两个端点，先在该两端点上竖立标杆; 测量员甲站在A点后12m处，由A瞄向B，使视线与标杆边缘相切，然后甲指挥乙持标杆1左右移动，直到A、1、B三根标杆位于同一直线上，然后将标杆竖直地插下。 直线定线一般应由远

4、及近。,A,B,甲,垂直角观测,经纬仪定线纵丝法,垂直角观测,3、量距方法,（1）平坦地面的丈量方法,准备工作 主要工具：钢尺、垂球、测钎、测杆等。 工作人员：拉尺员、读数员、记录员。 场地要求：比较平坦、并进行定线。 在平坦地面进行一般方法的量距时，先丈量若干整尺段（整尺段数n等于后尺手手中的测钎数），最后量得余长q。,垂直角观测,平坦地面的丈量方法,清除直线方向上的障碍物， 再用木桩将A、B两点标定出 来，然后在两点的外侧各竖 立一标杆，即可开始丈量。 丈量工作一般由两人进行，后尺手并持尺的零端位于A点木桩的标记处；前尺手持尺的末端并携带一组测钎，沿AB方向前进，行至一尺段处停下。 后尺手

5、以手势指挥前尺手将钢尺拉在AB直线方向上。后尺手以尺的零点对准A点并发出信号“好”时，两人同时把钢尺拉紧，并保持尺面水平，前尺手在钢尺的末端刻划处竖直地插下一测钎，确定分段点1，这样就完成了第一个尺段A-1的丈量工作。 后尺手拔起A点上的测钎与前尺手共同举尺前行，用同样的方法确定2点，量出第二个尺段1-2。 如此继续，直到最后一个不到一整尺段（n-B）时，后尺手以尺的零点对准测钎，前尺手用钢尺对准B点并读数q，AB的水平距离为：,垂直角观测,往返丈量,式中：n整尺段数，l0一整尺段长度， q往、q返不足一整尺的余长,A,平坦地面的丈量方法,距离丈量相对误差：往返丈量的结果较差与平均值的比值，化

6、成分子为1的分数形式。,例:对于某距离AB，往测值185.38m，返测值为185.32m，平均值为 185.35m，则其相对误差:,平量法：当地面稍有倾斜时，可把尺一端稍许抬高，就能按整尺段依次水平丈量，分段量取水平距离，最后计算总长；若地面倾斜较大，则使尺子一端靠高地点桩顶，对准端点位置，尺子另一端用垂球线紧靠尺子的某分划，将尺拉紧且水平。放开垂球线，使它自由下坠，垂球尖端位置，即为低点桩顶，然后量出两点的水平距离。,倾斜地面的距离丈量法, 斜量法：当倾斜地面的地面坡度均匀时，可以沿斜坡量出AB的斜距L，然后通过计算求得AB的水平距离D。为了计算水平距离D，需要测量AB两点之间的高差h，或测

7、出倾斜角， 按高差计算 按倾斜角计算,h,倾斜地面的距离丈量法,垂直角观测,二、钢尺量距的精密方法,当量距精度要求在1/10000以上时，要用精密量距法。 准备工作： 主要丈量工具：钢尺、弹簧秤、温度计等 。 工作人员组成：通常主要工作人员5人，其中拉尺员2人，读数员2人，记录员1人。,精密量距的步骤,(1)定线：用经纬仪定线 。,场地：经整理便于丈量;定线后的分段点设有精确的标志，分段点设有木桩顶面的定线方向有“十”字标志(或小钉);测量各分段点顶面尺段高差hi。,拉尺：在钢尺上施加标准拉力，将钢尺拉平拉直。 读数：前端读数员读前端读数 ，后端读数员读后端读数 。 记录 、 ，计算尺段丈量值

8、 。 每尺段丈量三次，每次丈量应前后移动钢尺1分米左右。三次丈量的较差必须符合要求。若 ，则检核合格，计算尺段丈量平均值，并填入表格 测量温度。 高差测定：用水准仪往返测得相邻两桩顶间的高差。 成果整理,(2)尺段丈量,二、钢尺量距的精密方法,弹簧称加力,温度计,24.5,(3)测量桩顶间高差,二、钢尺量距的精密方法,用水准测定高差，以便作倾斜改正。,(4)尺段长度计算,尺长改正 倾斜改正,：钢尺在温度 时的实际长度。 ：钢尺的名义长度。 ：尺长改正数，即温度 下实际长度与名义长度之差。 ：钢尺的线膨胀系数，一般取1.2510-5 m/m.。,二、钢尺量距的精密方法,尺长方程式（尺长随温度而变

9、化的函数式）,钢尺的实际长度：,例:某钢尺名义长度为30米，其尺长方程式为 ；用这根钢尺在温度为16时丈量一段水平距离为209.62m，试求改正后的实际距离。 解：钢尺丈量时实际长度： 实际水平距离,二、钢尺量距的精密方法,二、钢尺量距的精密方法,倾斜改正,(5)计算全长和相对中误差,往返较差的相对误差：,(恒为负),1、钢尺量距误差 尺子本身误差，也即尺长误差：名义长度与实际长度不符，是系统误差; 温度变化的误差; 丈量本身的误差; 钢尺垂曲的误差; 钢尺不水平的误差; 定线误差; 拉力误差; 外界条件的影响.,三、钢尺量距的误差与注意事项,（1）量距前检验丈量工具，认清尺面零点位置。 （2

10、）丈量时定线要准确，拉力要均匀，尺面要水平，对点要准确，测钎要沿尺的同一侧面铅直插入。 （3）读数要细心，记录应复诵，字迹清晰，不允许涂改，记错的应划去，在正上方写上正确的数值。 （4）整尺段丈量，到终点时应校核测钎总数，防止多计或少计整尺段数。 （5）注意保护钢尺，在丈量中，防止扭折打卷，或被车辆碾压，钢尺不允许在地面上拖行。用毕后应及时用软布擦去灰尘，涂上机油，以防生锈。,2、距离丈量的注意事项,三、钢尺量距的误差来源与注意事项,视距测量,视距测量利用测量望远镜的视距丝，间接测定 距离和高差的方法。,优点：测量速度快，不受地形限制。 不足：精度低，距离相对误差一般约为1/300，高差一般为

11、分米级。 用途：主要用于地形图测绘(地形点的距离与高差)。,第二节 视距测量,垂直角观测,一、视距测量原理,1、视线水平时视距法测距原理,D = + f + d d = f l / p D = f l / p + + f=kl+c, D = kl=100 l,式中：k=100 k:视距乘常数 i：仪器高 v：中丝读数 读数要求：上下丝读数a、b读至毫米，中丝 读至厘米，仪器高 i 量至厘米。,2、高差公式：,1、视距公式：,二.视线倾斜时视距测量公式,2、视线倾斜时视距法测距原理,一、视距测量原理,1、视距公式：,2、高差公式：,例 HA=35.32m，i=1.39m，上、下丝读数为1.264

12、m，2.336m，盘左竖盘读数L=822500，求两点间平距和高差 解：视距间隔l=2.3361.264=1.072m 竖角 =90822500=735 平距D= Klcos2=105.33m 中丝v=(上丝+下丝)/2=1.8m 高差h= Dtan+iv=+13.61m B点高程HB=35.32+13.61=48.93m,二.视线倾斜时视距测量公式,视距测量的观测一般按以下步骤进行： 安置经纬仪于测站点A上，对中、整平后，量取仪器高，在待测点B上竖立视距尺。 转动仪器照准部，照准B点上视距尺，在望远镜中分别用上、下、中丝读得读数，读至mm，计算尺间隔： 使竖盘指标水准管气泡居中（如为有竖盘指

13、标自动补偿的经纬仪，则无此项操作），在读数显微镜中读取竖盘读数，再计算竖直角。 将有关数字代入视线倾斜时的计算公式，即可计算相应的水平距离、高差或待求点的高程。,二、视距测量的观测与计算,视距测量表,视距测量表,二.视线倾斜时视距测量公式,1. 视距测量的误差 读数误差：用视距丝在水准尺上读数的误差与水准尺的最小分划线的宽度、经纬仪至水准尺的距离及望远镜的放大倍率等因素有关，因此读数误差的大小，视所使用的经纬仪及作业条件而定。 水准尺倾斜引起的误差:视距公式是在视距尺严格与地面垂直条件下推导出的。 大气折光的影响：地球表面上高度不同的区域内的空气密度不同，视距尺上不同部分的光线就是通过这样密度的不同空气层到达望远镜的。经验证明，越接近地面的光线受折光影响越显著，并且这种误差与距离的平方成比例地增加。因此应抬高视线或选择在有利的气象条件下进行视距测量。,三. 视距测量的误差及注意事项,二.视线倾斜时视距测量公式,2. 注意事项 观测时应抬高视线，使视线距地面在1m以上，以减少大气折光的影响。 作业时，应尽量将视距尺竖直，最好使用带有水准器的视距尺，以减少水准尺倾斜误差的影响。 严格检核乘常数K值，使K位于1000