距離丈量與直線定位.ppt

第三章距離丈量與直線定位 第一節(jié)距離丈量第二節(jié)直線定向第三節(jié)直線的距離 方向與端點(diǎn)的直角坐標(biāo)的關(guān)系 內(nèi)容 理解距離的概念 了解距離測(cè)量的儀器和工具 掌握鋼尺普通量距 精密量距的實(shí)施 掌握直線定位 方位角的概念及方位角的計(jì)算 了解磁偏角和子午線收斂角的含義及用羅盤儀測(cè)定磁方位角的方法 重點(diǎn) 鋼尺量距 方位角的概念及計(jì)算方法 難點(diǎn) 磁偏角和子午線收斂角的含義 距離測(cè)量distancemeasure與直線定向lineorientation 一般在精度上 電磁波測(cè)距EDM electro magneticdistancemeasuring 鋼尺量距 steeltapemeasuring 視距法測(cè)距 stadiameasurement 第一節(jié)距離丈量 一 距離丈量的工具 一 鋼尺 皮尺和繩尺 二 輔助工具 花桿 測(cè)釬等 鋼尺 steeltape 標(biāo)桿 measuringbar 垂球 plumbbob 測(cè)釬 measuringrod 溫度計(jì) thermometer 彈簧秤 springbalance 鋼尺量距 最基本的要求 平 準(zhǔn) 直 按精度分 一般量距和精密量距 一 一般量距步驟1 定線 linealignment 按精度分 目估法和經(jīng)緯儀法 目估法定線示意圖 2 丈量 1 喊 預(yù)備 好 前后尺手同時(shí)讀數(shù) 相減 2 在山區(qū) 可用平量法 斜量法 平量法 斜量法 3 內(nèi)業(yè)成果整理 1 丈量精度用 相對(duì)誤差 來衡量 要求 一般量距 K 1 3000 平坦 1 1000 山區(qū) 二 精密量距步驟 1 經(jīng)緯儀定線 在樁頂畫出十字線 2 精密丈量 1 前尺手零端用標(biāo)準(zhǔn)拉力拉緊鋼尺 2 前讀尺員發(fā) 預(yù)備 后讀尺員發(fā) 好 此時(shí)前后尺手同時(shí)讀數(shù) 3 移動(dòng)后尺整厘米刻劃 按上述方法再測(cè)二次 三次較差不超限時(shí) 一般不得超過2 3mm 取平均值作為尺段結(jié)果 每測(cè)完一尺段 用溫度計(jì)讀取一次溫度 4 要進(jìn)行往返測(cè)量 記錄格式見表 3 測(cè)量各樁頂間高差 4 內(nèi)業(yè)成果整理 某鋼尺的尺長(zhǎng)方程式 鋼尺在t溫度時(shí)的實(shí)際長(zhǎng)度 鋼尺的名義長(zhǎng)度 鋼尺使用時(shí)的溫度 鋼尺檢定時(shí)的溫度 檢定時(shí) 鋼尺實(shí)際長(zhǎng)與名義長(zhǎng)之差 鋼尺的膨脹系數(shù) 電磁波測(cè)距 EDM 簡(jiǎn)介 一 電磁波測(cè)距 electro magneticdistancemeasuring 的基本原理 全站儀 棱鏡照片 二 分類 1 按測(cè)程分 短程 中程 遠(yuǎn)程 2 按傳播時(shí)間t的測(cè)定方法分 脈沖法測(cè)距 相位法測(cè)距 3 按測(cè)距儀所使用的光源分 普通光源 紅外光源 激光光源 4 按測(cè)距精度分 級(jí) 級(jí) 級(jí) 使用 一般安裝在經(jīng)緯儀上使用 1 常數(shù)預(yù)置 1 設(shè)置棱鏡常數(shù) PRISM 一般 原配棱鏡為零 國產(chǎn)棱鏡多為 30mm 2 置乘常數(shù) 輸入氣溫 氣壓或用有關(guān)公式計(jì)算出值后 再輸入 二 距離丈量的一般方法 一 平坦地面上丈量水平距離要丈量平坦地面上A B兩點(diǎn)間的距離 其做法是 先在標(biāo)定好的A B兩點(diǎn)立標(biāo)桿 進(jìn)行直線定線 然后進(jìn)行丈量 丈量時(shí)后尺手拿尺的零端 前尺手拿尺的末端 兩尺手蹲下 后尺手把零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)A點(diǎn) 喊 預(yù)備 前尺手把尺邊近靠定線標(biāo)志釬 兩人同時(shí)拉緊尺子 當(dāng)尺拉穩(wěn)后 后尺手喊 好 前尺手對(duì)準(zhǔn)尺的終點(diǎn)刻劃將一測(cè)釬豎直插在地面上 這樣就量完了第一尺段 用同樣的方法 繼續(xù)向前量第二 第三 第N尺段 量完每一尺段時(shí) 后尺手必須將插在地面上的測(cè)釬拔出收好 用來計(jì)算量過的整尺段數(shù) 最后量不足一整尺段的距離 當(dāng)丈量到B點(diǎn)時(shí) 由前尺手用尺上某整刻劃線對(duì)準(zhǔn)終點(diǎn)B 后尺手在尺的零端讀數(shù)至 量出零尺段長(zhǎng)度 l 上述過程稱為往測(cè) 往測(cè)的距離用下式計(jì)算 D nl l式中 l 整尺段的長(zhǎng)度 丈量的整尺段數(shù) l 零尺段長(zhǎng)度 接著再調(diào)轉(zhuǎn)尺頭用以上方法 從 至 進(jìn)行返測(cè) 直至 點(diǎn)為止 然后再依據(jù)上式計(jì)算出返測(cè)的距離 一般往返各丈量一次稱為一測(cè)回 在符合精度要求時(shí) 取往返距離的平均值作為丈量結(jié)果 傾斜地面上丈量水平距離 平量法示意圖 斜量法示意圖 三 距離丈量的注意事項(xiàng) 丈量距離會(huì)遇到地面平坦 起伏或傾斜等各種不同的地形情況 但不論何種情況 丈量距離有三個(gè)基本要求 直 平 準(zhǔn) 直 就是要量?jī)牲c(diǎn)間的直線長(zhǎng)度 不是折線或曲線長(zhǎng)度 為此定線要直 尺要拉直 平 就是要量?jī)牲c(diǎn)間的水平距離 要求尺身水平 如果量取斜距也要改算成水平距離 準(zhǔn) 就是對(duì)點(diǎn) 投點(diǎn) 計(jì)算要準(zhǔn) 丈量結(jié)果不能有錯(cuò)誤 并符合精度要求 丈量時(shí) 前后尺手要配合好 尺身要置水平 尺要拉緊 用力要均勻 投點(diǎn)要穩(wěn) 對(duì)點(diǎn)要準(zhǔn) 尺穩(wěn)定時(shí)再讀數(shù) 鋼尺在拉出和收卷時(shí) 要避免鋼尺打卷 在丈量時(shí) 不要在地上拖拉鋼尺 更不要扭折 防止行人踩和車壓 以免折斷 量距的鋼尺須經(jīng)檢驗(yàn)合格 方可使用 5 尺子用過后 要用軟布擦干凈后 涂以防銹油 再卷入盒中 直線定向 lineorientation 定義 為了確定地面上兩點(diǎn)之間的相對(duì)位置 除了量測(cè)兩點(diǎn)之間的水平距離外 還必須確定該直線與一基本 標(biāo)準(zhǔn) 方向之間的水平角 這項(xiàng)工作稱為直線定向 確定直線方向與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的關(guān)系稱為直線定向 要確定直線的方向 首先要選定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方向作為直線定向的依據(jù) 然后測(cè)出這條直線方向與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的水平角 則直線的方向便可確定 在測(cè)量工作中以子午線方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向 子午線分真子午線 磁子午線和軸子午線三種 第二節(jié)直線定向 標(biāo)準(zhǔn)方向真子午線方向 通過地面上某點(diǎn)指向地球南北極的方向 稱為該點(diǎn)的真子午線方向 它是用天文測(cè)量的方法測(cè)定的 磁子午線方向 地面上某點(diǎn)當(dāng)磁針靜止時(shí)所指的方向 稱為該點(diǎn)的磁子午線方向 磁子午線方向可用羅盤儀測(cè)定 由于地球的磁南 北極與地球的南 北極是不重合的 其夾角稱為磁偏角 以 表示 當(dāng)磁子午線北端偏于真子午線方向以東時(shí) 稱為東偏 當(dāng)磁子午線北端偏于真子午線方向以西時(shí) 稱為西偏 在測(cè)量中以東偏為正 西偏為負(fù) 磁偏角在不同地點(diǎn)有不同的角值和偏向 我國磁偏角的變化范圍大約在 6 西北地區(qū) 至 10 東北地區(qū) 之間 平面直角坐標(biāo)縱軸線方向 又稱軸子午線方向 就是大地坐標(biāo)系中縱坐標(biāo)的方向 由于地面上各點(diǎn)子午線都是指向地球的南北極 所以不同地點(diǎn)的子午線方向不是互相平行的 這就給計(jì)算工作帶來不便 因此在普通測(cè)量中一般均采用縱坐標(biāo)軸方向作為標(biāo)準(zhǔn)方向 這樣測(cè)區(qū)內(nèi)地面各點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方向就都是互相平行的 在局部地區(qū) 也可采用假定的臨時(shí)坐標(biāo)縱軸方向 作為直線定向的標(biāo)準(zhǔn)方向 綜上所述 不論任何子午線方向 都是指向北 或南 的 由于我國位于北半球 所以常把北方向做為標(biāo)準(zhǔn)方向 三北方向 1 真子午線方向 真北方向 包含地球南北極的平面與地球表面的交線稱為真子午線 過地面某點(diǎn)的真子午線的切線方向 稱為該點(diǎn)的真子午線方向 指向北方的一端簡(jiǎn)稱真北方向 指向南方的一端簡(jiǎn)稱真南方向 真子午線方向可用天文測(cè)量方法測(cè)定 2 磁子午線方向 磁北方向 磁子午線方向是磁針在地球磁場(chǎng)作用下 磁針自由靜止時(shí)其軸線所指示的方向 指向北方的一端簡(jiǎn)稱磁北方向 指向南方的一端簡(jiǎn)稱磁南方向 磁子午線方向可用羅盤儀測(cè)定 高斯平面直角坐標(biāo)系中 坐標(biāo)北方向就是地面點(diǎn)所在投影帶的中央子午線方向 在同一投影帶內(nèi) 各點(diǎn)的坐標(biāo)北方向是彼此平行的 在工程中常用坐標(biāo)北方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向 3 軸子午線方向 坐標(biāo)北方向 1 磁偏角 magneticdeclination 磁偏角 地面上同一點(diǎn)真 磁子午線之間的夾角 叫磁偏角 東偏 磁子午線偏真子午線以東為東偏 正 西偏 磁子午線偏真子午線以西為西偏 負(fù) 2 子午線收斂角 mappingangle 當(dāng)坐標(biāo)北方向在真子午線以東 稱為東偏 為正 反之稱為西偏 為負(fù) 可見在中央子午線上 真子午線與坐標(biāo)北方向重合 其他地區(qū)不重合 兩者的夾角即為 方位角與象限角 定義 從直線起點(diǎn)的基本方向北端起 順時(shí)針方向量至直線的水平夾角 稱為該直線的方位角 其取值范圍是0 360 方位角和象限角 1 定義 由子午線北端順時(shí)針方向量到測(cè)線上的夾角 稱為該直線的方位角 其范圍為0 360 有 真方位角 磁方位角 坐標(biāo)方位角2 分類及關(guān)系 真子午線方向 磁子午線方向 坐標(biāo)縱軸線方向 Am A 正反方位角關(guān)系圖 如圖所示 直線AB的點(diǎn)A是起點(diǎn) 點(diǎn)B是終點(diǎn) 通過起點(diǎn)A的坐標(biāo)縱軸方向與直線AB所夾的坐標(biāo)方位角 AB 稱為直線AB的正坐標(biāo)方位角 通過終點(diǎn)B的坐標(biāo)縱軸方向與直線AB所夾的坐標(biāo)方位角 BA 稱為直線AB的反坐標(biāo)方位角 又稱為直線BA的正坐標(biāo)方位角 正 反坐標(biāo)方位角相差180 即 AB BA 180 方位角 由真子午線北端起算的方位角稱為真方位角 用A表示 由磁子午線北端起算的方位角稱為磁方位角 用Am表示 由軸子午線 坐標(biāo)縱軸 起算的方位角稱為坐標(biāo)方位角 用 表示 基本方向方位角名稱測(cè)定方法 真北方向 真子午線方向 真方位角A天文或陀螺儀測(cè)定 磁北方向 磁子午線方向 磁方位角Am羅盤儀測(cè)定 坐標(biāo)縱軸 軸子午線方向 坐標(biāo)方位角 坐標(biāo)反算而得 方位角測(cè)量 真方位角 可用天文觀測(cè)方法或用陀螺經(jīng)緯儀 gyrotheodolite 來測(cè)定 磁方位角 可用羅盤儀 compass 來測(cè)定 不宜作精密定向 坐標(biāo)方位角 由2個(gè)已知點(diǎn)坐標(biāo)經(jīng) 坐標(biāo)反算 求得 1 真方位角 磁方位角 m 磁偏角 坐標(biāo)方位角 子午線收斂角 坐標(biāo)方位角 m 2 同一直線正反坐標(biāo)方位角相差180 即 相互間關(guān)系 正 反坐標(biāo)方位角 例1已知 CD 78 20 24 JK 326 12 30 求 DC KJ 解 DC 258 20 24 KJ 146 12 30 坐標(biāo)方位角的推算 23 21 2 12 180 2 34 32 3 23 180 3 右角 左角 歸納出坐標(biāo)方位角推算的一般公式為 前 后 180 左 后 左 180 前 后 180 右 前 360 應(yīng)減去360 前 0 應(yīng)加上360 東 南東300 西 北 A B C D O 北東400 象限 北東 象限 南東 南西60020 象限 南西 象限 北西 北西500 角限角 象限 北東 R 象限 南東 R 180 象限 南西 R 180 象限 北西 R 360 象限角和方位角的關(guān)系 象限角 測(cè)量上有時(shí)用象限角來確定直線的方向 所謂象限角 就是由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端或南端起量至某直線所夾的銳角 常用R表示 角值范圍 0 90 由于象限角可自標(biāo)準(zhǔn)方向的北端量起 也可自其南端量起 可以向東量 也可以向西量 所以象限角除注明角度的大小外 還必須注明角度所在的象限 使用計(jì)算器計(jì)算反三角函數(shù)時(shí) 只能得出象限角值 欲求方位角還必須進(jìn)行換算 換算公式 三 用羅盤儀測(cè)定直線的磁方位角 羅盤儀是利用磁針確定直線方向的一種儀器 通常用于獨(dú)立測(cè)區(qū)的近似定向 以及林區(qū)線路的勘測(cè)定向 羅盤盒盒內(nèi)磁針安在度盤中心頂針上 自由轉(zhuǎn)動(dòng) 為減少頂針的磨損 不用時(shí)用磁針制動(dòng)螺旋將磁針托起 固定在玻璃蓋上 刻度盤的最小分劃為30 每隔10 有一注記 按逆時(shí)針方向由0 到360 盤內(nèi)注有N 北 S 南 E 東 W 西 磁針的兩端由于受到地球兩個(gè)磁極引力的影響 并且考慮到我國位于北半球 所以磁針北端要向下傾斜 為了使磁針?biāo)?常在磁針南端加上幾圈銅絲 以達(dá)到平衡的目的 使用羅盤儀時(shí) 周圍不能有任何鐵器 以免影響磁針位置的正確性 在鐵路附近和高壓電塔下以及雷雨天觀測(cè)時(shí) 磁針的讀數(shù)將會(huì)受到很大影響 應(yīng)該注意避免 測(cè)量結(jié)束時(shí) 必須旋緊磁針制動(dòng)螺旋 避免頂針磨損 以保護(hù)磁針的靈活性 距離 方位角與坐標(biāo)之間的關(guān)系 一 距離與坐標(biāo)的關(guān)系 當(dāng)已知地面上A B兩點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí) 可以用坐標(biāo)反算兩點(diǎn)間的水平距離D 其計(jì)算公式為 二 方位角與坐標(biāo)的關(guān)系 當(dāng)?shù)孛嫔螦 B兩點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí) 可用坐標(biāo)反算方位角 AB 其計(jì)算公式為 AB arctan 按不同象限分別討論 1 當(dāng)AB直線位于第 象限時(shí) 即XB XA 0和YB YA 0 坐標(biāo)方位角計(jì)算公式與上式相同2