第04章距離測量與直線定向ppt課件

1、第四章 距離測量與直線定向鄭州交通職業(yè)學(xué)院1第四章第四章 距離測量與直線定向距離測量與直線定向v 主要內(nèi)容：v 鋼尺量距、視距測量、直線定向v 主要目的：v 了解距離丈量的方法，視距測量的公式，理解標(biāo)準(zhǔn)方向的概念，掌握坐標(biāo)方位角的推算。v 重點(diǎn)內(nèi)容：坐標(biāo)方位角的推算 v 間隔：是指兩點(diǎn)間的水平直線長度。v 分類：直接量距法鋼尺量距v 光學(xué)量距法視距測量v 物理量距法光電測距14-1 4-1 鋼尺量距鋼尺量距v一、量距工具一、量距工具v鋼卷尺，標(biāo)桿，測釬和垂球。鋼卷尺，標(biāo)桿，測釬和垂球。v1.1.鋼卷尺鋼卷尺v尺長與規(guī)格：尺長與規(guī)格：2020米、米、3030米、米、5050米，鋼質(zhì)，涂塑或米，鋼

2、質(zhì)，涂塑或不涂塑。不涂塑。v刻度與注記：毫米刻度，注記厘米、分米、米。刻度與注記：毫米刻度，注記厘米、分米、米。零分劃位置有不同，分刻線尺和端點(diǎn)尺兩種。零分劃位置有不同，分刻線尺和端點(diǎn)尺兩種。 端點(diǎn)尺端點(diǎn)尺 刻線尺刻線尺14-1 4-1 鋼尺量距鋼尺量距v一、量距工具一、量距工具v2.2.花桿花桿: :定線用量距時(shí)標(biāo)定直線量距的前進(jìn)方向）定線用量距時(shí)標(biāo)定直線量距的前進(jìn)方向）v3.3.測釬測釬: :量距時(shí)在地面標(biāo)定尺段端點(diǎn)位置。量距時(shí)在地面標(biāo)定尺段端點(diǎn)位置。v二、直線定線二、直線定線v當(dāng)兩個(gè)地面點(diǎn)之間的距離較長或地勢起伏較大時(shí)，當(dāng)兩個(gè)地面點(diǎn)之間的距離較長或地勢起伏較大時(shí)，v為使量距工作方便起見，

3、可分成幾段進(jìn)行丈量。為使量距工作方便起見，可分成幾段進(jìn)行丈量。這這v種把多根標(biāo)桿標(biāo)定在已知直線上的工作稱為直線種把多根標(biāo)桿標(biāo)定在已知直線上的工作稱為直線定定v線?？捎媚抗蓝ň€或經(jīng)緯儀定線。線?？捎媚抗蓝ň€或經(jīng)緯儀定線。 14-1 4-1 鋼尺量距鋼尺量距v三、鋼尺量距v鋼尺量距的基本要求是“直、平、準(zhǔn)”。 v1平坦地面量距v距離用下式計(jì)算：D=nl+q v式中：l整尺段的長度；v n丈量的整尺段數(shù)；v q零尺段長度。v往返丈量較差:D = D往-D返v距離平均值:D平= （D往-D返）v相對誤差:M1DD1DD)D(21平平返往返往DDDK14-1 4-1 鋼尺量距鋼尺量距v三、鋼尺量距v2.

4、傾斜地面量距 v(1)平量法：v(2)斜量法：ShDDSDhSDhh222214-2 4-2 視距測量視距測量v視距測量是一種間接測距方法視距測量是一種間接測距方法; ;v它利用望遠(yuǎn)鏡內(nèi)十字絲分劃板上的視距絲及刻有它利用望遠(yuǎn)鏡內(nèi)十字絲分劃板上的視距絲及刻有厘米分劃的厘米分劃的v視距標(biāo)尺視距標(biāo)尺( (地形塔尺或普通水準(zhǔn)尺地形塔尺或普通水準(zhǔn)尺) )，根據(jù)光學(xué)原，根據(jù)光學(xué)原理可以同時(shí)理可以同時(shí)v測定兩點(diǎn)間的水平距離和高差測定兩點(diǎn)間的水平距離和高差. .v測距的相對誤差約為測距的相對誤差約為1/3001/300，低于鋼尺量距；，低于鋼尺量距；v測定高差的精度低于水準(zhǔn)測量測定高差的精度低于水準(zhǔn)測量; ;

5、v視距測量廣泛用于地形測量的碎部測量中。視距測量廣泛用于地形測量的碎部測量中。14-2 4-2 視距測量視距測量v一、視線水平時(shí)的視距公式一、視線水平時(shí)的視距公式n1fDDpnfD1npfbffD221)(121221)(fnpfbfnpfbffDcKnD14-2 4-2 視距測量視距測量v一、視線水平時(shí)的視距公式v水平距離公式:v高差公式:ncKnD100nllihAB14-2 4-2 視距測量視距測量v二、視線傾斜時(shí)的視距公式二、視線傾斜時(shí)的視距公式v水平距離水平距離D D為為: :v初算高差為初算高差為: :vA A、B B兩點(diǎn)高差為兩點(diǎn)高差為: :cosnn cosknnkD2cosc

6、osknDDsincossinknDhliknlihh2sin2114-2 4-2 視距測量視距測量v三、視距測量的觀測與計(jì)算三、視距測量的觀測與計(jì)算v1 1在測站上安置經(jīng)緯儀，量取儀器高樁頂至儀在測站上安置經(jīng)緯儀，量取儀器高樁頂至儀器橫軸中心的距離），精確到器橫軸中心的距離），精確到cmcm；v2 2瞄準(zhǔn)豎直于測點(diǎn)上的標(biāo)尺，并讀取中絲讀數(shù)值；瞄準(zhǔn)豎直于測點(diǎn)上的標(biāo)尺，并讀取中絲讀數(shù)值；v3 3用上、下視距絲在標(biāo)尺上讀數(shù)，將兩數(shù)相減得用上、下視距絲在標(biāo)尺上讀數(shù)，將兩數(shù)相減得視距間隔；視距間隔；v4 4使豎盤水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)，求出使豎盤水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)，求出豎直角豎直角;

7、;v5.5.根據(jù)視距公式，計(jì)算水平距離和高差及立尺點(diǎn)根據(jù)視距公式，計(jì)算水平距離和高差及立尺點(diǎn)的高程。的高程。14-2 4-2 視距測量視距測量v四、視距測量誤差四、視距測量誤差v1 1視距尺分劃誤差視距尺分劃誤差v2 2乘常數(shù)乘常數(shù)K K值的誤差值的誤差v3 3豎直角測量誤差豎直角測量誤差v4 4視距絲讀數(shù)誤差視距絲讀數(shù)誤差v5 5視距尺傾斜對視距測量的影響視距尺傾斜對視距測量的影響v6 6外界氣象條件對視距測量的影響外界氣象條件對視距測量的影響v（1 1大氣折光的影響大氣折光的影響v（2 2大氣湍流的影響大氣湍流的影響 14-3 4-3 電磁波測距儀測距電磁波測距儀測距v一、電磁波測距概述一

8、、電磁波測距概述v1. 1. 測距原理測距原理v電磁波測距的基本原理是通過測定電磁波在待測電磁波測距的基本原理是通過測定電磁波在待測距距v離兩端點(diǎn)間往返一次的傳播時(shí)間，利用電磁波在離兩端點(diǎn)間往返一次的傳播時(shí)間，利用電磁波在大大v氣中的傳播速度，來計(jì)算兩點(diǎn)間的距離。氣中的傳播速度，來計(jì)算兩點(diǎn)間的距離。ctD2114-3 4-3 電磁波測距儀測距電磁波測距儀測距v一、電磁波測距概述一、電磁波測距概述v2.2.測距儀分類測距儀分類 v（1 1所采用的載波所采用的載波v（2 2按時(shí)間測定方式按時(shí)間測定方式 紅外測距儀激光測距儀光電測距儀微波測距儀脈沖式測距儀相位式測距儀14-3 4-3 電磁波測距儀測

9、距電磁波測距儀測距v一、電磁波測距概述一、電磁波測距概述v2.2.測距儀分類測距儀分類v 遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程幾十公里幾十公里 v（3 3按測程分按測程分 中程中程數(shù)公里至十余公里數(shù)公里至十余公里 v 短程短程3 3公里以下公里以下 v 單載波單載波可見光；紅外光；微波?？梢姽?；紅外光；微波。 v(4)(4)按載波數(shù)分按載波數(shù)分 雙載波雙載波可見光可見光+ +可見光；可見可見光；可見光光+ +紅外光紅外光v 三載波三載波可見光可見光+ +可見光可見光+ +微微波；波；v 可見光可見光+ +紅外光紅外光+ +微波微波等。等。 14-3 4-3 電磁波測距儀測距電磁波測距儀測距v一、電磁波測距概述一、電磁波測

10、距概述v2.2.測距儀分類測距儀分類v 漫反射目標(biāo)無合作目標(biāo)）漫反射目標(biāo)無合作目標(biāo)） v（5 5按反射目標(biāo)分按反射目標(biāo)分 合作目標(biāo)合作目標(biāo)- -平面反射鏡，平面反射鏡，角反射鏡角反射鏡 v 有源反射器有源反射器- -同頻載波應(yīng)同頻載波應(yīng)答機(jī)，答機(jī)， v 非同頻載波非同頻載波應(yīng)答機(jī)等應(yīng)答機(jī)等 14-3 4-3 電磁波測距儀測距電磁波測距儀測距v二、脈沖式光電測距二、脈沖式光電測距14-3 4-3 電磁波測距儀測距電磁波測距儀測距v三、相位式光電測距三、相位式光電測距v1 1相位式測距的基本原理相位式測距的基本原理14-3 4-3 電磁波測距儀測距電磁波測距儀測距v三、相位式光電測距v2相位式測距

11、的基本公式v調(diào)制波的調(diào)制頻率f，角頻率 ，周期T，f2fccT ft2fcD414-3 4-3 電磁波測距儀測距電磁波測距儀測距v三、相位式光電測距v2相位式測距的基本公式v設(shè)調(diào)制信號為正弦信號，包含2的整v 倍數(shù)N2，和不足2的尾數(shù)部分，即：)(2)2(22NNNN2N)(2)(2NNNNfcD14-3 4-3 電磁波測距儀測距電磁波測距儀測距v三、相位式光電測距三、相位式光電測距v3 3N N值的確定值的確定222111NNuDNNuD()()()(22221211NNKNNuuNN14-3 4-3 電磁波測距儀測距電磁波測距儀測距v三、相位式光電測距三、相位式光電測距v4 4內(nèi)光路的設(shè)置

12、內(nèi)光路的設(shè)置14-3 4-3 電磁波測距儀測距電磁波測距儀測距v四、全反射棱鏡四、全反射棱鏡v由于光在玻璃中的折射率為由于光在玻璃中的折射率為1.51.51.61.6，而光在空，而光在空氣中的折射率近似等于氣中的折射率近似等于1 1，也就是說光在玻璃中的，也就是說光在玻璃中的傳播要比空氣中慢，因此光在棱鏡中傳播所用的傳播要比空氣中慢，因此光在棱鏡中傳播所用的超量時(shí)間會使所測距離增大某一數(shù)值，稱為棱鏡超量時(shí)間會使所測距離增大某一數(shù)值，稱為棱鏡常數(shù)。常數(shù)。 14-3 4-3 電磁波測距儀測距電磁波測距儀測距v五、距離測量五、距離測量v測距時(shí)，將測距儀和反射鏡分別安置在測測距時(shí)，將測距儀和反射鏡分別

13、安置在測線的兩線的兩v端，仔細(xì)地對中。接通測距儀的電源，然端，仔細(xì)地對中。接通測距儀的電源，然后照準(zhǔn)反后照準(zhǔn)反v射鏡，檢查經(jīng)反射鏡反射回的光強(qiáng)信號。射鏡，檢查經(jīng)反射鏡反射回的光強(qiáng)信號。合乎要求合乎要求v后即可開始測距。后即可開始測距。v六、測距成果的整理六、測距成果的整理v1 1加常數(shù)改正加常數(shù)改正)(dDDk014-3 4-3 電磁波測距儀測距電磁波測距儀測距v六、測距成果的整理六、測距成果的整理v2 2乘常數(shù)改正乘常數(shù)改正v3 3氣象改正氣象改正v不同型號的測距儀，氣象改正公式的系數(shù)也不同，不同型號的測距儀，氣象改正公式的系數(shù)也不同，v在儀器使用說明書內(nèi)給出了氣象改正計(jì)算公式。在儀器使用說

14、明書內(nèi)給出了氣象改正計(jì)算公式。v4 4傾斜改正傾斜改正v5 5歸算至大地水準(zhǔn)面的改正歸算至大地水準(zhǔn)面的改正DRDRtPRaDDKDDRHSS14-3 4-3 電磁波測距儀測距電磁波測距儀測距v七、光電測距的主要誤差來源七、光電測距的主要誤差來源 v測距誤差可分為兩部分：一部分是與距離測距誤差可分為兩部分：一部分是與距離D D成比例的誤差，即光速值誤差、大氣折射成比例的誤差，即光速值誤差、大氣折射率誤差和測距頻率誤差；另一部分是與距率誤差和測距頻率誤差；另一部分是與距離無關(guān)的誤差，即測相誤差、加常數(shù)誤差、離無關(guān)的誤差，即測相誤差、加常數(shù)誤差、對中誤差。對中誤差。v一般將測距儀的精度表達(dá)式簡定成一

15、般將測距儀的精度表達(dá)式簡定成)(DBAmD14-4 4-4 電磁波測距儀的檢驗(yàn)電磁波測距儀的檢驗(yàn)v一、概述一、概述v檢驗(yàn)項(xiàng)目主要有檢驗(yàn)項(xiàng)目主要有: : v功能檢視功能檢視; ;v三軸關(guān)系正確性的檢校三軸關(guān)系正確性的檢校; ;v發(fā)光管相位均勻性照準(zhǔn)誤差的測定；發(fā)光管相位均勻性照準(zhǔn)誤差的測定；v幅相誤差的測定；幅相誤差的測定；v周期誤差的測定；周期誤差的測定；v加常數(shù)的測定；加常數(shù)的測定；v乘常數(shù)包括晶振頻率的測定；乘常數(shù)包括晶振頻率的測定；v內(nèi)部、外部符合精度的檢驗(yàn)；內(nèi)部、外部符合精度的檢驗(yàn)；v適應(yīng)性能的檢測：測程的檢測。適應(yīng)性能的檢測：測程的檢測。14-4 4-4 電磁波測距儀的檢驗(yàn)電磁波測距

16、儀的檢驗(yàn)v二、周期誤差的測定二、周期誤差的測定v1 1什么是周期誤差什么是周期誤差v所謂周期誤差是指按一定的距離為周期重復(fù)出現(xiàn)所謂周期誤差是指按一定的距離為周期重復(fù)出現(xiàn)的的v誤差。周期誤差主要來源于儀器內(nèi)部固定的串?dāng)_誤差。周期誤差主要來源于儀器內(nèi)部固定的串?dāng)_信信v號。號。 14-4 4-4 電磁波測距儀的檢驗(yàn)電磁波測距儀的檢驗(yàn)v二、周期誤差的測定二、周期誤差的測定v2 2周期誤差的測定方法周期誤差的測定方法14-4 4-4 電磁波測距儀的檢驗(yàn)電磁波測距儀的檢驗(yàn)v三、測距常數(shù)的測定三、測距常數(shù)的測定v1 1加常數(shù)簡易測定法加常數(shù)簡易測定法v2 2用六段比較法測定加、乘常數(shù)用六段比較法測定加、乘常

17、數(shù)v比較法系通過被檢測的儀器在基線場上取得觀測比較法系通過被檢測的儀器在基線場上取得觀測v值，將觀測值與已知基線值進(jìn)行比較從而求得加值，將觀測值與已知基線值進(jìn)行比較從而求得加常常v數(shù)數(shù)K K、乘常數(shù)、乘常數(shù)R R的方法。的方法。 ABCBACDDDK14-5 直線定向v直線定向：確定一條直線與一基本方向之間的水平直線定向：確定一條直線與一基本方向之間的水平v 角。角。v一、基本方向一、基本方向v1 1真北方向真北方向: :過地面某點(diǎn)真子午線的切線北端所指過地面某點(diǎn)真子午線的切線北端所指示的方向。采用天文測量的方法測定。示的方向。采用天文測量的方法測定。v2 2磁北方向磁北方向 ：磁針自由靜止時(shí)

18、其指北端所指的方：磁針自由靜止時(shí)其指北端所指的方向，稱為磁北方向，可用羅盤儀測定。向，稱為磁北方向，可用羅盤儀測定。 v3 3坐標(biāo)北方向：過坐標(biāo)北方向：過O O點(diǎn)的真子午線坐標(biāo)縱軸點(diǎn)的真子午線坐標(biāo)縱軸X X軸軸正向所指示的方向，稱為坐標(biāo)北方向。實(shí)用上常取正向所指示的方向，稱為坐標(biāo)北方向。實(shí)用上常取與高斯平面直角坐標(biāo)系中與高斯平面直角坐標(biāo)系中X X坐標(biāo)軸平行的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸平行的方向?yàn)樽鴺?biāo)北方向。標(biāo)北方向。14-5 直線定向v二、方位角二、方位角v 由直線一端的基本方向起，順時(shí)針量至直線由直線一端的基本方向起，順時(shí)針量至直線的的v水平角稱為該直線的方位角，取值范圍水平角稱為該直線的方位角，取值范

19、圍0 0360360。v1 1真方位角：由真北方向起算的方位角，用真方位角：由真北方向起算的方位角，用A A表表示。示。v2.2.磁方位角：由磁北方向起算的方位角，用磁方位角：由磁北方向起算的方位角，用AmAm表表示。示。v3 3坐標(biāo)方位角：由坐標(biāo)北方向起算的方位角，用坐標(biāo)方位角：由坐標(biāo)北方向起算的方位角，用v 表示。表示。14-5 直線定向v三、磁偏角與子午線收斂角三、磁偏角與子午線收斂角v1 1磁偏角磁偏角 ：過一點(diǎn)的真北方向：過一點(diǎn)的真北方向v與磁北方向之間的夾角。與磁北方向之間的夾角。v2 2子午線收斂角子午線收斂角 ：過一點(diǎn)的真：過一點(diǎn)的真v北方向與坐標(biāo)北方向之間的夾角。北方向與坐標(biāo)

20、北方向之間的夾角。v 與與 的符號規(guī)定相同，即磁北的符號規(guī)定相同，即磁北v 或坐標(biāo)北方向在真北方向東側(cè)或坐標(biāo)北方向在真北方向東側(cè)v 時(shí)，均為正數(shù)；磁北方向或坐時(shí)，均為正數(shù)；磁北方向或坐v 標(biāo)北方向在真北方向西側(cè)時(shí)，均為負(fù)。標(biāo)北方向在真北方向西側(cè)時(shí)，均為負(fù)。過O點(diǎn)的真子午線14-5 直線定向v四、方位角之間的相互換算四、方位角之間的相互換算mAAAmA14-5 直線定向v五、正、反坐標(biāo)方位角五、正、反坐標(biāo)方位角180211214-6 4-6 方位角測量方位角測量v一、羅盤儀測定磁方位角一、羅盤儀測定磁方位角v 1 1羅盤儀的構(gòu)造羅盤儀的構(gòu)造v由望遠(yuǎn)鏡、羅盤盒由望遠(yuǎn)鏡、羅盤盒v、基座三部分組成。、基座三部分組成。 14-6 4-6 方位角測量方位角測量v一、羅盤儀測定磁方位角一、羅盤儀測定磁方位角v2 2羅盤儀的使用羅盤儀的使用v（1 1安置羅盤儀于直線的一個(gè)安置羅盤儀于直線的一個(gè)v端點(diǎn)，進(jìn)行對中和整平。端點(diǎn)，進(jìn)行對中和整平。 v（2 2用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)直線