第四章距離測量

1、2022-3-4測量學第四章1距離測量與直線定向距離測量與直線定向柴陸修柴陸修 編編本本 章章 要要 點點1、鋼尺量距的方法與計算、鋼尺量距的方法與計算2、光電測距的原理與成果計算（、光電測距的原理與成果計算（難點難點：光電測距的原理）：光電測距的原理）3、直線定向概念及直線定向的方法（、直線定向概念及直線定向的方法（重點重點）4、坐標方位角的推算（、坐標方位角的推算（重點重點、難點）難點）2022-3-4測量學第四章3l第一節(jié)第一節(jié) 距離測量概述距離測量概述l第二節(jié)第二節(jié) 鋼尺量距鋼尺量距l(xiāng)第三節(jié)第三節(jié) 視距測量視距測量l第四節(jié)第四節(jié) 光電測距光電測距l(xiāng)第五節(jié)第五節(jié) 全站儀簡介全站儀簡介l第

2、六節(jié)第六節(jié) 直線定向直線定向 2022-3-4測量學第四章4 l 距離測量距離測量: 確定空間兩點在某基準面（參考橢球面或水平面）上確定空間兩點在某基準面（參考橢球面或水平面）上的投影長度，就小范圍而言，在水平面上的投影長度即的投影長度，就小范圍而言，在水平面上的投影長度即水平距離。水平距離。 l 距離測量的方法距離測量的方法: w 視距測量：測距精度約為視距測量：測距精度約為1/2001/300（放在第七章介紹）（放在第七章介紹） w 鋼尺量距：其精度約為鋼尺量距：其精度約為1/1 000 至幾萬分之一至幾萬分之一 w 銦瓦基線尺量距：其精度達幾十萬分之一銦瓦基線尺量距：其精度達幾十萬分之一

3、 w 電磁波測距：其精度在幾千分之一到幾十萬分之一電磁波測距：其精度在幾千分之一到幾十萬分之一 2022-3-4測量學第四章5 鋼尺量距的工具：鋼尺量距的工具：鋼尺、標桿、鋼尺、標桿、測釬測釬、垂球、拉力計等。、垂球、拉力計等。 w鋼尺的種類：鋼尺的種類： 按按形狀形狀來分，有線尺和帶尺；來分，有線尺和帶尺； 按按長度長度來分，有來分，有20m、30m和和 50m幾種規(guī)格；幾種規(guī)格；2022-3-4測量學第四章6按按零刻劃零刻劃的位置來分：的位置來分：端點尺：端點尺：鋼尺起始端金鋼尺起始端金屬環(huán)的頂部為鋼尺屬環(huán)的頂部為鋼尺的零點。的零點?？叹€尺：刻線尺：鋼尺的零點鋼鋼尺的零點鋼尺起始端進來一段

4、尺起始端進來一段后的后的零刻劃位置。零刻劃位置。圖圖4-1-J1w鋼尺量距的步驟：鋼尺量距的步驟：1、直線定線、直線定線 2、距離丈量、距離丈量 2022-3-4測量學第四章7一、直線定線一、直線定線 當距離較長時，一般要分段丈量當距離較長時，一般要分段丈量w直線定線直線定線要在直線方向上設(shè)立若干標記點，分成若干要在直線方向上設(shè)立若干標記點，分成若干 尺段，以便分段丈量。尺段，以便分段丈量。標記點：標記點：花桿、測釬或釘木樁花桿、測釬或釘木樁 w直線定線的方法直線定線的方法 目測定線法目測定線法 經(jīng)緯儀法經(jīng)緯儀法 2022-3-4測量學第四章8w w 在在A、B兩點上各豎立一根花桿。兩點上各豎

5、立一根花桿。w w 觀測者甲位于觀測者甲位于A點花桿之后點花桿之后23米單眼目測米單眼目測AB花桿花桿同一側(cè)同一側(cè)，形成形成一視線一視線；w w甲指揮中間持花桿者乙左右移動花桿甲指揮中間持花桿者乙左右移動花桿同一側(cè)同一側(cè)與視線與視線相切相切，即在，即在直線上定點。直線上定點。（配合）（配合）w w 此法多用于普通精度的鋼尺量距。此法多用于普通精度的鋼尺量距。2022-3-4測量學第四章9 w w 在一點上安置經(jīng)緯儀，用在一點上安置經(jīng)緯儀，用經(jīng)緯儀照準另一點經(jīng)緯儀照準另一點， 固定照準部，然后望遠鏡往下打，指揮另一人在固定照準部，然后望遠鏡往下打，指揮另一人在視線上定點。視線上定點。 w w 此

6、法可用于一般量距和精密鋼尺量距。此法可用于一般量距和精密鋼尺量距。 二、距離丈量二、距離丈量 w w 一般量距方法一般量距方法 w w 精密量距方法精密量距方法2022-3-4測量學第四章10 適用條件：適用條件：當量距精度要求為當量距精度要求為1/20001/3000時采用。時采用。定線方法定線方法：目估法或經(jīng)緯儀法。目估法或經(jīng)緯儀法。w w當?shù)孛嫫教箷r當?shù)孛嫫教箷r,可將鋼尺拉平可將鋼尺拉平,直接量測水平距離直接量測水平距離;w w對于對于傾斜地面傾斜地面，一般采用，一般采用 “平量法平量法” ; w w當?shù)孛鎯牲c之間當?shù)孛鎯牲c之間坡度均勻坡度均勻時也可采用時也可采用“斜量法斜量法”.1 1

7、、平坦地面的距離丈量、平坦地面的距離丈量 往返丈量法：往返丈量法：在在地面平坦量距，可將鋼尺地面平坦量距，可將鋼尺拉平、拉直、用拉平、拉直、用力均勻，力均勻，并整尺段地丈量，要進行往返丈量。并整尺段地丈量，要進行往返丈量。圖圖4-2J12022-3-4測量學第四章11l【定線定線】后尺手持尺的零端和標桿立于后尺手持尺的零端和標桿立于A A點后面，指點后面，指揮前尺手在揮前尺手在A A B B方向約一整尺處定線，并標記。方向約一整尺處定線，并標記。l【整尺段丈量整尺段丈量】后尺的零端對準起點后尺的零端對準起點A,A,前尺通過前尺通過定線點，同時拉直、拉平鋼尺，并用力均勻，前尺對定線點，同時拉直、

8、拉平鋼尺，并用力均勻，前尺對準鋼尺的整尺終點，在地面豎直插上測釬。準鋼尺的整尺終點，在地面豎直插上測釬。l【零尺段丈量零尺段丈量】前后尺抬尺前進，依次丈量所有前后尺抬尺前進，依次丈量所有整尺段；余下一零尺段，前尺手讀出零尺段的長度。整尺段；余下一零尺段，前尺手讀出零尺段的長度。l【返測返測】前后尺從前后尺從B B A A方向按以上步驟返測；（須方向按以上步驟返測；（須重新定線）重新定線）l【成果計算成果計算】根據(jù)丈量結(jié)果進行成果計算。根據(jù)丈量結(jié)果進行成果計算。 2022-3-4測量學第四章122022-3-4測量學第四章13測量成果的計算與精度評定：測量成果的計算與精度評定：l往返測量結(jié)果往返

9、測量結(jié)果分別為：分別為： D往往 = n l q ， D返返 = n l q， n為整尺長測段數(shù)為整尺長測段數(shù) l為整尺段尺長為整尺段尺長 q往測丈量的零尺段長往測丈量的零尺段長 q返測丈量的零尺段長返測丈量的零尺段長l相對誤差相對誤差為：為： 若若K小于限差小于限差,則取往返測均值則取往返測均值D均均作為最后結(jié)果。一般地，作為最后結(jié)果。一般地，k不大于不大于1/3000,困難地區(qū)亦不大于困難地區(qū)亦不大于1/1000。 mDDDK1均返往2022-3-4測量學第四章14 2 2、傾斜地面的平量法、傾斜地面的平量法 當當 地面傾斜時可將鋼尺拉平，用垂球在地面投點（與定線結(jié)合），如圖地面傾斜時可將

10、鋼尺拉平，用垂球在地面投點（與定線結(jié)合），如圖4-2所視。所視。圖圖4-2若地面較陡，每一尺段可平量多次，見圖若地面較陡，每一尺段可平量多次，見圖4-2。2022-3-4測量學第四章15圖圖4-2J32022-3-4測量學第四章16 （二）精密量距方法（二）精密量距方法 當量距要求達到當量距要求達到1/10 0001/250 000的精度時采用。的精度時采用。1.直線定線直線定線 用用經(jīng)緯儀法定線經(jīng)緯儀法定線，沿給定方向用鋼尺概量打下一系列木，沿給定方向用鋼尺概量打下一系列木樁，樁間距小于鋼尺尺長，樁頂釘上白鐵皮，用經(jīng)緯儀在白樁，樁間距小于鋼尺尺長，樁頂釘上白鐵皮，用經(jīng)緯儀在白鐵皮上劃出定線方

11、向線和垂直方向線（鐵皮上劃出定線方向線和垂直方向線（讀尺指標讀尺指標）。）。圖圖4-2J42022-3-4測量學第四章172.2. 精密量距方法精密量距方法1）用水準儀測出相鄰兩樁頂之間的用水準儀測出相鄰兩樁頂之間的高差高差； 2）用拉力計和尺夾對檢定過的鋼尺施加用拉力計和尺夾對檢定過的鋼尺施加標準拉力標準拉力，每一尺段均，每一尺段均需在鋼尺的不同位置需在鋼尺的不同位置量取三次，量取三次，用用樁頂垂直方向線讀取樁頂垂直方向線讀取鋼尺鋼尺兩端刻劃，同時測量鋼尺丈量時的兩端刻劃，同時測量鋼尺丈量時的平均溫度平均溫度，做好記錄。三，做好記錄。三次丈量的差值小于次丈量的差值小于限限差時，取差時，取均值

12、均值為最后結(jié)果。超限時重量。為最后結(jié)果。超限時重量。3）計算每一尺段的水平距離和整條邊的水平距離；）計算每一尺段的水平距離和整條邊的水平距離；4）要）要往返丈量往返丈量，互差要小于限差，取均值為最后結(jié)果，超限時，互差要小于限差，取均值為最后結(jié)果，超限時要重量。要重量。3.3. 精密量距的計算精密量距的計算v鋼尺在使用前一般需要經(jīng)過檢定得出尺長方程式，以便計算鋼尺在使用前一般需要經(jīng)過檢定得出尺長方程式，以便計算鋼尺在不同條件下的測得的實際長度。鋼尺在不同條件下的測得的實際長度。2022-3-4測量學第四章182022-3-4測量學第四章19v尺長方程式的一般形式為：尺長方程式的一般形式為： lt

13、 = l0+ l + l0(tt0)式中：式中： lt鋼尺在標準溫度鋼尺在標準溫度t C、標準拉力下的實際尺長、標準拉力下的實際尺長(真長真長)； l0鋼尺上標注的長度，即名義尺長；鋼尺上標注的長度，即名義尺長； l在標準溫度為在標準溫度為t0 C、標準拉力時的尺長改正數(shù)、標準拉力時的尺長改正數(shù)(即即ltl0)； t丈量時的溫度；丈量時的溫度；t0鋼尺的標準溫度（鋼尺的標準溫度（20 C）；）； 鋼尺的線膨脹系數(shù)，（鋼尺的線膨脹系數(shù)，（1.2510-5/ C）2022-3-4測量學第四章20 1） 一一尺段水平距離的計算尺段水平距離的計算（1）尺長改正數(shù)的計算）尺長改正數(shù)的計算 iidllll

14、0 （2）溫度改正數(shù)的計算）溫度改正數(shù)的計算 lti li（tit0）（3）傾斜改正數(shù)的計算：如圖）傾斜改正數(shù)的計算：如圖4-3，當兩樁間的高差為，當兩樁間的高差為hi時，時，傾斜改正數(shù)為傾斜改正數(shù)為 ： lhid i li iilh22圖圖4-32022-3-4測量學第四章21 （4）一一尺段的水平距離：尺段的水平距離：di = li+ ldi + lti lhi 2）一條邊水平距離的計算）一條邊水平距離的計算 D = d1 + d2 + dn2022-3-4測量學第四章22l尺長誤差：尺長誤差：名義尺長與實際尺長不符，具有積名義尺長與實際尺長不符，具有積累性；累性；l溫度誤差：溫度誤差：量

15、距溫度與批準溫度不同；量距溫度與批準溫度不同；l拉力誤差：拉力誤差：量距時拉力與鑒定時拉力不同；普量距時拉力與鑒定時拉力不同；普通：拉力均勻；精確量距：使用彈簧秤通：拉力均勻；精確量距：使用彈簧秤。l鋼尺垂曲與不水平誤差：鋼尺垂曲與不水平誤差：鋼尺懸空時，中間下垂：鋼尺懸空時，中間下垂： 托尺；托尺； 平量法丈量，鋼尺不水平：水平平量法丈量，鋼尺不水平：水平；l定線誤差：定線誤差：折線長度大于直線長度；折線長度大于直線長度；l丈量誤差：丈量誤差：對點不準，測釬插不豎直，讀數(shù)誤點不準，測釬插不豎直，讀數(shù)誤差等差等2022-3-4測量學第四章23 w w 視距測量是利用視距測量是利用普通光學經(jīng)緯儀

16、或水準儀普通光學經(jīng)緯儀或水準儀的視距絲的視距絲進行簡易測距的方法，其進行簡易測距的方法，其精度較低。精度較低。（1/200-1/300) 一、視距測量原理一、視距測量原理（一）視準軸水平（一）視準軸水平 ：物鏡光心至儀器中心距離：物鏡光心至儀器中心距離f ：物鏡的焦距：物鏡的焦距L：上下絲截取的尺間隔：上下絲截取的尺間隔P：上下視距絲間距：上下視距絲間距V：中絲讀數(shù)：中絲讀數(shù)I：儀器高度：儀器高度2022-3-4測量學第四章24121113nmlinmpnmf dlvhABDF2022-3-4測量學第四章252022-3-4測量學第四章26一、測距儀分類一、測距儀分類 1 . 按光源分類按光源

17、分類 w w 紅外光源：紅外光源：采用砷化鎵發(fā)光二采用砷化鎵發(fā)光二極管發(fā)出不可見的紅外光，目前極管發(fā)出不可見的紅外光，目前工程測量中所使用的工程測量中所使用的短程測距儀短程測距儀大都采用此光源。大都采用此光源。 w w 激光光源：激光光源：采用固體激光器、采用固體激光器、氣體激光器或半導體激光器發(fā)出氣體激光器或半導體激光器發(fā)出的方向性強、亮度高、相干性好的方向性強、亮度高、相干性好的激光作光源，一般用于的激光作光源，一般用于中遠程中遠程測距儀上。測距儀上。2022-3-4測量學第四章27 w短程光電測距儀短程光電測距儀：測程小于：測程小于3公里，公里，用于工用于工程測量。程測量。 w中程光電測

18、距儀中程光電測距儀：測程為：測程為315公里，通常公里，通常用于一般等級控制測量。用于一般等級控制測量。w遠程光電測距儀遠程光電測距儀：測程大于測程大于15公里公里，通常通常用于國家三角網(wǎng)及特級導線。用于國家三角網(wǎng)及特級導線。 2022-3-4測量學第四章28 光電測距儀精度，可按光電測距儀精度，可按1公里測距中誤差公里測距中誤差（即（即mD=A+B D，當，當D=1km時）時），劃分為劃分為3級級： w級級：mD 5mm； w級級：5mmmD10mm； w級級：10mm360，則減去，則減去360； 若若前前15000r/min)的物理特性：l1)定軸性無外力矩作用時，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸保持不變。l2)進動外力矩作用下，l轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸方位向外力矩作用方向運動。l陀螺儀利用轉(zhuǎn)子的上述特性制造。2022-3-4測量學第四章84 2022-3-4測量學第四章8513、已知、已知A點的磁偏角為點的磁偏角為5 15 ，過，過A點真子午線與中央子午線點真子午線與中央子午線的收斂角的收斂角 2 ，直線，直線AC的坐標方位角的坐標方位角 AC = 110 16 ，求求AC的真方位角與磁方位角，且繪圖說明之。的真方位角與磁方位角，且繪圖說明之。14、