距離測量與直線定向市公開課獲獎?wù)n件

1、第4章 距離測量與直線定向4.1 直接量距工具4.2 卷尺量距辦法4.3 視距測量4.4 電磁波測距4.5 直線定向土建工程測量第1頁第1頁4.1 直接量距工具 鋼尺、皮尺、玻璃纖維卷尺。鋼尺或玻璃纖維卷尺皮尺土建工程測量第2頁第2頁測釬：用于標(biāo)定尺段起、終點輔助工具 標(biāo)桿（花桿）：用于標(biāo)定直線彈簧秤、溫度計土建工程測量第3頁第3頁(1)定義：在待測兩點直線上標(biāo)定若干點，以便分段丈量，此項工作稱為直線定線。(2)辦法：目估定線法4.2 卷尺量距辦法AB甲乙4.2.1直線定線第4頁第4頁過山頭定線ABAB甲乙甲1乙1甲2乙2甲乙 甲、乙兩人互相指揮，逐步到達(dá)A、B連線上，數(shù)學(xué)上稱為逐步趨近法。土

2、建工程測量第5頁第5頁4.2.2 普通量距辦法測釬鋼尺長度余長1.平坦地面量距辦法土建工程測量第6頁第6頁 2.傾斜地面量距辦法辦法：(1) 斜量法(2) 平量法土建工程測量第7頁第7頁4.2.3鋼尺檢定與尺長方程式 1.鋼尺檢定 鋼尺尺面上注記長度（如30m、50m等）叫名義長度。由于材料質(zhì)量、制造誤差和使用中變形等原因影響，使鋼尺實際長度與名義長度常不相等。 為了確保量距結(jié)果質(zhì)量，鋼尺應(yīng)定期進(jìn)行檢定。鋼尺檢定應(yīng)送計量單位或設(shè)有比長臺測繪單位檢定，求出被檢尺實際長度和尺長方程式。 檢定后給出尺長方程式，比如 土建工程測量第8頁第8頁2.鋼尺尺長方程式 鋼尺在量距時實際長度與其名義長度、量距溫

3、度關(guān)系方程式。式中：-溫度為t時鋼尺實際長度-鋼尺名義長度-鋼尺膨脹系數(shù)。即溫度升降1度1米鋼尺伸縮長度 其值普通為 1.1510-5 1.2510-5-鋼尺檢定期溫度-量距時溫度-鋼尺尺長更正 l=l-l0 l 鋼尺在溫度t0時長度比如土建工程測量第9頁第9頁4.2.4 精密量距法 1. 精密量距環(huán)節(jié)(1)定線：用經(jīng)緯儀定線 。 土建工程測量第10頁第10頁 (2)量距： 用串尺法，每尺段串動尺子量3次，用彈簧秤控制拉力，并讀丈量時溫度。 (3)測量各樁頂高差： 用水準(zhǔn)測定高差，以便作傾斜更正。A、B之間距離=前端尺讀數(shù)b-后端尺讀數(shù)a第11頁第11頁(a)對每尺段都要作三項更正傾斜更正溫度

4、更正尺長更正 更正后距離： (4)量距結(jié)果整理將更正后各尺段長相加便得距離全長(b)量距精度計算：往返較差相對誤差：(恒為負(fù))第12頁第12頁【例】 檢定30m鋼尺實際長度為30.0025m，檢定期溫度t。為20，用該鋼尺丈量某段距離為 120.016m，丈量時溫度t為28，已知鋼尺膨脹系數(shù)為1.2510-5，求該鋼尺尺長方程式和該段實際距離為多少？ 解： 依據(jù)給定已知數(shù)據(jù)可寫出尺長方程式： l t =30+0.0025+1.2510 -530 (t-20) 該段實際距離： D=120.016+ld+lt =120.016+ (0.0025/30)120.016+1.2510-5(28- 20

5、) 120.016 =120.038m 第13頁第13頁鋼尺編號：NO:11 鋼尺膨脹系數(shù)：0.000012 鋼尺檢定期溫度 t0：20 鋼尺名義長度 l0：30m 鋼尺檢定長度l：30.0025m 鋼尺檢定期拉力：100N 尺段編號實測次數(shù)前尺讀數(shù)(m)后尺數(shù)讀 (m)尺段長度(m)溫度 高 差(m)溫度更正(mm)尺長更正(mm)傾斜更正(mm) 改后尺段長 (m) A1129.93600.070029.866025.8-0.152+2.1+2.5-0.429.86942 400 755 6453 500 850 650平均29.8652總和198.2838精密量距統(tǒng)計計算表土建工程測量第

6、14頁第14頁(1)定線誤差:所量為折線，結(jié)果偏大。目估定線偏差0.1m，影響極小。(2)尺長誤差：高精度量距應(yīng)加尺長更正。(3)溫度測定誤差：應(yīng)測定鋼尺本身溫度。(4)拉力不均勻誤差：高精度量距應(yīng)使用彈簧稱控制拉力。(5)鋼尺傾斜誤差：高精度量距應(yīng)加傾斜更正。(6)鋼尺對點及讀數(shù)誤差：誤差性質(zhì)是屬偶然誤差，丈量時應(yīng)認(rèn)真，采用多次丈量。4.1.5 鋼尺量距誤差及注意事項返回第15頁第15頁 視距測量是利用望遠(yuǎn)鏡內(nèi)視距裝置配合視距尺，依據(jù)幾何光學(xué)和三角測量原理，同時測定距離和高差辦法。4.2視距測量土建工程測量第16頁第16頁從圖中AFBaFb可得圖中望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸垂直于標(biāo)尺，L1為物鏡，其焦距為

7、f1，L2為調(diào)焦透鏡，焦距為f2，調(diào)整L2能夠改變L1與L2之間距離e。圖中虛線表示透鏡L稱等效透鏡，它是L1與L2兩個透鏡共同作用結(jié)果。等效透鏡焦距f，經(jīng)推算得： ，稱之為等效焦距。改變e值，就可改變等效焦距，從而使遠(yuǎn)近不同目標(biāo)清楚地成像在十字絲平面上。式中f為等效焦距，l為視距尺間隔，p為上下絲間距。 儀器豎軸至標(biāo)尺距離D為 D=d+f1+ 令， 稱視距乘常數(shù)；f1+=C，稱視距加常數(shù)。在設(shè)計時可使K=100，C=0，則視距公式現(xiàn)為土建工程測量第17頁第17頁2.傾斜地視距測量水平距D公式：高差h公式：h=Dtan項稱初算高差i 為儀器高v為中絲高K為視距常數(shù)，K=100l為尺間隔，上下絲

8、讀數(shù)差, 即 l=MNa為豎角土建工程測量第18頁第18頁視 距 測 量 實 習(xí) 記 錄 表測站名稱： A 儀器高： 1.40m 測站高程： 50.00m 班級： 小組： 52.0352.00 883018測點名稱測量次數(shù)豎盤位置標(biāo) 尺 讀 數(shù)尺間隔L豎 盤 讀 數(shù) 指標(biāo)差x 豎角 水平距離D高差h 上 絲 下 絲 中 絲B1L1.7911.0091.4000.782-21+1 29 2078.15+2.03R1.7921.0101.40027129002L2.3921.6092.0000.783 880512-24+1 54 2478.21+2.00R2.3931.6102.00027154

9、00高 程H闡明：第1次，中絲對標(biāo)尺儀器高位置觀測， 第2次，中絲對標(biāo)尺 2米位置觀測。第19頁第19頁4.3.3 視距測量誤差及注意事項1.視距測量誤差（1）讀數(shù)誤差 尺間隔由上下絲讀數(shù)之差求得，計算距離時用尺間隔乘100，因此讀數(shù)誤差將擴(kuò)大100倍影響所測距離。即讀數(shù)誤差為1mm，影響距離誤差為0.1m 。（2）標(biāo)尺傾斜誤差（3）豎角測量誤差 豎角測量誤差對距離影響不大，對高差影響較大，每百米高差誤差3cm。 依據(jù)分析和試驗數(shù)據(jù)證實，視距測量精度普通約達(dá)1/300 第20頁第20頁(2)按測程分類4.4 光電測距4.4.1光電測距概況 (1)按載波分類激光測距儀紅外測距儀微波測距儀鋼尺量距

10、勞動強(qiáng)度大，工作效率低，精度不高。光電測距儀含有測程遠(yuǎn)、精度高、作業(yè)速度快等長處。光電測距第21頁第21頁 1、脈沖法測距：直接測定光脈沖在測線兩端往返傳播時間t，求出距離D辦法。4.4.2 光電測距原理(3)按測距精度分：級：mD5mm級：5mm mD 10mm級：10mm第22頁第22頁AB紅外光電測距儀脈沖法原理圖測距公式：式中：c=c0/n，C0 為光在真空中速度，n 為大氣折射率，t 為發(fā)射脈沖與接受脈沖時間差。第23頁第23頁 光電測距儀調(diào)制電磁波反射鏡反射波AB相位法測距公式：2、相位法測距第24頁第24頁相位法測距公式 設(shè)測距儀在A點發(fā)出調(diào)制光，被B點反光鏡反射后，又回到A點所

11、通過時間為t。設(shè)AB距離為D，調(diào)制光往返通過2D路程，調(diào)制光周期為2，它波長為，接受時相位比發(fā)射時相位延遲了，波個數(shù)為/ 2，它必定包括整波N及尾數(shù)N數(shù)，則式中相稱于測尺長，令其等于LS，則D= LS(N+ N)2 BA2DA第25頁第25頁DADR中國常州大地測距儀廠4.4.3 D3030E紅外光電測距儀第26頁第26頁 D3030E各部件名稱第27頁第27頁第28頁第28頁D3030E鍵盤圖第29頁第29頁南方測距儀操作鍵盤POWER-電源開關(guān)V/H-天頂距、水平角輸入鍵 T/P/C-溫度、氣壓、棱鏡常數(shù)輸入鍵 SIG-電池電壓、光強(qiáng)顯示鍵 AVE-單次測量、平均測距鍵 MSR-連續(xù)測距鍵

12、 ENT-輸入、清除輸入X.Y. Z-測站三維坐標(biāo)輸入 X/Y/Z-顯示目的三維坐標(biāo)S/H/V-S斜距、H平距、V高差 SO-定線放樣預(yù)置TRK- - 跟蹤測距 RST-照明開關(guān)、復(fù)位第30頁第30頁單棱鏡三棱鏡(A)(B)(C)(D) 反射棱鏡第31頁第31頁4.4.4 測距儀測距精度公式 1. 測距儀標(biāo)稱精度公式是： mD=(a+bD) 式中a為固定誤差，b為百分比誤差，a以mm為單位， b 以mm/km為單位, D以km為單位距離，或?qū)懗桑?mD=(a+bppmD) 式中ppm為百萬分之一，即10-6。比如：某測距儀精度公式為 mD=(5mm+5ppmD)則表示該儀器固定誤差為5mm，百

13、分比誤差為510-6。若用此儀器測定1km距離，其誤差為 mD=(5mm+510-61km)= 10mm。第32頁第32頁2.光電測距誤差 主要有三種：固定誤差，百分比誤差及周期誤差。 (1)固定誤差：它與被測距離無關(guān)，主要包括儀器對中誤差、儀器加常數(shù)測定誤差及測相誤差。測相誤差主要有數(shù)字測相系統(tǒng)誤差、照準(zhǔn)誤差和幅相誤差。 (2)百分比誤差：它與被測距離成正比，主要包括： 大氣折射率誤差，在測線一端或兩端測定氣象原因不能完全代表整個測線上平均氣象原因。 調(diào)制光頻率測定誤差，調(diào)制光頻率決定測尺長度。 (3)周期誤差：由于送到儀器內(nèi)部數(shù)字檢相器不但有測距信號，尚有儀器內(nèi)部竄擾信號，而測距信號相位隨

14、距離值在0360內(nèi)改變。因而合成信號相位誤差大小也以測尺為周期而改變，故稱周期誤差。 第33頁第33頁 4.5.1. 原則方向種類 (1)真子午線方向： 地面某點指向地球北極方向。 (2)磁子午線方向：磁針自由靜止時，北端所指方向。 (3)坐標(biāo)縱軸方向：高斯克呂格平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)縱軸方向。4.5 直線定向 擬定某直線與原則方向之間關(guān)系稱為直線定向。真子午線：地球某點P與地球真南北極所作平面與地球面 交線。真子午線方向：通過某點其真子午線切線方向。第34頁第34頁磁子午線：地球某點與地磁南北極所作平面與地球面交線。磁子午線方向：通過某點其磁子午線切線方向。 磁針北端所指方向偏于真子午線方向東稱

15、為東偏，要求為正；偏于西則稱為西偏，要求為負(fù)。 我國磁偏角基本在 +6和10之間。北京地域磁偏角為西偏，約-5 -6。第35頁第35頁(1)方位角： (a)定義：從原則方向北端 開始順時針方向至 該直線 水平角， 稱為該直線方位 角。用A表示。 (b)特點：從原則方向北端起； 順時針； 方位角范圍：0360。 4.5.2 直線方向表示辦法01234A01A02A03A04NS第36頁第36頁(2)方位角種類： 真方位角A真、磁方位角A磁、坐標(biāo)方位角 12真方位角與磁方位角關(guān)系： A真=A磁+ 為磁偏角, 東偏為+ ,西偏為-A真磁北東偏為+西偏為-A磁真北第37頁第37頁坐標(biāo)方位角第38頁第3

16、8頁關(guān)于子午線收斂角式中 L-A、B兩點距離（緯線長） j-A、B兩點平均緯度 R-地球半徑 =206265第39頁第39頁子午線收斂角 ：某點軸北方向與該點真北方向夾角。軸北偏東為正，偏西為負(fù)。A真=+A=Am+Am+ = + = Am+ = Am+ m磁偏角磁坐偏角坐標(biāo)方位角第40頁第40頁(2)象限角： 定義：從原則方向北端或南端開始，順時針或逆時針方 向至該直線 水平角，稱為該直線象限角。用R表示。特點： (a)象限角范圍：090， 并需注明象限名稱。比如NE 30 , SW 40 。 (b)從原則方向北端或南端起算。 (c)順時針或逆時針。01234R01R02R03R04NSEW(3)方位角與象限角關(guān)系：象限：R=A象限：R=180-A象限：R=A-180象限：R=360-A第41頁第41頁4、正反方位角關(guān)系： A反=A正180注意：正反方位角是相對某方向直線而言，僅是相對概念。 比如左圖：A正，相對1-2是正方位角，而對于2-1來說它 是反方位角。第42頁第42頁羅盤儀結(jié)構(gòu)3.羅盤儀及其使用第43頁第43頁090180270A12N測站2測站1NS磁