第三章 距離測量與直線定向

第三章距離測量與直線定向主講教師：王衛(wèi)紅副教授wangweihong@2/1/20231為什么要進(jìn)行

距離測量和直線定向？如果能測出兩點(diǎn)之間的水平距離并確定這兩點(diǎn)連成的直線方向，就能確定兩點(diǎn)在平面直角坐標(biāo)系的相對位置。如果已知某點(diǎn)的絕對位置，則能進(jìn)一步確定另一點(diǎn)的絕對位置。2/1/20232主要內(nèi)容概述鋼尺量距視距測量光電測距直線定向作業(yè)2/1/20233第一節(jié)概述距離測量：測量中的距離是指兩點(diǎn)間水平距離，如果測量的是傾斜距離，則需改化成水平距離。鋼尺量距：鋼尺量距分一般方法和精密方法。視距測量：用望遠(yuǎn)鏡的視距絲對立于直線端點(diǎn)上的尺子進(jìn)行讀數(shù)來進(jìn)行。光電測距：通過測定電磁波的傳播時間來測距。直線定向直線定向指確定直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的水平角。2/1/20234第二節(jié)鋼尺量距直線定線鋼尺量距的一般方法鋼尺量距的精密方法尺長方程式鋼尺量距的誤差來源2/1/20235直線定線當(dāng)兩個地面點(diǎn)之間的距離較長或地勢起伏較大時，為能沿著直線方向進(jìn)行距離丈量工作，需在直線方向上標(biāo)定若干個點(diǎn)，作為分段丈量的依據(jù)。目視定線經(jīng)緯儀定線縱絲法分中法2/1/20236鋼尺量距的一般方法（1）準(zhǔn)備工作主要工具：鋼尺、垂球、測釬、測桿等。工作人員：拉尺員、讀數(shù)員、記錄員。場地要求：比較平坦、并進(jìn)行定線。2/1/20237鋼尺量距的一般方法（2）在平坦地面進(jìn)行一般方法的量距時，先丈量若干整尺段（整尺段數(shù)n等于后尺手手中的測釬數(shù)），最后量得余長q。A測釬B2/1/20238鋼尺量距的一般方法（3）檢核：為了防止錯誤和提高丈量精度，一般丈量要求往返相對較差K不大于。即，量距分往測和返測。計算往返平均值。2/1/20239傾斜地面距離丈量的方法垂球投點(diǎn)分段直接量平距測得斜距全長后根據(jù)高差求平距2/1/202310鋼尺量距的精密方法-準(zhǔn)備工作主要丈量工具：鋼尺、彈簧秤、溫度計等。用于精密丈量的鋼尺必須經(jīng)過檢定，而且有其尺長方程式（參見式3-7）。工作人員組成：通常主要工作人員5人，其中拉尺員2人，讀數(shù)員2人，記錄員1人，他們的分工安排如圖3-10。場地：(1)經(jīng)整理便于丈量；(2)定線后的分段點(diǎn)設(shè)有精確的標(biāo)志，如圖3-11，分段點(diǎn)設(shè)有木樁頂面的定線方向有“十”字標(biāo)志(或小釘)。(3)測量各分段點(diǎn)頂面尺段高差。2/1/202311鋼尺量距的精密方法-具體實(shí)施拉尺：在鋼尺上施加標(biāo)準(zhǔn)拉力，將鋼尺拉平拉直。讀數(shù)：前端讀數(shù)員讀前端讀數(shù)，后端讀數(shù)員讀后端讀數(shù)。記錄、，計算尺段丈量值。每尺段丈量三次，每次丈量應(yīng)前后移動鋼尺1分米左右。三次丈量的較差必須符合要求。若，則檢核合格，計算尺段丈量平均值，并填入表格測量溫度。高差測定：用水準(zhǔn)儀往返測得相鄰兩樁頂間的高差。成果整理2/1/202312尺長方程式（尺長隨溫度而變化的函數(shù)式）：鋼尺在溫度時的實(shí)際長度。：鋼尺的名義長度。：尺長改正數(shù)，即溫度下實(shí)際長度與名義長度之差。：鋼尺的線膨脹系數(shù)，一般取1.25×10-5m/m.℃。2/1/202313例3-1某鋼尺名義長度為30米，其尺長方程式為；用這根鋼尺在溫度為16℃時丈量一段水平距離為209.62m，試求改正后的實(shí)際距離。解：鋼尺丈量時實(shí)際長度：實(shí)際水平距離

2/1/202314鋼尺量距的誤差來源尺長誤差溫度變化誤差拉力誤差丈量本身的誤差垂曲誤差傾斜誤差定線誤差2/1/202315第三節(jié)視距測量視線水平時視線傾斜時2/1/202316視距測量的原理（視線水平時）

其中，即

根據(jù)光學(xué)原理，有令，，則

一般C=0，K=100，于是。2/1/202317視距測量的原理（視線傾斜時）

（1）水平距離與視準(zhǔn)軸垂直位置相應(yīng)的尺間隔傾斜距離水平距離

（2）高差

高差主值

則有

或SD2/1/202318第四節(jié)光電測距概述相位法測距原理光電測距的技術(shù)指標(biāo)和主要設(shè)備2/1/202319相位法光電測距儀的基本工作原理發(fā)射信號接收信號2/1/202320相位法光電測距儀的基本工作原理調(diào)制光全程的相位變化值為對應(yīng)的距離值為S往S返2/1/202321相位法光電測距儀的基本工作原理

可以被看作一根“光尺”的長度。光電測距儀就是用這根“光尺”去測量距離。括號中的表示“光尺”的整尺段數(shù)，為不足一個“光尺”長的余長。且有實(shí)際上，相位式光電測距儀中的相位計只能測定全程相位移尾數(shù)，而無法測定整周期數(shù)。

2/1/202322相位法光電測距儀的基本工作原理為了解決擴(kuò)大測程與提高精度的矛盾，可以采用一組測尺配合測距，以短測尺(又稱精測尺)保證精度，用長測尺(又稱粗測尺)保證測程，這就如同鐘表上用時、分、秒針互相配合來確定十二小時內(nèi)的準(zhǔn)確時間一樣。2/1/202323第五節(jié)直線定向標(biāo)準(zhǔn)方向（基本方向）的種類表示直線方向的方法幾種方位角之間的關(guān)系正反坐標(biāo)方位角坐標(biāo)方位角的推算2/1/202324

標(biāo)準(zhǔn)方向的種類真子午線方向(真北）通過地球表面某點(diǎn)的真子午線的切線方向。磁子午線方向（磁北）磁針在地球磁場的作用下，自由靜止時其軸線所指的方向。坐標(biāo)縱軸方向（坐標(biāo)北）過地面某點(diǎn)平行于該高斯投影帶中央子午線的方向。2/1/202325表示直線方向的方法—方位角方位角由過直線起點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起，順時針量至某直線所經(jīng)過的水平角，稱為方位角。角值由0°—360°。真方位角A由真子午線北端起算的方位角，稱為真方位角。磁方位角Am由磁子午線北端起算的方位角，稱為磁方位角。坐標(biāo)方位角α由坐標(biāo)縱軸北端起算的方位角，稱為坐標(biāo)方位角。由于同一個高斯投影帶內(nèi)，各點(diǎn)的坐標(biāo)縱軸方向相互平行，不同直線之間坐標(biāo)方位角的推算比較方便，坐標(biāo)方位角最常用，一般簡稱為方位角。2/1/202326幾種方位角之間的關(guān)系真方位角與磁方位角之間的關(guān)系¤磁偏角δ：過地面點(diǎn)某點(diǎn)的真子午線與磁子午線之間的夾角。¤磁北方向偏于真北方向以東，稱東偏，δ取正值；否則取負(fù)值。¤A=Am+δ真方位角與坐標(biāo)方位角之間的關(guān)系¤子午線收斂角γ：過地面點(diǎn)的真子午線方向與中央子午線之間的夾角?！枳鴺?biāo)縱軸方向偏于真子午線方向以東，稱東偏，γ取正值；否則取負(fù)值。¤A=α+γ2/1/202327正反坐標(biāo)方位角直線有方向，直線的方向是相對的。如A、B兩點(diǎn)間的直線，若將AB作為正方向，則BA就是反方向；也可將BA作為正方向，那么AB就是反方向。一條直線可按正反兩個方向來定向。按正方向定向的方位角稱為正方位角；否則稱為反方位角。正反坐標(biāo)方位角之間相差180°2/1/202328坐標(biāo)方位角的推算（1）β為右角β為左角2/1/202329坐標(biāo)方位角的推算（2）已知，測得，，試求其他各邊的坐標(biāo)方位角。解：2/1/202330思考題名詞解釋: