工程測(cè)量距離測(cè)量與直線定向

工程測(cè)量距離測(cè)量與直線定向第一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日第四、五章距離測(cè)量與直線定向4-1鋼尺量距量距的工具鋼尺：最常用有30m、50m兩種注意零點(diǎn)的位置！花桿、測(cè)釬、垂球、彈簧秤、溫度計(jì)第二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-1-1鋼尺量距的一般方法量距的工具直線定線

當(dāng)兩點(diǎn)之間的距離較長(zhǎng)或地勢(shì)起伏較大時(shí)，須分段丈量

一般量距用目視定線即可距離偏離5cm10cm20cm30m0.16mm0.67mm2.67mm?第三頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-1-1鋼尺量距的一般方法量距的工具直線定線量距方法

1．平坦地區(qū)的距離丈量

量距精度以相對(duì)誤差表示，并將其換算為分子為1的分?jǐn)?shù)形式，精度一般不低于1/3000|往測(cè)–返測(cè)|/往返均值=1/M

可把尺子放在地面上進(jìn)行,在整尺的地方插一測(cè)釬,丈量至少往返測(cè)各一次。D=nL0+△L0第四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-1-1鋼尺量距的一般方法量距的工具直線定線量距方法1．平坦地區(qū)的距離丈量

2．傾斜地面的距離丈量

①平量法②斜量法第五頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-1-2鋼尺量距的精密方法

普通方法只能達(dá)到1/1000-1/5000，精密方法可以達(dá)到1/10000-1/40000，所使用的鋼尺必須經(jīng)過檢定，測(cè)量時(shí)使用拉力計(jì)和溫度計(jì)。經(jīng)緯儀定線概量分段，每段略短于尺長(zhǎng)；打木樁、做標(biāo)記尺段丈量

施標(biāo)準(zhǔn)拉力，同時(shí)讀數(shù)，每段移動(dòng)鋼尺位置量3次，估讀到0.5mm測(cè)定各段高差水準(zhǔn)測(cè)量，往返進(jìn)行，互差不超過±10mm第六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-2鋼尺量距的精密方法經(jīng)緯儀定線尺段丈量測(cè)定各段高差尺段改正計(jì)算①尺長(zhǎng)改正

△Ld＝(L′－L0)L/L0

△Ld＝(30.0025－30)x29.8652/30=0.0025②溫度改正

△Lt＝α(t℃－t0℃)L△Lt＝1.2x10-5x(25.8－20)x29.8652=0.002130米尺子每℃差0.36mm;50米尺子每℃差0.6mm③傾斜改正

△Lh＝－h(huán)2/2L△Lh＝－(-0.152)2/(2x29.8652)=-0.0004

第七頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-2鋼尺量距的精密方法經(jīng)緯儀定線尺段丈量測(cè)定各段高差尺段改正計(jì)算計(jì)算全長(zhǎng)和相對(duì)誤差計(jì)算往返測(cè)的各自長(zhǎng)度相對(duì)誤差=|往測(cè)–返測(cè)|/往返均值鋼尺的檢定到檢定機(jī)構(gòu)的比長(zhǎng)臺(tái)進(jìn)行尺長(zhǎng)方程式:lt＝l0+△l

+αl0(t－t0)第八頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-1-3鋼尺量距的誤差分析一、定線誤差二、尺長(zhǎng)誤差尺長(zhǎng)誤差具有系統(tǒng)積累性，它與所量距離成正比三、溫度誤差用溫度計(jì)測(cè)定的是空氣的溫度，而不是鋼尺本身的溫度

四、拉力誤差五、尺子不水平的誤差30m尺子2.6kgf導(dǎo)致1mm誤差;50m尺子1.7kgf導(dǎo)致1mm誤差第九頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-1-3鋼尺量距的誤差分析六、鋼尺垂曲和反曲的誤差

ABf△f=-8f2/3L0

△Lf＝－(L/L0)3.△f七、丈量本身的誤差第十頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-3光電測(cè)距儀簡(jiǎn)介概況

1941年瑞典物理學(xué)家Bergstrand在研究光速時(shí)開發(fā)了高精度測(cè)量時(shí)間的技術(shù)1948年瑞典AGA廠推出了第一臺(tái)光波測(cè)距儀

自20世紀(jì)50年代以來，隨著需求的增長(zhǎng)和光學(xué)、微電子學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了紅外測(cè)距、微波測(cè)距、激光測(cè)距技術(shù)，統(tǒng)稱為電磁波測(cè)距技術(shù)

電磁波測(cè)距技術(shù)大大減輕了距離測(cè)量的勞動(dòng)強(qiáng)度，也大大提高了作業(yè)精度和速度第十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-3光電測(cè)距儀簡(jiǎn)介概況分類1.

按載波分①微波測(cè)距儀②激光測(cè)距儀③紅外光測(cè)距儀2.按測(cè)程分①短程測(cè)距儀(<5km)②中程測(cè)距儀(5-15km)③遠(yuǎn)程測(cè)距儀(>15km)第十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-3光電測(cè)距儀簡(jiǎn)介概況分類電磁波測(cè)距原理

設(shè)電磁波在測(cè)距儀與反光鏡之間往返的時(shí)間為t,則測(cè)距儀至反光鏡的距離:其中C=C0/nC0為光在真空中的傳播速度C0=299792458m/s

n為大氣折射率,與測(cè)距儀所用光源的波長(zhǎng)λ

，測(cè)線上的氣溫t,氣壓P和濕度e有關(guān)。要保證±lcm的測(cè)距精度，時(shí)間測(cè)定要準(zhǔn)確到6.7×10-lls,這是難以做到的。因此，大多采用間接測(cè)定法來測(cè)定。第十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-3光電測(cè)距儀簡(jiǎn)介電磁波測(cè)距原理1．脈沖式測(cè)距

由測(cè)距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出光脈沖，經(jīng)被測(cè)目標(biāo)反射后，再由測(cè)距儀的接收系統(tǒng)接收，測(cè)出這一光脈沖往返所需時(shí)間間隔t的鐘脈沖的個(gè)數(shù)以求得距離S。由于計(jì)數(shù)器的頻率一般為300MHz(3x108Hz)，測(cè)距精度為O.5m，精度較低。

2．相位式測(cè)距

由測(cè)距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出一種連續(xù)的調(diào)制光波，測(cè)出該調(diào)制光波在測(cè)線上往返傳播所產(chǎn)生的相位移，以測(cè)定距離S。紅外光電測(cè)距儀一般都采用相位式測(cè)距。

第十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-3光電測(cè)距儀簡(jiǎn)介我們把λ/2叫作測(cè)距儀的“尺長(zhǎng)”第十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-3光電測(cè)距儀簡(jiǎn)介電磁波測(cè)距原理2．相位式測(cè)距

設(shè)光從發(fā)射器發(fā)出，抵達(dá)反光鏡后返回儀器的接收器，稱為信號(hào)2。而從發(fā)射器發(fā)出的光分出一路直接進(jìn)入處理裝置，稱為信號(hào)1。則信號(hào)1和2之間存在相位差Δφ和整周數(shù)N利用測(cè)相器可測(cè)定Δφ，但而不能求得“整周數(shù)N”。因此只可以求得“余長(zhǎng)”，而不能求得整長(zhǎng)。第十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-3光電測(cè)距儀簡(jiǎn)介電磁波測(cè)距原理2．相位式測(cè)距

短程的電磁波測(cè)距儀常用砷化鎵GaAs發(fā)出的紅外激光波長(zhǎng)約0.87μm。顯然是不能用它做測(cè)距信號(hào)的。

無線電技術(shù)可以對(duì)電磁波的振幅、頻率、相位加以調(diào)制使其隨時(shí)間按一定的規(guī)律變化。

在GaAs激光器上注入按規(guī)律變化的電流后可以使激光器按同樣的規(guī)律改變發(fā)光的強(qiáng)度。調(diào)制波的頻率遠(yuǎn)小于紅外激光的頻率。第十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-4光電測(cè)距儀簡(jiǎn)介

由于測(cè)相器只能測(cè)定不足一周的“尾數(shù)”，所以，如果我們選擇調(diào)制光的頻率對(duì)應(yīng)的“尺長(zhǎng)”足夠我們的測(cè)程（比如10km）,則我們只要測(cè)出“尾數(shù)”就可以了

但是，測(cè)相的精度是有限的。儀器測(cè)相的精度一般為1/1000，顯然，測(cè)尺越長(zhǎng)，測(cè)距的的精度越差。

解決辦法：用幾把不同尺長(zhǎng)的測(cè)尺來測(cè)量，長(zhǎng)的測(cè)大數(shù)，短的測(cè)尾數(shù)；這樣既可以擴(kuò)大測(cè)程又可以保證精度。第十八頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4-4光電測(cè)距儀簡(jiǎn)介電磁波測(cè)距原理2．相位式測(cè)距

測(cè)尺長(zhǎng)度10m100m1km10km100km測(cè)尺頻率15MHz1.5MHz150KHz15KHz1.5KHz測(cè)量精度1cm10cm1m10m100m1．脈沖式測(cè)距

測(cè)距儀的標(biāo)稱精度mD=±(a+b·D)5mm+1ppm;3mm+2ppm第十九頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日本章作業(yè)

教材第73頁(yè)思考題第5題習(xí)題第１題第二十頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日第五章直線定向確定直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的水平角度稱為直線定向。

５－１標(biāo)準(zhǔn)方向的種類1．真子午線方向

通過地球表面某點(diǎn)的真子午線的切線方向，稱為該點(diǎn)的真子午線方向

2．磁子午線方向

磁子午線方向是磁針在地球磁場(chǎng)的作用下，磁針自由靜止時(shí)其軸線所指的方向3．坐標(biāo)縱軸方向

用高斯投影后該帶的坐標(biāo)縱軸（X軸）方向作為標(biāo)準(zhǔn)方向第二十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日5-2方位角標(biāo)準(zhǔn)方向的種類表示直線方向的方法（方位角）

由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起，順時(shí)針方向量到某直線的夾角，稱為該直線的方位角

幾種方位角之間的關(guān)系1．真方位角與磁方位角之間的關(guān)系

A真=A磁+δ

（我國(guó)+6o~-10o，北京-5o50’）2．真方位角與坐標(biāo)方位角之間的關(guān)系

A真=α坐+γ

γ=（L-L0）SinB第二十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日5-2方位角幾種方位角之間的關(guān)系1．真方位角與磁方位角之間的關(guān)系

A真=A磁+δ

2．真方位角與坐標(biāo)方位角之間的關(guān)系

A真=α坐+γ

3．坐標(biāo)方位角與磁方位角之間的關(guān)系

α坐=A磁+δ-γ

“三北”之間的關(guān)系第二十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日5-2方位角正、反坐標(biāo)方位角測(cè)量中的直線具有方向性

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αAB，稱為直線AB的正坐標(biāo)方位角

過終點(diǎn)B的坐標(biāo)縱軸方向與直線BA所夾的坐標(biāo)方位角，稱為直線AB的反坐標(biāo)方位角(是直線BA的正坐標(biāo)方位角)。

顯然有：

αBA

=

αAB+180o

測(cè)量工作中均采用坐標(biāo)方位角進(jìn)行直線定向!!？第二十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日5-2方位角正、反坐標(biāo)方位角坐標(biāo)方位角的推算

從已知邊開始，通過觀測(cè)各條邊之間的水平夾角，即可推算各條邊的坐標(biāo)方位角

α下=

α上+β左+180o

α下=

α上-β右+180o