距離丈量-杜春玲課件講解

教學(xué)課件鋼尺量距與直線定向陜西職業(yè)技術(shù)學(xué)院：杜春玲01

鋼尺量距02視距測(cè)量03直線定向04坐標(biāo)正反算05電磁波測(cè)距目錄CONTENTS01鋼尺量距

距離測(cè)量的主要任務(wù)是測(cè)量水平距離。

水平距離是指地面上兩點(diǎn)垂直投影在同一水平面上的直線距離。

直線定向是確定兩點(diǎn)間相對(duì)位置關(guān)系的必要環(huán)節(jié)。鋼尺量距距離測(cè)量的方法:鋼尺量距光電測(cè)距儀測(cè)距視距測(cè)量鋼尺量距一、量距的工具1.鋼尺

根據(jù)尺的零點(diǎn)位置不同，有端點(diǎn)尺和刻線尺之分。2.測(cè)桿3.測(cè)釬4.錘球、彈簧秤和溫度計(jì)鋼尺量距二、直線定線

水平距離測(cè)量時(shí)，當(dāng)?shù)孛嫔蟽牲c(diǎn)間的距離超過(guò)一整尺長(zhǎng)時(shí)，或地勢(shì)起伏較大，一尺段無(wú)法完成丈量工作時(shí)，需要在兩點(diǎn)的連線上標(biāo)定出若干個(gè)點(diǎn)，這項(xiàng)工作稱為直線定線。

按精度要求的不同，直線定線分為：目估定線經(jīng)緯儀定線鋼尺量距目估定線方法：AABB12345經(jīng)緯儀定線方法：直線定線:AABB12345三、鋼尺量距的一般方法1．平坦地面上的量距方法式中

n—整尺段數(shù)；

l—鋼尺長(zhǎng)度（m）；

q—不足一整尺的余長(zhǎng)（m）。鋼尺量距

鋼尺量距時(shí)，一般還應(yīng)由B點(diǎn)量至A點(diǎn)進(jìn)行返測(cè),返測(cè)時(shí)應(yīng)重新進(jìn)行定線。

取往、返測(cè)距離的平均值作為直線AB最終的水平距離。式中

D平均——往、返測(cè)距離的平均值（m）；

D往——往測(cè)的距離（m）；

D返——返測(cè)的距離（m）。鋼尺量距

量距精度通常用相對(duì)誤差K來(lái)衡量，相對(duì)誤差K應(yīng)化為分子為１的分?jǐn)?shù)形式。

相對(duì)誤差分母愈大,則K值愈小，精度愈高；反之，精度愈低。

在平坦地區(qū)，鋼尺量距一般方法的相對(duì)誤差一般不應(yīng)大于1/3000；在量距較困難的地區(qū)，其相對(duì)誤差也不應(yīng)大于1/1000。鋼尺量距例4-1

用30m長(zhǎng)的鋼尺往返丈量A、B兩點(diǎn)間的水平距離，丈量結(jié)果分別為：往測(cè)4個(gè)整尺段，余長(zhǎng)為19.98m；返測(cè)4個(gè)整尺段，余長(zhǎng)為20.02m。計(jì)算A、B兩點(diǎn)間的水平距離DAB及其相對(duì)誤差K。解：鋼尺量距

（2）斜量法ABLDhα鋼尺量距四、鋼尺量距的精密方法1．鋼尺檢定

鋼尺由于材料原因、刻劃誤差、長(zhǎng)期使用的變形以及丈量時(shí)溫度和拉力不同的影響，其實(shí)際長(zhǎng)度往往不等于尺上所標(biāo)注的長(zhǎng)度即名義長(zhǎng)度，因此，量距前應(yīng)對(duì)鋼尺進(jìn)行檢定。鋼尺量距

（1）尺長(zhǎng)方程式

經(jīng)過(guò)檢定的鋼尺，其長(zhǎng)度可用尺長(zhǎng)方程式表示。式中l(wèi)t—鋼尺在溫度t時(shí)的實(shí)際長(zhǎng)度（m）；

l0—鋼尺的名義長(zhǎng)度（m）；

Δl—尺長(zhǎng)改正數(shù)（m）；

α—鋼尺的膨脹系數(shù)，α=1.25×10-5m/1℃；

t0—鋼尺檢定時(shí)的溫度（℃）；

t—鋼尺使用時(shí)的溫度（℃）。鋼尺量距（2）鋼尺的檢定方法

鋼尺的檢定方法有與標(biāo)準(zhǔn)尺比較和在測(cè)定精確長(zhǎng)度的基線場(chǎng)進(jìn)行比較兩種方法。標(biāo)準(zhǔn)尺長(zhǎng)比較的方法:

將被檢定鋼尺與已有尺長(zhǎng)方程式的標(biāo)準(zhǔn)鋼尺相比較。

兩根鋼尺并排放在平坦地面上，都施加標(biāo)準(zhǔn)拉力，并將兩根鋼尺的末端刻劃對(duì)齊，在零分劃附近讀出兩尺的差數(shù)。

這樣就能夠根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尺的尺長(zhǎng)方程式計(jì)算出被檢定鋼尺的尺長(zhǎng)方程式。鋼尺量距例4-2已知1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)尺的尺長(zhǎng)方程式為被檢定的2號(hào)鋼尺，其名義長(zhǎng)度也是30m。比較時(shí)的溫度為24℃，當(dāng)兩把尺子的末端刻劃對(duì)齊并施加標(biāo)準(zhǔn)拉力后，2號(hào)鋼尺比1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)尺短0.007m，試確定2號(hào)鋼尺的根尺長(zhǎng)方程式。鋼尺量距解故2號(hào)鋼尺的尺長(zhǎng)方程式為：鋼尺量距2．鋼尺量距的精密方法（1）準(zhǔn)備工作1）清理場(chǎng)地2）直線定線精密量距用經(jīng)緯儀定線。AABB123453）測(cè)樁頂間高差

利用水準(zhǔn)儀，用雙面尺法或往、返測(cè)法測(cè)出各相鄰樁頂間高差。鋼尺量距

鋼尺號(hào)碼:No.04-3鋼尺膨脹系數(shù):1.25×10－5

鋼尺檢定時(shí)溫度:20℃計(jì)算者:張輝鋼尺名義長(zhǎng)度:30m鋼尺檢定長(zhǎng)度:30.005m鋼尺檢定時(shí)拉力:100N

日期:2004.9.19尺段編號(hào)實(shí)測(cè)次數(shù)

前尺讀數(shù)

/m

后尺讀數(shù)

/m

尺段長(zhǎng)度

/m溫度

/℃

高差

/m溫度改正數(shù)

/mm傾斜改正數(shù)

/mm尺長(zhǎng)改正數(shù)

/mm改正后尺段長(zhǎng)/m①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩A-1129.99100.070029.9210-0.152精密量距記錄計(jì)算表

丈量時(shí)，后尺手掛彈簧秤于鋼尺的零端，前尺手執(zhí)尺子的末端，兩人同時(shí)拉緊鋼尺，把鋼尺有刻劃的一側(cè)貼切于木樁頂十字線的交點(diǎn)，待達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)拉力時(shí)，由后尺手發(fā)出“預(yù)備”口令，兩人拉穩(wěn)尺子，由前尺手喊“好”。在此瞬間，前、后讀尺員同時(shí)讀取讀數(shù)，估讀至0.5mm，并計(jì)算尺段長(zhǎng)度,記錄表格。（2）丈量方法

前、后移動(dòng)鋼尺一段距離，同法再次丈量。每一尺段測(cè)三次，讀三組讀數(shù)，由三組讀數(shù)算得的長(zhǎng)度之差要求不超過(guò)2mm，否則應(yīng)重測(cè)。如在限差之內(nèi)，取三次結(jié)果的平均值，作為該尺段的觀測(cè)結(jié)果。29.99200.069529.922529.99100.069029.922023平均29.9218

同時(shí)，每一尺段測(cè)量應(yīng)記錄溫度一次，估讀至0.5℃。

如此繼續(xù)丈量至終點(diǎn)，即完成往測(cè)工作。完成往測(cè)后，應(yīng)立即進(jìn)行返測(cè)。+25.5鋼尺量距

鋼尺號(hào)碼:No.04-3鋼尺膨脹系數(shù):1.25×10－5

鋼尺檢定時(shí)溫度:20℃計(jì)算者:張輝鋼尺名義長(zhǎng)度:30m鋼尺檢定長(zhǎng)度:30.005m鋼尺檢定時(shí)拉力:100N

日期:2004.9.19尺段編號(hào)實(shí)測(cè)次數(shù)

前尺讀數(shù)

/m

后尺讀數(shù)

/m

尺段長(zhǎng)度

/m溫度

/℃

高差

/m溫度改正數(shù)

/mm傾斜改正數(shù)

/mm尺長(zhǎng)改正數(shù)

/mm改正后尺段長(zhǎng)/m①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩A-1129.99100.070029.9210+25.5-0.152229.99206952253910690220平均29.92181-2129.87100.051029.8200+25.4-0.07127055151903715520195平均29.81952-B124.16100.051524.1095+25.7-0.21026255051203615525090平均24.1102總和83.8515精密量距記錄計(jì)算表*****11鋼尺量距（3）成果計(jì)算

將每一尺段丈量結(jié)果經(jīng)過(guò)尺長(zhǎng)改正、溫度改正和傾斜改正改算成水平距離，并求總和，得到直線往測(cè)、返測(cè)的全長(zhǎng)。

往、返測(cè)較差符合精度要求后，取往、返測(cè)結(jié)果的平均值作為最后成果。鋼尺量距

鋼尺號(hào)碼:No.04-3鋼尺膨脹系數(shù):1.25×10－5

鋼尺檢定時(shí)溫度:20℃計(jì)算者:張輝鋼尺名義長(zhǎng)度:30m鋼尺檢定長(zhǎng)度:30.005m鋼尺檢定時(shí)拉力:100N

日期:2004.9.19尺段編號(hào)實(shí)測(cè)次數(shù)

前尺讀數(shù)

/m

后尺讀數(shù)

/m

尺段長(zhǎng)度

/m溫度

/℃

高差

/m溫度改正數(shù)

/mm傾斜改正數(shù)

/mm尺長(zhǎng)改正數(shù)

/mm改正后尺段長(zhǎng)/m①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩A-1129.99100.070029.9210+25.5-0.152229.99206952253910690220平均29.9218精密量距記錄計(jì)算表*****11尺長(zhǎng)改正：

溫度改正：+1.5+2.0

傾斜改正：-0.4

尺段長(zhǎng)：29.9249鋼尺量距

鋼尺號(hào)碼:No.04-3鋼尺膨脹系數(shù):1.25×10－5

鋼尺檢定時(shí)溫度:20℃計(jì)算者:張輝鋼尺名義長(zhǎng)度:30m鋼尺檢定長(zhǎng)度:30.005m鋼尺檢定時(shí)拉力:100N

日期:2004.9.19尺段編號(hào)實(shí)測(cè)次數(shù)

前尺讀數(shù)

/m

后尺讀數(shù)

/m

尺段長(zhǎng)度

/m溫度

/℃

高差

/m溫度改正數(shù)

/mm傾斜改正數(shù)

/mm尺長(zhǎng)改正數(shù)

/mm改正后尺段長(zhǎng)/m①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩A-1129.99100.070029.9210+25.5-0.152+2.0-0.4+1.529.9249229.99206952253910690220平均29.92181-2129.87100.051029.8200+25.4-0.071+1.9-0.08+1.529.822827055151903715520195平均29.81952-B124.16100.051524.1095+25.7-0.210+1.6-0.9+1.224.112126255051203615525090平均24.1102總和83.8515+5.5-1.38+4.283.8598精密量距記錄計(jì)算表*****11鋼尺量距1）尺段長(zhǎng)度計(jì)算

根據(jù)尺長(zhǎng)、溫度改正和傾斜改正，計(jì)算尺段改正后的水平距離。

尺長(zhǎng)改正：

溫度改正：

傾斜改正：

尺段改正后的水平距離：鋼尺量距2）計(jì)算全長(zhǎng)

將各個(gè)尺段改正后的水平距離相加，便得到直線AB的往測(cè)水平距離。在本例中

往測(cè)的水平距離D往為：

返測(cè)的水平距離D返為：取平均值作為直線AB的水平距離:相對(duì)誤差為：鋼尺量距五、鋼尺量距誤差及注意事項(xiàng)1．尺長(zhǎng)誤差

新購(gòu)置的鋼尺必須經(jīng)過(guò)檢定，以便進(jìn)行尺長(zhǎng)改正。2．定線誤差

當(dāng)待測(cè)距離較長(zhǎng)或精度要求較高時(shí)，應(yīng)用經(jīng)緯儀定線。3．拉力誤差

精密量距時(shí)，必須使用彈簧秤。鋼尺量距5．鋼尺不水平的誤差

用平量法丈量時(shí)，鋼尺不水平，會(huì)使所量距離增大。因此，用平量法丈量時(shí)應(yīng)盡可能使鋼尺水平。

精密量距時(shí)，測(cè)出尺段兩端點(diǎn)的高差，進(jìn)行傾斜改正，可消除鋼尺不水平的影響。4．鋼尺垂曲誤差

垂曲誤差會(huì)使量得的長(zhǎng)度大于實(shí)際長(zhǎng)度，故在鋼尺檢定時(shí)，亦可按懸空情況檢定，得出相應(yīng)的尺長(zhǎng)方程式。鋼尺量距6．丈量誤差

在量距時(shí)應(yīng)盡量認(rèn)真操作，以減小丈量誤差。7．溫度改正

精度要求較高的丈量，應(yīng)進(jìn)行溫度改正，并盡可能用點(diǎn)溫計(jì)測(cè)定尺溫，或盡可能在陰天進(jìn)行，以減小空氣溫度與鋼尺溫度的差值。鋼尺量距02視距測(cè)量一、視距測(cè)量原理利用望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的視距裝置配合視距尺，根據(jù)幾何光學(xué)和三角測(cè)量原理，同時(shí)測(cè)定距離和高差的方法。其精度較低，為1/200~1/300，只適用于碎部測(cè)量。視距測(cè)量一、水平視線水平距離計(jì)算公式為：高差計(jì)算公式為：——尺間隔，上、下絲讀數(shù)之差，m；——儀器高，m；——十字絲中絲在視距尺（或水準(zhǔn)尺）上的讀數(shù)，m；視距測(cè)量二、傾斜視線水平距離計(jì)算公式為：高差計(jì)算公式為：——豎直角。顯然，當(dāng)視線水平時(shí)，豎直角為零?！暰喑顺?shù)，其值一般為100；其余符號(hào)同前。視距測(cè)量

在測(cè)站A點(diǎn)安置儀器，在測(cè)點(diǎn)B放置水準(zhǔn)尺，盤左瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中后，依次讀出豎盤讀數(shù)、上下中絲讀數(shù)，依據(jù)上述公式計(jì)算水平距離和高差。三、視距測(cè)量方法視距測(cè)量計(jì)算表

測(cè)站F測(cè)站高程:72.461m儀器高:1.533儀器:DJ6日期:2004年8月9日視線高:73.994m觀測(cè):記錄:點(diǎn)號(hào)下絲讀數(shù)上絲讀數(shù)中絲讀數(shù)視距間隔豎盤讀數(shù)豎直角水平距離高差11.7181.1921.4550.52685°32′4°28′52.284.0621.9441.3461.6450.59883°45′6°15′59.096.26視距測(cè)量03直線定向一、直線定向

確定地面上兩點(diǎn)之間的相對(duì)位置，僅知道兩點(diǎn)之間的水平距離是不夠的，還必須確定此直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的水平夾角。確定直線與標(biāo)準(zhǔn)方向線之間的水平角度稱為直線定向。復(fù)習(xí)直線定線的概念直線定向直線定線:AABB12345直線定向真子午線方向—通過(guò)地面上一點(diǎn)并指向地球南北極的方向線。用天文測(cè)量方法或用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)定。磁子午線方向—磁針自由靜止時(shí)所指的方向線。磁子午線方向可用羅盤儀測(cè)定。坐標(biāo)縱軸方向—高斯投影中每帶的中央子午線的投影方向。(一)標(biāo)準(zhǔn)方向線三種方向線的相互關(guān)系γ-收斂角δ-磁偏角直線定向由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起，順時(shí)針量至某直線的夾角。其值范圍為0~360°。(二)方位角直線定向根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方向線的不同有：

真方位角A

磁方位角Am

坐標(biāo)方位角α12真北磁北+δ坐標(biāo)北–γα12A12Am12直線定向(三)正反坐標(biāo)方位角正、反坐標(biāo)方位角間的關(guān)系為：x(N)yOABxαABxαBA直線定向(四)兩種關(guān)系1．坐標(biāo)方位角的傳遞關(guān)系1234xα12β2xα23α21β3xα34α32前進(jìn)方向直線定向2．坐標(biāo)方位角與象限角的換算(1)象限角

由坐標(biāo)縱軸的北端或南端起，沿順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛄恐林本€的銳角，稱為該直線的象限角，用R表示，其角值范圍為0?～90?。x(N)y(E)ORO11(S)(W)ⅠⅡⅢⅣ2RO23RO34RO4直線定向(2)坐標(biāo)方位角與象限角換算關(guān)系x(N)x(N)x(N)x(N)y(E)y(E)yy(S)(S)(W)(W)OOOOⅠⅡⅢⅣRO1αO2RO2αO3RO3RO4αO41234αO1在第Ⅰ象限在第Ⅱ象限在第Ⅲ象限在第Ⅳ象限返回直線定向二、羅盤儀測(cè)磁方位角(一)羅盤儀的組成:

望遠(yuǎn)鏡刻度盤磁針基座直線定向(二)羅盤儀的使用:

用羅盤儀測(cè)定直線的方位角時(shí)，先將羅盤儀安置在直線的起點(diǎn)，對(duì)中、整平。松開(kāi)磁針固定螺絲放下磁針，再松開(kāi)水平制動(dòng)螺旋，轉(zhuǎn)動(dòng)儀器，用望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)直線的另一端點(diǎn)所立標(biāo)志，待磁針靜止后，其北端所指的度盤讀數(shù)，即為該直線的磁方位角（或磁象限角）。直線定向04坐標(biāo)正反算一、坐標(biāo)正算

根據(jù)已知點(diǎn)的坐標(biāo)、已知邊長(zhǎng)及該邊的坐標(biāo)方位角計(jì)算未知點(diǎn)的坐標(biāo)的方法，稱為坐標(biāo)正算。x(N)y(E)OαabBA坐標(biāo)正反算二、坐標(biāo)反算

根據(jù)兩個(gè)已知點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算出兩點(diǎn)間的邊長(zhǎng)及其坐標(biāo)方位角的方法，稱為坐標(biāo)反算。

根據(jù)坐標(biāo)增量的正負(fù)，確定該角所處象限，然后換算成其坐標(biāo)方位角。坐標(biāo)正反算05電磁波測(cè)距

光電測(cè)距是以光波作為載波，通過(guò)測(cè)定光電波在測(cè)線兩端點(diǎn)間往返傳播的時(shí)間來(lái)測(cè)量距離。

與傳統(tǒng)的鋼尺量距相比，具有測(cè)程遠(yuǎn)、精度高、作業(yè)速度快和受地形限制少等特點(diǎn)。

光電測(cè)距儀按其測(cè)程可分為短程光電測(cè)距儀（2km以內(nèi)）、中程光電測(cè)距儀（3～15km）和遠(yuǎn)程光電測(cè)距儀（大于15km）。

按其采用的光源可分為激光測(cè)距儀和紅外測(cè)距儀等。電磁波測(cè)距ABD一、光電測(cè)距原理

可在A點(diǎn)安置能發(fā)射和接收光波的光電測(cè)距儀，在B點(diǎn)設(shè)置反射棱鏡。

光電測(cè)距儀發(fā)出的光束經(jīng)棱鏡反射后，又返回到測(cè)距儀。

通過(guò)測(cè)定光波在AB之間傳播的時(shí)間t，根據(jù)光波在大氣中的傳播速度c，按下式計(jì)算距離D：電磁波測(cè)距二、光電測(cè)距儀操作與使用

（1）安置儀器

先在測(cè)站上安置好經(jīng)緯儀，對(duì)中、整平后，將測(cè)距儀主機(jī)安裝在經(jīng)緯儀支架上，用連接器固定螺絲鎖緊，將電池插入主機(jī)底部、扣緊。

在目標(biāo)點(diǎn)安置反射棱鏡，對(duì)中、整平，并使鏡面朝向主機(jī)。電磁波測(cè)距

（2）觀測(cè)垂直角、氣溫和氣壓

用經(jīng)緯儀十字橫絲照準(zhǔn)覘板中心，測(cè)出垂直角α。

同時(shí)，觀測(cè)和記錄溫度和氣壓計(jì)上的讀數(shù)。

觀測(cè)垂直角、氣溫和氣壓，目的是對(duì)測(cè)距儀測(cè)量出的斜距進(jìn)行傾斜改正、溫度改正和氣壓改正，以得到正確的水平距離。電磁波測(cè)距

（3）測(cè)距準(zhǔn)備

按電源開(kāi)關(guān)鍵“PWR”開(kāi)機(jī)，主機(jī)自檢并顯示原設(shè)定的溫度、氣壓和棱鏡常數(shù)值，自檢通過(guò)后將顯示“good”。

若修正原設(shè)定值，可按“TPC”鍵后輸入溫度、氣壓值或棱鏡常數(shù)（一般通過(guò)“ENT”鍵和數(shù)字鍵逐個(gè)輸入）。

一般情況下，只要使用同一類的反光鏡，棱鏡常數(shù)不變，而溫度、氣壓每次觀測(cè)均可能不同，需要重新設(shè)定。電磁波測(cè)距

（4）距離測(cè)量

調(diào)節(jié)主機(jī)照準(zhǔn)軸水平調(diào)整手輪（或經(jīng)緯儀水平微動(dòng)螺旋）和主機(jī)俯仰微動(dòng)螺旋，使測(cè)距儀望遠(yuǎn)鏡精確瞄準(zhǔn)棱鏡中心。

在顯示“good”狀態(tài)下，精確瞄準(zhǔn)也可根據(jù)蜂鳴器聲音來(lái)判斷，信號(hào)越強(qiáng)聲音越大，上下左右微動(dòng)測(cè)距儀，使蜂鳴器的聲音最大，便完成了精確瞄準(zhǔn)，出現(xiàn)“*”。

精確瞄準(zhǔn)后，按“MSR”鍵，主機(jī)將測(cè)定并顯示經(jīng)溫度、氣壓和棱鏡常數(shù)改正后的斜距。

斜距到平距的改算，一般在現(xiàn)場(chǎng)用測(cè)距儀進(jìn)行，方法是：在測(cè)距儀上進(jìn)行切換電磁波測(cè)距三、光電測(cè)距的注意事項(xiàng)

（1）氣象條件對(duì)光電測(cè)距影響較大，微風(fēng)的陰天是觀測(cè)的良好時(shí)機(jī)。

（2）測(cè)線應(yīng)盡量離開(kāi)地面障礙物1.3m以上