第三章 距離測(cè)量與直線定向.ppt

1、第三章 距離測(cè)量與直線定向,第一節(jié) 鋼尺量距 第二節(jié) 視距測(cè)量 第三節(jié) 電磁波測(cè)距 第四節(jié) 直線定向 第五節(jié) 坐標(biāo)方位角的計(jì)算,第一節(jié) 鋼尺量距,一、鋼尺量距的一般方法 (一)量距工具 1.鋼尺 鋼尺又稱鋼卷尺，是用寬1015mm、厚0.4mm的低碳薄鋼帶制成的。其表面每隔1 mm刻有刻線，并每隔10cm有數(shù)字標(biāo)記。 2.皮尺 皮尺是卷式量具尺，端部有一銅環(huán)，使用時(shí)可從尺盒中拉出任意長(zhǎng)度，用完后卷人盒內(nèi)，方便攜帶，長(zhǎng)度有20m、30m、50m三種。 3.輔助工具 鋼尺量距的輔助工具有標(biāo)桿、測(cè)釬和垂球等。,下一頁(yè),返回,第一節(jié) 鋼尺量距,(二)直線定線 當(dāng)?shù)孛鎯牲c(diǎn)之間的距離大于鋼尺的一個(gè)尺段時(shí)，

2、就需要在直線方向上標(biāo)定若干個(gè)分段點(diǎn)，以便于用鋼尺分段丈量，這項(xiàng)工作稱為直線定線。 1.目測(cè)定線 目測(cè)定線就是用目測(cè)的方法，用標(biāo)桿將直線上的分段點(diǎn)標(biāo)定出來。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,第一節(jié) 鋼尺量距,2.過高地定線 如圖3-1所示，M、N兩點(diǎn)在高地兩側(cè)互不通視，欲在MN兩點(diǎn)間標(biāo)定直線，可采用逐漸趨近法。 3.經(jīng)緯儀定線 若量距的精度要求較高或兩端點(diǎn)距離較長(zhǎng)時(shí)，宜采用經(jīng)緯儀定線，如圖3-2所示。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,第一節(jié) 鋼尺量距,(三)距離丈量 1.平坦地面的距離丈量 當(dāng)?shù)孛嫫教箷r(shí)可沿地面直接丈量水平距離，可先在地面定出直線方向，然后逐段丈量，則直線的水平距離按下式計(jì)算:,上一頁(yè),下一頁(yè),返回

3、,第一節(jié) 鋼尺量距,2.傾斜地面的距離丈量 (1)平量法。當(dāng)兩點(diǎn)間高差不大時(shí)，可抬高鋼尺的一端，使尺身水平進(jìn)行丈量。如圖3-3所示。 (2)斜量法。當(dāng)傾斜地面的坡度比較均勻時(shí)，如圖3-4所示。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,第一節(jié) 鋼尺量距,二、鋼尺量距的精密方法 (一)鋼尺檢定 1.尺長(zhǎng)方程式 由于鋼尺的制造誤差、使用中的變形以及受丈量時(shí)溫度和拉力不同的影響，使其實(shí)際長(zhǎng)度和名義長(zhǎng)度不相等。因此，丈量之前必須對(duì)鋼尺進(jìn)行檢定，求出它在標(biāo)準(zhǔn)拉力和標(biāo)準(zhǔn)溫度下的實(shí)際長(zhǎng)度，以便對(duì)丈量結(jié)果加以改正。鋼尺檢定后，應(yīng)給出尺長(zhǎng)隨溫度變化的函數(shù)式，稱為尺長(zhǎng)方程式。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,第一節(jié) 鋼尺量距,2.尺長(zhǎng)檢定方法

4、 (1)與標(biāo)準(zhǔn)尺比長(zhǎng)。鋼尺檢定最簡(jiǎn)單的方法是將欲檢定的鋼尺與檢定過的已有尺長(zhǎng)方程式的鋼尺進(jìn)行比較(認(rèn)定它們的線膨脹系數(shù)相同)，求出尺長(zhǎng)改正數(shù)，再進(jìn)一步求出欲檢定鋼尺的尺長(zhǎng)方程式。 (2)將被檢定鋼尺與基準(zhǔn)線長(zhǎng)度進(jìn)行實(shí)量比較。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,第一節(jié) 鋼尺量距,(二)精密量距 1.尺長(zhǎng)改正 由于鋼尺的名義長(zhǎng)度和實(shí)際長(zhǎng)度不一致，丈量時(shí)就會(huì)產(chǎn)生誤差。設(shè)鋼尺在標(biāo)準(zhǔn)溫度、標(biāo)準(zhǔn)拉力下的實(shí)際長(zhǎng)度為L(zhǎng)，名義長(zhǎng)度為L(zhǎng)0，則一整尺的尺長(zhǎng)改正數(shù)為實(shí)際長(zhǎng)度與名義長(zhǎng)度之差。 2.溫度改正 對(duì)鋼尺量距時(shí)的溫度和標(biāo)準(zhǔn)溫度不同引起的尺長(zhǎng)變化進(jìn)行的距離改正稱溫度改正 3.傾斜改正,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,第一節(jié) 鋼尺量距,

5、三、鋼尺量距的誤差分析 影響鋼尺量距精度的因素很多，但其產(chǎn)生誤差的來源主要有以下兒種: (1)尺長(zhǎng)誤差。如果鋼尺的名義長(zhǎng)度和實(shí)際長(zhǎng)度不符，則產(chǎn)生尺長(zhǎng)誤差。 (2)溫度誤差。鋼尺的長(zhǎng)度隨溫度而變化，當(dāng)丈量時(shí)的溫度和標(biāo)準(zhǔn)溫度不一致時(shí)，將產(chǎn)生溫度誤差。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,第一節(jié) 鋼尺量距,(3)鋼尺傾斜和垂曲誤差。在高低不平的地面上采用鋼尺水平法量距時(shí)，鋼尺不水平或中間下垂而成曲線時(shí)，都會(huì)使量得的長(zhǎng)度比實(shí)際長(zhǎng)度要大。因此丈量時(shí)必須注意鋼尺水平。 (4)定線誤差。丈量時(shí)鋼尺沒有準(zhǔn)確地放在所量距離的直線方向上，使所量距離不是直線而是一組折線，造成丈量結(jié)果偏大，這種誤差稱為定線誤差。 (5)拉力誤差。

6、鋼尺在丈量時(shí)所受到的拉力應(yīng)與檢定時(shí)拉力相同。 (6)丈量誤差。丈量時(shí)在地面上標(biāo)志尺端點(diǎn)位置處插測(cè)釬不準(zhǔn)，前、后尺手配合不佳，余長(zhǎng)讀數(shù)不準(zhǔn)等都會(huì)引起丈量誤差，這種誤差對(duì)丈量結(jié)果的影響可正可負(fù)，大小不定。,上一頁(yè),返回,第二節(jié) 視距測(cè)量,一、視距測(cè)量原理 1.視線水平時(shí)計(jì)算水平距離與高差的公式 如圖3-5所示，A, B兩點(diǎn)間的水平距離D與高差h分別為: 水準(zhǔn)儀視線水平是根據(jù)水準(zhǔn)管氣泡居中來確定的。經(jīng)緯儀視線水平，是根據(jù)在豎盤水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，用豎盤讀數(shù)為90或270來確定的。,下一頁(yè),返回,第二節(jié) 視距測(cè)量,2.視線傾斜時(shí)計(jì)算水平距離和高差的公式 如圖3-6所示，A、B兩點(diǎn)間的水平距離D與高差h分

7、別為:,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,第二節(jié) 視距測(cè)量,二、視距測(cè)量方法 1.量?jī)x高 2.求視距間隔 3.計(jì)算視線傾斜角 4.計(jì)算水平距離和高差,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,第二節(jié) 視距測(cè)量,三、視距測(cè)量誤差 1.讀數(shù)誤差 2.標(biāo)尺傾斜誤差 3.視距乘常數(shù)K的誤差 4.外界條件的影響,上一頁(yè),返回,第三節(jié) 電磁波測(cè)距,一、光電測(cè)距儀的基本原理 如圖3-7所示，光電測(cè)距儀通過測(cè)量光波在待測(cè)距離D上往返傳播一次所需要的時(shí)間t2D，依下式來計(jì)算待測(cè)距離D。 測(cè)定距離的精度，主要取決于測(cè)定時(shí)間t2D的精度。因此，大多采用間接測(cè)定法來測(cè)定t2D 。根據(jù)測(cè)量光波間接測(cè)定t2D的方法有脈沖式和相位式兩種。,下一頁(yè),返回,

8、第三節(jié) 電磁波測(cè)距,1.脈沖式光電測(cè)距儀測(cè)距原理 脈沖式光電測(cè)距儀是將發(fā)射光波的光強(qiáng)調(diào)制成一定頻率的尖脈沖，通過測(cè)量發(fā)射的尖脈沖在待測(cè)距離上往返傳播的時(shí)間來計(jì)算距離。 2.相位式光電測(cè)距儀測(cè)距原理 相位式光電測(cè)距儀是將發(fā)射光波的光強(qiáng)調(diào)制成正弦波的形式，通過測(cè)量正弦光波在待測(cè)距離上往返傳播的相位差來解算距離。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,第三節(jié) 電磁波測(cè)距,二、紅外測(cè)距儀的基本構(gòu)造 1.紅外測(cè)距儀 圖3-8為D3030E/D2000型紅外測(cè)距儀，它的單棱鏡測(cè)程為1.51.8km，三棱鏡測(cè)程為2.53.2km，測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)差為 (5+3X10-6D)mm。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,第三節(jié) 電磁波測(cè)距,2.棱鏡

9、反射鏡 棱鏡反射鏡(簡(jiǎn)稱棱鏡)用紅外測(cè)距儀測(cè)距時(shí)，棱鏡是不可或缺的合作伙伴。 構(gòu)成反射棱鏡的光學(xué)部分是直角光學(xué)玻璃錐體，它如同在正方體玻璃上切下的一角，如圖3-9所示。圖中ABC為透射面，呈等邊三角形;另外三個(gè)面ABD, BCD和CAD為反射面，呈等腰直角三角形。反射面鍍銀，面與面之間相互垂直。這種結(jié)構(gòu)的棱鏡，無論光線從哪個(gè)方向人射透射面，棱鏡必將人射光線反射回人射光的發(fā)射方向。所以測(cè)量時(shí)，只要棱鏡的透射面大致垂直于測(cè)線方向，儀器便會(huì)得到回光信號(hào)。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,第三節(jié) 電磁波測(cè)距,三、紅外測(cè)距儀的使用 D3030E/D2000型測(cè)距儀的具體操作步驟如下。 1.距離、高差測(cè)量 2.坐標(biāo)

10、測(cè)量,上一頁(yè),返回,第四節(jié) 直線定向,一、標(biāo)準(zhǔn)方向 1.真子午線方向 通過地面上一點(diǎn)并指向地球南北極的方向線，稱為該點(diǎn)的真子午線方向。真子午線方向是用天文測(cè)量方法測(cè)定的。指向北極方向可近似地作為真子午線的方向。 2.磁子午線方向 通過地球表面上一點(diǎn)的磁子午線的切線方向稱為該點(diǎn)的磁子午線方向。它是用羅盤來測(cè)定的，磁針靜止時(shí)所指的方向即為磁子午線方向。,下一頁(yè),返回,第四節(jié) 直線定向,3.坐標(biāo)縱軸方向 采用高斯平面直角坐標(biāo)系，每一6帶或3帶內(nèi)都以該帶的中央子午線作為坐標(biāo)縱軸，因此，該帶內(nèi)直線方向，就用該帶的坐標(biāo)縱軸方向作為標(biāo)準(zhǔn)方向。如采用假定坐標(biāo)系，則用假定的坐標(biāo)縱軸(X軸)作為標(biāo)準(zhǔn)方向。,上一頁(yè)

11、,下一頁(yè),返回,第四節(jié) 直線定向,二、方位角 通過測(cè)站的子午線與測(cè)線間順時(shí)針方向的水平夾角叫方位角。由于子午線方向有真北、磁北和坐標(biāo)北(軸北)之分，故對(duì)應(yīng)的方位角分別稱為真方位角、磁方位角和坐標(biāo)方位角。方位角角值范圍從0360恒為正值。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,第四節(jié) 直線定向,三、正、反坐標(biāo)方位角 直線是有向線段，在平面上一直線的正、反坐標(biāo)方位角如圖 3-10所示，地面上1、2兩點(diǎn)之間的直線1-2，可以在兩個(gè)端點(diǎn)上分別進(jìn)行直線定向。在1點(diǎn)上確定1-2直線的方位角為a12，在2點(diǎn)上確定2-1直線的方位角則為a21。稱a12為直線1-2的正方位角，a21為直線1-2的反方位角。同樣，也可稱a21為

12、直線2一1的正方位角，而a12為直線2一1的反方位角。一般在測(cè)量工作中常以直線的前進(jìn)方向?yàn)檎较?，反之稱為反方向。在平面直角坐標(biāo)系中通過直線兩端點(diǎn)的坐標(biāo)縱軸方向彼此平行，因此正、反坐標(biāo)方位角之間的關(guān)系式為：,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,第四節(jié) 直線定向,四、象限角 由坐標(biāo)縱軸的北端或南端起，順時(shí)針或逆時(shí)針至某直線間所夾的銳角，并注出象限名稱，稱為該直線的象限角，以R表示，角值范圍為090。 象限角不但要表示角度的大小，而且還要注記該直線位于第幾象限。象限角分別用北東、南東、南西和北西表示。象限角一般只在坐標(biāo)計(jì)算時(shí)用，這時(shí)所說的象限角是指坐標(biāo)象限角。,上一頁(yè),返回,第五節(jié) 坐標(biāo)方位角的計(jì)算,一、坐標(biāo)正算 坐標(biāo)正算計(jì)算方法見表3-1。 二、坐標(biāo)反算 坐標(biāo)反算計(jì)算方法見表3-2。,返回,