第5章距離測量與直線定向

1、第5章距離測量與直線定向 第五章第五章 距離測量與直線定向距離測量與直線定向 本章內(nèi)容：本章內(nèi)容： 1、鋼尺量距 2、視距測量 3、紅外測距儀及全站儀 4、直線定向 第5章距離測量與直線定向 p距離測量概述 距離測量是測量的三項基本工作之一。距離測量是測量的三項基本工作之一。 是量是量測地面點(diǎn)之間的水平距離水平距離。 距離測量的主要方法有：距離測量的主要方法有： 鋼尺量距 - 主要指鋼卷尺量距； 視距測量 - 利用測量儀器的視距絲測距； 電磁波測距 -測距儀、全站儀測距； 衛(wèi)星測距GPS測量。 第5章距離測量與直線定向 本章知識點(diǎn)一本章知識點(diǎn)一 鋼尺量距鋼尺量距 第5章距離測量與直線定向 5.

2、1 .1 量距工具量距工具 鋼尺量距就是利用具有標(biāo)準(zhǔn)長度的鋼尺直接量測 地面兩點(diǎn)間的距離，又稱為距離丈量。 根據(jù)量距不同精度要求，所用工具、方法 也不同：鋼制帶尺、因瓦尺、皮尺。 5-1 鋼尺量距 第5章距離測量與直線定向 1）鋼卷尺：長度有20米、30米及50米等。 u分為刻線尺和端點(diǎn)尺： 刻線尺：鋼尺前端有一條刻線作為尺長的零分劃線。 端點(diǎn)尺：零點(diǎn)位于尺端，即拉環(huán)外沿。 第5章距離測量與直線定向 2）輔助工具 包括：測釬、花桿、垂球、彈簧秤和溫度計。 第5章距離測量與直線定向 5.1.2 5.1.2 直線定線直線定線 確定分段丈量的分段點(diǎn)在待量直線端點(diǎn)的 連線上的工作稱為直線定線。 分為：

3、目視定線和經(jīng)緯儀定線。 （1）目估定線 第5章距離測量與直線定向 （2）經(jīng)緯儀定線 A B 1 2 第5章距離測量與直線定向 第5章距離測量與直線定向 5.1.3 5.1.3 量距方法量距方法 1）整尺法量距 平坦地區(qū)，量距精度要求不高時可用此法。 為提高精度，一般往、返丈量。取平均值作為丈量結(jié)果。 AB Snll A B 測釬測釬 為整尺段長、 為余長. l l 第5章距離測量與直線定向 2）水平量距和傾斜量距 當(dāng)?shù)孛嫫鸱淮髸r，可采用水平量距法（圖a）； 當(dāng)?shù)孛鎯A斜且坡度均勻時，可采用傾斜量距法（圖b）。 22 DSh 第5章距離測量與直線定向 為了提高測量精度，防止丈量錯誤，通常采用往返

4、 丈量取中數(shù)為丈量結(jié)果。 用相對誤差衡量測量精度，即 一般量距： 量距相對精度： 1200015000 主要用途：圖根導(dǎo)線邊長丈量、一般工程的距離放樣。 - 11 = 1 + 2 DD K DM DD D 返往 返往 （） 第5章距離測量與直線定向 3）、 3）精密量距 精密量距： 量距相對精度：110000140000 主要用途：砼、鋼結(jié)構(gòu)等較精密工程的放樣等。 精密量距采取措施：精密量距采取措施： 1 1.用檢定過的鋼尺； 2 2.經(jīng)緯儀定線；釘尺段樁，逐段量測； 3 3.對鋼尺施加固定拉力（彈簧秤）； 4 4.對量距結(jié)果加三項改正數(shù)：尺長改正、高差 改正、溫度改正（溫度計）。 第5章距離

5、測量與直線定向 n鋼尺長度方程式（檢定鋼尺附有） 測量時的鋼尺溫度 設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度 鋼尺的溫度線膨脹系數(shù) 數(shù)際長度與名義長度的差在標(biāo)準(zhǔn)溫度下，鋼尺實 鋼尺的名義長度 t t l ttlll k kt 0 0 000 鋼尺膨脹系數(shù)式中：,1/0000125. 0 0 C 反映了鋼尺在標(biāo)準(zhǔn)溫度、標(biāo)準(zhǔn)拉力下的實反映了鋼尺在標(biāo)準(zhǔn)溫度、標(biāo)準(zhǔn)拉力下的實 際長度，以及尺長隨溫度變化的函數(shù)。際長度，以及尺長隨溫度變化的函數(shù)。 第5章距離測量與直線定向 第5章距離測量與直線定向 第5章距離測量與直線定向 1、尺長改正、尺長改正 名義長名義長： 即鋼尺的刻劃長度。 真長：真長： 即在檢定時的拉力、溫度下的實際長度

6、。 0 l l 整尺段的尺長改正： 0 lll 任一長度的尺長改正： l l l ld 0 5.1.4 鋼尺量距的成果整理鋼尺量距的成果整理 u鋼尺量距時，由于鋼尺長度有誤差并受環(huán)境的影響，對一 尺段的量距結(jié)果應(yīng)進(jìn)行以下幾項改正才能保證距離測量精 度。 第5章距離測量與直線定向 2、溫度改正、溫度改正 lttlt)( 0 丈量時的溫度與鋼尺檢定時的溫度不同，尺長會 發(fā)生變化。 鋼尺膨脹系數(shù)式中：,1/0000125. 0 0C 第5章距離測量與直線定向 3、傾斜改正、傾斜改正 l h d 22 1/2 2 1/2 2 24 24 2 () (1)1 1 (1) 1 28 - 2 h ldllh

7、l h l l hh l ll h l p任一距離丈量值改正后的水平距離為：任一距離丈量值改正后的水平距離為： htdi lllld p再計算往返測距離及其平均值，最后計算相對誤差KK容。 第5章距離測量與直線定向 1 301.80.36(20)lmmmtmm 例5- ：已知鋼尺尺長方程式為 量得AB兩點(diǎn)間距離為 s=234.943; t=27.4C; h=2.54 求S=？ 第5章距離測量與直線定向 解： m l SS k k 0141. 0 30 8 . 1 943.234 0 1、尺長改正： 2、溫度改正： 3、傾斜改正： 4、實際平距： mttSSt0209. 0)204 .27(30

8、36. 0943.234 0 2 0.0137 2 h h Sm S mSSSSS htk 936.234 第5章距離測量與直線定向 5.1.5 鋼尺量距的誤差分析鋼尺量距的誤差分析 1、定線誤差 （結(jié)果偏大,認(rèn)真定線，丈量時鋼尺邊必須緊 貼定向點(diǎn)。 ） 2、尺長誤差 (累加的,鋼尺必須經(jīng)過檢定的） 3、溫度誤差（測量鋼尺表面溫度） 4、拉力誤差 （應(yīng)用彈簧秤,采用鋼尺鑒定時的拉力 ,） 5、鋼尺傾斜誤差（ 使距離偏大，精密量距時應(yīng)用水準(zhǔn)儀測 定高差進(jìn)行改正） 6、鋼尺對準(zhǔn)及讀數(shù)誤差（偶然誤差，認(rèn)真，集中精力，避 免聽錯、記錯。多次丈量） 第5章距離測量與直線定向 本章知識點(diǎn)二本章知識點(diǎn)二 視

9、距測量視距測量 第5章距離測量與直線定向 5-2 視距測量 5.2.1、視距測量概述 視距絲 視距測量利用測量望遠(yuǎn)鏡的視距絲，間接測定 距離和高差的方法。 第5章距離測量與直線定向 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：測量速度快，不受地形限制，用一臺經(jīng) 緯儀即可完成。 不足：不足：精度低，距離相對誤差一般約1/300， 精密視距測量可達(dá)1/2000。 用途：用途：主要用于地形圖測繪(地形點(diǎn)的平距與 高差測量)。 第5章距離測量與直線定向 5.2.2 視線水平時的公式視線水平時的公式 第5章距離測量與直線定向 (1) , , 100, 0 100 2 Ddf dlf dl fpp ff DdflfKCf pp DKlC

10、 KCKC DKll 儀器中心到物鏡的距離、f物鏡焦距、l尺間隔 可見： 由凸透鏡成像原理得： 則：令： 則有: 式中:為視距乘常數(shù)， 為視距加常數(shù);設(shè)計儀器時，常使 所以 ： （h=i-v）視線水平時高差： 第5章距離測量與直線定向 第5章距離測量與直線定向 5.2.3 視線傾斜時的視距公式 2 cos tan DKl hvhihD cosDL cosll 第5章距離測量與直線定向 兩點(diǎn)間高差的計算公式： tan 1 sin2 2 hDiv hkliv 或 ： 第5章距離測量與直線定向 n視距測量步驟：視距測量步驟： （1）在A點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀（包括對中、整 平）； （2）另一點(diǎn)B上豎立標(biāo)尺；

11、 （3）經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)B點(diǎn)的標(biāo)尺； （4）讀數(shù)（上絲、中絲、下絲以及豎盤讀數(shù)） （5）按公式計算水平距離、高差。 第5章距離測量與直線定向 5.2.4 視距常數(shù)測定視距常數(shù)測定 為保證視距測量精度，在視距測量前須對 儀器常數(shù)進(jìn)行測定。 現(xiàn)代經(jīng)緯儀為內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，一般加常數(shù) 近視零，不需測定。只進(jìn)行乘常數(shù)測定。 第5章距離測量與直線定向 測定方法： l平坦地區(qū)選擇一段直線，沿25米、50米、 100米、150米、200米打下木樁； l儀器安置A點(diǎn)，木樁點(diǎn)依次立視距尺，視線 水平情況下讀尺間隔（盤左、盤右）； l返測； l將每一尺段尺間隔取平均，再除以該段距 離，即可求出K值，然后再取平均，即為儀 器

12、乘常數(shù)K。 第5章距離測量與直線定向 5.2.5 視距測量誤差 1、視距尺分劃誤差 對視距測量產(chǎn)生系統(tǒng)性誤差或偶然性誤差。 2、乘常數(shù)K值的誤差 由于視距絲間隔誤差，使K不等于100，使視距測量產(chǎn)生系統(tǒng)性 誤差。一般K值在1000.1，否則要改正。 3、豎直角測量的誤差 公式與豎角有關(guān)，按誤差傳播規(guī)律，會引起距離精度變化。 4、視距絲讀數(shù)誤差 是影響視距測量重要因素！與距離遠(yuǎn)近成正比。根據(jù)精度要求， 限值最遠(yuǎn)視距。 5、視距尺傾斜對視距測量的影響 不可忽視。特別山區(qū)，傾角大時，更要注意！ 6、外界氣象條件對視距測量的影響 大氣折光、大氣湍流均會造成誤差。高出地面1米以上；風(fēng)和大 氣能見度也會影

13、響視距測量。應(yīng)選擇良好天氣進(jìn)行測量。 第5章距離測量與直線定向 本章知識點(diǎn)三本章知識點(diǎn)三 紅外測距儀及全站儀紅外測距儀及全站儀 第5章距離測量與直線定向 5-3 紅外測距儀及全站儀 按測程分為：按測程分為： 遠(yuǎn)程測距儀 (大于15km) 中程測距儀 (5km15km) 短程測距儀 (小于5km) 按載波分為：按載波分為： 微波測距儀微波測距儀 光電測距儀光電測距儀 激光測距儀 紅外測距儀 光電測距儀光電測距儀 第5章距離測量與直線定向 5.3.1 紅外測距儀的測距原理 A B D 反光鏡反光鏡 測距儀 第5章距離測量與直線定向 第5章距離測量與直線定向 1 1、脈沖法測距、脈沖法測距 ：是通過

14、測量光波在待測距離D上往、 還傳播一次所需要的時間t2D ，計算出待測距離D。 2 1 2 D DCt （C=C0/n、C0光在真空中速度，是 光在大氣中傳輸?shù)恼凵渎?。?第5章距離測量與直線定向 2 2、相位法測距、相位法測距 通過測量正弦波在待測距離上往、返傳播的 相位移來解算距離。是一種間接測時方式。 第5章距離測量與直線定向 實質(zhì)就是：利用測定光波的相位移代替測定t2D實現(xiàn)距離的測量。 2 2 1 22 D t f Dc f 第5章距離測量與直線定向 5.3.3 測距邊長改正計算測距邊長改正計算 測距儀測定是斜距，且也沒有預(yù)置儀器常數(shù)， 因而需對測試距離進(jìn)行儀器常數(shù)改正、氣象改正、 傾

15、斜改正等，最后求的水平距離。 第5章距離測量與直線定向 （1）儀器常數(shù)改正）儀器常數(shù)改正 包括：儀器加常數(shù)和乘常數(shù)量項。 加常數(shù)是測距儀測出的距離值與實際距離值不一致， 就是儀器的加常數(shù)，用K表示。一般儀器出廠時預(yù)置 在儀器中。 剩余加常數(shù)K值可通過檢測測距儀、反射鏡得到。 乘常數(shù)是儀器的測尺長度，與儀器震蕩頻率有關(guān)。儀 器經(jīng)過一段時間使用，晶體老化，致使測距時儀器的 晶振頻率與設(shè)計頻率有偏移，產(chǎn)生與測試距離成正比 的系統(tǒng)誤差。其比例因子稱乘常數(shù)。也通過檢測求定。 用R表示。 現(xiàn)代測距儀都具有設(shè)置儀器常數(shù)的功能，先設(shè)置常數(shù)， 在測距過程中自動改正。 第5章距離測量與直線定向 （2）氣象改正）氣

16、象改正 氣象改正實用公式 P觀測時氣壓，mPa； t觀測時溫度,0C； D0-每100m為單位的改正值。 u測距儀光源不同，參考?xì)庀笤夭煌?，推出實用?式也不一。 0 0.029 28.2 10.0037 p D t 第5章距離測量與直線定向 （3）傾斜改正）傾斜改正 測距儀經(jīng)前兩項改正得到距離是測距儀幾何中心 到反光鏡幾何中心的斜距。需改算成平距。 改算公式： Z是從天定方向到目標(biāo)方向的角度。 0 sin( )DDz 第5章距離測量與直線定向 4、儀器精度（標(biāo)稱精度）、儀器精度（標(biāo)稱精度） 式中：A-固定誤差； B-比例誤差系數(shù)； 如某廠家儀器精度為： 6 (10) D MABD 6 (3

17、2 10)mmD 第5章距離測量與直線定向 5.3.2 全站儀使用 p電子全站儀是一種可以同時進(jìn)行角度（水平角、垂 直角）測量和距離（斜距、平距、高差）測量、由 機(jī)械、光學(xué)、電子元件組合而成的測量儀器。 p由于只要一次安置，儀器便可以完成在該測站上所 有的測量工作，故被稱為“全站儀”(Total- station)。 第5章距離測量與直線定向 第5章距離測量與直線定向 拓普康拓普康TS-105N全站儀全站儀 顯示屏 鍵盤 手柄 概略瞄準(zhǔn)器 光學(xué)對中器 物鏡 水平制動,微動旋鈕 腳螺旋 G垂直制動垂直制動,微動旋鈕微動旋鈕 目鏡 圓水準(zhǔn)器 水準(zhǔn)管 串行接口 儀器中心標(biāo)志 第5章距離測量與直線定向

18、 棱鏡與基座 第5章距離測量與直線定向 第5章距離測量與直線定向 n 全站儀功能: 1)測量功能: 1、水平角 2、豎直角 3、斜距 4、平距 5、高差 6、高程 7、坐標(biāo) 8、坐標(biāo)方位角 2)菜單程序功能: （1）三維坐標(biāo)測量 （2）導(dǎo)線測量 （3）前方交會 （4）側(cè)方交會 （5）后方交會 （6）距離交會 （7）懸高測量 （8）偏心測量 （9）工程放樣等。 第5章距離測量與直線定向 n全站儀的操作： 安置儀器 開機(jī) 儀器初始化（縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡） 選擇角度測量模式 選擇距離測量模式 測完畢關(guān)機(jī) 第5章距離測量與直線定向 本章知識點(diǎn)四 直線定向 第5章距離測量與直線定向 5-4 直線定向 1、直線定

19、向概念 確定地面直線與標(biāo)準(zhǔn)方向間的水平夾角。 測量中常用標(biāo)準(zhǔn)方向有三種： 第5章距離測量與直線定向 第5章距離測量與直線定向 1、真子午線方向： 通過地表面某點(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： 通過地面上某點(diǎn)磁針處 于自由靜止?fàn)顟B(tài)時所指的方向，稱為磁子午 線方向。 3、坐標(biāo)縱線方向： 通過地面上某點(diǎn)平面直角 坐標(biāo)系平行中央子午線的坐標(biāo)縱線方向。 第5章距離測量與直線定向 第5章距離測量與直線定向 磁偏角：過地面上某點(diǎn)的真子午線與磁子午線 方向不重合，兩者間的夾角為磁偏角，用 表示。 磁針北端偏于真子午線東側(cè),取正值,反之,取負(fù) 值. 第5章距離測量與直線定向 子午線收斂角：地面點(diǎn)的真子午線方向與中央