第四章 距離測量與直線定向(1)

1、第四章第四章 距離測量與直線距離測量與直線 定向定向 鋼尺量距鋼尺量距 視距測量視距測量 光電測距光電測距 直線定向直線定向 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 為什么要進(jìn)行距離測量和為什么要進(jìn)行距離測量和 直線定向？直線定向？ u鋼尺量距的一般方法鋼尺量距的一般方法 u鋼尺量距的精密方法鋼尺量距的精密方法 u鋼尺量距的誤差來源與注意事項鋼尺量距的誤差來源與注意事項 第一節(jié)第一節(jié) 鋼尺量距鋼尺量距 鋼尺鋼尺 鋼尺是鋼制的帶尺，常用鋼尺寬鋼尺是鋼制的帶尺，常用鋼尺寬10-15mm10-15mm，厚，厚0.2-0.2- 0.4mm0.4mm；長度有長度有20m20m、30m30m及及50m50m幾種，卷放在圓形盒內(nèi)

2、或幾種，卷放在圓形盒內(nèi)或 金屬架上。金屬架上。 1、量距的工具、量距的工具 一、鋼尺量距的一般方法一、鋼尺量距的一般方法 鋼尺的基本分劃為厘米，在每米及每分米處有數(shù)字鋼尺的基本分劃為厘米，在每米及每分米處有數(shù)字 注記。注記。 有的鋼尺在起點處一分米內(nèi)刻有毫米分劃；有的鋼有的鋼尺在起點處一分米內(nèi)刻有毫米分劃；有的鋼 尺，整個尺長內(nèi)都刻有毫米分劃。尺，整個尺長內(nèi)都刻有毫米分劃。 由于尺的零點位置的不同，有由于尺的零點位置的不同，有端點尺和刻線尺端點尺和刻線尺的區(qū)的區(qū) 別。端點尺是以尺的最外端作為尺的零點，刻線尺是別。端點尺是以尺的最外端作為尺的零點，刻線尺是 以尺前端的一刻線作為尺的零點。以尺前端

3、的一刻線作為尺的零點。 1、量距的工具、量距的工具 量距的工具量距的工具 其他工具其他工具 標(biāo)桿：標(biāo)桿長標(biāo)桿：標(biāo)桿長2-3m2-3m，直徑，直徑3-4cm3-4cm，桿上涂以，桿上涂以20cm20cm 間隔的紅白漆，以便遠(yuǎn)處清晰可見，用于標(biāo)定直線間隔的紅白漆，以便遠(yuǎn)處清晰可見，用于標(biāo)定直線; ; 測釬：測釬用細(xì)鋼筋測釬：測釬用細(xì)鋼筋制成制成( (粗鐵絲制成粗鐵絲制成) )，用來標(biāo)，用來標(biāo) 志所量尺段的起、迄點和計算已量過的整尺段數(shù)志所量尺段的起、迄點和計算已量過的整尺段數(shù); ; 垂球：垂球用來投點垂球：垂球用來投點; ; 彈簧秤：控制拉力彈簧秤：控制拉力; ; 溫度計：測定溫度溫度計：測定溫度

4、. . 其他工具其他工具 一、鋼尺量距的一般方法一、鋼尺量距的一般方法 當(dāng)所測距離較長或地勢起伏較大時，為使量距方便，當(dāng)所測距離較長或地勢起伏較大時，為使量距方便， 可分段丈量。可分段丈量。 為使所量線段在同一直線上，為使所量線段在同一直線上，需要將每一尺段首尾需要將每一尺段首尾 的標(biāo)桿標(biāo)定在待測直線上，即在的標(biāo)桿標(biāo)定在待測直線上，即在直線上標(biāo)定若干點，直線上標(biāo)定若干點， 使這些點在同一直線上使這些點在同一直線上, ,這一工作稱為直線定線。這一工作稱為直線定線。 鋼尺量距的直線定線直線定線的方法有鋼尺量距的直線定線直線定線的方法有目視定線和目視定線和 經(jīng)緯儀定線。經(jīng)緯儀定線。一般量距用目視定線

5、，經(jīng)緯儀定線適用一般量距用目視定線，經(jīng)緯儀定線適用 于精密量距時于精密量距時。 2、直線定線、直線定線 目視定線方法目視定線方法 A A、B B為待測距離的兩個端點，先在該兩端點上豎立標(biāo)桿為待測距離的兩個端點，先在該兩端點上豎立標(biāo)桿; ; 測量員甲站在測量員甲站在A A點后點后1 12m2m處，由處，由A A瞄向瞄向B B，使視線與標(biāo)桿邊緣相，使視線與標(biāo)桿邊緣相 切，然后甲指揮乙持標(biāo)桿切，然后甲指揮乙持標(biāo)桿1 1左右移動，直到左右移動，直到A A、1 1、B B三根標(biāo)桿位三根標(biāo)桿位 于同一直線上，然后將標(biāo)桿豎直地插下。于同一直線上，然后將標(biāo)桿豎直地插下。 直線定線一般應(yīng)由遠(yuǎn)及近。直線定線一般應(yīng)

6、由遠(yuǎn)及近。 A B 甲甲 乙乙 經(jīng)緯儀定線經(jīng)緯儀定線縱絲法縱絲法 3 3、量距方法、量距方法 （1）平坦地面的丈量方法）平坦地面的丈量方法 平坦地面的丈量方法平坦地面的丈量方法 清除直線方向上的障礙物，清除直線方向上的障礙物， 再用木樁將再用木樁將A A、B B兩點標(biāo)定出兩點標(biāo)定出 來，然后在兩點的外側(cè)各豎來，然后在兩點的外側(cè)各豎 立一標(biāo)桿，即可開始丈量。立一標(biāo)桿，即可開始丈量。 丈量工作一般由兩人進(jìn)行，后尺手并持尺的零端位于丈量工作一般由兩人進(jìn)行，后尺手并持尺的零端位于A A點木樁的標(biāo)記點木樁的標(biāo)記 處；前尺手持尺的末端并攜帶一組測釬，沿處；前尺手持尺的末端并攜帶一組測釬，沿ABAB方向前進(jìn)

7、，行至一尺段方向前進(jìn)，行至一尺段 處停下。處停下。 后尺手以手勢指揮前尺手將鋼尺拉在后尺手以手勢指揮前尺手將鋼尺拉在ABAB直線方向上。后尺手以尺的直線方向上。后尺手以尺的 零點對準(zhǔn)零點對準(zhǔn)A A點并發(fā)出信號點并發(fā)出信號“好好”時，兩人同時把鋼尺拉緊，并保持尺面時，兩人同時把鋼尺拉緊，并保持尺面 水平，前尺手在鋼尺的末端刻劃處豎直地插下一測釬，確定分段點水平，前尺手在鋼尺的末端刻劃處豎直地插下一測釬，確定分段點1 1， 這樣就完成了第一個尺段這樣就完成了第一個尺段A-1A-1的丈量工作。的丈量工作。 后尺手拔起后尺手拔起A A點上的測釬與前尺手共同舉尺前行，用同樣的方法確定點上的測釬與前尺手共

8、同舉尺前行，用同樣的方法確定 2 2點，量出第二個尺段點，量出第二個尺段1-21-2。 如此繼續(xù)，直到最后一個不到一整尺段（如此繼續(xù)，直到最后一個不到一整尺段（n-Bn-B）時，后尺手以尺的零）時，后尺手以尺的零 點對準(zhǔn)測釬，前尺手用鋼尺對準(zhǔn)點對準(zhǔn)測釬，前尺手用鋼尺對準(zhǔn)B B點并讀數(shù)點并讀數(shù)q q，ABAB的水平距離為：的水平距離為： qnlD B A 1 2 3 往往 qnlD 0 返返 qnlD 0 往返丈量往返丈量 式中：式中：nn整尺段數(shù)，整尺段數(shù)， l l0 0一整尺段長度，一整尺段長度， q q往、往、q q返返不足一整不足一整 尺的余長尺的余長 B A 平坦地面的丈量方法平坦地面

9、的丈量方法 距離丈量相對誤差：距離丈量相對誤差：往返丈量的結(jié)果較差與平均值的比往返丈量的結(jié)果較差與平均值的比 值，化成分子為值，化成分子為1 1的分?jǐn)?shù)形式。的分?jǐn)?shù)形式。 11 1()1 () 22 1/ 2000 DD K DD N DD DD K 返往 返往 返往 返往 精度要求： 1 A BD() 2 DD 返往 全 長 ： 例例: :對于某距離對于某距離ABAB，往測值，往測值185.38m185.38m，返測值為，返測值為 185.32m185.32m，平均值為，平均值為 185.35m185.35m，則其相對誤差，則其相對誤差: : 3100 1 35.185 |32.18538.1

10、85| 平均 返往 D DD K 平量法：當(dāng)?shù)孛嫔杂袃A斜時，可把尺一端稍許抬高，就能按平量法：當(dāng)?shù)孛嫔杂袃A斜時，可把尺一端稍許抬高，就能按 整尺段依次水平丈量，分段量取水平距離，最后計算總長；若整尺段依次水平丈量，分段量取水平距離，最后計算總長；若 地面傾斜較大，則使尺子一端靠高地點樁頂，對準(zhǔn)端點位置，地面傾斜較大，則使尺子一端靠高地點樁頂，對準(zhǔn)端點位置， 尺子另一端用垂球線緊靠尺子的某分劃，將尺拉緊且水平。放尺子另一端用垂球線緊靠尺子的某分劃，將尺拉緊且水平。放 開垂球線，使它自由下墜，垂球尖端位置，即為低點樁頂，然開垂球線，使它自由下墜，垂球尖端位置，即為低點樁頂，然 后量出兩點的水平距離

11、。后量出兩點的水平距離。 傾斜地面的距離丈量法傾斜地面的距離丈量法 斜量法：當(dāng)傾斜地面的地面坡度均勻時，可以沿斜坡量出斜量法：當(dāng)傾斜地面的地面坡度均勻時，可以沿斜坡量出 ABAB的斜距的斜距L L，然后通過計算求得，然后通過計算求得ABAB的水平距離的水平距離D D。為了計算水平。為了計算水平 距離距離D D，需要測量，需要測量ABAB兩點之間的高差兩點之間的高差h h，或測出傾斜角，或測出傾斜角 ， 按高差計算按高差計算 按傾斜角計算按傾斜角計算 h h 22 hLD cosLD 傾斜地面的距離丈量法傾斜地面的距離丈量法 二、鋼尺量距的精密方法二、鋼尺量距的精密方法 A1 2 3 4 5 6

12、B A1 23 4 5 6B (1)定線：用經(jīng)緯儀定線定線：用經(jīng)緯儀定線 。 場地：經(jīng)整理便于丈量場地：經(jīng)整理便于丈量; ;定線后的分段點設(shè)有精確的標(biāo)志，定線后的分段點設(shè)有精確的標(biāo)志， 分段點設(shè)有木樁頂面的定線方向有分段點設(shè)有木樁頂面的定線方向有“十十”字標(biāo)志字標(biāo)志( (或小釘或小釘););測測 量各分段點頂面尺段高差量各分段點頂面尺段高差hihi。 前 l 前 l 后 l 后前 lll 容 ll 二、鋼尺量距的精密方法二、鋼尺量距的精密方法 后 l 彈簧稱加力 溫度計 24.5 二、鋼尺量距的精密方法二、鋼尺量距的精密方法 用水準(zhǔn)測定高差，以便作傾斜改正。用水準(zhǔn)測定高差，以便作傾斜改正。 尺

13、長改正尺長改正 傾斜改正傾斜改正 )( 00 ttllllt t l l 0 l0 t t 二、鋼尺量距的精密方法二、鋼尺量距的精密方法 鋼尺的實際長度：鋼尺的實際長度： ij t ij t l l l l 0 mCtmlt)20(1025. 130007. 030 5 mmCtmlt006.30)20(105 .1230007. 030 6 mL66.2090002. 162.209 30 006.30 62.209 二、鋼尺量距的精密方法二、鋼尺量距的精密方法 二、鋼尺量距的精密方法二、鋼尺量距的精密方法 傾斜改正傾斜改正 l h lh 2 2 (5)(5)計算全長和相對中誤差計算全長和相

14、對中誤差 DDD D DD DD K / 1 2 返往 返往 往返較差的相對誤差：往返較差的相對誤差： (恒為負(fù)) l l h llhlldlh 2 1 2 2 22 )1 ( 三、鋼尺量距的誤差與注意事項三、鋼尺量距的誤差與注意事項 2 2、距離丈量的注意事項、距離丈量的注意事項 三、鋼尺量距的誤差來源與注意事項三、鋼尺量距的誤差來源與注意事項 視距測量視距測量利用測量望遠(yuǎn)鏡的視距絲，間接測定利用測量望遠(yuǎn)鏡的視距絲，間接測定 距離和高差的方法。距離和高差的方法。 優(yōu)點：優(yōu)點：測量速度快，不受地形限制測量速度快，不受地形限制。 不足：不足：精度低，距離相對誤差一般約為精度低，距離相對誤差一般約

15、為1/3001/300，高差一般，高差一般 為分米級為分米級。 用途：用途：主要用于地形圖測繪主要用于地形圖測繪( (地形點的距離與高差地形點的距離與高差) )。 一、視距測量原理一、視距測量原理 D = + f + d d = f l / p D = f l / p + + f=kl+c, D = kl=100 l 式中：式中：k=100 k:視距乘常數(shù)視距乘常數(shù) i：儀器高：儀器高 v：中絲讀數(shù)：中絲讀數(shù) 讀數(shù)要求：讀數(shù)要求：上下絲讀數(shù)上下絲讀數(shù)a、b讀至毫米，中絲讀至毫米，中絲 讀至厘米，儀器高讀至厘米，儀器高 i 量至厘米量至厘米。 2、高差公式：、高差公式： 1、視距公式：、視距公式

16、： lD bal 100 )( 尺間隔 viHH vih AB 2、視線傾斜時視距法測距原理、視線傾斜時視距法測距原理 一、視距測量原理一、視距測量原理 1、視距公式：、視距公式： 2、高差公式：、高差公式： coscos coscos lENME ENMENEEMNMl cosKllKS 2 coscosKlSD vihh 2sin 2 1 sincossinKlKlSh viKlh2sin 2 1 viDtgh 視距測量的觀測一般按以下步驟進(jìn)行：視距測量的觀測一般按以下步驟進(jìn)行： 安置經(jīng)緯儀于測站點安置經(jīng)緯儀于測站點A A上，對中、整平后，量取儀器高，在待上，對中、整平后，量取儀器高，在待

17、 測點測點B B上豎立視距尺。上豎立視距尺。 轉(zhuǎn)動儀器照準(zhǔn)部，照準(zhǔn)轉(zhuǎn)動儀器照準(zhǔn)部，照準(zhǔn)B B點上視距尺，在望遠(yuǎn)鏡中分別用上、點上視距尺，在望遠(yuǎn)鏡中分別用上、 下、中絲讀得讀數(shù)，讀至下、中絲讀得讀數(shù)，讀至mmmm，計算尺間隔：，計算尺間隔： 使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中（如為有豎盤指標(biāo)自動補(bǔ)償?shù)慕?jīng)使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中（如為有豎盤指標(biāo)自動補(bǔ)償?shù)慕?jīng) 緯儀，則無此項操作），在讀數(shù)顯微鏡中讀取豎盤讀數(shù)，再緯儀，則無此項操作），在讀數(shù)顯微鏡中讀取豎盤讀數(shù)，再 計算豎直角。計算豎直角。 將有關(guān)數(shù)字代入視線傾斜時的計算公式，即可計算相應(yīng)的水將有關(guān)數(shù)字代入視線傾斜時的計算公式，即可計算相應(yīng)的水 平距離、高差或待

18、求點的高程。平距離、高差或待求點的高程。 視距測量表視距測量表 2 100cos tan tan pAA Dab hDil HHhHDil 計算公式計算公式 1. 視距測量的誤差視距測量的誤差 讀數(shù)誤差：讀數(shù)誤差：用視距絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)的誤差與水準(zhǔn)尺的最小分用視距絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)的誤差與水準(zhǔn)尺的最小分 劃線的寬度、經(jīng)緯儀至水準(zhǔn)尺的距離及望遠(yuǎn)鏡的放大倍率等因劃線的寬度、經(jīng)緯儀至水準(zhǔn)尺的距離及望遠(yuǎn)鏡的放大倍率等因 素有關(guān)，因此讀數(shù)誤差的大小，視所使用的經(jīng)緯儀及作業(yè)條件素有關(guān)，因此讀數(shù)誤差的大小，視所使用的經(jīng)緯儀及作業(yè)條件 而定。而定。 水準(zhǔn)尺傾斜引起的誤差水準(zhǔn)尺傾斜引起的誤差: :視距公式是在視距

19、尺嚴(yán)格與地面垂直條視距公式是在視距尺嚴(yán)格與地面垂直條 件下推導(dǎo)出的。件下推導(dǎo)出的。 大氣折光的影響：大氣折光的影響：地球表面上高度不同的區(qū)域內(nèi)的空氣密度不地球表面上高度不同的區(qū)域內(nèi)的空氣密度不 同，視距尺上不同部分的光線就是通過這樣密度的不同空氣層同，視距尺上不同部分的光線就是通過這樣密度的不同空氣層 到達(dá)望遠(yuǎn)鏡的。經(jīng)驗證明，越接近地面的光線受折光影響越顯到達(dá)望遠(yuǎn)鏡的。經(jīng)驗證明，越接近地面的光線受折光影響越顯 著，并且這種誤差與距離的平方成比例地增加。因此應(yīng)抬高視著，并且這種誤差與距離的平方成比例地增加。因此應(yīng)抬高視 線或選擇在有利的氣象條件下進(jìn)行視距測量。線或選擇在有利的氣象條件下進(jìn)行視距測量。