工程測(cè)量第四章(距離測(cè)量與直線定向)

1、第第4章章 距離測(cè)量與直線定向距離測(cè)量與直線定向 距離的測(cè)量經(jīng)歷了測(cè)繩量距、鋼尺量距、視距距離的測(cè)量經(jīng)歷了測(cè)繩量距、鋼尺量距、視距測(cè)量、光電測(cè)距、測(cè)量、光電測(cè)距、GPS定位量距的發(fā)展。定位量距的發(fā)展。4.1 視距測(cè)量視距測(cè)量 視距測(cè)量是采用安設(shè)有視距絲的望遠(yuǎn)鏡，配合視距尺視距測(cè)量是采用安設(shè)有視距絲的望遠(yuǎn)鏡，配合視距尺進(jìn)行視距測(cè)量。在大比例尺地形圖測(cè)量中，可采用水準(zhǔn)尺進(jìn)行視距測(cè)量。在大比例尺地形圖測(cè)量中，可采用水準(zhǔn)尺代替視距尺，其可以快速測(cè)定平距、高差。代替視距尺，其可以快速測(cè)定平距、高差。4.1.1視距測(cè)量原理視距測(cè)量原理4.1.1.1 視線水平視線水平時(shí)的測(cè)距公式時(shí)的測(cè)距公式由三角形相似：由

2、三角形相似：ABFFba得：得：lpfdplfd得：得：cflpfD令：令：qcfKpf又設(shè),得：得：qlKD現(xiàn)制造儀器時(shí)候多采用內(nèi)對(duì)光望遠(yuǎn)鏡，選擇合適的透現(xiàn)制造儀器時(shí)候多采用內(nèi)對(duì)光望遠(yuǎn)鏡，選擇合適的透鏡焦距和透鏡間距離，使鏡焦距和透鏡間距離，使q0，則，則lKD兩點(diǎn)間高差：兩點(diǎn)間高差：vih4.1.1.2視線傾斜視線傾斜時(shí)的測(cè)距公式時(shí)的測(cè)距公式由圖中可知：由圖中可知：2coscoscoscoscosKlDDKlDlABBA由三角形余弦定理得：即又由圖中可知：又由圖中可知：viDhDhvihhtantan實(shí)際測(cè)量時(shí)，可以將中絲切尺為實(shí)際測(cè)量時(shí)，可以將中絲切尺為i，這樣公式簡(jiǎn)化為：，這樣公式簡(jiǎn)化

3、為：hHHDhMNtan4.1.2 視距測(cè)量的誤差來(lái)源視距測(cè)量的誤差來(lái)源儀器制造上常數(shù)儀器制造上常數(shù)K的誤差，制造上要求的誤差，制造上要求K=100，但完全滿足，但完全滿足這個(gè)條件是比較困難的；這個(gè)條件是比較困難的；視距尺上的分劃難以避免存在誤差，讀數(shù)誤差；視距尺上的分劃難以避免存在誤差，讀數(shù)誤差；瞄準(zhǔn)、讀取視距間隔、垂直角測(cè)量等，都存在誤差；瞄準(zhǔn)、讀取視距間隔、垂直角測(cè)量等，都存在誤差；大氣垂直折光的影響，視線越靠近地面，受折光的影響就大氣垂直折光的影響，視線越靠近地面，受折光的影響就越大；越大；視距尺傾斜雖然視距尺上一般安設(shè)有圓水準(zhǔn)器，但要達(dá)到視距尺傾斜雖然視距尺上一般安設(shè)有圓水準(zhǔn)器，但要

4、達(dá)到視距尺完全豎直，是難以辦到的。視距尺完全豎直，是難以辦到的。應(yīng)對(duì)措施：應(yīng)對(duì)措施：為了減少誤差的影響，觀測(cè)時(shí)視線距離地表的高度至少為了減少誤差的影響，觀測(cè)時(shí)視線距離地表的高度至少0.1m以上，而且要在成像穩(wěn)定時(shí)間測(cè)量；以上，而且要在成像穩(wěn)定時(shí)間測(cè)量；盡可能保證視距尺豎直；盡可能保證視距尺豎直；時(shí)常對(duì)常數(shù)時(shí)常對(duì)常數(shù)K進(jìn)行檢查；進(jìn)行檢查；采用塔尺，立尺人員要保證各節(jié)的接頭準(zhǔn)確。采用塔尺，立尺人員要保證各節(jié)的接頭準(zhǔn)確。4.2 測(cè)距儀測(cè)距儀測(cè)距頭測(cè)距頭全站儀全站儀4.2 測(cè)距儀測(cè)距儀4.2.1 測(cè)距儀的分類測(cè)距儀的分類測(cè)距儀的測(cè)距精度表達(dá)式：測(cè)距儀的測(cè)距精度表達(dá)式： DbamD1、短程光電測(cè)距儀、短

5、程光電測(cè)距儀測(cè)程測(cè)程5km，測(cè)距中誤差，測(cè)距中誤差（5mm+5D10-6mm ）2、中程光電測(cè)距儀、中程光電測(cè)距儀5 測(cè)程測(cè)程 15km，測(cè)距中誤差，測(cè)距中誤差（5mm+2D10-6mm）3、長(zhǎng)程光電測(cè)距儀、長(zhǎng)程光電測(cè)距儀測(cè)程測(cè)程 15km，測(cè)距中誤差，測(cè)距中誤差（5mm+1D10-6mm）精密電磁波測(cè)距儀精密電磁波測(cè)距儀 （0.2mm+0.2D10-6mm）4.2.2 紅外測(cè)距的基本原理紅外測(cè)距的基本原理測(cè)距儀發(fā)射光波，到達(dá)反射鏡后，將光波反射回儀器的接測(cè)距儀發(fā)射光波，到達(dá)反射鏡后，將光波反射回儀器的接收系統(tǒng)。則兩點(diǎn)間的距離為：收系統(tǒng)。則兩點(diǎn)間的距離為：CtD21由于光波傳播速度由于光波傳播

6、速度C很大，使得要求對(duì)時(shí)間很大，使得要求對(duì)時(shí)間t的測(cè)量精度非的測(cè)量精度非常的高，這實(shí)際上無(wú)法辦到。實(shí)際中采用相位測(cè)距技術(shù)。常的高，這實(shí)際上無(wú)法辦到。實(shí)際中采用相位測(cè)距技術(shù)。4.2.3 全站儀測(cè)距操作全站儀測(cè)距操作以以NIKON DTM452 C全站儀為例，簡(jiǎn)要介紹如何利用全站儀為例，簡(jiǎn)要介紹如何利用全站儀進(jìn)行距離測(cè)量。全站儀進(jìn)行距離測(cè)量。測(cè)距上測(cè)回概念，是照準(zhǔn)目標(biāo)一次，連續(xù)測(cè)距測(cè)距上測(cè)回概念，是照準(zhǔn)目標(biāo)一次，連續(xù)測(cè)距4次，取平次，取平均值作為最終結(jié)果。測(cè)得的距離是儀器到棱鏡間斜距，一均值作為最終結(jié)果。測(cè)得的距離是儀器到棱鏡間斜距，一般同豎直角測(cè)量同時(shí)進(jìn)行，用以將斜距換算為平距。般同豎直角測(cè)量同

7、時(shí)進(jìn)行，用以將斜距換算為平距。 等級(jí)等級(jí)測(cè)距儀測(cè)距儀等級(jí)等級(jí)觀測(cè)次數(shù)觀測(cè)次數(shù)總測(cè)回?cái)?shù)總測(cè)回?cái)?shù)一測(cè)回讀數(shù)一測(cè)回讀數(shù)較差較差(mm)單程各測(cè)回單程各測(cè)回較差較差(mm)往返較差（往返較差（mm）往往返返四等四等1146572（a+bD）481015一般工程對(duì)平面控制的精度等級(jí)達(dá)到四等即可，下表一般工程對(duì)平面控制的精度等級(jí)達(dá)到四等即可，下表為為工程測(cè)量規(guī)范（工程測(cè)量規(guī)范（GB50026-93）對(duì)四等測(cè)距的對(duì)四等測(cè)距的主要技術(shù)要求。主要技術(shù)要求。4.2.4 測(cè)距的誤差來(lái)源及注意事項(xiàng)測(cè)距的誤差來(lái)源及注意事項(xiàng)1、誤差來(lái)源、誤差來(lái)源1）固定誤差）固定誤差A(yù)；2）與測(cè)距成比例的誤差）與測(cè)距成比例的誤差B；3）

8、操作中的誤差。）操作中的誤差。2、注意事項(xiàng)、注意事項(xiàng)1）作業(yè)時(shí)要防止日曬、雨淋；）作業(yè)時(shí)要防止日曬、雨淋；2）不要使測(cè)距儀對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)；）不要使測(cè)距儀對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)；3）選擇良好的觀測(cè)氣象條件；）選擇良好的觀測(cè)氣象條件；4）運(yùn)輸、轉(zhuǎn)移過(guò)程中，避免撞擊。）運(yùn)輸、轉(zhuǎn)移過(guò)程中，避免撞擊。4.3 直線定向直線定向 測(cè)量中，確定直線的方向，就是確定直線與參考零方測(cè)量中，確定直線的方向，就是確定直線與參考零方向直線的夾角。參考零方向就是標(biāo)準(zhǔn)方向，指向北方。向直線的夾角。參考零方向就是標(biāo)準(zhǔn)方向，指向北方。4.3.1基準(zhǔn)方向的分類基準(zhǔn)方向的分類1、真子午線方向、真子午線方向真子午線就是地理子午線。真子午線方向就是通過(guò)地

9、球表真子午線就是地理子午線。真子午線方向就是通過(guò)地球表面某點(diǎn)的真子午線的切線方向。面某點(diǎn)的真子午線的切線方向。2、磁子午線方向、磁子午線方向通過(guò)地球表面某點(diǎn)的磁子午線的切線方向，即磁針在該點(diǎn)通過(guò)地球表面某點(diǎn)的磁子午線的切線方向，即磁針在該點(diǎn)靜止時(shí)的指向。靜止時(shí)的指向。3、坐標(biāo)縱軸方向坐標(biāo)縱軸方向坐標(biāo)縱軸方向是指高斯投影帶中的中央子午線方向，一帶坐標(biāo)縱軸方向是指高斯投影帶中的中央子午線方向，一帶內(nèi)各點(diǎn)的坐標(biāo)縱軸方向互相平行，測(cè)量中使用的標(biāo)準(zhǔn)方向內(nèi)各點(diǎn)的坐標(biāo)縱軸方向互相平行，測(cè)量中使用的標(biāo)準(zhǔn)方向?yàn)樽鴺?biāo)縱軸方向。為坐標(biāo)縱軸方向。4.3.2 方位角方位角從標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起，順時(shí)針?lè)较虻侥持本€轉(zhuǎn)過(guò)的角度

10、，從標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起，順時(shí)針?lè)较虻侥持本€轉(zhuǎn)過(guò)的角度，稱為稱為方位角方位角。以。以坐標(biāo)縱軸方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向坐標(biāo)縱軸方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向的方位角稱為的方位角稱為坐標(biāo)方位角，為坐標(biāo)方位角，為0360。180反正正反坐標(biāo)方位角正反坐標(biāo)方位角若點(diǎn)若點(diǎn)M到到N為正方向，直線為正方向，直線MN的的坐標(biāo)方位角坐標(biāo)方位角MN就稱為正方位角，就稱為正方位角，則點(diǎn)則點(diǎn)N到到M為反方向，直線為反方向，直線NM的的坐標(biāo)方位角坐標(biāo)方位角NM就稱為反方位角。就稱為反方位角。第五節(jié)第五節(jié) 坐標(biāo)正反算坐標(biāo)正反算必考！必考！4.4.1 坐標(biāo)正算坐標(biāo)正算已知一條邊的邊長(zhǎng)、方位角及一端點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算另一端已知一條邊的邊長(zhǎng)、方位角及一端點(diǎn)的坐

11、標(biāo)，計(jì)算另一端點(diǎn)的坐標(biāo)的計(jì)算過(guò)程。點(diǎn)的坐標(biāo)的計(jì)算過(guò)程。ABABAABABABABAABABDYYYYDXXXXsincos象限角與座位方位角的換算關(guān)系象限角與座位方位角的換算關(guān)系oooo RABABABAB直線方向由坐標(biāo)方位角推算象限角由象限角推算坐標(biāo)方位角第第象限象限R =R = = R = R第第象限象限R =180R =180- - = 180 = 180- R- R第第象限象限R =R = -180-180 = 180 = 180+ R+ R第第象限象限R = 360R = 360- - = 360 = 360- R- RRRR4.4.2 坐標(biāo)反算坐標(biāo)反算已知兩端點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算該邊的邊長(zhǎng)、方位角。已知兩端點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算該邊的邊長(zhǎng)、方位角。2222ABABABABABYYXXYXD坐標(biāo)方位角的計(jì)算要依據(jù)兩端點(diǎn)坐標(biāo)方位角的計(jì)算要依據(jù)兩端點(diǎn)A、B的相對(duì)位置的相對(duì)位置關(guān)系來(lái)關(guān)系來(lái)確定相應(yīng)計(jì)算公式。確定相應(yīng)計(jì)算公式。A、B都位于都位于象限象限，但兩點(diǎn)的坐標(biāo)，但兩點(diǎn)的坐標(biāo)增量、可能大于零，也可能小于零，就決定了增量、可能大于零，也可能小于零，就決定了A到到B的方的方向可能向可能指向指向、象限中的任意一個(gè)。象限中的任意一個(gè)。作業(yè)作業(yè)：1