第三章 距離測(cè)量與直線(xiàn)定向

第三章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向主講教師：王衛(wèi)紅副教授wangweihong@2/1/20231為什么要進(jìn)行

距離測(cè)量和直線(xiàn)定向？如果能測(cè)出兩點(diǎn)之間的水平距離并確定這兩點(diǎn)連成的直線(xiàn)方向，就能確定兩點(diǎn)在平面直角坐標(biāo)系的相對(duì)位置。如果已知某點(diǎn)的絕對(duì)位置，則能進(jìn)一步確定另一點(diǎn)的絕對(duì)位置。2/1/20232主要內(nèi)容概述鋼尺量距視距測(cè)量光電測(cè)距直線(xiàn)定向作業(yè)2/1/20233第一節(jié)概述距離測(cè)量：測(cè)量中的距離是指兩點(diǎn)間水平距離，如果測(cè)量的是傾斜距離，則需改化成水平距離。鋼尺量距：鋼尺量距分一般方法和精密方法。視距測(cè)量：用望遠(yuǎn)鏡的視距絲對(duì)立于直線(xiàn)端點(diǎn)上的尺子進(jìn)行讀數(shù)來(lái)進(jìn)行。光電測(cè)距：通過(guò)測(cè)定電磁波的傳播時(shí)間來(lái)測(cè)距。直線(xiàn)定向直線(xiàn)定向指確定直線(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的水平角。2/1/20234第二節(jié)鋼尺量距直線(xiàn)定線(xiàn)鋼尺量距的一般方法鋼尺量距的精密方法尺長(zhǎng)方程式鋼尺量距的誤差來(lái)源2/1/20235直線(xiàn)定線(xiàn)當(dāng)兩個(gè)地面點(diǎn)之間的距離較長(zhǎng)或地勢(shì)起伏較大時(shí)，為能沿著直線(xiàn)方向進(jìn)行距離丈量工作，需在直線(xiàn)方向上標(biāo)定若干個(gè)點(diǎn)，作為分段丈量的依據(jù)。目視定線(xiàn)經(jīng)緯儀定線(xiàn)縱絲法分中法2/1/20236鋼尺量距的一般方法（1）準(zhǔn)備工作主要工具：鋼尺、垂球、測(cè)釬、測(cè)桿等。工作人員：拉尺員、讀數(shù)員、記錄員。場(chǎng)地要求：比較平坦、并進(jìn)行定線(xiàn)。2/1/20237鋼尺量距的一般方法（2）在平坦地面進(jìn)行一般方法的量距時(shí)，先丈量若干整尺段（整尺段數(shù)n等于后尺手手中的測(cè)釬數(shù)），最后量得余長(zhǎng)q。A測(cè)釬B2/1/20238鋼尺量距的一般方法（3）檢核：為了防止錯(cuò)誤和提高丈量精度，一般丈量要求往返相對(duì)較差K不大于。即，量距分往測(cè)和返測(cè)。計(jì)算往返平均值。2/1/20239傾斜地面距離丈量的方法垂球投點(diǎn)分段直接量平距測(cè)得斜距全長(zhǎng)后根據(jù)高差求平距2/1/202310鋼尺量距的精密方法-準(zhǔn)備工作主要丈量工具：鋼尺、彈簧秤、溫度計(jì)等。用于精密丈量的鋼尺必須經(jīng)過(guò)檢定，而且有其尺長(zhǎng)方程式（參見(jiàn)式3-7）。工作人員組成：通常主要工作人員5人，其中拉尺員2人，讀數(shù)員2人，記錄員1人，他們的分工安排如圖3-10。場(chǎng)地：(1)經(jīng)整理便于丈量；(2)定線(xiàn)后的分段點(diǎn)設(shè)有精確的標(biāo)志，如圖3-11，分段點(diǎn)設(shè)有木樁頂面的定線(xiàn)方向有“十”字標(biāo)志(或小釘)。(3)測(cè)量各分段點(diǎn)頂面尺段高差。2/1/202311鋼尺量距的精密方法-具體實(shí)施拉尺：在鋼尺上施加標(biāo)準(zhǔn)拉力，將鋼尺拉平拉直。讀數(shù)：前端讀數(shù)員讀前端讀數(shù)，后端讀數(shù)員讀后端讀數(shù)。記錄、，計(jì)算尺段丈量值。每尺段丈量三次，每次丈量應(yīng)前后移動(dòng)鋼尺1分米左右。三次丈量的較差必須符合要求。若，則檢核合格，計(jì)算尺段丈量平均值，并填入表格測(cè)量溫度。高差測(cè)定：用水準(zhǔn)儀往返測(cè)得相鄰兩樁頂間的高差。成果整理2/1/202312尺長(zhǎng)方程式（尺長(zhǎng)隨溫度而變化的函數(shù)式）：鋼尺在溫度時(shí)的實(shí)際長(zhǎng)度。：鋼尺的名義長(zhǎng)度。：尺長(zhǎng)改正數(shù)，即溫度下實(shí)際長(zhǎng)度與名義長(zhǎng)度之差。：鋼尺的線(xiàn)膨脹系數(shù)，一般取1.25×10-5m/m.℃。2/1/202313例3-1某鋼尺名義長(zhǎng)度為30米，其尺長(zhǎng)方程式為；用這根鋼尺在溫度為16℃時(shí)丈量一段水平距離為209.62m，試求改正后的實(shí)際距離。解：鋼尺丈量時(shí)實(shí)際長(zhǎng)度：實(shí)際水平距離

2/1/202314鋼尺量距的誤差來(lái)源尺長(zhǎng)誤差溫度變化誤差拉力誤差丈量本身的誤差垂曲誤差傾斜誤差定線(xiàn)誤差2/1/202315第三節(jié)視距測(cè)量視線(xiàn)水平時(shí)視線(xiàn)傾斜時(shí)2/1/202316視距測(cè)量的原理（視線(xiàn)水平時(shí)）

其中，即

根據(jù)光學(xué)原理，有令，，則

一般C=0，K=100，于是。2/1/202317視距測(cè)量的原理（視線(xiàn)傾斜時(shí)）

（1）水平距離與視準(zhǔn)軸垂直位置相應(yīng)的尺間隔傾斜距離水平距離

（2）高差

高差主值

則有

或SD2/1/202318第四節(jié)光電測(cè)距概述相位法測(cè)距原理光電測(cè)距的技術(shù)指標(biāo)和主要設(shè)備2/1/202319相位法光電測(cè)距儀的基本工作原理發(fā)射信號(hào)接收信號(hào)2/1/202320相位法光電測(cè)距儀的基本工作原理調(diào)制光全程的相位變化值為對(duì)應(yīng)的距離值為S往S返2/1/202321相位法光電測(cè)距儀的基本工作原理

可以被看作一根“光尺”的長(zhǎng)度。光電測(cè)距儀就是用這根“光尺”去測(cè)量距離。括號(hào)中的表示“光尺”的整尺段數(shù)，為不足一個(gè)“光尺”長(zhǎng)的余長(zhǎng)。且有實(shí)際上，相位式光電測(cè)距儀中的相位計(jì)只能測(cè)定全程相位移尾數(shù)，而無(wú)法測(cè)定整周期數(shù)。

2/1/202322相位法光電測(cè)距儀的基本工作原理為了解決擴(kuò)大測(cè)程與提高精度的矛盾，可以采用一組測(cè)尺配合測(cè)距，以短測(cè)尺(又稱(chēng)精測(cè)尺)保證精度，用長(zhǎng)測(cè)尺(又稱(chēng)粗測(cè)尺)保證測(cè)程，這就如同鐘表上用時(shí)、分、秒針互相配合來(lái)確定十二小時(shí)內(nèi)的準(zhǔn)確時(shí)間一樣。2/1/202323第五節(jié)直線(xiàn)定向標(biāo)準(zhǔn)方向（基本方向）的種類(lèi)表示直線(xiàn)方向的方法幾種方位角之間的關(guān)系正反坐標(biāo)方位角坐標(biāo)方位角的推算2/1/202324

標(biāo)準(zhǔn)方向的種類(lèi)真子午線(xiàn)方向(真北）通過(guò)地球表面某點(diǎn)的真子午線(xiàn)的切線(xiàn)方向。磁子午線(xiàn)方向（磁北）磁針在地球磁場(chǎng)的作用下，自由靜止時(shí)其軸線(xiàn)所指的方向。坐標(biāo)縱軸方向（坐標(biāo)北）過(guò)地面某點(diǎn)平行于該高斯投影帶中央子午線(xiàn)的方向。2/1/202325表示直線(xiàn)方向的方法—方位角方位角由過(guò)直線(xiàn)起點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起，順時(shí)針量至某直線(xiàn)所經(jīng)過(guò)的水平角，稱(chēng)為方位角。角值由0°—360°。真方位角A由真子午線(xiàn)北端起算的方位角，稱(chēng)為真方位角。磁方位角Am由磁子午線(xiàn)北端起算的方位角，稱(chēng)為磁方位角。坐標(biāo)方位角α由坐標(biāo)縱軸北端起算的方位角，稱(chēng)為坐標(biāo)方位角。由于同一個(gè)高斯投影帶內(nèi)，各點(diǎn)的坐標(biāo)縱軸方向相互平行，不同直線(xiàn)之間坐標(biāo)方位角的推算比較方便，坐標(biāo)方位角最常用，一般簡(jiǎn)稱(chēng)為方位角。2/1/202326幾種方位角之間的關(guān)系真方位角與磁方位角之間的關(guān)系¤磁偏角δ：過(guò)地面點(diǎn)某點(diǎn)的真子午線(xiàn)與磁子午線(xiàn)之間的夾角。¤磁北方向偏于真北方向以東，稱(chēng)東偏，δ取正值；否則取負(fù)值?！鐰=Am+δ真方位角與坐標(biāo)方位角之間的關(guān)系¤子午線(xiàn)收斂角γ：過(guò)地面點(diǎn)的真子午線(xiàn)方向與中央子午線(xiàn)之間的夾角?！枳鴺?biāo)縱軸方向偏于真子午線(xiàn)方向以東，稱(chēng)東偏，γ取正值；否則取負(fù)值?！鐰=α+γ2/1/202327正反坐標(biāo)方位角直線(xiàn)有方向，直線(xiàn)的方向是相對(duì)的。如A、B兩點(diǎn)間的直線(xiàn)，若將AB作為正方向，則BA就是反方向；也可將BA作為正方向，那么AB就是反方向。一條直線(xiàn)可按正反兩個(gè)方向來(lái)定向。按正方向定向的方位角稱(chēng)為正方位角；否則稱(chēng)為反方位角。正反坐標(biāo)方位角之間相差180°2/1/202328坐標(biāo)方位角的推算（1）β為右角β為左角2/1/202329坐標(biāo)方位角的推算（2）已知，測(cè)得，，試求其他各邊的坐標(biāo)方位角。解：2/1/202330思考題名詞解釋: