第四章 距離測(cè)量和直線(xiàn)定向

第四章距離測(cè)量與第四章距離測(cè)量與直線(xiàn)定向?qū)W習(xí)要點(diǎn)◆鋼尺量距的基本方法◆視距測(cè)量的基本原理◆電磁波測(cè)距的基本原理◆三角高程測(cè)量的原理和方法◆直線(xiàn)定向測(cè)距技術(shù)的方法直接測(cè)距法步測(cè)：雙步≈1.5m光學(xué)視距測(cè)量測(cè)繩、皮尺、鋼尺等電磁波測(cè)距間接測(cè)距法卷尺量距概述§4-1鋼尺量距精密量距方法

量距相對(duì)精度：110000140000

主要用途：砼、鋼結(jié)構(gòu)等較精密工程的放樣等。一般量距方法

量距相對(duì)精度：1200015000

主要用途：圖根導(dǎo)線(xiàn)量邊、一般工程的距離放樣。鋼尺量距的工具鋼尺：輔助工具1.一般方法量距

鋼尺量距的方法1.一般方法量距：

直直線(xiàn)定線(xiàn)，保證量距時(shí)沿直線(xiàn)方向進(jìn)行

平鋼尺保持水平

準(zhǔn)讀數(shù)準(zhǔn)確直線(xiàn)定向AB測(cè)釬SAB=n+為整尺段長(zhǎng)

為余長(zhǎng)量距的方法平量法臺(tái)階法傾斜地面法2.精密方法量距2.精密方法量距：尺長(zhǎng)改正溫度改正高差改正(4-1-8)(4-1-9)(4-1-4)精密量距時(shí)采取的措施：

1.用檢定過(guò)的鋼尺；

2.經(jīng)緯儀定線(xiàn)；

3.釘尺段樁，逐段量測(cè)；

4.對(duì)鋼尺施加固定拉力；

5.對(duì)量距結(jié)果加三項(xiàng)改正數(shù)：距離測(cè)量的誤差源尺長(zhǎng)誤差

系統(tǒng)溫度的影響

部分系統(tǒng)，部分偶然傾斜的影響

系統(tǒng)拉力不準(zhǔn)引起的誤差

部分系統(tǒng)，部分偶然尺子垂曲與反曲引起的誤差

系統(tǒng)定線(xiàn)誤差

系統(tǒng)讀數(shù)誤差

偶然

一、間接測(cè)距，視差法測(cè)距間接測(cè)距可跨越障礙bsr§4-2光學(xué)測(cè)距視差法測(cè)距：專(zhuān)用的基線(xiàn)尺+高精度的φ角φbs視距測(cè)量二、視距測(cè)量視距測(cè)量——利用測(cè)量望遠(yuǎn)鏡的視距絲，間接測(cè)定距離和高差的方法。

優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量速度快，不受地形限制。不足：精度低，距離相對(duì)誤差一般約為1/300，高差一般為分米級(jí)。用途：主要用于地形圖測(cè)繪(地形點(diǎn)的距離與高差)。（一）視線(xiàn)水平時(shí)十字絲板上有兩根視距絲，它們?cè)谖镧R光心處的張角φ基本是不變的。兩根視距絲在物方象的間距與距離成正比儀器制作時(shí)令一.視線(xiàn)水平時(shí)視距測(cè)量1.視距公式：2.高差公式：二.視線(xiàn)傾斜時(shí)視距測(cè)量公式二.視線(xiàn)傾斜時(shí)視距測(cè)量公式1.視距公式：2.高差公式：l’為水準(zhǔn)尺與視線(xiàn)垂直時(shí)的尺間隔三.視距測(cè)量觀(guān)測(cè)和計(jì)算觀(guān)測(cè)：在測(cè)站安置經(jīng)緯儀，對(duì)中、整平、量?jī)x器高；在測(cè)點(diǎn)豎水準(zhǔn)尺，瞄準(zhǔn)(要求三絲都能讀數(shù))。三.視距測(cè)量觀(guān)測(cè)和計(jì)算計(jì)算公式一、基本原理ABD§4-3電磁波測(cè)距二、電磁波測(cè)距儀的分類(lèi)1、按載波分2、按測(cè)程分短程<3km中程3－5km遠(yuǎn)程>15km

3、按精度分為1（<5mm)、2(5-10mm)、3(11-20mm)級(jí)測(cè)距儀的精度指標(biāo)：（B用ppm表示mm/km）微波測(cè)距儀激光測(cè)距儀紅外光測(cè)距儀（1）光電脈沖法測(cè)距計(jì)數(shù)顯示電子門(mén)時(shí)標(biāo)脈沖觸發(fā)器脈沖發(fā)射脈沖接收反射器DBA時(shí)間脈沖計(jì)數(shù)測(cè)時(shí)三、依據(jù)測(cè)定時(shí)間的方法不同，光電測(cè)距主要有：

1、脈沖法2、相位法已知：時(shí)標(biāo)脈沖頻率：f=15Mhz；電磁波速度：v=3×108m/s；時(shí)標(biāo)脈沖個(gè)數(shù)：n=100。求：距離DD=1/f×n×v/2=1000米脈沖測(cè)距舉例：S（2）相位法測(cè)距相位測(cè)量要測(cè)量測(cè)距信號(hào)（U1）與參考信號(hào)（U2）之間的相位差Δφ1）濾波：取出調(diào)制波（頻率低）的信號(hào)2）混頻：把調(diào)制波信號(hào)與“本振”信號(hào)混合，經(jīng)處理后可以得到頻率更低（以便于更精確測(cè)量相位差），但相位依舊的差分信號(hào)四電磁波測(cè)距原理設(shè)光從發(fā)射器發(fā)出，抵達(dá)反光鏡后返回儀器的接收器，稱(chēng)為信號(hào)2。而從發(fā)射器發(fā)出的光分出一路直接進(jìn)入處理裝置，稱(chēng)為信號(hào)1。這兩個(gè)信號(hào)之間存在相位差Δφ和整周數(shù)N。利用相位器可測(cè)定Δφ，但而不能求得“整周數(shù)N”。因此只可以求得“余長(zhǎng)”，而不能求得整長(zhǎng)。測(cè)程和精度測(cè)相的精度是有限的。

例如可以把Δφ細(xì)分1000倍，則測(cè)量的精度為測(cè)尺的1/1000。設(shè)，此時(shí)精度為cm。若要提高精度，就應(yīng)縮短電子尺。又由于僅有Δφ而無(wú)整尺段數(shù)N，則未知待測(cè)距離的大數(shù)。即：短的電子尺測(cè)量精度高但測(cè)程小。長(zhǎng)的電子尺能擴(kuò)大測(cè)程，但由于細(xì)分技術(shù)的限制，不能求得精確的尾數(shù)。即測(cè)程大但精度低。若用兩個(gè)頻率的波進(jìn)行測(cè)量，一個(gè)測(cè)量距離大數(shù)，一個(gè)測(cè)量距離的尾數(shù)，即可以既擴(kuò)大測(cè)程又保證精度。舉例：f1=150kHz，，測(cè)得距離986.4mf2=15MHz，，測(cè)得距離6.574m

兩組數(shù)字拼接為986.574m與測(cè)程有關(guān)的因素測(cè)程主要取決于接收光的強(qiáng)度能保證測(cè)相的精度。而接收光的強(qiáng)度與下述因素有關(guān)：激光器的功率激光發(fā)散角的大小大氣對(duì)光的吸收程度反光鏡的有效面積和其幾何精度接收鏡筒的口徑接收光電元器件的靈敏度等電子全站儀圖電子全站儀棱鏡全站儀三角高程測(cè)量§4-4三角高程測(cè)量已知兩點(diǎn)之間的水平距離D(或斜距S)，觀(guān)測(cè)垂直角，從而計(jì)算高差。使用于山區(qū)或不便于進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量的地區(qū)。三角高程測(cè)量要求考慮地球曲率的影響。三角高程測(cè)量是一種間接測(cè)定兩點(diǎn)之間高差的方法一.三角高程測(cè)量原理1.三角高程測(cè)量原理B點(diǎn)的高程：已知AB水平距離D，A點(diǎn)高程HA，在測(cè)站A觀(guān)測(cè)垂直角，則：或（S為斜距）在距離200米以?xún)?nèi)，把大地水準(zhǔn)面看成水平面二.一般情況下的三角高程測(cè)量2.一般情況下的三角高程測(cè)量距離較遠(yuǎn)時(shí)，考慮地球曲率差和大氣折光差對(duì)高差的影響，應(yīng)對(duì)觀(guān)測(cè)得到的高差加“兩差”改正：球差改正：氣差改正：兩差改正：（k=0.14）顧及兩差改正時(shí)，高差計(jì)算公式：三.三角高程測(cè)量的其他特點(diǎn)三角高程測(cè)量?jī)牲c(diǎn)距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)考慮加兩差改正；兩點(diǎn)間對(duì)向觀(guān)測(cè)高差取平均，能抵消兩差影響；三角高程測(cè)量通常組成附合或閉合路線(xiàn)，以檢驗(yàn)精度；據(jù)有關(guān)研究，用電子全站儀進(jìn)行三角高程測(cè)量，能代替二等水準(zhǔn)測(cè)量。3.三角高程測(cè)量的其他特點(diǎn)§4-5直線(xiàn)定向概念

直線(xiàn)定向：確定地面上一條直線(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)方向的之間角度關(guān)系的測(cè)量工作。1.標(biāo)準(zhǔn)方向的種類(lèi)

真子午線(xiàn)方向

通過(guò)地面上某點(diǎn)指向地球南北極的方向線(xiàn)，又稱(chēng)真北方向，可用陀螺儀測(cè)定

磁子午線(xiàn)方向

磁針?biāo)届o止時(shí)其軸線(xiàn)所指的方向線(xiàn)，，又稱(chēng)磁北方向，可用羅盤(pán)儀測(cè)定。

坐標(biāo)縱軸方向

平面直角標(biāo)系中的縱坐標(biāo)軸方向，又稱(chēng)坐標(biāo)北方向

2.直線(xiàn)表示的表示方法方位角：真方位角、磁方位角和坐標(biāo)方位角，用α真、α磁、和α來(lái)表示

，0°～360°

象限角：用R表示，0°～90°

方位角

象限角3.幾種方向角之間的關(guān)系三北方向之間的關(guān)系方位角與象限角之間的關(guān)系正反坐標(biāo)方位角之間的關(guān)系三北方向線(xiàn)

表：方位角與象限角的關(guān)系直線(xiàn)方向αRRα北東（第Ⅰ象限）R＝αα＝R南東（第Ⅱ象限）R＝180°－αα＝180°－

R南西（第Ⅲ象限）R＝α－180°α＝R＋180°北西（第Ⅳ象限）R＝360°－αα＝360°－R直線(xiàn)的正反方位角

§4-6羅盤(pán)儀定向1羅盤(pán)儀的構(gòu)造

羅盤(pán)儀的構(gòu)造1-磁針2-刻度盤(pán)3-望遠(yuǎn)鏡羅盤(pán)

望遠(yuǎn)鏡

水準(zhǔn)器

2.羅盤(pán)儀的使用

對(duì)中

羅盤(pán)儀安置在待測(cè)直線(xiàn)的一端，利用垂球?qū)?zhǔn)測(cè)站點(diǎn)。整平松開(kāi)儀器球形支柱上的固緊螺旋，使度盤(pán)上的兩個(gè)相互垂直的水準(zhǔn)氣泡同時(shí)居中，旋緊螺旋，此時(shí)刻度盤(pán)就水平了。松開(kāi)磁針固定螺旋，使磁針自由轉(zhuǎn)動(dòng)。瞄準(zhǔn)用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)直線(xiàn)另一端點(diǎn)的目標(biāo)，盡量瞄準(zhǔn)標(biāo)桿的下端，一般用十字絲的豎絲垂直平分標(biāo)桿。讀數(shù)待磁針靜止后，讀取磁針北端的讀數(shù)，即為該直線(xiàn)的磁方位角。讀取時(shí)，要遵循從小到大、從上到下俯視讀數(shù)的原則。讀數(shù)時(shí)視線(xiàn)應(yīng)與磁針的指向一致，不應(yīng)斜視，直接讀取磁針北端的讀數(shù)。3.羅盤(pán)儀的讀數(shù)思考題1.簡(jiǎn)述鋼尺測(cè)距的基本要求，分析其誤差來(lái)源。2.試述視距測(cè)量的基本原理和觀(guān)測(cè)方法。3.試述相位測(cè)距儀的測(cè)距原理。4.為什么要進(jìn)行直線(xiàn)定向？怎