第4距離測量與直線定向

02九月2023

1第4章距離測量與直線定向距離測量是測量三項基本工作之一.距離測量的方法主要有:1.鋼尺(皮尺)量距.2.視距測量

3.光電測距要確定地面點的平面位置,還必須測定直線的方向,即直線定向02九月2023

2視距測量圖02九月2023

3

利用調制波波長測距B

測距儀反光棱鏡S電磁波測距電磁波測距圖A02九月2023

4

第4章距離測量與直線定向

§4.1鋼尺量距

§4.2普通視距測量

§4.3光電測距

§4.4

直線定向02九月2023

5§4.1鋼尺量距鋼卷尺

尺長與規(guī)格：20米、30米、50米，鋼質，涂塑或不涂塑?？潭扰c注記：毫米刻度，注記厘米、分米、米。零分劃位置有不同，分刻線尺和端點尺兩種。

一、量距用的工具:鋼卷尺，花桿，測釬、

垂球、彈簧秤、溫度計、三腳架

02九月2023

6端點尺刻線尺測釬花桿皮尺測繩鋼卷尺02九月2023

7二、直線定線

1.兩點間目估定線2.兩點間互不通視定線3.經緯儀定線:

如果量距要求的精度較高,可在其端點A安置經緯儀定線.02九月2023

8三、量距方法（往返丈量)）距離用下式計算：D=nl+Δl

式中：l——整尺段的長度；

n——丈量的整尺段數；

l——零尺段長度。（邊定線邊丈量）

往返丈量較差

D=D往-D返距離平均值

D平=（D往-D返）相對誤差

K=1.在平坦地面丈量02九月2023

92.傾斜地面丈量SDh

(1)斜量法:地面坡度均勻，將量得的傾斜距離S歸算成水平距離D。高差h用水準儀測定?；蛩骄嚯x：(2)在傾斜地面平量02九月2023

10

量距相對精度可達11萬鋼尺量距的精密方法

精密量距時采取的措施：

1.用檢定過的鋼尺；

2.經緯儀定線；

3.釘尺段樁(概量，每尺段長要小于鋼尺長)，用水準儀測量樁間高差；

4.對鋼尺施加固定拉力，并測量溫度；

5.對量距結果加三項改正數。02九月2023

111．定線：用儀器定線，打木樁或做標志。

2．量距

后尺手前尺手

（尺頭）（尺尾）

好預備

3．測量樁頂高差

02九月2023

12

三項改正數4尺段長度的計算

每尺段經改正后的水平距離：

總的水平距離：

02九月2023

13要點：

1）先報記米數；

2）讀小數時要對準標志，前后兩端同時讀數；

3）錯動10cm以上，重新丈量，一般丈量三次，長度互差＜2~5mm。

注意事項：

一直二平三要準02九月2023

14四、鋼尺檢定

目的：求得鋼尺兩端點刻劃間的實際長度。

方法：用鋼尺對一段精確的標準長度進行丈量，從而求得鋼尺的尺長改正數。分比長臺和基線場兩種方式。

。。。。L比尺場示意圖作法：“比尺場”為理想的砼條形場地，埋有尺段標志。將待檢定的鋼尺，用精密量距的方法，對該標準距離L

進行丈量。通過對量距結果的整理，得出該鋼尺的

尺長方程式。

0——鋼尺名義長(m)；t0——標準溫度，一般取20℃；

d——尺長改正值(mm)；t——丈量時溫度(℃)

——鋼的膨脹系數，1.2×10-5/℃；1.尺長方程式：

=0+

d+(t-t0)×

002九月2023

15

五、成果整理

1.水平距離的成果整理

設丈量結果為D’，鋼尺實際長度為lt,鋼尺的名義長度為l0,則鋼尺每米的實際長度為（lt/l0

），所量距離的實際長度為2.水平距離的成果整理（三項改正）1）尺長改正2）溫度改正3）傾斜改正02九月2023

16六、鋼尺量距的誤差分析一、定線誤差：當精度要達到1/萬，定線誤差小于0.21m二、尺長誤差：一般丈量尺長改正數小于1/萬可不改正三、溫度誤差：溫度變化8度將產生1/萬的誤差四、拉力誤差五、尺子不水平誤差：類似定線誤差，當精度要達到1/萬，鋼尺不水平應小于0.4m02九月2023

17六、鋼尺垂曲或反曲的誤差

懸空丈量時用懸空檢定的尺長方程式

七、丈量本身的誤差］

（對點、插測釬、讀數）

精度

一般丈量山地：1/1000，

平地：1/2000～1/3000

精密丈量1/3000～1/10000

02九月2023

184.2普通視距測量根據幾何光學原理用簡便的方法迅速測出兩點間的距離和高差。當視線水平時，視距測量測得的是水平距離；如果視線是傾斜的，為了求得水平距離，還應測出豎直角。

精度：精密視距測量：

1/2000-1/5000普通視距測量：1/200-1/300，甚至更低。02九月2023

19一、普通視距測量原理1．視準軸水平時的距離與高差公式如圖，望遠鏡的視準軸水平，瞄準一豎立的視距尺，十字絲在標尺上的讀數分別為mn。02九月2023

20

視線水平時的視距測量公式:(1)水平距離公式:(2)高差公式:(3)B點高程:02九月2023

212、視準軸傾斜時的視距公式

當望遠鏡視線傾斜一個α角，把標尺繞視線與標尺的交點C旋轉一個α角，使視線垂直于標尺。通過視線與尺子的交點有一根傾斜尺子與傾斜視準軸相垂直，兩視距絲在該尺上截于M′，N′，這樣，就可按視線水平公式計算斜距D′，然后，再根據D′和豎直角算出平距D。

由于過視距絲的兩條光線的夾角很小，約為34′，故可把∠CM′M和∠CN′N視為直角，尺子是設想與傾斜視準軸相垂直的。02九月2023

22視線傾斜時的視距測量公式(1)水平距離公式:(2)初算高差:(3)高差公式:02九月2023

23在測站上需要觀測i、v、l、α四個量。觀測步驟如下：3．求l，讀取下、上絲在標尺上的讀數，估讀至mm，兩數相減求出視距間隔值；

二、視距測量的觀測與計算1．量i

，精度至cm；2．對v，望遠鏡照準待測點豎立的標尺，使中絲對準i值，也可以對準任一值；02九月2023

24三、視距測量誤差來注意事項

1、讀數誤差讀數誤差引起的距離誤差是擴大100倍，如讀數誤差為1mm，它對距離的影響為0.1m;

消除視差以減小讀數誤差。2、標尺不豎直誤差標尺不豎直對視距的影響與標尺傾斜度及豎直角有關，視距尺的傾斜又分前傾和后仰兩種情況，其影響也是不相同的。但一般來說，視距尺豎立不直對視距的影響都基本上是系統(tǒng)性的，且使距離減小。當標尺傾斜1°，豎直角為30°時，所產生的相對誤差可達1/10。在標尺上安裝圓水準器。02九月2023

253、外界條件的影響

1）垂直折光的影響，視線要有一定的高度；

2）空氣對流使視距尺成像不穩(wěn)定，視線不要通過大面積水面，并且要有一定的高度；

3）風力使尺子抖動。

選擇合適的天氣。上述三種誤差較大，另外還有標尺分劃誤差、豎直角觀測誤差、視距常數誤差等。02九月2023

26概述電磁波測距(Electro-magneticDistanceMeasuring，EDM)是用電磁波(光波或微波)作為載波，傳輸測距信號，以測量兩點間距離的一種方法。EDM具有測程長、精度高、作業(yè)快、工作強度低、幾乎不受地形限制等優(yōu)點。4.3光電測距02九月2023

27電磁波測距儀分類1.按其所采用的載波（光源）可分為：①微波測距儀(microwaveEDMinstrument)；②激光測距儀(laserEDMinstrument)；③紅外測距儀(infraredEDMinstrument);2.按測程分為：①短程測距儀(≤5km)②中程測距儀(5~15km)③遠程測距儀(≥15km）3.按精度分為：①Ⅰ級測距儀(mD≤5mm)②Ⅱ級測距儀(5≤mD≤10mm)③Ⅲ級測距儀(mD≥

10mm）4.按測距原理分為：①脈沖式；②相位式02九月2023

28一、測距原理

基本公式:c0—光在真空中的速度ng—光在大氣中傳輸的折射率Δt—光波在AB間往返傳輸時間02九月2023

29直接測時---該類測距儀稱為脈沖式測距儀，該儀器因其精度較低，通常只用于精度較低的遠距離測量、地形測量和炮瞄雷達測距。間接測時----用測定相位的方法來測定距離，此類儀器稱為相位式測距儀?，F(xiàn)有的精密光電測距儀都不采用直接測時的方法，而采用間接測時。電磁波測距方式02九月2023

30光電測距儀的組成02九月2023

31光電測距儀的組成02九月2023

32三、成果計算

1.氣象改正

氣象元素包括氣壓和溫度

2.傾斜改正

四、光電測距的注意事項

1.選擇合適的天氣：微風的陰天；

2.測線應離開地面障礙物1.3m以上，避免通過發(fā)熱體和較寬水面上空；

3.測線應避開強電磁場干擾的地方（如變壓器、高壓電線等）；

4.鏡站后面不應有反光鏡和強光源等背景；

5.要嚴防陽光及其它強光源直射接收物鏡，陽光下作業(yè)要撐傘保護。02九月2023

334-4

直線定向0直線定向的概念確定地面上兩點之間的相對位置，僅知道兩點之間的水平距離是不夠的，還必須確定此直線與標準方向之間的水平夾角。確定直線與標準方向之間的水平角度稱為直線定向。

02九月2023

34一、標準方向的種類

1．真子午線方向

通過地球表面某點真子午線的切線方向，稱為該點的真子午線方向，真子午線方向是用天文測量方法或用陀螺經緯儀測定的。

2．磁于午線方向

磁子午線方向是磁針在地球磁場的作用下，磁針自由靜止時其軸線所指的方向。磁子午線方向可用羅盤儀測定。

02九月2023

353．坐標縱軸方向(中央子午線方向)

我國采用高斯平面直角坐標系，每一6°帶或3°帶內都以該帶的中央子午線為坐標縱軸方向。因此，該帶內直線定向，就用該帶的坐標縱軸方向作為標準方向。如假定坐標系，則用假定的坐標縱軸(X軸)作為標準方向。

02九月2023

36二、方位角

測量工作中，常采用方位角來表示直線的方向。

由標準方向的北端起，順時針方向量到某直線的夾角，稱為該直線的方位角，其角值從0°~360°。由不同的標準方向所得到的方位角，分別為：

真方位角：A

磁方位角：Am

坐標方位角：α標準方向OP02九月2023

37

當標準方向為坐標縱軸(中央子午線)方向時，直線的方位角稱為坐標方位角(

，簡稱方向角)。XYAB

AB例1：已知CD=782024，

JK=3261230，求

DC，KJ：

各點的坐標縱軸方向都是平行的，所以，一條直線有兩個相差180

的方位角，互稱為正、反方位角。正、反方位角關系

BA

AB

BA=

AB180

解：DC=2582024

KJ=1461230三、正、反坐標方位角02九月2023

38四、坐標方位角的推算1．已知邊和推算邊的起點相同如圖，已知若已知02九月2023

39坐標方位角的推算規(guī)律方位角的范圍：如果加了左轉折角會大于360°則要減去360°，若減了右轉折角會小于0°則要加上360°歸納為：推算坐標方位角，左加右減轉折角。大于2π減2π，小于0則加2π。

02九月2023

40四、坐標方位角的推算

已知邊和推算邊的起點不相同，已知邊的終點為推算邊的起點左角公式：右角公式：方位角的范圍：02九月2023

41坐標方位角的推算規(guī)律推算坐標方位角，左加右減轉折角。大于2π減2π，小于0則加2π。大于π要減去π，小于π則加上π。注意：如果已知邊和推算邊的起點不相同，則還要增加第三句話。02九月2023

42

23

12

B1已知：

AB=7620，

B=18542，

1=21108，

2=15045

求：

B1、

12、

2312AB

AB

1

2

B解：

B1=AB

+

B

±180

=7620+18542

-180=8202

12=B1+

1

±

180

=820