距離丈量與直線定線

關(guān)于距離丈量與直線定線§4.1

地面點的標志與直線定線

距離丈量指工具在地面上量測兩點之間的距離。丈量工作可包括點的標志、直線定線和丈量等內(nèi)容。在普通測量學中，地面上兩點的距離一般指兩點之間的水平距離，即各點的鉛垂線投影到同一水平面上的線段長度。當點位在地面上標定以后，用一定的丈量工具，沿著兩點間的直線方向進行丈量。丈量方法按精度要求的不同而異。

第2頁,共69頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)精度不同最常用的測距方法有：直接丈量、視距測量和電磁波測距：電磁波測距EDM(electro-magneticdistancemeasuring)鋼尺量距(steeltapemeasuring)視距法測距(stadiameasurement)衛(wèi)星測距等第3頁,共69頁，2024年2月25日，星期天直接丈量常用工具有：1、鋼尺鋼尺也稱鋼卷尺，是鋼尺量距的工具。鋼尺分為端點尺和刻線尺（1）端點尺：以尺的最外端邊線作為刻劃的零線（從建筑物墻邊開始量距時使用方便）（2）刻線尺：以刻在鋼尺前端的“0”刻劃線作為尺長的零線。第4頁,共69頁，2024年2月25日，星期天34567891010cm端點尺012345678910刻線尺第5頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2、皮尺：皮尺是麻線與細金屬絲織成的帶狀尺。3、繩尺：又稱測繩，是內(nèi)含金屬絲的繩子，外用棉線包裹。4、標桿(又稱花桿)：又稱花桿。用以標定點位或直線的方向。5、測釬：在測量距離過程中，用以標志所量尺段的起止點。6、垂球：垂球用金屬制成，上大下尖呈圓錐形。

彎曲的木桿制成，也有用鋁合金制成的金屬標桿。計算整尺段數(shù)。第6頁,共69頁，2024年2月25日，星期天第7頁,共69頁，2024年2月25日，星期天鋼尺量距(steeltapemeasuring)量距工具有：鋼尺(steeltape)、標桿(measuringbar)、垂球(plumbbob)、測釬(measuringrod)、溫度計(thermometer)、彈簧秤(springbalance)。彈簧秤和溫度計用以控制拉力和測定溫度。第8頁,共69頁，2024年2月25日，星期天§4.2直線定線

1、直線定線定義

：當兩點間距離較長或地勢起伏較大，一個尺段不能完成距離測量工作，為確保丈量工作在兩點所決定的直線方向上進行，需在待測直線上插入一些點，并使相鄰點間的距離不超過所用尺子的長度，這項工作稱為～。即在兩點的直線方向上豎立一系列標桿，把中間若干點確定在已知直線的方向上。2、直線定線常用方法：目估定線法和經(jīng)緯儀定線法。第9頁,共69頁，2024年2月25日，星期天

（一）目測定線（一般量距）：用目測確定任一點與兩已知點位于同一直線上的一種方法。

（1）兩點間定線

分為通視（包括過山谷）和不通視兩種情況（包括過山頭）

ABCDB第10頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（2）兩點延長線上定線ABC（二）儀器定線（常用經(jīng)緯儀）精度要求較高時用AB第11頁,共69頁，2024年2月25日，星期天經(jīng)緯儀定線法步驟（如下圖）（1）甲在A點安置經(jīng)緯儀（對中、整平）（2）照準B點的標桿（盡量瞄準底部與儀器等高處），固定照準部，并指揮另一司尺員在距B小于一整尺段的地方沿垂直于測線方向左右移動，直到標桿與望遠鏡豎絲完全重合為止，定出D點，依次定出C點等。ABCDB第12頁,共69頁，2024年2月25日，星期天§4.3直線丈量的一般方法

1．丈量（1）喊“預備”、“好”前后尺手同時讀數(shù)，相減。（2）在山區(qū)，可用平量法、斜量法。用鋼尺丈量精度可達到1/1000-1/3000

第13頁,共69頁，2024年2月25日，星期天平量法斜量法AB測釬

SAB=n

+

為整尺段長

為余長第14頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（1）觀測與計算：①觀測：（如圖所示）2、平坦地面量距第15頁,共69頁，2024年2月25日，星期天②計算：

AB兩點間的距離公式D=nl+q

式中：n—整尺段數(shù)

l—整尺長

q—不足一整尺的余長（2）精度檢核：應(yīng)往返進行丈量第16頁,共69頁，2024年2月25日，星期天距離丈量的精度用相對誤差來衡量。K=

相對誤差：在平坦地區(qū)要達到K≤1/3000，在地形起伏較大地區(qū)應(yīng)達到K≤1/2000，在困難地區(qū)應(yīng)達到K≤1/1000。（二）、傾斜地面的距離丈量法：

1、平量法:由高向低丈量兩次

第17頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2、斜量法①按高差計算：

D=②按傾角計算：

D=L*cosα第18頁,共69頁，2024年2月25日，星期天一、定義與要求：鋼尺精密量距指精度要求較高，讀數(shù)為mm的量距。要求：(1)鋼尺必需有mm分劃，至少尺的零點端有mm分劃。（2）鋼尺需檢定，得出以檢定時拉力、溫度為條件的尺長方程式。（3）以彈簧秤檢定拉力，用溫度計測出丈量時的尺溫。（4）丈量前用經(jīng)緯儀定線。精度可達到1/40000-1/10000§4.5鋼尺精密量距

第19頁,共69頁，2024年2月25日，星期天二、步驟：1、經(jīng)緯儀定線。在樁頂畫出十字線。2、精密丈量。（1）前尺手零端用標準拉力拉緊鋼尺。（2）前讀尺員發(fā)“預備”，后讀尺員發(fā)“好”；此時前后尺手同時讀數(shù)。第20頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（3）移動后尺整厘米刻劃，按上述方法再測二次，三次較差不超限時（一般不得超過2-3mm），取平均值作為尺段結(jié)果。每測完一尺段，用溫度計讀取一次溫度。（4）要進行往返測量。記錄格式見教材表。第21頁,共69頁，2024年2月25日，星期天3．測量各樁頂間高差。

4．內(nèi)業(yè)成果整理某鋼尺的尺長方程式：——鋼尺在t溫度時的實際長度——鋼尺的名義長度——鋼尺使用時的溫度；

——鋼尺檢定時的溫度

——檢定時，鋼尺實際長與名義長之差——鋼尺的膨脹系數(shù)第22頁,共69頁，2024年2月25日，星期天名義長度：

鋼尺面注記的長度。實際長度：

檢定時在標準的拉力和溫度下的長度。尺長誤差：

由于尺子的名義長度與實際長度不符而產(chǎn)生

的誤差。尺長誤差具有累積性，與所量距離成正比，距離越長產(chǎn)生的累積誤差越多。如：若某名義長度為30m鋼尺與標準尺比較短了1cm，用該尺丈量300m距離與丈量3000m距離各產(chǎn)生多少誤差，誤差有什么規(guī)律？第23頁,共69頁，2024年2月25日，星期天標準尺R

ΔL標稱長RLA尺長改正

B第24頁,共69頁，2024年2月25日，星期天溫度改正

1、原因：作業(yè)溫度與標準溫度不同引起的尺長變化。2、改正：傾斜改正

1、原因：端點不在同一水平面上。2、改正：B′AShB△DhD第25頁,共69頁，2024年2月25日，星期天課后作業(yè)題：1、用剛尺丈量一直線，往測丈量的長度為217.30m，返測為217.38m，今規(guī)定其相對誤差不應(yīng)大于1/2000。試問：（1）此測量成果是否滿足精度要求？（2）按此規(guī)定，若丈量100m，往返丈量最大可允許相差多少mm？第26頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2、某剛尺的名義長度為30m，此剛尺與標準長度為30m的標準尺比較，得剛尺檢定長度為30.0025m，檢定時的溫度t0=20℃，用此剛尺進行精密量距，丈量某一尺段距離，得尺段長度為18.889m，丈量時的溫度為t=27.5℃，用水準儀測量該尺段樁頂?shù)母卟顬閔=+0.065m。求該尺段的水平距離（剛尺的膨脹系數(shù)為0.0000125）第27頁,共69頁，2024年2月25日，星期天3、某剛尺鑒定時的拉力為100N，t=0℃，用它對標準長度為70m的兩點進行丈量，得結(jié)果為70.010m，今用此尺在相同的拉力情況下，在t=20℃時丈量A、B兩點間的地面距離，得結(jié)果為120.00m，假如兩點間的坡度均勻，沿地面丈量，兩點間高差為1.25m。求（1）該尺段的水平距離（剛尺的膨脹系數(shù)為0.0000125）(2)若用此尺在10℃時放樣100m距離，該如何量？（假如兩點間的高差與A、B兩點相同）第28頁,共69頁，2024年2月25日，星期天解：因為30米的鋼尺鑒定時拉力為100N，所以我們知道此尺的名義長度為30米。標準長度為70米產(chǎn)生的尺長誤差為0.01米，則標準長度為30產(chǎn)生的尺長誤差為3/7*0.01=0.004(m)由題意可知鋼尺的實際長度比名義長度短，則尺長誤差為負值。第29頁,共69頁，2024年2月25日，星期天§4.6

視距測量

一、視距測量原理：視距測量利用望遠鏡內(nèi)十字絲平面上的上絲和下絲，配合視距尺和測得的豎直角a，根據(jù)幾何光學和三角學原理，同時測定兩點間的水平距離及高差的一種方法。視距測量操作方便、速度快，不受地形起伏限制等優(yōu)點，但精度低，一般只能達到1/200-1/300，常用于低精度的測量工作。

第30頁,共69頁，2024年2月25日，星期天3、優(yōu)缺點

1）優(yōu)點：具有速度快、勞動強度小和受地形條件限制小等。

2）缺點：測距精度較低，相對精度一般為1/300。4、應(yīng)用范圍地形測圖、精度要求低的距離測量等第31頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（一）、視距水平時的視距公式：DhMNlvBFdf

n

m

pnmiA第32頁,共69頁，2024年2月25日，星期天

D=kl+q(外對光式望遠鏡即伸縮目鏡筒或物鏡筒對光)D=kl(內(nèi)對光式望遠鏡)h=I-v

式中：k=100k：視距乘常數(shù)l：尺間隔q：視距加常數(shù)i：儀器高v：中絲讀數(shù)

第33頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（二）、視線傾斜時的視距公式豎直角公式：水平距離D=klcos2α

高差h=1/2klsin2α+i-v=Dtgα+i-v天頂距公式：水平距離D=klsin2α高差h=1/2klsin2α+i-v

第34頁,共69頁，2024年2月25日，星期天二、視距測量的觀測與計算

1、觀測步驟（1）如上頁圖，將儀器安置在測站點M上（2）量取儀器高i（至毫米或厘米）(3）將視距尺豎直立于N點上（4）盤左位置，觀測者用望遠鏡瞄準視距尺上某一高度，分別讀取上、下視距絲和中絲讀數(shù)，然后調(diào)節(jié)豎直指標水準管微傾螺旋，使指標水準管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)，并將所有觀測值記錄于下表中。（5）盤右位置再觀測一次。觀測時可讓中絲讀數(shù)等于儀器高或比儀器高大或小的整倍數(shù)。第35頁,共69頁，2024年2月25日，星期天第36頁,共69頁，2024年2月25日，星期天

2、水平距離、高差、高程的計算。先根據(jù)上、下視距絲讀數(shù)和豎盤讀數(shù)，計算視距間隔與豎直角，再根據(jù)視距測量公式計算水平距離、高差和高程。三、視距測量的注意事項1.作業(yè)前要對儀器的視距乘常數(shù)K值進行檢驗，K值應(yīng)在100±0.1以內(nèi)，否則應(yīng)加入改正值。

第37頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2.作業(yè)時要將視距尺豎直，最好采用有水準器的視距尺，如果使用塔尺，應(yīng)注意檢查各節(jié)尺的接頭是否準確。

3.為了減少垂直折光的影響，觀測時應(yīng)使視線離開地面1m以上。

4.觀測時應(yīng)仔細對光，消除視差，使成像清晰。讀數(shù)時盡量不變動眼睛位置，要估讀到毫米。

5.要嚴格按規(guī)范要求控制視距，在距離較遠或豎直角較大時，要注意指標水準管氣泡的居中。第38頁,共69頁，2024年2月25日，星期天§4.7

紅外光電測距

紅外光電測距也稱紅外測距儀，是電磁波測距儀中的一種。

一、分類

1．按測程分：短程、中程、遠程。2．按傳播時間t的測定方法分：脈沖法測距、相位法測距。3．按測距儀所使用的光源分：普通光源、紅外光源、激光光源。4．按測距精度分：Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級。

第39頁,共69頁，2024年2月25日，星期天三、測距的基本原理設(shè)光速為C，光波生、返于A、B間的時間為t，則距離D為:D=1/2C*t二、紅外光電測距儀發(fā)展趨勢第40頁,共69頁，2024年2月25日，星期天電磁波測距（EDM）簡介

B測距儀(EDMinstrument)反光棱鏡(reflector)全站儀、棱鏡照片第41頁,共69頁，2024年2月25日，星期天第42頁,共69頁，2024年2月25日，星期天四、紅外測距儀

目前，紅外測距儀種類繁多，而且逐漸向全站型過渡，但使用方法相近。五、測距的誤差來源及注意事項1、誤差來源一部分是與距離D比例的誤差，即光速值誤差、大氣折射率誤差和測距頻率誤差；另一部分是與距離無關(guān)的誤差，即測相誤差、加常數(shù)誤差、對中誤差。

第43頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2、

注意事項（1）作業(yè)時要防止儀器日曬、雨淋。（2）不要讓測距儀的手鏡對著太陽，避免強光損壞增收管。（3）對于精度要求較高的測量，應(yīng)選擇氣象條件較好的情況下作業(yè)。（4）不要把儀器從寒冷處直接拿進溫室，要先入在儀器箱中慢慢降溫，以免內(nèi)部凝結(jié)水氣。（5）運輸時應(yīng)放入儀器箱內(nèi)，避免強烈撞擊。（6）儀器應(yīng)放在干燥通風處保存。第44頁,共69頁，2024年2月25日，星期天§4.8

直線定向

直線定向（lineorientation）：確定地面直線與標準方向之間的角度關(guān)系。

一、標準方向（基本方向）的種類

1、真子午線方向（turemeridiandirection）——地面上任一點在其真子午線處的切線方向。

第45頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2、磁子午線方向（magneticmeridiandirection）——地面上任一點在其磁子午線處的切線方向。(小面積大比例尺測圖中常采用）3、軸子午線(坐標縱軸)方向(ordinatesaxisdirection)——地面上任一點與其高斯平面直角坐標系或假定坐標系的坐標縱軸平行的方向。在工程中常用坐標縱軸方向為標準方向。第46頁,共69頁，2024年2月25日，星期天第47頁,共69頁，2024年2月25日，星期天磁偏角(magneticdeclination)δ——地面上同一點的真、磁子午線方向不重合，其夾角稱為磁偏角。磁子午線方向在真子午線方向東側(cè)，稱為東偏，δ為正。反之稱為西偏，δ為負。子午線收斂角(mappingangle)γ——當軸子午線方向在真子午線方向以東，稱為東偏，γ為正。反之稱為西偏，γ為負?？梢娫谥醒胱游缇€上，真子午線與軸子午線重合，其他地區(qū)不重合，兩者的夾角即為γ。第48頁,共69頁，2024年2月25日，星期天二、“三北”方向的關(guān)系：

1、

真、磁子午線的關(guān)系：

磁偏角：真、磁子午線之間的夾角，叫磁偏角。東偏：磁子午線偏真子午線以東為東偏；（正）西偏：磁子午線偏真子午線以西為西偏；（負）

2、子午線收斂角：第49頁,共69頁，2024年2月25日，星期天二、直線方向的表示方法1、方位角(azimuth)

:從標準方向北端起，順時針方向量到某直線的夾角。角值范圍：0°—360°第50頁,共69頁，2024年2月25日，星期天方位角有：真方位角(turemeridianazimuth)

磁方位角（magneticmeridianazimuth）

坐標方位角(gridbearing)

第51頁,共69頁，2024年2月25日，星期天簡稱：方向角

標準方向方位角名稱測定方法真北方向(真子午線方向)真方位角A

天文或陀螺儀測定磁北方向(磁子午線方向)磁方位角Am

羅盤儀測定坐標縱軸(軸子午線方向)坐標方位角

坐標反算而得標準方向OPPO真北A磁北Am坐標縱軸

δγ第52頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（1）正反坐標方位角：由于地面上各點的子午線方向都是指向地球南北極，除赤道上各點的子午線是互相平行外，地面上其它各點的子午線都不平行。但在一個坐標系中，縱坐標軸方向都是平行的。在普通測量工作中，以縱坐標軸方向作為標準方向，地面上各點的標準方向都互相平行，應(yīng)用坐標方位角表示直線的方向，在計算上比較方便。第53頁,共69頁，2024年2月25日，星期天任何一條直線都具有一定的方向，都有正反兩個方向，通常以直線前進的方向為正方向。正方位角：直線前進方向的方位角；其相反方向的方位角稱為反方位角。正反方位角的數(shù)值相差180°第54頁,共69頁，2024年2月25日，星期天

AB直線的方位角記為

AB

BA直線的方位角記為

BA

AB與BA互為正反方位角

AB

＝BA180NNAB

第55頁,共69頁，2024年2月25日，星期天圖形：正反方位角關(guān)系圖及例題XYAB

AB

BA

AB例1已知

CD=78°20′24″

JK=326°12′30″

求

DC，

KJ：解：

DC=258°20′24″

KJ=146°12′30″正反方位角第56頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2、象限角：由標準方向的北端或南端量至某直線所夾的銳角。（用“R”表示）角值范圍：0°—90°象限角除注明角度的大小外，還必需注明角度所在的象限。第57頁,共69頁，2024年2月25日，星期天第58頁,共69頁，2024年2月25日，星期天

直線方向由象限角求方位角由方位角求象限角北東(Ⅰ)

1=R1R1=

1南東(Ⅱ)

2=180°-R2R2=180°-

2南西(Ⅲ)

3=180°+R3R3=

3-180°北西(Ⅳ)

4=360°-R4R4=360°-

4第59頁,共69頁，2024年2月25日，星期天BCDA1、在下圖中，已知AB=252°30′，∠B=165°30′，∠C=240°10′。要求：（1）求BC和CD（2）AB、BC、CD各在哪幾個象限？其象限角各為多少？第60頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2、在下圖中，12=56°18′∠1=90°59′，∠2=94°18′，∠3=85°14′，∠4=89°29′，求：（1）其余各邊的坐標方位角各是多少？（2）各邊分別在哪個象限？其象限角各為多少？4321X第61頁,共69頁，2024年2月25日，星期天三、羅盤儀構(gòu)造與使用

羅盤儀是用來測定直線磁方位角的儀器，它是利用磁針確定直線方向的一種儀器，構(gòu)造簡單、輕便。雖然羅盤儀測量精度不高，但在林業(yè)工作中應(yīng)用較多（比如：森林調(diào)查、造林地等的規(guī)劃設(shè)計、造林（果園、綠化等）面積的驗收、園區(qū)簡易公路的勘測等，都可用羅盤儀來完成。1、羅盤儀的構(gòu)造羅盤儀由磁針、刻度盤和望遠鏡組成。望遠鏡由物鏡、目鏡和十字絲組成。第62頁,共69頁，2024年2月25日，星期天第63頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2、直線磁方位角的測量（1）將儀器搬到測線的一端，并在測線另一端插上花桿