測量學(xué)(第四章,距離測量與直線定向)ppt課件

1、距離是地面上兩點(diǎn)之間的水平距離，是決定地面點(diǎn)相對位置的3個基本要素之一。 “距離測量”(distance measurement )是測量工作的三項基本工作之一。 距離表示測量對象物的尺度。 在實際工作中測量傾斜距離，如果需要變更為水平距離，可以用平面測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 現(xiàn)階段常用的測距方法有鋼尺測量、光電測距、視距測量3種。4.1距離測量、1距離測量的常用工具、測量距離的工具由所需距離的精度決定。 測量距離的主要工具是測量尺子。 測量尺寸的種類適用于鋼尺、皮尺、測繩、測量尺寸、鋼尺(steel tape )、鋼尺通常適用于要求精度的距離測量工具。 鋼尺為薄鋼帶制，長度有20m、30m、50

2、m數(shù)種。 鋼尺多刻，多畫尺。 鋼尺的基本部分分為厘米，每米都有數(shù)字注記。 使用鋼尺時，特別注意鋼尺零點(diǎn)的位置。 因為鋼尺零點(diǎn)的位置不同，可以分為端點(diǎn)尺寸和尺樹袋熊尺寸。 注：一般鋼尺在起始端1厘米長內(nèi)有毫米的分析，用于測量不足厘米的長度。 或者有些鋼尺在整個尺段上有毫米的劃分，適用于精度要求高的距離測量。 皮尺(flexible tape )，皮尺是由細(xì)銅線和麻線組成的帶尺，屬于端點(diǎn)尺(即，尺的長度從始端拉環(huán)的外側(cè)進(jìn)行修正)。 最小部分為厘米，其他注記與鋼尺相同。 皮尺的長度有20m、30m、50m三種。 皮尺拉伸力弱，容易伸長，只能用于低精度要求的男同性戀緊作業(yè)。 “測試?yán)K”(measuri

3、ng line )和“測試?yán)K”(testrape )是由在細(xì)金屬合十禮外纏繞橡膠的粗布制成的。 長度有30m、50m、100m三種。 尺端零點(diǎn)的位置距拉環(huán)50cm，每隔1米注記一次。 一般要求精度低的測量作業(yè)。 輔助手工工具、測量棒(spuddle，花棒)、測量棒(measuring bar )由木材(玻璃鋼)制成，長度為2m或3m，用紅白涂膜劑交替涂抹20cm的小口，在棒的底部加上鐵元素的尖端，插入地面或與點(diǎn)的中心對齊，進(jìn)行釬焊(measuring bar ) 作為測量力矩的輔助工具，它用于確定標(biāo)尺段端點(diǎn)的位置并修改測量的標(biāo)尺段的數(shù)量。 吊球(plumb bob )、吊球多由鋼制成。 如果地

4、面坡度很大，請使用垂直投影點(diǎn)指定標(biāo)尺端點(diǎn)的位置。 彈簧秤(spring balance )、彈簧秤用于測量高精度量距離時、量距離時的拉伸力來修正觀測距離。 2點(diǎn)的標(biāo)定和直線定線、地面點(diǎn)的標(biāo)識牌、直線定線，在測量距離大于鋼尺長度或地面坡度大時，測量前必須進(jìn)行直線定線，使測量距離成為地面上2點(diǎn)間的直線距離。 直線線性是指在地面上標(biāo)定同一直線上的幾個點(diǎn)，并分階段進(jìn)行測量。 即，將在直線方向上建立多個標(biāo)高分析來標(biāo)定直線的位置和方向的作業(yè)稱為直線線性。 根據(jù)精度的要求，可分為目視定線和經(jīng)緯儀定線2種。 目的鑒定線法是在2點(diǎn)之間確定線，直線一般從遠(yuǎn)到近稱為近，從近到遠(yuǎn)稱為行駛線形法。 在兩點(diǎn)延長線上畫一條

5、線，畫一條經(jīng)緯度修正線，按照三距離測量的一般方法，測量前，在直線的兩端立測量棒，清除直線上的障礙物后開始測量。 平整的地面距離測量、測量方法分為全尺法和串尺法兩種。 在整尺法、測量時由兩人進(jìn)行，分別有鋼尺的一端，前者稱為前尺手，后者稱為后尺手。 前尺手持蠟燭和標(biāo)高分析，后尺手以鋼尺的零點(diǎn)為起點(diǎn)，前尺手沿測量方向?qū)⒊咦釉O(shè)為直溜溜，用后尺手決定方向。 現(xiàn)在，后尺手在云同步上拉鋼尺，平整，穩(wěn)定時，后尺手正確地與起點(diǎn)對齊，云同步上前尺手將測量蠟垂直插入終點(diǎn)，至此完成了第一尺段的測量工作。 兩人向云同步舉起尺子前進(jìn)，走到后尺手插入釬料的地方停下，重復(fù)上面的作業(yè)，測量第二尺臺階，后尺手拔出釬料放入鐵元素環(huán)

6、，然后繼續(xù)前進(jìn)。 用同樣的方法測量到終點(diǎn)。最后一段不到一尺時，請利用尺邊上刻有毫米的一點(diǎn)點(diǎn)畫線來數(shù)零。 其2點(diǎn)間的水平距離為：直線全長長蠟數(shù)小于整尺的零數(shù)，即：用直尺法，當(dāng)量距離的精度高時用直尺法進(jìn)行。 在測量、之前，使用線性法在AB直線上確定一些小于標(biāo)尺長度的標(biāo)尺段，如A1、12、7B，如下圖所示。 從一端開始依次測量各尺段的長度。 測量時，在尺段的兩端點(diǎn)將鋼尺收緊、平整、穩(wěn)定后，前后尺手在這一瞬間讀取各尺的讀數(shù)，記者將兩個讀數(shù)分別記錄在手的薄中。 前尺手的讀取值為29.430m，后尺手的讀取值為0.058m，該尺段的長度為：29.430m0.058m29.372m，為了提高測量精度，需要測

7、量3次相同的尺段。 三次直尺的測量的差數(shù)一般在5mm以下，取平均值作為該尺段的長度的測量結(jié)果。 傾斜地面的距離測量、距離測量地面一般傾斜或高低不平坦，其測量方法有以下2種。 平量法是沿著傾斜的地面測量距離，在地形起伏復(fù)雜，但尺級兩端的臺階差少的情況下，一般平量地測量鋼尺，如圖所示，將、鋼尺的一端對準(zhǔn)地面的點(diǎn)，將另一端水平提升，對準(zhǔn)與地面的點(diǎn)垂直的線或豎棒。 如果地面傾斜很大，不能平整地測量鋼尺，也可以將一尺的分段分成幾段進(jìn)行測量。 測量時，最好從上坡路到下坡路測量。直線AB全長DABDA1D12D2B、傾斜量法，在傾斜地的坡度比較均勻的情況下，如圖所示，可以測量沿、傾斜地的AB的傾斜距離l，在

8、傾斜地測量地面傾斜角a，計算AB的水平距離d。 為了進(jìn)行鋼尺距離誤差分析、定線誤差、鋼尺長度誤差、地面傾斜度測量誤差、溫度誤差、拉伸誤差、測量本身誤差、4距離測量精度要求和注意事項、距離測量精度、校準(zhǔn)和測量精度的提高，對一條直線要求往復(fù)測量。 測量精度用相對誤差表示，用往復(fù)測量的差(差)與其平均值之比，分子為1的分?jǐn)?shù)表示，稱為相對誤差k。 即，鋼尺距離的相對誤差：在平平整整地區(qū)為1/3000以下，在地形變化較大的地區(qū)達(dá)到1/2000，如果超過了困難地區(qū)的容許誤差，請重新測量，直至滿足要求。 在滿足測量精度要求的情況下，將往返測量的平均值作為最終結(jié)果。 在測量距離時，請注意以下幾點(diǎn)： 1、在測量

9、之前，要識別鋼尺的零點(diǎn)和末端位置以及分析注釋，以避免出錯，提高距離的精度。 2、測量時，線性必須正確，尺寸必須平坦，拉伸力必須均勻，要對齊點(diǎn)，釬焊應(yīng)垂直插入，鋼尺同側(cè)插入。 3 .請記住整個尺子的段數(shù)，讀出不足1尺的段的侑長。 4 .鋼尺拉在地上就是要不得。 測量距離時車輛和行人被踐踏時要不得。 5 .外業(yè)工作結(jié)束后，用軟布擦去鋼尺的泥沙和水，以免生銹。 4.2光電測距、光電測距修正(electroopticaldistancemeasurement )的種類很多。 根據(jù)其測量行程的大小，可分為短距離(3km以內(nèi))、中距離(3-15km )和遠(yuǎn)距離(15km以上) 3種。 按載波分類，稱為以可

10、見光或紅外光為載波的光電測距，稱為以微波段的電波為載波的微波測距。 光電距離校正采用了氖(He-Ne )氣體激光器，其波長為0.6328m的紅色可見光是激光距離校正。 它的測量很長，精度也很高。 用于光電距離校正的載波是電磁波-紅外波段，通常被稱為0.860.94m的紅外距離校正。 由于紅外線距離校正以砷化鎵(GaAs )發(fā)光二極管作為載波源，所發(fā)出的紅外線的強(qiáng)度根據(jù)人的電信號的強(qiáng)度而變化，因此該發(fā)光管兼具載波源和調(diào)制器的雙重功能。 另外，可以通過集成電子線路來減小設(shè)備，并且可以與測角設(shè)備和修正計算機(jī)組合，提高了自動化程度。按其使用光源分為紅外距離校正和激光距離校正2種，根據(jù)其精度的高低，分為

11、、等級，如下表所示。 其中，1光電距離補(bǔ)正的基本工作原理、光電距離補(bǔ)正是通過測定光波在被測定距離上往復(fù)的經(jīng)過時間t來間接地確定2點(diǎn)間距離d的裝置。 脈沖式光電距離補(bǔ)正、脈沖式距離補(bǔ)正是從距離補(bǔ)正發(fā)射系統(tǒng)發(fā)送脈沖，由被測定對象物反射后，由距離補(bǔ)正的接收系統(tǒng)接收，測定脈沖在被測定距離上花費(fèi)的時間、即發(fā)光脈沖和接收光脈沖的時間差，求出距離的設(shè)備。 脈沖式距離修正具有功率大、距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，但測距的絕對精度低，一般只能達(dá)到米級，不能滿足地籍測量和工程測量所需的精度要求。 目前，具有高精度測距的是相位式光電距離修正。 相位式光電距離校正、相位式光電距離校正通過測定調(diào)制光在檢量線上往復(fù)傳播產(chǎn)生的相位變化，并

12、間接測定時間，由此按照上式求出距離d。2光電距離校正的測量步驟、距離校正和反射鏡分別配置在定標(biāo)曲線的兩端點(diǎn)。 反射棱鏡項目面與入射光線方向大致垂直，準(zhǔn)直反射鏡，檢查由反射鏡反射的光強(qiáng)度信號，根據(jù)要求開始測距。 為了避免錯誤，減少準(zhǔn)直誤差的影響，重新準(zhǔn)直反射鏡。 一次可以讀數(shù)次。 這叫做一次測定。 根據(jù)精度的要求規(guī)定測量次數(shù)。 最好在不同的時間段進(jìn)行往復(fù)測量(即使精度要求不高也能進(jìn)行單向式測量)。 請通過溫度修正和氣壓修正將大氣溫度和氣壓值讀取到云同步上。 所有觀測結(jié)果記入相應(yīng)的記錄手冊。 3光電距離補(bǔ)正，4紅外線距離補(bǔ)正，尼康Laser400測距望遠(yuǎn)鏡，尼康Laser800測距望遠(yuǎn)鏡，D32距

13、離補(bǔ)正，手持式激光距離補(bǔ)正，蔡司Elta C情報全站儀，蔡司Elta S伺服型全站儀，4.3視距離測定，視距離測定(stadiameasse ) 該方法觀測速度快、操作方便、不受地形限制、測距精度低(一般)，但可以滿足地形測量的要求，因此被廣泛應(yīng)用于地形測量圖中大量破碎點(diǎn)的位置和高程測量。 視距測量工具包括帶有測距儀的經(jīng)緯儀、水平儀以及相應(yīng)的比例。 測量距離的裝置稱為視距裝置。 最簡單的是十字剪線板。 十字絲分畫圖板中，除縱絲和橫絲外，還刻有上下對稱的短絲，即視距測量的視距絲2根。 也可以將適合視距測量的尺稱為視距尺，置換為通常的水準(zhǔn)尺。1視距測量原理、視線水平時的視距原理和校正公式，m和n是

14、根據(jù)視距線的上線m和下線n的光學(xué)成像原理的標(biāo)尺上的位置，其間距l(xiāng)是尺寸間隔，p是十字面上的兩根視距線的定槳距，f是物鏡的主焦點(diǎn)，f是物鏡鏡頭焦距，是從物鏡中心到設(shè)備中心的距離。 另外，對于MFNmFn和MNP:d/lf/p或d(f/p) l或Ddf (f/p) l(f )指令： f/pK和f-c內(nèi)對光望遠(yuǎn)鏡，為了使校正運(yùn)算變得容易，在對設(shè)備進(jìn)行校正時選擇適當(dāng)?shù)膄和p的值，并設(shè)為K100。 c0 (即，關(guān)于內(nèi)對光望遠(yuǎn)鏡，如水平距離補(bǔ)正算式、段差測定原理、上圖所示，基準(zhǔn)軸水平的經(jīng)緯儀可以視為水平儀，測定段差的方法與水平儀類似。 此時，中線的尺度上的讀取值b是正面視讀取值，背面視讀取值是直接測定的斯

15、坦共和國樁頂和設(shè)備橫軸中心的距離，被稱作設(shè)備高度。a、b間段差計算式為：視線傾斜時的視距原理和計算式、水平距離測定原理、(1)根據(jù)實測尺寸間隔l求出虛擬尺寸間隔l、(2)根據(jù)l求出傾斜距離d、(3)根據(jù)d求出水平距離d、段差測定原理、(1)求出段差主值h、(2)求出段差h、2視距離測定的觀測在a點(diǎn)站設(shè)置儀器，對中、平整，量測儀器高，用鋼鐵元素卷尺測量，或者直接用視距尺測量，測量到厘米，記入本子。 請注意，b點(diǎn)必須立起視距尺寸，視距尺寸必須垂直。 在盤的左右位置用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)視距尺寸，在尺寸面上讀取上、中、下線的讀取值，讀取計算尺寸間隔的垂直盤的讀取值，計算垂直角。 視距測量的計算、3視距測量的誤

16、差分析和注意事項、視距乘法常數(shù)k值的誤差、讀取誤差、視距尺度的傾斜引起的誤差、垂直折射對視距測量的影響、4.4直線取向、測量作業(yè)中總是需要測量2點(diǎn)平面位置的相對關(guān)系。 這包括由兩個點(diǎn)構(gòu)成的直線的方向和測量兩個點(diǎn)之間距離的兩個側(cè)面。 要確定直線的方向，必須選取基準(zhǔn)方向。 地面上直線與標(biāo)準(zhǔn)方向的關(guān)系(角度)稱為直線定向(Line Orientation )。 1標(biāo)準(zhǔn)方向的種類、真經(jīng)緯線方向(正北方向)、(真meridiandirection )、由地表的任意點(diǎn)p和地球的旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的平面與地球表面的交線稱為p點(diǎn)的真經(jīng)緯線(真meridian )、真經(jīng)緯線的p點(diǎn)的切線方向稱為p點(diǎn)的真經(jīng)緯線方向。 應(yīng)用

17、天文測量法和陀螺儀，可以測量地表任意點(diǎn)的真實尺經(jīng)緯線方向。 磁經(jīng)緯線方向(磁北方向)、(磁介質(zhì)方向)、(磁介質(zhì)方向)、將連接地表任意點(diǎn)與地球磁場南北極的平面與地球表面的交線作為點(diǎn)的磁經(jīng)緯線(magnetic meridian )， 可以使用把經(jīng)緯線的點(diǎn)的切線方向稱為點(diǎn)的經(jīng)緯線方向的羅盤修正(compass )進(jìn)行測量，在點(diǎn)上放置羅盤，當(dāng)磁針自由靜止時，其軸線所指的方向就是點(diǎn)的經(jīng)緯線方向。坐標(biāo)縱線方向(坐標(biāo)北方向)、上述3個方向簡稱為“三北方向”。 也就是說，通過地面上的一點(diǎn)，南北方向線有3條的話，就可以作為直線取向的標(biāo)準(zhǔn)方向。 (ordinates axis direction )穿過地表的任

18、意點(diǎn)，并平行于其所在的高斯平面直角坐標(biāo)系或臨時坐標(biāo)系的坐標(biāo)系縱軸的直線稱為點(diǎn)的坐標(biāo)系縱軸方向。 在測量上，通常將上述方向線標(biāo)繪在地理圖輪廓線的下方，也稱為三北方向線。 也就是說，可以將通過地面上一點(diǎn)的3條方向線作為直線取向的標(biāo)準(zhǔn)方向。 通過地面上某個點(diǎn)的真經(jīng)緯線方向和該點(diǎn)坐標(biāo)的縱軸線方向之間的夾角稱為經(jīng)緯線會聚角(mapping angle )。 坐標(biāo)的縱軸線方向偏向真經(jīng)緯線方向的東時為正，相反為負(fù)。 經(jīng)緯線方向和真實經(jīng)緯線之間的角度稱為“磁偏角”(magnetic declination )。 所有的經(jīng)緯線方向偏向真經(jīng)緯線方向的東邊為正，稱為東偏，相反為負(fù)，稱為西偏。 坐標(biāo)縱軸線方向和經(jīng)緯線方向之間的夾角稱為磁偏角，磁經(jīng)緯線以坐標(biāo)縱軸線為基準(zhǔn)向東傾斜的為正，相反為負(fù)。三北方向示意圖、偏角圖、相對于地面上的一條直線的取向是測量該直線與任意一條標(biāo)準(zhǔn)方向線的夾角。 這個角度有方位角和象限角兩個表達(dá)方法。 2直線方向的表示方法、方位角(Azimuth )的概念是，將從標(biāo)準(zhǔn)方向的北端向順時針方向一直線的水平角稱為該直線的方位角，用表示。 方位角范圍在0到360之間。方位角、真