第四章 距离测量.ppt

第四章距离测量 4 1钢尺量距 一 量距的工具钢尺 标杆 测钎 垂球 温度计 弹簧秤 二 钢尺量距的方法钢尺量距的基本步骤是 直线定线 量距和数据整理 最基本的要求 平 准 直 按精度分 一般量距和精密量距 一 一般量距步骤1 定线两点间的距离大于尺长时 需分段丈量 将各分段点置于一条直线上的工作叫直线定线 按精度分 目估法和经纬仪法 2 量距 1 喊 预备 好 前后尺手同时读数 相减 2 在山区 可用平量法 斜量法 1 平量法 地面平坦时可使钢尺沿地面丈量 丈量AB距离可先从A向B进行 往测 平量法 2 斜量法 当倾斜地面坡度一致时 可沿斜面分段拖地丈量斜距 加倾斜改正得到平距 该法称为倾斜量距法 斜量法 3 内业成果整理 为检核丈量结果 提高测量精度 需由B向A丈量BA点间之距 返测 司尺员应调换位置 往返丈量距离的差数的绝对值与该距离的往返均值之比 称为丈量的相对精度或称相对误差 即 丈量精度用 相对误差 来衡量 要求 一般量距 K 1 3000 平坦 1 1000 山区 符合要求时 取往返测均值作AB之距的最终结果 测量尺长为 50米整尺段数为3余长 往测24 890m 返测24 840mD nL0 L0往测距离为 174 890m 返测为174 840m平均为174 865m相对误差为 174 890 174 840 174 865 1 3500 二 精密量距 当测距精度要求高时 要用精密量距方法 钢尺精密量距精度可达1 3000 1 10000或更高 精密量距前首先要对钢尺进行检定 求出尺长方程式 定线必须采用仪器法 场地中障碍物应清除 尺段点按坡度变化点和尺长确定 用预先设有标志的木桩或水泥桩标定 桩面应高出地面10cm左右 尺段端点高差一般用水准测量方法测定 量距时应施加标准拉力 测记钢尺表面温度 无此条件时可测气温 实测斜距应进行尺长改正 温度改正和倾斜改正 1 钢尺长度检定 钢尺尺面注记长度称为名义长度 两端点刻划线间所代表的真长为钢尺的实际长度 名义长度与实际长度的差值为 尺长改正数 通过钢尺检定 可求出及尺长方程式 钢尺在t温度时的实际长度 钢尺的名义长度 钢尺使用时的温度 钢尺检定时的温度 检定时 钢尺实际长与名义长之差 钢尺的膨胀系数 2 精密量距法 精密量距由5人进行 记录1人 前后尺施尺各1人 前后读数各1人 每尺段量距方法如下 后尺员持钢尺零端 并挂拉力计 前尺员持钢尺末端 使钢尺贴于标志顶面 前尺员喊 预备 在施加到标准拉力时 后尺施尺员喊 好 两读数员同时读得前 后尺端当前读数 读数至毫米 其差即为尺段一次测量值 并立即记入手簿 测量3次 互差不得超过3mm 每次丈量前后应各测记一次温度并取平均值 1 经纬仪定线 在桩顶画出十字线 2 精密丈量 1 前尺手零端用标准拉力拉紧钢尺 2 前读尺员发 预备 后读尺员发 好 此时前后尺手同时读数 3 移动后尺整厘米刻划 按上述方法再测二次 三次较差不超限时 一般不得超过2 3mm 取平均值作为尺段结果 每测完一尺段 用温度计读取一次温度 4 要进行往返测量 3 测量各桩顶间高差 3 钢尺量距的成果整理 成果整理时 先对尺段单程测量长度加入各种改正 累加尺段长度计算出一段距离往测或返测长度 相对精度符合要求时 取往返测均值作该距离的最终长度值 1 尺长改正设尺长方程式中的尺长改正值 钢尺名义长度L0 实测得尺段长度L 则该尺段的尺长改正 LK l L0 L 2 温度改正将丈量时的平均温度t与标准温度t0之差乘以钢尺的线性膨胀系数及量得长度L 得到该尺段的温度改正 Lt t t0 L 3 倾斜改正当沿倾斜地面丈量后 用水准仪测得两端点的高差h 尺段倾斜长为L 则倾斜改正值为 4 改正后的尺段水平长度 5 尺段往测或返测水平距 6 相对中误差 7 两点间和水平距离 4 钢尺量距的误差来源及减弱措施 往返丈量一段距离 其结果不等 揭示了量距有误差存在 量距误差发生在量距全过程 受环境 工具 量测者技术塾练成度诸多因素的影响 分析其来源 寻找减弱措施 以期达到提高量距精度是目的 定线误差及影响钢尺不水平引起的误差温度变化引起的误差拉力误差的影响垂曲误差尺长误差丈量误差 4 2电磁波测距 原理 二 分类1 按测程分 短程 中程 远程 2 按传播时间t的测定方法分 脉冲法测距 相位法测距 3 按测距仪所使用的光源分 普通光源 红外光源 激光光源 4 按测距精度分 级 级 级 4 3直线定向 确定地面上两点之间的相对位置 仅知道两点之间的水平距离是不够的 还必须确定该直线的方向 在测量工作中一条直线的方向是用该直线与标准方向之间的水平夹角来确定的 这就是直线定向 直线定向的目的是确定一条直线与标准方向之间的夹角 确定一条直线与标准方向间的关系叫直线定向 测量工作中常用的标准方向有三种 一 标准方向 1 真子午线方向 真北方向 地球表面某点的真子午线的切线方向 称为该点的真子午线方向 真子午线北端所指的方向为真北方向 它可以用天文观测的方法来确定 2 磁子午线方向 磁北方向 地球表面某点上磁针所指的方向为该点的磁子午线方向 磁针北端所指的方向为磁北方向 可用罗盘仪测定 3 坐标纵线方向 坐标北方向 测量工作中采用高斯平面直角坐标系 坐标系中坐标纵线北端所指的方向为坐标北方向 二 磁偏角与子午线收敛角 1 磁偏角由于地球磁场的南 北极与地球的南 北极并不一致 因此某点的磁子午线方向和真子午线方向间有一夹角 这个夹角称为磁偏角 用 表示 磁子午线偏向真子午线以东为东偏 为正 以西为西偏 为负 2 子午线收敛角地球表面某点的真子午线方向与该点坐标纵线方向之间的夹角 称为子午线收敛角 用 表示 坐标纵线偏向真子午线以东为东偏 以西为西偏 东偏为正 西偏为负 在中央子午线上 真子午线与轴子午线重合 其他地区不重合 两者的夹角即为 三 表示直线方向的方法在测量工作中 常采用方位角或象限角表示直线的方向 1 方位角由标准方向的北端起顺时针方向量到某直线的夹角 称为该直线的方位角 方位角的变化范围是0 360 真方位角A 以真子午线方向为标准方向的 称为真方位角 A Am 磁方位角Am 以磁子午线方向为标准方向的 称为磁方位角 A 坐标方位角 以坐标纵线为标准方向 从标准方向的北端起顺时针方向量到某直线的夹角 A 2 正反方位角由于任何地点的坐标纵线都是平行的 因此 任何直线的正坐标方位角和它的反方位角均相差180 即 AB BA 180 BA称直线A B的正方位角 BA称直线B A的反方位角 3 象限角直线与标准方向线所夹的锐角称为象限角 象限角的取值范围为0 90 用R表示 由于象限角可以自北端或南端量起 所以表示直线的方向时 不仅要注明其角度大小 而且要注明其所在象限 方位角和象限角可以互相换算 换算方法见下表 象限名称由 求R由R求 北东 NE R R 南东 SE R 180 180 R 南西 SW R 180 180 R 北西 NW R 360 360 R 四 方位角测量 真方位角 可用天文观测方法或用陀螺经纬仪来测定 磁方位角 可用罗盘仪来测定 不宜作精密定向 坐标方位角 由2个已知点坐标经 坐标反算 求得 一 罗盘仪测方位角 要想随时随地确定出过地面某点的真子午线方向是非常困难的 而磁子午线方向却可由装有磁针的罗盘仪 简称罗盘 迅速地定出 因此 罗盘在线路踏勘 森林普查 地质调查以及在独立测区控制网的定向中得到广泛应用 1 罗盘仪的构造罗盘仪的式样很多 但构造大同小异 主要部件有磁针 刻度盘和瞄准设备等 如下图所示为一地质罗盘 2 罗盘仪的使用如图 欲用方位罗盘测定直线AB的