工程测量第四章(距离测量与直线定向)

1、第第4章章 距离测量与直线定向距离测量与直线定向 距离的测量经历了测绳量距、钢尺量距、视距距离的测量经历了测绳量距、钢尺量距、视距测量、光电测距、测量、光电测距、GPS定位量距的发展。定位量距的发展。4.1 视距测量视距测量 视距测量是采用安设有视距丝的望远镜，配合视距尺视距测量是采用安设有视距丝的望远镜，配合视距尺进行视距测量。在大比例尺地形图测量中，可采用水准尺进行视距测量。在大比例尺地形图测量中，可采用水准尺代替视距尺，其可以快速测定平距、高差。代替视距尺，其可以快速测定平距、高差。4.1.1视距测量原理视距测量原理4.1.1.1 视线水平视线水平时的测距公式时的测距公式由三角形相似：由

2、三角形相似：ABFFba得：得：lpfdplfd得：得：cflpfD令：令：qcfKpf又设,得：得：qlKD现制造仪器时候多采用内对光望远镜，选择合适的透现制造仪器时候多采用内对光望远镜，选择合适的透镜焦距和透镜间距离，使镜焦距和透镜间距离，使q0，则，则lKD两点间高差：两点间高差：vih4.1.1.2视线倾斜视线倾斜时的测距公式时的测距公式由图中可知：由图中可知：2coscoscoscoscosKlDDKlDlABBA由三角形余弦定理得：即又由图中可知：又由图中可知：viDhDhvihhtantan实际测量时，可以将中丝切尺为实际测量时，可以将中丝切尺为i，这样公式简化为：，这样公式简化

3、为：hHHDhMNtan4.1.2 视距测量的误差来源视距测量的误差来源仪器制造上常数仪器制造上常数K的误差，制造上要求的误差，制造上要求K=100，但完全满足，但完全满足这个条件是比较困难的；这个条件是比较困难的；视距尺上的分划难以避免存在误差，读数误差；视距尺上的分划难以避免存在误差，读数误差；瞄准、读取视距间隔、垂直角测量等，都存在误差；瞄准、读取视距间隔、垂直角测量等，都存在误差；大气垂直折光的影响，视线越靠近地面，受折光的影响就大气垂直折光的影响，视线越靠近地面，受折光的影响就越大；越大；视距尺倾斜虽然视距尺上一般安设有圆水准器，但要达到视距尺倾斜虽然视距尺上一般安设有圆水准器，但要

4、达到视距尺完全竖直，是难以办到的。视距尺完全竖直，是难以办到的。应对措施：应对措施：为了减少误差的影响，观测时视线距离地表的高度至少为了减少误差的影响，观测时视线距离地表的高度至少0.1m以上，而且要在成像稳定时间测量；以上，而且要在成像稳定时间测量；尽可能保证视距尺竖直；尽可能保证视距尺竖直；时常对常数时常对常数K进行检查；进行检查；采用塔尺，立尺人员要保证各节的接头准确。采用塔尺，立尺人员要保证各节的接头准确。4.2 测距仪测距仪测距头测距头全站仪全站仪4.2 测距仪测距仪4.2.1 测距仪的分类测距仪的分类测距仪的测距精度表达式：测距仪的测距精度表达式： DbamD1、短程光电测距仪、短

5、程光电测距仪测程测程5km，测距中误差，测距中误差（5mm+5D10-6mm ）2、中程光电测距仪、中程光电测距仪5 测程测程 15km，测距中误差，测距中误差（5mm+2D10-6mm）3、长程光电测距仪、长程光电测距仪测程测程 15km，测距中误差，测距中误差（5mm+1D10-6mm）精密电磁波测距仪精密电磁波测距仪 （0.2mm+0.2D10-6mm）4.2.2 红外测距的基本原理红外测距的基本原理测距仪发射光波，到达反射镜后，将光波反射回仪器的接测距仪发射光波，到达反射镜后，将光波反射回仪器的接收系统。则两点间的距离为：收系统。则两点间的距离为：CtD21由于光波传播速度由于光波传播

6、速度C很大，使得要求对时间很大，使得要求对时间t的测量精度非的测量精度非常的高，这实际上无法办到。实际中采用相位测距技术。常的高，这实际上无法办到。实际中采用相位测距技术。4.2.3 全站仪测距操作全站仪测距操作以以NIKON DTM452 C全站仪为例，简要介绍如何利用全站仪为例，简要介绍如何利用全站仪进行距离测量。全站仪进行距离测量。测距上测回概念，是照准目标一次，连续测距测距上测回概念，是照准目标一次，连续测距4次，取平次，取平均值作为最终结果。测得的距离是仪器到棱镜间斜距，一均值作为最终结果。测得的距离是仪器到棱镜间斜距，一般同竖直角测量同时进行，用以将斜距换算为平距。般同竖直角测量同

7、时进行，用以将斜距换算为平距。 等级等级测距仪测距仪等级等级观测次数观测次数总测回数总测回数一测回读数一测回读数较差较差(mm)单程各测回单程各测回较差较差(mm)往返较差（往返较差（mm）往往返返四等四等1146572（a+bD）481015一般工程对平面控制的精度等级达到四等即可，下表一般工程对平面控制的精度等级达到四等即可，下表为为工程测量规范（工程测量规范（GB50026-93）对四等测距的对四等测距的主要技术要求。主要技术要求。4.2.4 测距的误差来源及注意事项测距的误差来源及注意事项1、误差来源、误差来源1）固定误差）固定误差A；2）与测距成比例的误差）与测距成比例的误差B；3）

8、操作中的误差。）操作中的误差。2、注意事项、注意事项1）作业时要防止日晒、雨淋；）作业时要防止日晒、雨淋；2）不要使测距仪对准太阳；）不要使测距仪对准太阳；3）选择良好的观测气象条件；）选择良好的观测气象条件；4）运输、转移过程中，避免撞击。）运输、转移过程中，避免撞击。4.3 直线定向直线定向 测量中，确定直线的方向，就是确定直线与参考零方测量中，确定直线的方向，就是确定直线与参考零方向直线的夹角。参考零方向就是标准方向，指向北方。向直线的夹角。参考零方向就是标准方向，指向北方。4.3.1基准方向的分类基准方向的分类1、真子午线方向、真子午线方向真子午线就是地理子午线。真子午线方向就是通过地

9、球表真子午线就是地理子午线。真子午线方向就是通过地球表面某点的真子午线的切线方向。面某点的真子午线的切线方向。2、磁子午线方向、磁子午线方向通过地球表面某点的磁子午线的切线方向，即磁针在该点通过地球表面某点的磁子午线的切线方向，即磁针在该点静止时的指向。静止时的指向。3、坐标纵轴方向坐标纵轴方向坐标纵轴方向是指高斯投影带中的中央子午线方向，一带坐标纵轴方向是指高斯投影带中的中央子午线方向，一带内各点的坐标纵轴方向互相平行，测量中使用的标准方向内各点的坐标纵轴方向互相平行，测量中使用的标准方向为坐标纵轴方向。为坐标纵轴方向。4.3.2 方位角方位角从标准方向的北端起，顺时针方向到某直线转过的角度

10、，从标准方向的北端起，顺时针方向到某直线转过的角度，称为称为方位角方位角。以。以坐标纵轴方向为标准方向坐标纵轴方向为标准方向的方位角称为的方位角称为坐标方位角，为坐标方位角，为0360。180反正正反坐标方位角正反坐标方位角若点若点M到到N为正方向，直线为正方向，直线MN的的坐标方位角坐标方位角MN就称为正方位角，就称为正方位角，则点则点N到到M为反方向，直线为反方向，直线NM的的坐标方位角坐标方位角NM就称为反方位角。就称为反方位角。第五节第五节 坐标正反算坐标正反算必考！必考！4.4.1 坐标正算坐标正算已知一条边的边长、方位角及一端点的坐标，计算另一端已知一条边的边长、方位角及一端点的坐

11、标，计算另一端点的坐标的计算过程。点的坐标的计算过程。ABABAABABABABAABABDYYYYDXXXXsincos象限角与座位方位角的换算关系象限角与座位方位角的换算关系oooo RABABABAB直线方向由坐标方位角推算象限角由象限角推算坐标方位角第第象限象限R =R = = R = R第第象限象限R =180R =180- - = 180 = 180- R- R第第象限象限R =R = -180-180 = 180 = 180+ R+ R第第象限象限R = 360R = 360- - = 360 = 360- R- RRRR4.4.2 坐标反算坐标反算已知两端点的坐标，计算该边的边长、方位角。已知两端点的坐标，计算该边的边长、方位角。2222ABABABABABYYXXYXD坐标方位角的计算要依据两端点坐标方位角的计算要依据两端点A、B的相对位置的相对位置关系来关系来确定相应计算公式。确定相应计算公式。A、B都位于都位于象限象限，但两点的坐标，但两点的坐标增量、可能大于零，也可能小于零，就决定了增量、可能大于零，也可能小于零，就决定了A到到B的方的方向可能向可能指向指向、象限中的任意一个。象限中的任意一个。作业作业：1