第4章距离测量和直线定向ppt课件

1、第四章 距离测量和直线定向第四章 距离测量和直线定向125678910111314CDE344.1 距离测量距离测量一 测量中的距离及其测量方法二 测距工具三 直线定线四 钢尺量距五 光电测距4.1 距离测量距离测量(一一)测量中的距离：测量中的距离：两点间的水平距离, 即地面上两点投影到水平面上的直线距离。距离测量的方法：距离测量的方法：直接测距:钢尺皮尺等丈量工具;间接测距:用光学经纬仪和三角几何关系测算水平距离;光电测距:电磁波测距仪.4.1 距离测量距离测量(二二)量测工具量测工具:钢卷尺,布卷尺(皮尺),测绳,光电测距仪,光学视距仪等.辅助工具辅助工具:测钎,花杆和垂球等.4.1 距

2、离测量距离测量(二二)钢尺钢尺1 资料资料:薄钢,宽10-15mm;长30-50m等几种.2 分划分划:以厘米为基本分划,适用于一般量距;以厘米为基本分划,尺端第一分米内有毫米分划;以毫米为基本分划. 后两种适用于精密量具.3 零点位置零点位置:端点尺:零点位于尺端;(易磨损)刻线尺:以尺前端的零分划线为零点.4 名义长度名义长度:钢尺刻划线的最大注记值.4.1 距离测量距离测量(三三)直线定线直线定线 当地面上两点间距离较远或地表起伏较大时,为使量距方便,可分成几段进行丈量，在两点的连线上标定出若干个分段点.目估定线目估定线:仪器定线仪器定线:标杆定线经纬仪定线三点一线原理,精度不高.精度较

3、高.4.1 距离测量距离测量(四四)钢尺量距钢尺量距普通量距普通量距:每丈量一个尺段每丈量一个尺段,只需准确到厘米级只需准确到厘米级.精密量距精密量距:读到毫米读数的较为准确的测距方法读到毫米读数的较为准确的测距方法.普通量距普通量距平坦地面的距离丈量平坦地面的距离丈量倾斜地面的距离丈量倾斜地面的距离丈量 4.1 距离测量距离测量(四四)平坦地面的距离丈量平坦地面的距离丈量1. 先定线后丈量或边定线边丈量2. l-钢尺长;n-整尺段个数; l-不足一整尺的余长(cm).llnDAB两人进行,尺放在地面上,往返各一次.4.1 距离测量距离测量(四四)返往均均返往DDDDDDK14.若满足精度要求

4、,取往返测距的平均值作为最后结果.3. 精度衡量指标:平坦地区：K1/2000）（返往均DDD21D往往测的距离；D返返测的距离相对误差Km98.139m98.19m304lnlDABm02.140m02.20m304lnlDBAm00.140m)02.140m98.139(21)(21avBAABDDD3500100.14004. 0m00.140m02.140m98.139avDDDKBAAB例：用例：用30m长的钢尺往返丈量长的钢尺往返丈量A、B两点间的水平距离，两点间的水平距离，丈量结果分别为：往测丈量结果分别为：往测4个整尺段，余长为个整尺段，余长为19.98m；返；返测测4个整尺段

5、，余长为个整尺段，余长为20.02m。计算。计算A、B两点间的水两点间的水平距离平距离DAB及其相对误差及其相对误差K。m00.140ABD解：解：2000/1k4.1 距离测量距离测量(四四)倾斜地面的距离丈量倾斜地面的距离丈量 1. 平量法平量法: 地面起伏不大,缓坡. 将待测距离分段,目估使钢尺水平,利用测钎或垂球使钢尺端点投影到地面.321dddDAB沿斜坡丈量出AB的斜距L,并测出地面倾角 .4.1 距离测量距离测量(四四)22hLD2. 斜量法斜量法: 倾斜地面，坡度变化均匀a.b.cos LD沿斜坡丈量出AB的斜距L,并测出AB两点间高差h.相对误差相对误差K1/1000式中 l

6、t 钢尺在温度t时的实际长度； l0 钢尺的名义长度； 整尺段尺长改正数(lt-l0 )； 膨胀系数,1.2510-6m/ ； 检定时的标准温度； 实测时的温度。 4.1 距离测量距离测量(四四)000)(lttlllt0t钢尺精密量距钢尺精密量距l钢尺检定钢尺检定t尺长公式尺长公式4.1 距离测量距离测量(四四)lllld0htdllllDdlp 尺长改正尺段距离的计算尺段距离的计算尺长改正数p 温度改正lttlt)(0tl温度改正数p 倾斜改正lhllDlh22hl倾斜改正数lhlh224.1 距离测量距离测量(四四)1. 清理场地，直线定线2. 尺段测量：每尺段移动刚尺位置测三次，三次之

7、差不超过23mm，取均值得到该尺段斜距,同时记下温度t.并且需进行往返测量。AABB123453. 测定尺段高差h钢尺精密量距的测量过程钢尺精密量距的测量过程4.1 距离测量距离测量(四四)lllld0htdllllD04. 尺段距离的计算lttlt)(0lhlh225. 距离全长和相对误差计算D往，D返 ，K， D均尺长改正：尺长改正：m0016. 08995.18300025. 00lllld温度改正：温度改正：mlttlt018.008995.18)205 .27(105 .12)(60倾斜改正：倾斜改正：mlhlh0001. 08995.182)065. 0(-2-22htdABlll

8、lD例例4-1 用某钢尺量得用某钢尺量得AB直线的长度为直线的长度为18.8995m，测量时温度为，测量时温度为27.5，两点的高差为，两点的高差为-0.065m，已知其尺长方程式为：，已知其尺长方程式为：l=30m+0.0025m+12.510-6 (t-20) 30m，试，试分别计算分别计算尺长改正、温度改正、倾斜改正和分别计算分别计算尺长改正、温度改正、倾斜改正和A、B间水平距间水平距离。离。水平距离：水平距离：4.1 距离测量距离测量(四四)(9028.18m4.1 距离测量距离测量(四四)5. 钢尺量距误差来源钢尺量距误差来源p 尺长误差尺长误差p 定线误差定线误差p 倾斜误差倾斜误

9、差p 温度误差温度误差p 拉力误差拉力误差p 人工影响人工影响p 钢尺垂曲和反曲误差钢尺垂曲和反曲误差p 环境影响环境影响htdllllD04.1 距离测量距离测量(五五)光电测距光电测距(电磁波测距电磁波测距)1. 原理原理: 以电磁波作为载波,传输光电信号,通过测定电磁波在两点间的往返传播的时间来计算两点间的距离.c:电磁波传播速度,t:传播时间tcl214.1 距离测量距离测量(六六)2. 测距仪分类测距仪分类:按载波的不同: 光电测距仪(激光和红外光)微波测距仪(微波)按测定传播时间方式的不同:相位式测距仪;国产DM-30型,瑞士DI5S型等按测程的不同: 短程,不超过5km中程,5-

10、20km远程,超过20km(激光测距仪)红外光电测距仪脉冲式测距仪;国产AJG-751型,瑞士DIOR3002S型等4.1 距离测量距离测量(六六)3. 短程红外测距仪及其应用短程红外测距仪及其应用:) 1(cosll(1) 外观外观:安装在经纬仪上，能同时观测水平角安装在经纬仪上，能同时观测水平角,竖直角和竖直角和距离距离.(2) 仪器安置仪器安置:置于端点置于端点,对中对中,整平整平,固定固定,开机开机,同时安置同时安置反射棱镜反射棱镜.(3) 丈量丈量:a 先测竖直角;b 测距离 l ;3-5次,假设|max-min|5mm,取平均值,作为一测回.c 成果整理:倾斜改正倾斜改正:气象改正

11、气象改正lhl224.2 直线定向直线定向二 标准方向三 定向用的角度四 地面点坐标的测算一 目的五 方位角测量4.2 直线定向直线定向目的目的ABC标准方向标准方向?直线定向直线定向: 确定一直线与标准确定一直线与标准方向之间水平角度的工方向之间水平角度的工作作.( )( ),yyxDAOyxxBBBABABABAByxAABCxBCy4.2 直线定向直线定向标准方向标准方向(一一) 三个标准方向三个标准方向1 真子午线方向真子午线方向过地球表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地球表面某点上磁针自由静止时其轴线所指方向.真北方向真北方向:真子午线北端所指方向。真子午线北

12、端所指方向。确定方法确定方法:天文观测天文观测,陀螺经纬仪陀螺经纬仪.磁北方向磁北方向:磁子午线方向北端所指方向磁子午线方向北端所指方向. 确定方法确定方法:罗盘仪罗盘仪.真子午线轴子午线a )ABORNP4.2 直线定向直线定向标准方向标准方向3 坐标纵轴方向坐标纵轴方向(坐标坐标(轴轴)北方向北方向)测量工作中采用高斯平面直角坐标系,平行于该坐标系纵轴的方向.坐标北方向坐标北方向: 坐标纵轴北端所指方向坐标纵轴北端所指方向x轴正轴正向）向）. 确定方法确定方法:高斯投影高斯投影.4.2 直线定向直线定向 标准方向标准方向(二二) 三个标准方向之间的关系三个标准方向之间的关系1. 真子午线方

13、向与磁子午线方向之间的关系真子午线方向与磁子午线方向之间的关系磁偏角磁偏角 :磁北磁北真北西偏东偏-+O东偏东偏 :磁北方向偏向真北方向以东磁北方向偏向真北方向以东.0西偏西偏 :磁北方向偏向真北方向以西磁北方向偏向真北方向以西.0 过一点的磁子午线方向与过该点的真子午线方向之间的夹角.我国各地磁偏角变化范围:610影响因素:地点,外界因素.4.2 直线定向直线定向 标准方向标准方向BL sin：计算点的纬度B2. 真子午线方向与坐标纵轴方向之间的关系真子午线方向与坐标纵轴方向之间的关系子午线收敛角子午线收敛角 :过一点的真子午线北方向与坐标纵线北方向之间的夹角过一点的真子午线北方向与坐标纵线

14、北方向之间的夹角.正值正值 :东偏东偏,坐标北方向偏向真北方向东侧坐标北方向偏向真北方向东侧.0负值负值 :西偏西偏,坐标北方向偏向真北方向西侧坐标北方向偏向真北方向西侧.0子午线收敛角的计算子午线收敛角的计算:.的经度之差：该点与中央子午线L轴北轴北真北西偏东偏-+O4.2 直线定向直线定向 定向用的角定向用的角度度(一一) 方位角方位角 由标准方向的北端顺时针方向量到某直线的水平夹角；范围：0360真方位角真方位角: A,以真子午线为标准方向以真子午线为标准方向;磁方位角磁方位角: Am,以磁子午线为标准方向以磁子午线为标准方向;坐标方位角坐标方位角:,以坐标纵线为标准方向以坐标纵线为标准

15、方向;AAAm东偏时取正号,西偏时取负号.正反方位角正反方位角:测量工作中将前进的方向作为直线的正方向.180BAAB取正号取负号,180,180BABAX XA AB BABX XBAAB是否三种方位角都存是否三种方位角都存在正反方位角在正反方位角?mAR04= N 7135 W4.2 直线定向直线定向 定向用的角定向用的角度度(二二) 象限角象限角直线与标准方向线所夹的锐角；范围：090.表示方法表示方法: 角度大小+象限(北东,北西,南东,南西)( )N 3 0WN 3 0ES 3 0S 3 0()ADWEBCSONxyEW N 14 0 3 2R02= S 2512 ER03= S 6

16、856 WR01= N 3924 E直线方向由方位角求象限角R 由象限角R求方位角北东（NE）第I象限南东（SE）第II象限南西（SW）第III象限北西（NW）第IV象限RNERSE（180）RSW（180）RNW（360）R180R180+ R360R坐标方位角与象限角之间的关系坐标方位角与象限角之间的关系R01= N 3924 ER02= S 2512 ER03= S 6856 WR04= N 7135 W N 14 0 3 2 02= 15448 03= 24856 04= 28825 01= 3924( )( ),yyxDAOyxxBBBABABABAByxAA4.2 直线定向直线定向

17、地面点坐标测地面点坐标测算算CBCxABABABaDxcosABABABaDysinABABxxxABAByyyABxxABABaDcosAByyABABaDsinBCBCyBCDBCxxBCBCaDcosBCyyBCBCaDsin坐标正算坐标正算ABABABxya arctan22cossinABABABABABABAByxaxayD坐标反算坐标反算4.2 直线定向直线定向方位角测方位角测量量p罗盘仪罗盘仪:用于测定直线的磁方位角或磁象限角的仪器.1.望远镜2.支架3.度盘4.磁针5.磁针制动螺旋构造：磁针，度盘，瞄准设备构造：磁针，度盘，瞄准设备.分类：方位罗盘仪分类：方位罗盘仪0360度

18、）度）; 象限罗盘仪090度）2431磁针度盘接目觇板接物觇板分划：分划：1度或度或30分分4.2 直线定向直线定向方位角测方位角测量量1.读数之前应认清磁针的南北端;2.稳定磁针,正视读数;3.勿与磁性物体接触.使用注意事项使用注意事项:03 06 09 01 2 01 5 01 8 02 1 02 4 02 7 03 0 03 3 0北南3 0 63 0 603 06 09 06 03 003 06 09 06 03 0北南北 偏 西 5 5北东南西03 06 09 01 2 01 5 01 8 02 1 02 4 02 7 03 0 03 3 0北南3 0 63 0 603 06 09 06 03 003 06 09 06 03 0北南北 偏 西 5 5北东南西4.同时读南北两端的读数,取均值,抵消偏心差;5.罗盘不使用时,将磁针升起固定; AB= 306RAC =NW554.2 直线定向直线定向方位角测方位角测量量p陀螺经纬仪陀螺经纬仪:用于测定直线的方位角.构造：陀螺仪构造：陀螺仪 与与 经纬仪经纬仪.观测方法：观测方法：1423567891 01 51 11 21 31 45 501 01 0+-上架式上架式 与与 下架式下架式.1 粗略定向右逆转点7 1424左逆转点352 4012=+