测量(4距离测量与直线定向)

1、第第4章章 距离测量、直线定向距离测量、直线定向及比例尺及比例尺一、距离测量距离测量二、二、直线定线直线定线三、量距方法三、量距方法四、钢尺的四、钢尺的尺长方程式尺长方程式五、钢尺量距误差及注意事项五、钢尺量距误差及注意事项六、电磁波测距六、电磁波测距七、直线定向七、直线定向八、比例尺八、比例尺4.1 距离测量工具距离测量工具钢尺、皮尺、玻璃纤维卷尺。钢尺、皮尺、玻璃纤维卷尺。标杆（花杆）：用于标定直线标杆（花杆）：用于标定直线测钎：用于标定尺段的测钎：用于标定尺段的 起、终点起、终点1.1.定义定义：在待测两点的直线上标定若干点，以在待测两点的直线上标定若干点，以便分段丈量，此项工作称为直线

2、定线。便分段丈量，此项工作称为直线定线。2.方法：方法：目估定线法目估定线法4.2 一般量距方法一般量距方法 4.2.1 直线定线直线定线1 1、平坦地区量距、平坦地区量距qnD4.2.2 量距方法2 2、倾斜地面量距、倾斜地面量距方法：方法：1) 1) 斜量法斜量法2) 2) 平量法平量法000)(ttt式中：t00tt-温度为t时的钢尺实际长度-钢尺名义长度-钢尺的尺长改正-钢尺膨胀系数。即温度升降1度1米钢尺伸缩的长度 -钢尺检定时的温度-量距时的温度4.2.3 4.2.3 钢尺检定与钢尺检定与尺长方程式尺长方程式 1. 1.钢尺检定钢尺检定 应送计量单位或设有比长台的测绘单位检定，求出

3、被检尺的应送计量单位或设有比长台的测绘单位检定，求出被检尺的实际长度和尺长方程式。实际长度和尺长方程式。 检定后给出尺长方程式，例如检定后给出尺长方程式，例如 lt t=30-0.006+1.2510 -5(t-20)30 2.钢尺的尺长方程式：钢尺在量距时的实际长度与其名义长度、量距温度的钢尺的尺长方程式：钢尺在量距时的实际长度与其名义长度、量距温度的关系方程式关系方程式4.3 精密量距法精密量距法 1、定线：用经纬仪定线、定线：用经纬仪定线 。 2、量距：、量距： 用串尺法，每尺段串动尺子量3次，用弹簧称控制拉力，并读丈量时的温度。 3、测量各桩顶的高差：、测量各桩顶的高差： 用水准测定高

4、差，以便作倾斜改正。(1)(1)对每尺段都要作三项改正对每尺段都要作三项改正倾斜改正倾斜改正温度改正温度改正尺长改正尺长改正0d)(0ttt22hh 改正后距离：改正后距离：00)(ttdd3.3.量距成果整理量距成果整理6105 .12将改正后的各尺段长相加便得距离全长将改正后的各尺段长相加便得距离全长(2)量距精度计算：量距精度计算：DDDDDDDDK/12返往返往往返较差的相对误差：(1)(1)定线误差定线误差: :所量的为折线，结果偏大。目估定线所量的为折线，结果偏大。目估定线偏差偏差0.1m0.1m，影响极小。，影响极小。(2)(2)尺长误差：高精度量距应加尺长改正。尺长误差：高精度

5、量距应加尺长改正。(3)(3)温度测定误差：应测定钢尺本身的温度。温度测定误差：应测定钢尺本身的温度。(4)(4)拉力不均匀误差：高精度量距应使用弹簧称控制拉力不均匀误差：高精度量距应使用弹簧称控制拉力。拉力。(5)(5)倾斜误差：高精度量距应加倾斜改正。倾斜误差：高精度量距应加倾斜改正。(6)(6)对点及读数误差：误差性质是属偶然误差，丈量对点及读数误差：误差性质是属偶然误差，丈量时应认真。采用多次丈量。时应认真。采用多次丈量。4.44.4量距误差及注意事项量距误差及注意事项返回返回4.5光学测距法 视距法原理：1、平视距 d=f/pl D=f/pl+f+ D=Kl h=i v2、斜视距 l

6、=lcos L=Kl=Klcos D=Lcos=Klcos D=Klcos h= h+i v h=1/2Klsin2 h=1/2Klsin2+i v 或用下面的方法倾斜地视距测量倾斜地视距测量2cosKlD viDtgh水平距水平距D公式：公式：高差高差h公式：公式：Dtg项称初算高差项称初算高差i i为仪器高为仪器高VV为中丝高为中丝高K为视距常数，为视距常数，K=100l l为尺间隔为尺间隔 为竖角为竖角(1)(1)按载波分类按载波分类激光测距仪激光测距仪红外测距仪红外测距仪微波测距仪微波测距仪(2)(2)按测程分按测程分远程中程短程kmDkmDkmkmD1515334.6 电磁波测距电磁

7、波测距 1.分类 ( (1)1)脉冲法测距：直接测定光脉冲在测线两脉冲法测距：直接测定光脉冲在测线两端往返传播的时间端往返传播的时间t t，求出距离，求出距离D D的方法。的方法。tCD212.2.电磁波测距基本方法电磁波测距基本方法3、按测距精度分：、按测距精度分：级：mD5mm级：5mm mD 10mm级：10mm测距公式：测距公式：式中：式中：c=c0/n，C0 为为光在真空中的速度，光在真空中的速度，n 为为大气大气的折射率，的折射率，t 为为发射脉冲与接收脉冲的时间差。发射脉冲与接收脉冲的时间差。ctD21 光电光电测距仪测距仪调制电磁波调制电磁波反射镜反射镜反射波反射波AB相位法测

8、距公式相位法测距公式：)(2NND相位法测距仪原理图相位法测距仪原理图2、相位法测距、相位法测距 设测距仪在设测距仪在A点发出的调制光，被点发出的调制光，被B点反光镜反射后，又回到点反光镜反射后，又回到A点所经过的时间为点所经过的时间为t。设。设AB距离为距离为D，调制光来回经过，调制光来回经过2D的路程，的路程，调制光的周期为调制光的周期为2，它的波长为，它的波长为，接收时的相位比发射时的相位，接收时的相位比发射时的相位延迟了延迟了，波的个数为，波的个数为/ 2，它必然包含整波，它必然包含整波N及尾数及尾数N数，则数，则)(2NND)(22NND式中式中相当于测尺长，令其等于相当于测尺长，令

9、其等于LS，则则N-调制光波往返程总相位移整周期个数，其值可调制光波往返程总相位移整周期个数，其值可为零或正整数；为零或正整数；-不足整周期的相位移尾数，不足整周期的相位移尾数， 2；N-不足整周期的小数，不足整周期的小数，N/ 2。2D= LS(N+ N)2 BA2DA DADR中国常州大地测距仪厂中国常州大地测距仪厂红外光电测距仪红外光电测距仪D3030ED3030E 3. D3030E3. D3030E各部件名称与经纬仪连结各部件名称与经纬仪连结显示屏仰俯角制动螺旋键盘仰俯角微动螺旋座架座架固定螺旋水平微动螺旋电池望远镜目镜粗瞄器望远镜物镜间距调节螺丝D3030E键盘图键盘图V.HT.P

10、.CSIGAVEMSRENTX.Y.ZX.Y.ZS.H.VSOTRKPWR12345-67890D3030E 键盘图4.南方测距仪操作键盘南方测距仪操作键盘V/HT/P/CSIGAVEMSRENTX.Y.ZX/Y/ZS/H/VSOTRKRST1234567890POWER显 示 屏POWER-电源开关V/H-天顶距、水平角输入键 T/P/C-温度、气压、棱镜常数输入键 SIG-电池电压、光强显示键 AVE-单次测量、平均测距键 MSR-连续测距键 ENT-输入、清除输入X.Y. Z-测站三维坐标输入 X/Y/Z-显示目标三维坐标S/H/V-S斜距、H平距、V高差 SO-定线放样预置TRK- -

11、 跟踪测距 RST-照明开关、复位单棱镜单棱镜三棱镜三棱镜(A)(B)(C)(D)反射棱镜反射棱镜4.7 测距仪测距精度公式测距仪测距精度公式 1. 测距仪的标准精度公式是：测距仪的标准精度公式是： m mD=(a a+b bDD) 式中式中a a为固定误差，为固定误差，b b为比例误差，为比例误差，a a、以、以mm为单为单位，位， b b 以以mm/km为单位为单位, DD以以km为单位的距离。为单位的距离。或写成：或写成： m mD=(a a+b bppmDD) 式中式中ppm为百万分之一，即为百万分之一，即10-6。例如：某测距仪精度公式为例如：某测距仪精度公式为 m mD=(5mm+

12、5ppmDD)则表示该仪器的固定误差为则表示该仪器的固定误差为5mm，比例误差为，比例误差为510-6。若用此仪器测定若用此仪器测定1km距离，其误差为距离，其误差为 m mD=(5mm+510-61km)= 10mm。2.光电测距的误差光电测距的误差 主要有三种：固定误差，比例误差及周期误差主要有三种：固定误差，比例误差及周期误差。 (1)固定误差：它与被测距离无关，主要包括固定误差：它与被测距离无关，主要包括仪器对中误差仪器对中误差、仪器加常数测定误仪器加常数测定误差差及及测相误差测相误差。测相误差主要有数字测相系统误差、照准误差和幅相误差。测相误差主要有数字测相系统误差、照准误差和幅相误

13、差。（2)比例误差：它与被测距离成正比，主要包括：比例误差：它与被测距离成正比，主要包括：大气折射率的误差大气折射率的误差，在测线，在测线一端或两端测定的气象因素不能完全代表整个测线上平均气象因素。一端或两端测定的气象因素不能完全代表整个测线上平均气象因素。调制光频调制光频率测定误差率测定误差，调制光频率决定测尺的长度。，调制光频率决定测尺的长度。 (3)周期误差：由于送到仪器内部数字检相器不仅有测距信号，周期误差：由于送到仪器内部数字检相器不仅有测距信号，还有仪器内部的还有仪器内部的窜扰信号，而测距信号的相位随距离值在窜扰信号，而测距信号的相位随距离值在0360内变化。因而合成信号的相内变化

14、。因而合成信号的相位误差大小也以测尺为周期而变化，故称周期误差。位误差大小也以测尺为周期而变化，故称周期误差。 1.标准方向标准方向(1)真子午线方向：真子午线方向： 地面某点指向北极星地面某点指向北极星 的方向。的方向。 (2)磁子午线方向：磁子午线方向：磁针自由静止时，北端磁针自由静止时，北端 所指的方向。所指的方向。 (3)坐标纵轴方向：坐标纵轴方向： 高斯高斯克吕格平面直角克吕格平面直角 坐标系的坐标纵轴方向。坐标系的坐标纵轴方向。4.8 4.8 直线定向直线定向确定某直线与标准方向之间的关系称为直线定向确定某直线与标准方向之间的关系称为直线定向磁子午线：磁子午线：地球某点与地球某点与

15、磁北极、磁南极所作的平面磁北极、磁南极所作的平面与地球的交线。与地球的交线。 磁针北端所指的方向偏于真子午线方向东称为东偏，规定磁针北端所指的方向偏于真子午线方向东称为东偏，规定为正；偏于西则称为西偏，规定为负。为正；偏于西则称为西偏，规定为负。我国的磁偏角基本在我国的磁偏角基本在 +6 -10之间。北京地区的磁偏角之间。北京地区的磁偏角为西偏，约为西偏，约-5 -6。真子午线：真子午线：地球某点地球某点P与与真北极、南极所作的平面真北极、南极所作的平面与地球的交线。与地球的交线。P(1)方位角：方位角：定义：从标准方向北端定义：从标准方向北端 开始顺时针方向至开始顺时针方向至 该直线的该直线

16、的 水平角，水平角， 称为该直线的方位称为该直线的方位 角。用角。用A表示。表示。 种类：真方位角、磁方位角、种类：真方位角、磁方位角、 坐标方位角坐标方位角 ABAB 特点：特点： (A)方位角的范围：方位角的范围：0360。 (B)从标准方向北端起算从标准方向北端起算 2. 直线方向的表示方法直线方向的表示方法01234A01A02A03A04NS(2)象限角：象限角：定义：定义：从标准方向北端或南端起，顺时针或逆时针方向从标准方向北端或南端起，顺时针或逆时针方向至该直线的水平角，称为该直线的象限角。用至该直线的水平角，称为该直线的象限角。用R表示。表示。特点：特点： (A)象限角的范围：

17、象限角的范围：090， 并需注明象限名称。例如并需注明象限名称。例如NE 30 , SW 40 。 (B)从标准方向北端或南端起算。从标准方向北端或南端起算。01234R01R02R03R04NSEW方位角与象限角的关系：方位角与象限角的关系：象限：象限：R=A象限：象限：R=180-A象限：象限：R=A-180象限：象限：R=360-A3、真方位角与磁方位角的关系：、真方位角与磁方位角的关系： A真真=A磁磁+ 为磁偏角为磁偏角, 东偏为东偏为+ ,西偏为西偏为-1真A真真24、正反方位角的关系：、正反方位角的关系： A反反=A正正180磁东偏为东偏为+西偏为西偏为-A磁磁1.罗盘仪的构造罗

18、盘仪的构造090180270A12N测站2测站1NS磁针北端的磁针北端的读数就是方读数就是方位角位角度盘度盘反时反时针刻针刻划划坐标纵轴方向（轴北）轴 北轴 北XY真北真北ABO12子午线收敛角 ：某点轴北方向与该点的真北方向夹角。轴北偏东为正，偏西为负。A真=+A真=A磁+A磁+ = + = A磁+ = A磁+ m磁偏角磁坐偏角坐标方位角4.9 地形图的比例尺分子为分子为1 1，分母为整数的分数。书写形式：，分母为整数的分数。书写形式：1:5001:500、1:20001:2000、1:11:1万、万、1:1001:100万等万等dDDdM11 2.2.图示比例尺图示比例尺 图解距离，可抵消图纸伸缩变形的影响。图解距离，可抵消图纸伸缩变形的影响。1.1.数字比例尺数字比例尺比例尺：图上长度与相应实际长度之比。比例尺：图上长度与相应实际长度之比。地形图按比例尺分类地形图按比例尺分类大比例尺：大比例尺： 1:500 1:1000 1:2000 1:5000 1:500 1:1000 1:2000 1:5000 城建、城建、工程使用，采用外业实测或航测。工程使用，采用外业实测或航测。中比例尺：中比例尺： 1:11:1万万 1:2.51:2.5万万 1:51:5万万 使用航测测绘的国家使用航测测绘的国家基