距离测量与方位测定-土木工程测量-04

1、本章要点本章要点: （1）直线定线概念以及定线方法直线定线概念以及定线方法 （2）钢尺一般量距及精密量距钢尺一般量距及精密量距 （3）视距测量原理与方法视距测量原理与方法 （4）直线定向概念，直线方向表示法直线定向概念，直线方向表示法 （5）直线定向方法直线定向方法4. 距离测量与方位测定距离测量与方位测定1. 钢尺量距的目的：钢尺量距的目的：丈量两点间的水平距离丈量两点间的水平距离2. 钢尺量距所用设备钢尺量距所用设备 （1）钢尺：）钢尺：一般长度一般长度20M、30M、50M4.1 钢尺量距钢尺量距！注意：注意：尺零点位置尺零点位置 （2）测钎、标杆（拉力器、温度计）测钎、标杆（拉力器、温

2、度计） 钢尺量距的一般步骤：钢尺量距的一般步骤：直线定线直线定线直线量距直线量距4.1.1 直线定线直线定线1. 直线定线：直线定线：待测距离大于钢尺的长度或地面起伏较大，待测距离大于钢尺的长度或地面起伏较大，需要需要分段丈量分段丈量。在待测的两点直线上，设立一些标志标。在待测的两点直线上，设立一些标志标明两点间的直线位置，作为分段丈量的根据。明两点间的直线位置，作为分段丈量的根据。2. 定线方法：定线方法：一般量距用目估，精密测距用经纬仪定线。一般量距用目估，精密测距用经纬仪定线。3. 不同地形条件的直线定线方法不同地形条件的直线定线方法 （1）两点间可通视：）两点间可通视：三点成一线三点成

3、一线确定两个端点间的标确定两个端点间的标志点。志点。4.1 钢尺量距钢尺量距注意：相邻定线点之间注意：相邻定线点之间距离要小于钢尺长度距离要小于钢尺长度（2）对于两点间不能直接标定出直线的情况）对于两点间不能直接标定出直线的情况 采用逐次趋近的方法定线采用逐次趋近的方法定线4.1.2 直线延长线定线直线延长线定线（1）可通视情况：）可通视情况：经纬仪正倒镜定点取平均值。经纬仪正倒镜定点取平均值。（2）有障碍情况：）有障碍情况：引入适当几何图形来辅助确引入适当几何图形来辅助确定方向点：等边三角形、正方形或长方形等定方向点：等边三角形、正方形或长方形等 理想做法：后视边比延长边长，理想做法：后视边

4、比延长边长，以减小对延长边的照准误差以减小对延长边的照准误差4.1.3 直线一般丈量法直线一般丈量法（1）适用条件：适用条件：平坦地段、可沿地面直接丈量；精度平坦地段、可沿地面直接丈量；精度要求不高。要求不高。（2）丈量方法：丈量方法： 1）平地丈量法：）平地丈量法：用测钎标志尺端位置，用整尺段丈用测钎标志尺端位置，用整尺段丈量。在末尺段用零尺段丈量。设钢尺长度为量。在末尺段用零尺段丈量。设钢尺长度为l，末尺，末尺段的长度为段的长度为q，并且共丈量了，并且共丈量了n个整尺段，则丈量的总个整尺段，则丈量的总长度为长度为采用采用往返丈量往返丈量，提高，提高丈量精度丈量精度。用。用相对误差相对误差衡

5、量丈衡量丈量精度：量精度：qnlDMDDDDDk1平均平均返往2）坡地丈量法：）坡地丈量法：地面倾斜变化不大，采用地面倾斜变化不大，采用平量法平量法。地面倾斜变化大，采用地面倾斜变化大，采用斜量法斜量法。 平量法平量法斜量法斜量法4.1.4 直线精密丈量直线精密丈量1. 直线精密丈量：直线精密丈量：使用经过使用经过标准检验标准检验过的钢尺进行过的钢尺进行距离丈量，并对丈量结果作一系列改正的距离丈距离丈量，并对丈量结果作一系列改正的距离丈量方法。量方法。2. 丈量步骤：丈量步骤：（1）室内检验钢尺（标准温度标准拉力）室内检验钢尺（标准温度标准拉力） 在室内标准温度标准拉力条件下检验钢尺的实在室内

6、标准温度标准拉力条件下检验钢尺的实际长度际长度l（2）标定直线（定线）标定直线（定线） 清理并整平场地后，用经纬仪定线，打上木清理并整平场地后，用经纬仪定线，打上木桩作标记。桩作标记。 （3）现场丈量）现场丈量 1）测桩顶高差：测桩顶高差：用水准仪对相邻桩顶进行高差用水准仪对相邻桩顶进行高差观测作为分段倾斜改正的依据观测作为分段倾斜改正的依据 2）距离丈量：距离丈量： （a）控制拉力，前后同时读数控制拉力，前后同时读数 （b）改变钢尺始端读数（几厘改变钢尺始端读数（几厘 米），观测米），观测3次（每两次尺段长之间的较差不能超次（每两次尺段长之间的较差不能超过过3mm），取三次平均值作为该尺段长

7、。），取三次平均值作为该尺段长。 3）记录现场温度：记录现场温度：读到读到0.5oC。 4）往返丈量往返丈量（4）成果整理成果整理 1）尺长改正：尺长改正： 2）温度改正：温度改正： 3）倾斜改正：倾斜改正： 4）尺段端水平距离：尺段端水平距离： 5）总距离：总距离： 6）精度评定：精度评定：lttlt)(0lhlldlh22htdlllldNiidD1MDDDDDk1平均平均返往llllld004. .1.5 距离丈量的误差来源距离丈量的误差来源 7记录误差记录误差6读数误差读数误差5其他误差其他误差4尺身不平尺身不平3对点投点对点投点误差误差2拉力误差拉力误差1定线误差定线误差误差来源误差

8、来源视距测量：视距测量：利用利用视距装置视距装置与与视距尺视距尺，一次照准，一次照准目标可同时测定地面上两点间的水平距离和目标可同时测定地面上两点间的水平距离和高差的方法。高差的方法。 精度：精度：一般一般 1/2001/300 最高最高 1/20001/2000用途：用途：碎部测量或较低级碎部测量或较低级 的控制测量的水平距离的控制测量的水平距离 和高程的测定。和高程的测定。4.2 视距量距视距量距4.2.1 视线水平时高差和视线水平时高差和水平距离计算水平距离计算 1. 基本原理基本原理 待测水平距离（仪器中心到视距尺的距离）待测水平距离（仪器中心到视距尺的距离） 待测两点的高差待测两点的

9、高差CKlsflpfsfdD)()/(pfld加常数加常数C0乘常数乘常数K=100vih仪器高仪器高i中丝读数中丝读数4. .2.3 视线倾斜的水平距离和高差计算视线倾斜的水平距离和高差计算 水平距离水平距离 高差公式高差公式视距测量要注意的两个问题：视距测量要注意的两个问题：（1）量仪器高；量仪器高；（2）保证仪器保证仪器 视距丝在视距尺范围内视距丝在视距尺范围内2cosKlD viKlh2cos21盘左盘右观测盘左盘右观测可提高精度可提高精度 1. 利用电磁波反射原理进行测距的方法（利用电磁波反射原理进行测距的方法（EDM）（1）光电测距）光电测距-光电测距仪（常用方法）光电测距仪（常用

10、方法）（2）微波测距）微波测距-微波测距仪微波测距仪2. 光电测距原理光电测距原理（1）脉冲法：脉冲法： 脉冲法特点：脉冲法特点：时间测定精度较低，导致距离时间测定精度较低，导致距离测定结果误差较大。精度仅达到米级。测定结果误差较大。精度仅达到米级。ctS214.3 电磁波测距电磁波测距S（2）相位法：相位法：观测光的双程路程的相位变化观测光的双程路程的相位变化 Ls为光波的半波长，为光波的半波长，为测得的相位差。为测得的相位差。 观测精度与波长的大小有关，波长越短误差越小。观测精度与波长的大小有关，波长越短误差越小。采用组合波长法来观测，用长波长观测大距离，用采用组合波长法来观测，用长波长观

11、测大距离，用短波长观测短距离。最高精度可达厘米级。短波长观测短距离。最高精度可达厘米级。3. 光电测距的测程划分光电测距的测程划分 短程短程（3km)3km) 中程中程（315km315km） 长程长程（15km15km以上）以上） （DCH-3DCH-3型最大型最大3km3km）2sLSWild 新新T2+DI1000Kern ME5000激光测距仪激光测距仪-世界上精度最高的测距仪世界上精度最高的测距仪喜利得（喜利得（HILTI）手持激光测距仪）手持激光测距仪PD30 产地：产地：德国德国 用途：用途：建筑施工与房产测量中的距离、面积、体积建筑施工与房产测量中的距离、面积、体积测量测量。

12、测距范围：测距范围：0.5200M 测距精度：测距精度：1.5MM主显示栏主显示栏显示测量或计算结果倾斜传感器倾斜传感器徕卡DISTO A8手持激光测距仪功能功能:管水准器管水准器提高水平测量精确度间接测量键间接测量键利用三角函数与勾股定理计算3数码瞄准器数码瞄准器便于白天测量时瞄准目标清除键清除键 测量延长片测量延长片从角落起测量背景灯背景灯黑暗中可读数橡胶保护橡胶保护提高对机身的保护,更坚固副显示栏副显示栏显示倾斜角或辅助测量结果 确定直线与标准方向的角度关系称为直线定向。确定直线与标准方向的角度关系称为直线定向。4.4.1 标准方向：标准方向：（1）真子午线方向：真子午线方向：通过地球表

13、面某点的真子午线通过地球表面某点的真子午线的切线方向。的切线方向。（2）磁子午线方向：磁子午线方向：磁针在地球磁场作用下，磁针磁针在地球磁场作用下，磁针自由静止时其轴线所指的方向。自由静止时其轴线所指的方向。（3）中央子午线（坐标纵轴）方向：中央子午线（坐标纵轴）方向：每高斯分带内每高斯分带内的中央子午线方向（即坐标纵轴方向）作为标准的中央子午线方向（即坐标纵轴方向）作为标准方向。方向。 4.4 直线定向直线定向4.4.2 直线方向的表示法直线方向的表示法（1）方位角：）方位角：由标准方向北端起，顺时针方向量测由标准方向北端起，顺时针方向量测到某直线的水平角（到某直线的水平角（注意：标准方向与

14、直线的位置注意：标准方向与直线的位置关系关系）。）。 1)真方位角真方位角A 2)磁方位角磁方位角Am 3)坐标方位角坐标方位角 方向线方向线OA的方位角的方位角 表示为：表示为：OA。 注意！注意！AO与与OA 方位角之间的关系方位角之间的关系（2 2）象限角：）象限角：由标准方向的由标准方向的北端北端或或南端南端开开始，依顺时针或反时针方向量至直线的始，依顺时针或反时针方向量至直线的锐角锐角，用，用R表示。四个象限：北东、北西、表示。四个象限：北东、北西、南东、南西。南东、南西。（3 3）象限角及方位角的关系）象限角及方位角的关系4.4.3 几种方位角之间的关系几种方位角之间的关系（1）真

15、方位角与磁方位角的关系真方位角与磁方位角的关系 -磁偏角磁偏角，东偏取正，西偏取负。，东偏取正，西偏取负。（2）真方位角与坐标方位角的关系真方位角与坐标方位角的关系 -子午线收敛角子午线收敛角，即地面上某点的真子午线方，即地面上某点的真子午线方向与该点中央子午线之间的夹角。在中央子午向与该点中央子午线之间的夹角。在中央子午线以东地区，各点的坐标轴方向偏在真子午线线以东地区，各点的坐标轴方向偏在真子午线的东边，故的东边，故为正，否则为负。为正，否则为负。 mAAA 罗盘仪测定磁方位角罗盘仪测定磁方位角陀螺仪测定真北方向。陀螺仪测定真北方向。4.5.1 罗盘仪测定直线的磁方位角罗盘仪测定直线的磁方

16、位角（1） 罗盘仪的构造：罗盘仪的构造：由望远镜、由望远镜、罗盘盒罗盘盒和基座和基座组成。组成。4.5 方位角测定方位角测定（2）磁方位角测定方法：）磁方位角测定方法： 1）安放、整平、安放、整平、对中对中罗盘仪罗盘仪 2）瞄准目标瞄准目标 3）松开磁针松开磁针 4）读数读数（3）注意事项）注意事项 1） 磁针能自由转动磁针能自由转动 2） 附近无铁器附近无铁器 3）避开高压线避开高压线 4）用毕或搬动时锁定磁针用毕或搬动时锁定磁针 4.5.2 陀螺经纬仪测定真方位角陀螺经纬仪测定真方位角（1）陀螺经纬仪构成：）陀螺经纬仪构成：由陀螺仪和经纬仪组合由陀螺仪和经纬仪组合而成。而成。（2）高速旋转

17、陀螺仪两个重要特征：）高速旋转陀螺仪两个重要特征： 1）定轴性：）定轴性：在无外力作用下，在无外力作用下，陀螺轴的方向陀螺轴的方向保持不变；保持不变； 2 2）进动性：）进动性：在陀螺轴在陀螺轴 受外力作用时，陀螺受外力作用时，陀螺 轴将按一定的规律产轴将按一定的规律产 生进动。生进动。旋转轴方位旋转轴方位 向外力矩作用方向运向外力矩作用方向运 动动陀螺仪定向原理陀螺仪定向原理 Y/JTG-1陀螺经纬仪陀螺经纬仪厂家：厂家：西安测绘研究西安测绘研究所研制，西安所研制，西安1001工工厂生产厂生产一次定向中误差：一次定向中误差： 7一次定向测量时间：一次定向测量时间： 20min仪器主机重量：仪器主机重量： 17kg使用环境温度：使用环境温度： -10+45（3）真北方向测定方法（逆转点法