工程测量距离测量与直线定向

工程测量距离测量与直线定向第一页，共二十八页，2022年，8月28日第四、五章距离测量与直线定向4-1钢尺量距量距的工具钢尺：最常用有30m、50m两种注意零点的位置！花杆、测钎、垂球、弹簧秤、温度计第二页，共二十八页，2022年，8月28日4-1-1钢尺量距的一般方法量距的工具直线定线

当两点之间的距离较长或地势起伏较大时，须分段丈量

一般量距用目视定线即可距离偏离5cm10cm20cm30m0.16mm0.67mm2.67mm?第三页，共二十八页，2022年，8月28日4-1-1钢尺量距的一般方法量距的工具直线定线量距方法

1．平坦地区的距离丈量

量距精度以相对误差表示，并将其换算为分子为1的分数形式，精度一般不低于1/3000|往测–返测|/往返均值=1/M

可把尺子放在地面上进行,在整尺的地方插一测钎,丈量至少往返测各一次。D=nL0+△L0第四页，共二十八页，2022年，8月28日4-1-1钢尺量距的一般方法量距的工具直线定线量距方法1．平坦地区的距离丈量

2．倾斜地面的距离丈量

①平量法②斜量法第五页，共二十八页，2022年，8月28日4-1-2钢尺量距的精密方法

普通方法只能达到1/1000-1/5000，精密方法可以达到1/10000-1/40000，所使用的钢尺必须经过检定，测量时使用拉力计和温度计。经纬仪定线概量分段，每段略短于尺长；打木桩、做标记尺段丈量

施标准拉力，同时读数，每段移动钢尺位置量3次，估读到0.5mm测定各段高差水准测量，往返进行，互差不超过±10mm第六页，共二十八页，2022年，8月28日4-2钢尺量距的精密方法经纬仪定线尺段丈量测定各段高差尺段改正计算①尺长改正

△Ld＝(L′－L0)L/L0

△Ld＝(30.0025－30)x29.8652/30=0.0025②温度改正

△Lt＝α(t℃－t0℃)L△Lt＝1.2x10-5x(25.8－20)x29.8652=0.002130米尺子每℃差0.36mm;50米尺子每℃差0.6mm③倾斜改正

△Lh＝－h2/2L△Lh＝－(-0.152)2/(2x29.8652)=-0.0004

第七页，共二十八页，2022年，8月28日4-2钢尺量距的精密方法经纬仪定线尺段丈量测定各段高差尺段改正计算计算全长和相对误差计算往返测的各自长度相对误差=|往测–返测|/往返均值钢尺的检定到检定机构的比长台进行尺长方程式:lt＝l0+△l

+αl0(t－t0)第八页，共二十八页，2022年，8月28日4-1-3钢尺量距的误差分析一、定线误差二、尺长误差尺长误差具有系统积累性，它与所量距离成正比三、温度误差用温度计测定的是空气的温度，而不是钢尺本身的温度

四、拉力误差五、尺子不水平的误差30m尺子2.6kgf导致1mm误差;50m尺子1.7kgf导致1mm误差第九页，共二十八页，2022年，8月28日4-1-3钢尺量距的误差分析六、钢尺垂曲和反曲的误差

ABf△f=-8f2/3L0

△Lf＝－(L/L0)3.△f七、丈量本身的误差第十页，共二十八页，2022年，8月28日4-3光电测距仪简介概况

1941年瑞典物理学家Bergstrand在研究光速时开发了高精度测量时间的技术1948年瑞典AGA厂推出了第一台光波测距仪

自20世纪50年代以来，随着需求的增长和光学、微电子学的发展，出现了红外测距、微波测距、激光测距技术，统称为电磁波测距技术

电磁波测距技术大大减轻了距离测量的劳动强度，也大大提高了作业精度和速度第十一页，共二十八页，2022年，8月28日4-3光电测距仪简介概况分类1.

按载波分①微波测距仪②激光测距仪③红外光测距仪2.按测程分①短程测距仪(<5km)②中程测距仪(5-15km)③远程测距仪(>15km)第十二页，共二十八页，2022年，8月28日4-3光电测距仪简介概况分类电磁波测距原理

设电磁波在测距仪与反光镜之间往返的时间为t,则测距仪至反光镜的距离:其中C=C0/nC0为光在真空中的传播速度C0=299792458m/s

n为大气折射率,与测距仪所用光源的波长λ

，测线上的气温t,气压P和湿度e有关。要保证±lcm的测距精度，时间测定要准确到6.7×10-lls,这是难以做到的。因此，大多采用间接测定法来测定。第十三页，共二十八页，2022年，8月28日4-3光电测距仪简介电磁波测距原理1．脉冲式测距

由测距仪的发射系统发出光脉冲，经被测目标反射后，再由测距仪的接收系统接收，测出这一光脉冲往返所需时间间隔t的钟脉冲的个数以求得距离S。由于计数器的频率一般为300MHz(3x108Hz)，测距精度为O.5m，精度较低。

2．相位式测距

由测距仪的发射系统发出一种连续的调制光波，测出该调制光波在测线上往返传播所产生的相位移，以测定距离S。红外光电测距仪一般都采用相位式测距。

第十四页，共二十八页，2022年，8月28日4-3光电测距仪简介我们把λ/2叫作测距仪的“尺长”第十五页，共二十八页，2022年，8月28日4-3光电测距仪简介电磁波测距原理2．相位式测距

设光从发射器发出，抵达反光镜后返回仪器的接收器，称为信号2。而从发射器发出的光分出一路直接进入处理装置，称为信号1。则信号1和2之间存在相位差Δφ和整周数N利用测相器可测定Δφ，但而不能求得“整周数N”。因此只可以求得“余长”，而不能求得整长。第十六页，共二十八页，2022年，8月28日4-3光电测距仪简介电磁波测距原理2．相位式测距

短程的电磁波测距仪常用砷化镓GaAs发出的红外激光波长约0.87μm。显然是不能用它做测距信号的。

无线电技术可以对电磁波的振幅、频率、相位加以调制使其随时间按一定的规律变化。

在GaAs激光器上注入按规律变化的电流后可以使激光器按同样的规律改变发光的强度。调制波的频率远小于红外激光的频率。第十七页，共二十八页，2022年，8月28日4-4光电测距仪简介

由于测相器只能测定不足一周的“尾数”，所以，如果我们选择调制光的频率对应的“尺长”足够我们的测程（比如10km）,则我们只要测出“尾数”就可以了

但是，测相的精度是有限的。仪器测相的精度一般为1/1000，显然，测尺越长，测距的的精度越差。

解决办法：用几把不同尺长的测尺来测量，长的测大数，短的测尾数；这样既可以扩大测程又可以保证精度。第十八页，共二十八页，2022年，8月28日4-4光电测距仪简介电磁波测距原理2．相位式测距

测尺长度10m100m1km10km100km测尺频率15MHz1.5MHz150KHz15KHz1.5KHz测量精度1cm10cm1m10m100m1．脉冲式测距

测距仪的标称精度mD=±(a+b·D)5mm+1ppm;3mm+2ppm第十九页，共二十八页，2022年，8月28日本章作业

教材第73页思考题第5题习题第１题第二十页，共二十八页，2022年，8月28日第五章直线定向确定直线与标准方向之间的水平角度称为直线定向。

５－１标准方向的种类1．真子午线方向

通过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

2．磁子午线方向

磁子午线方向是磁针在地球磁场的作用下，磁针自由静止时其轴线所指的方向3．坐标纵轴方向

用高斯投影后该带的坐标纵轴（X轴）方向作为标准方向第二十一页，共二十八页，2022年，8月28日5-2方位角标准方向的种类表示直线方向的方法（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

几种方位角之间的关系1．真方位角与磁方位角之间的关系

A真=A磁+δ

（我国+6º~-10º，北京-5º50’）2．真方位角与坐标方位角之间的关系

A真=α坐+γ

γ=（L-L0）SinB第二十二页，共二十八页，2022年，8月28日5-2方位角几种方位角之间的关系1．真方位角与磁方位角之间的关系

A真=A磁+δ

2．真方位角与坐标方位角之间的关系

A真=α坐+γ

3．坐标方位角与磁方位角之间的关系

α坐=A磁+δ-γ

“三北”之间的关系第二十三页，共二十八页，2022年，8月28日5-2方位角正、反坐标方位角测量中的直线具有方向性

通过起点A的坐标纵轴方向与直线AB所夹的坐标方位角αAB，称为直线AB的正坐标方位角

过终点B的坐标纵轴方向与直线BA所夹的坐标方位角，称为直线AB的反坐标方位角(是直线BA的正坐标方位角)。

显然有：

αBA

=

αAB+180º

测量工作中均采用坐标方位角进行直线定向!!？第二十四页，共二十八页，2022年，8月28日5-2方位角正、反坐标方位角坐标方位角的推算

从已知边开始，通过观测各条边之间的水平夹角，即可推算各条边的坐标方位角

α下=

α上+β左+180º

α下=

α上-β右+180º