第四章-距离测量与直线定向

第四章距离测量与直线定向

DistanceMeasurementandAlign第四章距离测量与直线定向

测量距离的主要方法有距离丈量、光学视距法测距和光电测距仪测距等。第一节距离丈量的一般方法第二节钢尺精密量距的方法第三节

视距测量第四节

红外光测距仪简介第五节

直线定向小结内容回顾5.1

距离丈量的一般方法5.1.0TypesofDistanceMeasurement5.1.1丈量工具5.1.2直线定线5.1.3平坦地面距离丈量方法5.1.4倾斜地面距离丈量方法5.1.5距离丈量的注意事项TypesofDistanceMeasurementTypesofDistanceMeasurementTypesofDistanceMeasurementMethodsofMeasurementPacingAccuracy1:100TapingAccuracy1:10,000ElectronicDistanceMeasurement(EDM)Accuracy1:10,000to1:100,000PacingPracticalmeasureofdistance.Don'ttrytopaceoutonemetrewitheverystep.Walkcasuallyover100mcountingthenumberofsteps.Workoutthelengthofacasualstepandusethisinstead.Varieswithuphill,downhill,andyourage.LowaccuracyNoequipmentneededTaping(orchaining)chainageisappliedtomeasurementwithasteeltapeorsynthetictape(plasticorfiberglass).Allstandardinlengths100m,50m,30m,20m.Itisfairlyquick,easyandcheap,andhenceisthemostcommonformofdistancemeasurement.Unfortunately,chainageispronetoerrorsandmistakes.Forhighaccuracy,steeltapeshouldbeusedwhichisgraduatedinmmandcalibratedunderstandardtemp(20degree)andtension(5kg).Becareful,easilybreak.Synthetictapeismoreflexiblegraduatedin10mm5.1.1丈量工具一、钢尺steelrule端点尺是以尺的最外端作为尺的零点。刻线尺是以尺前端的一刻线作为尺的零点。小钢尺SteelRule皮尺MeasuringTap测绳MeasuringLineMeasuringwheelsTapesinlengthsupto100ft5.1.1丈量工具三、其它附件花杆rangingrods测钎markingpins垂球plumbbob如何量距？点的标定打木桩一、点的标定二、直线定线5.1.2直线定线二、直线定线

当两个地面点之间的距离较长或地势起伏较大时，需要分成几个尺段进行丈量。为使多个尺段沿已知方向进行，需要在两点间的直线上再标定一些点位，这一工作称为直线定线。如何定线?目估法定线经纬仪定线5.1.2直线定线5.1.2直线定线甲乙ABCD5.1.3平坦地面距离丈量方法DistanceD=n×l+q

l—整尺长q—余尺长5.1.4倾斜地面距离丈量方法2、平量法1、斜量法5.1.4倾斜地面距离丈量方法距离要往返丈量量距精度以相对误差(relativeerror)表示，通常化为分子为1的分数形式。一般丈量的精度通常要小于1/30005.1.5距离丈量的注意事项认清尺面零点。定线准确、拉力均匀、尺面水平，对点精确。要校核测钎总数。注意测尺的保护。5.2钢尺精密量距的方法5.2.1准备工作5.2.2丈量方法5.2.3尺段长度计算5.2.4钢尺量距的误差来源5.2.1准备工作1、清理场地2、定线

用经纬仪进行定线，依次定出比钢尺一整尺略短的A1、12、23……等尺段。在各尺段端点打下大木桩。3、测量桩顶高程

要用水准测量方法测出各桩顶的高程，以便进行倾斜改正。4、钢尺检验5.2.2丈量方法用经过检定的钢尺丈量相邻两木桩之间的距离。每尺段要移动钢尺位置丈量三次，三次测得的结果的较差一般不得超过2mm。每量一尺段都要记录测量温度和使用的拉力。5.2.3尺段长度计算1、尺长改正Taplengthcorrection2、温度改正Temperaturecorrection3、倾斜改正inclinationcorrection钢尺长度方程式Lengthofsteelrule5.2.4钢尺量距的误差来源定线误差尺长误差温度误差拉力误差尺子不水平的误差钢尺垂曲和反曲的误差5.3视距测量

在测绘村镇现状图和城市地籍调查中，由于一些村镇街道狭窄、交通拥挤、通视不好，给钢尺量距带来很大困难，不少单位为了克服这一困难、采用经纬仪视距测量来测距。

5.3.1视距测量的原理

5.3.2视距测量的观测和计算

5.3.3视距测量的误差来源5.3.1视距测量的原理

1、视线水平时的测距原理

MNFp&fdDD=d+f+&d/f=l/p→d=f/p*llD=f/p*l+f+&D=Kl+C

（K—乘常数Ｃ－加常数）vihBAhAB=i-v

（i－仪器高v－中丝读数）

AB水准面令K=f/pC=f+&2、视线倾斜时的测距原理MNOM'N'LL=Kl′l'=lcosα

L=Klcosα

D=LcosαBAhABVląD=Klcos2αhAB+v=i+1/2Klsin2αD此路不通hAB=1/2Klsin2α+i-vl'5.3.2视距测量的观测和计算一、视距观测在A点安置仪器（对中，整平），量取仪器高。在待测点竖立视距尺，注意立直。瞄准视距尺，分别读取上、下、中三丝的读数，计算视距间隔。读取竖盘读数，并计算竖直角。计算出水平距离和高差。5.3.2视距测量的观测和计算二、视距计算测站点号上丝尺间隔m竖盘读数竖直角水平距离中丝高差主值修正值i-v高差i下丝0A13240493873254+2280349.20915712.121-0.2611.851.311817相对误差视距测量D=Klcos2αhAB=1/2Klsin2α+i-v23.5637.8935.4336.3837.67α原理：c2=a2+b2-2abCOSC5.3.3视距测量的误差来源1、读数误差2、视距尺倾斜引起的误差3、视距常数K不准确的误差4、折光差的影响5.4

红外光测距仪简介5.4.1分类5.4.2测距原理5.4.3观测结果的改正5.4.1分类1、按测程来分: 短程(＜3km)、 中程(3—15km)

远程(＞15km)

2、按载波来分：微波测距仪光电测距仪光源激光光源红外光源

望远镜式激光测距仪5.4.1分类

手持激光测距仪

红外测距仪5.4.2测距原理

仪器发射的光束由A至B，经反射镜反射后又返回到仪器。设光速c为已知，如果光束在待测距离D上往返传播的时间(time)t2D

已知，则距离D可由下式求出: D=½C*t2D

测定t2D

的方法:脉冲式(impulse)测距相位式(phase)测距脉冲法测距测程大，但由于是直接测定传播时间，由于测时精度较低，所以距离误差较大，现多采用相位法间接测时，测距精度高。

通过测定发射的调制光波与回收光波之间的相位差，并按一定的关系换算为距离。红外光调制光往返棱镜发射接收光源工作原理框图调制器高频信号发生器接收器相位计显示器反射棱镜测距仪及棱镜5.4.2测距原理5.4.3观测结果的改正1、加常数改正2、乘常数改正3、气象改正4、倾斜改正回顾review测量学定义 研究地球及地球表面的自然物体和人造物体的形状、位置和大小，确定地面点的坐标的学科。地面点位置的表示方法 在几何学中:由x、y、z坐标来表示。 在测量学中:由特定的地理坐标系统和高程来表示。

高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系5.5

直线定向Orientation5.5.1标准方向的种类5.5.2几种方位角之间的关系

5.5.3坐标方位角的推算5.5.4象限角

5.5.1标准方向的种类

2、磁子午线方向:磁针在地球磁场的作用下，自由静止时其轴线所指的方向。

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

5.5.1标准方向的种类3、坐标纵轴方向：

高斯投影带所在中央子午线方向。5.5.1标准方向的种类直线定向:确定直线与标准方向之间的水平角度。

直线的方位角azimuth:

由标准方向的北端起，顺时针量至某直线的水平角。取值范围为0-360°真方位角trueazimuth

磁方位角magneticazimuth坐标方位角gridazimuth

A真北Am磁北X5.5.2几种方位角之间的关系1、真方位角与磁方位角

过地面上某点的真子午线方向与磁子午线方向常不重合，两者之间的夹角称为磁偏角δ，磁针北端偏于真子午线以东称东偏，偏于真子午线以西称西偏。

α真

=α磁

+δX真北磁北2、真方位角与坐标方位角 地面点某一点的真子午线方向与中央子午线之间的夹角，称为子午线收敛角γ。

α真

=α+γ3、磁方位角与坐标方位角

α=α磁

+δ-γ5.5.2几种方位角之间的关系X真北磁北5.5.3坐标方位角的推算1、坐标方位角的正、反算反算坐标方位角：正算坐标：XYABAB△X△YS5.5.3坐标方位角的推算2、正、反坐标方位角

：直线A—B的正坐标方位角：直线A—B的反坐标方位角

两者相差180°。αBA=αAB+180°αAB<180°αBA=αAB-180°

αAB>

180°ReverseBearingsLineAzimuthsCD128o20’DC308o20’正、反坐标方位角正、反坐标方位角若AB=50°则BA=若AB=150°则BA=若AB=250°则BA=ABXXABBA？5.5.3坐标方位角的推算3、坐标方位角的推算左角：角度观测值位于前进方向的左边。右角：角度观测值位于前进方向的右边。ABCDEFBCDEFAGXY

12=150°1=100°

求23=？11234223=12－=12＋1

－180°12231223=12－1

＋180°2、右角公式：前一边的方位角=后一边方位角＋观测左角±180°前一边的方位角=后一边方位角－观测右角±180°1、左角公式：5.5.3坐标方位角的推算终边方位角推算若已知AB边方位角，及各转折角（水平角）要求CD边的方位角？AB1234CD01345nB1=AB＋0－18012=B1＋1－18023=12＋2－18034=23＋3－18045=34＋4－1805C=45＋5－180CD=5c＋n－180

CD=AB＋∑－n·180°ABCD25＋计算举例求BC=？求CD=？求DA=？ABCD9530125045186825301451900AB=160°BC=AB＋B－180°=160°＋145°19°00°－180°=125°19°00°CD=BC＋C－180°=125°19°00°＋50°45°18°－180°=356°04°18°DA=