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1、第四章 距离测量及直线定向 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室1第一页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室2第第4章章 距离测量与直线定向距离测量与直线定向距离测量是测量三项基本工作之一距离测量是测量三项基本工作之一.距离测量的方法主要有距离测量的方法主要有:1.钢尺钢尺(皮尺皮尺)量距量距.2.视距测量视距测量 3.光电测距光电测距要确定地面点的平面位置要确定地面点的平面位置,还必须测定直线还必须测定直线的方向的方向,即直线定向即直线定向第二页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室3视距测量图第三页
2、，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室4利用调制波波长测距B测距仪测距仪反光棱镜反光棱镜S电磁波测距电磁波测距电磁波测距图A第四页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室5 第第4 4章距离测量与直线定向章距离测量与直线定向 4.1 4.1 钢尺量距钢尺量距 4.2 4.2 视距测量视距测量 4.3 4.3 红外线测距仪及全站仪红外线测距仪及全站仪 4.4 4.4 直线定向直线定向 第五页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室64.1 钢尺量距钢尺量距1.1.钢卷尺钢卷尺 尺长与规格：尺长
3、与规格：2020米、米、3030米、米、5050米，钢质，涂塑或不涂塑。米，钢质，涂塑或不涂塑。刻度与注记：毫米刻度，注记厘米、分米、米。零分划位置刻度与注记：毫米刻度，注记厘米、分米、米。零分划位置有不同，分有不同，分刻线尺刻线尺和和端点尺端点尺两种。两种。4.1.1 4.1.1 量距用的工具量距用的工具:钢卷尺，花杆，测钢卷尺，花杆，测钎钎一般量距方法一般量距方法 量距相对精度量距相对精度1 120002000 1 150005000 精密量距方法精密量距方法 量距相对精度量距相对精度1 11010000000 1 140000400002.2.花杆花杆 定线用（量距时标定直线量距的前进方
4、向）定线用（量距时标定直线量距的前进方向）3.3.测钎测钎 量距时在地面标定尺段端点位置。量距时在地面标定尺段端点位置。第六页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室7端点尺 刻线尺测钎测钎 花杆花杆皮尺皮尺 测绳测绳钢卷尺钢卷尺第七页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室84.1.2 4.1.2 直线定线直线定线1.1.两点间目估定线两点间目估定线2.2.两点间互不通视定线两点间互不通视定线3.经纬仪定线经纬仪定线:如果量距要求的精度较高如果量距要求的精度较高,可在其端点可在其端点A安置经安置经纬仪定线纬仪定线.第八页，本
5、课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室94.1.3 丈量方法（往返丈量丈量方法（往返丈量)）距离用下式计算：距离用下式计算：D=nl+l 式中：式中：l整尺段的长度；整尺段的长度；n丈量的整尺段数；丈量的整尺段数；l零尺段长度。零尺段长度。往返丈量较差往返丈量较差 D=D往往-D返返距离平均值距离平均值 D平平=（D往往-D返返）相对误差相对误差 K=1.在平坦地面丈量在平坦地面丈量第九页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室102.2.倾斜地面丈量SDh (1)斜量法斜量法:地面坡度均匀，将量得的倾斜距离地面坡度均匀，将量得
6、的倾斜距离S归算成水平距离归算成水平距离D。高差。高差h用水准仪测定。用水准仪测定。或水平距离：水平距离：(2)在倾斜地面平量在倾斜地面平量第十页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室11量距相对精度可达量距相对精度可达1 1万万 1 4万。万。3.钢尺量距的精密方法钢尺量距的精密方法精密量距时采取的精密量距时采取的措施：措施：1.用检定过的钢尺；用检定过的钢尺；2.经纬仪定线；经纬仪定线；3.钉尺段桩钉尺段桩(概量得概量得)，用水准仪测量桩间高差；，用水准仪测量桩间高差；4.对钢尺施加固定拉力，并测量温度；对钢尺施加固定拉力，并测量温度；5.对量距结果加三
7、项改正数。对量距结果加三项改正数。第十一页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室12三项改正数三项改正数4.1.4 钢尺量距的成果整理钢尺量距的成果整理每尺段经改正后的水平距离：每尺段经改正后的水平距离：总的水平距离总的水平距离：第十二页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室134.1.5 钢尺检定钢尺检定 目的：求得钢尺两端点刻划间的实际长度。目的：求得钢尺两端点刻划间的实际长度。方法：用钢尺对一段精确的标准长度进行丈量，从而求得钢尺方法：用钢尺对一段精确的标准长度进行丈量，从而求得钢尺的的尺长改正数尺长改正数。该检定场
8、地也称为。该检定场地也称为“比尺场比尺场”。L比尺场示意图 0 钢尺名义长(m)；t0 标准温度，一般取20；d 尺长改正值(mm)；t 丈量时温度()钢的膨胀系数，1.210-5/；1.1.尺长方程式：尺长方程式：=0+d+(t-t0)0第十三页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室14 4.2 4.2 视距测量视距测量4.2.1 视距测量概述视距测量概述视距测量是一种间接测距方法视距测量是一种间接测距方法;它它利利用用望望远远镜镜内内十十字字丝丝分分划划板板上上的的视视距距丝丝及及刻刻有有厘厘米米分分划划的的视视距距标标尺尺(地地形形塔塔尺尺或或普普通通
9、水水准准尺尺)，根根据据光学原理可以同时测定两点间的水平距离和高差光学原理可以同时测定两点间的水平距离和高差.其中测量距离的相对误差约为其中测量距离的相对误差约为1/3001/300，低于钢尺量距；，低于钢尺量距；测定高差的精度低于水准测量测定高差的精度低于水准测量;视距测量广泛用于地形测量的视距测量广泛用于地形测量的 碎部测量中。碎部测量中。第十四页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室154.2.2 视准轴水平时的视距计算公式视准轴水平时的视距计算公式AB为待测距离，在A点安置经纬仪，B点竖立视距尺，设望远镜视线水平，瞄准B点的视距尺，此时视线与视距尺垂
10、直。第十五页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室164.2.3 三角高程测量公式三角高程测量公式(1)水平距离公式:(2)初算高差:(3)高差公式:第十六页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室17 4.3 4.3 红外测距的测距原理红外测距的测距原理 基本公式:c0光在真空中的速度光在真空中的速度ng光在大气中传输的折射率光在大气中传输的折射率t光波在光波在AB间往返传输时间间往返传输时间第十七页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室18 4.4 直线定向4.4.1 直线定向的概念确
11、定地面上两点之间的相对位置，仅知道两点之间的水平距离是不够的，还必须确定此直线与标准方向之间的水平夹角。确定直线与标准方向之间的水平角度称为直线定向。第十八页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室19标准方向的种类 1 真子午线方向 通过地球表面某点真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向，真子午线方向是用天文测量方法或用陀螺经纬仪测定的。2 磁于午线方向 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。磁子午线方向可用罗盘仪测定。第十九页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室20标准方向的种类 3
12、 坐标纵轴方向(中央子午线方向)第一章已述及，我国采用高斯平面直角坐标系，每一6带或3带内都以该带的中央子午线为坐标纵轴方向。因此，该带内直线定向，就用该带的坐标纵轴方向作为标准方向。如假定坐标系，则用假定的坐标纵轴(X轴)作为标准方向。第二十页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室214.4.2 表示直线方向的方法 测量工作中，常采用方位角来表示直线的方向。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，其角值从0 36 360。由不同的标准方向所得到的方位角，分别为：真方位角：A 磁方位角：Am 坐标方位角：标标准准方方向向O OP
13、P第二十一页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室22坐标方位角与磁方位角的关系 若已知某点的磁偏角与子午线收敛角，则坐标方位角与磁方位角之间的换算式为 为磁坐偏角第二十二页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室23 当标准方向为坐标纵轴当标准方向为坐标纵轴(中央子午线中央子午线)方向时，直线的方方向时，直线的方位角称为位角称为坐标方位角坐标方位角(，简称方向角，简称方向角)。X XY YA AB B ABAB例例1 1：已知已知 CDCD=787820202424，JKJK=32632612123030，求求 DCDC，
14、KJKJ：各点的坐标纵轴方向都是平行的，所以，一条直线有各点的坐标纵轴方向都是平行的，所以，一条直线有两个相差两个相差180180的方位角，互称为正、反方位角。的方位角，互称为正、反方位角。1 1、正、反方位角关系、正、反方位角关系 BABA ABAB BABA=ABAB 180180解：解：DCDC=25825820202424 KJKJ=14614612123030 4.4.3 正、反坐标方位角及其推算第二十三页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室24 2323 1212 B1B1已知：已知：ABAB=76762020，B B=1851854242，1
15、 1=2112110808，2 2=1501504545 求：求：B1B1、1212、23231 12 2A AB B ABAB 1 1 2 2 B B解：解：B1=B1=BA+BA+B B =AB+AB+B B-180-180 =76=762020+1851854242-180-180 =82 =820202 12=12=1B+1B+1=1=B1-180B1-180+1=1131=1131010 23=23=21+21+2=2=12-18012-180+2=832=835555方位角推算公式：方位角推算公式：方位角的推算 如出现大于360应减去360如出现负值，应加上360第二十四页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室254.4.4 坐标正反算OyxAB1 1、坐标正算：根据已知边长和方位角，由已知点、坐标正算：根据已知边长和方位角，由已知点 坐标计算待定点坐标坐标计算待定点坐标第二十五页，本课件共有26页 2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室262 2、坐标反算：已知两点坐标反求某边的边长和方位角、坐标反算：已知两点坐标反求某边的边长和方位角OyxAB注：计算出的注：计算出的 ABAB ，应根据，应根据X X、Y Y的正负，的正负，判断其所在的象限。判断其所在的象限。第二十六页，本课件共有26页