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1、第四章 距离测量和直线定向第1页第四章 距离测量和直线定向125678910111314CDE34第2页4.1 距离测量一 测量中距离及其测量方法二 测距工具三 直线定线四 钢尺量距五 光电测距第3页4.1 距离测量(一)测量中距离：测量中距离：两点间水平距离水平距离,即地面上两点投影到水平面上直线距离。距离测量方法：距离测量方法：直接测距:钢尺皮尺等丈量工具;间接测距:用光学经纬仪和三角几何关系测算水平距离;光电测距:电磁波测距仪.第4页4.1 距离测量(二)量测工具量测工具:钢卷尺,布卷尺(皮尺),测绳,光电测距仪,光学视距仪等.辅助工具辅助工具:测钎,花杆和垂球等.第5页4.1 距离测量
2、(二)钢尺钢尺1 材料材料:薄钢,宽10-15mm;长30-50m等几个.2 分划分划:以厘米为基本分划,适合用于普通量距;以厘米为基本分划,尺端第一分米内有毫米分划;以毫米为基本分划.后两种适合用于精密量具.3 零点位置零点位置:端点尺:零点位于尺端;(易磨损)刻线尺:以尺前端零分划线为零点.4 名义长度名义长度:钢尺刻划线最大注记值.第6页4.1 距离测量(三)直线定线直线定线 当地面上两点间距离较远或地表起伏较大时,为使量距方便,可分成几段进行丈量，在两点连线上标定出若干个分段点.目估定线目估定线:仪器定线仪器定线:标杆定线经纬仪定线三点一线原理,精度不高.精度较高.第7页4.1 距离测
3、量(四)钢尺量距钢尺量距普通量距普通量距:每丈量一个尺段,只需准确到厘米级.精密量距精密量距:读到毫米读数较为准确测距方法.普通量距普通量距平坦地面距离丈量平坦地面距离丈量倾斜地面距离丈量倾斜地面距离丈量 第8页4.1 距离测量(四)平坦地面距离丈量平坦地面距离丈量1.先定线后丈量或边定线边丈量2.l-钢尺长;n-整尺段个数;l-不足一整尺余长(cm).两人进行,尺放在地面上,往返各一次.第9页4.1 距离测量(四)4.若满足精度要求,取往返测距平均值作为最终结果.3.精度衡量指标:平坦地域：K1/D往往测距离；D返返测距离相对误差K第10页例：用例：用30m长钢尺往返丈量长钢尺往返丈量A、B
4、两点间水平距离，丈量两点间水平距离，丈量结果分别为：往测结果分别为：往测4个整尺段，余长为个整尺段，余长为19.98m；返测；返测4个整尺段，余长为个整尺段，余长为20.02m。计算。计算A、B两点间水平距离两点间水平距离DAB及其相对误差及其相对误差K。解：解：第11页4.1 距离测量(四)倾斜地面距离丈量倾斜地面距离丈量 1.平量法平量法:地面起伏不大,缓坡.将待测距离分段,目估使钢尺水平,利用测钎或垂球使钢尺端点投影到地面.第12页沿斜坡丈量出AB斜距L,并测出地面倾角 .4.1 距离测量(四)2.斜量法斜量法:倾斜地面，坡度改变均匀a.b.沿斜坡丈量出AB斜距L,并测出AB两点间高差h
5、.相对误差相对误差K1/1000第13页式中 lt 钢尺在温度t时实际长度；l0 钢尺名义长度；整尺段尺长更正数(lt-l0)；膨胀系数,1.2510-6m/；检定时标准温度；实测时温度。4.1 距离测量(四)钢尺精密量距钢尺精密量距钢尺检定钢尺检定尺长公式尺长公式第14页4.1 距离测量(四)p 尺长更正尺段距离计算尺段距离计算尺长更正数p 温度更正温度更正数p 倾斜更正倾斜更正数第15页4.1 距离测量(四)1.清理场地，直线定线2.尺段测量：每尺段移动刚尺位置测三次，三次之差不超出23mm，取均值得到该尺段斜距,同时记下温度t.而且需进行往返测量。AABB123453.测定尺段高差h钢尺
6、精密量距测量过程钢尺精密量距测量过程第16页4.1 距离测量(四)4.尺段距离计算5.距离全长和相对误差计算D往，D返，K，D均第17页尺长更正：尺长更正：温度更正：温度更正：倾斜更正：倾斜更正：例例4-1 用某钢尺用某钢尺量得AB直线长度为18.8995m，测量时温度为测量时温度为27.5，两点高差为，两点高差为-0.065m，已知其尺长方程式为：，已知其尺长方程式为：l=30m+0.0025m+12.51010-6-6(t-20)30m，试分，试分别计算分别计算尺长更正、温度更正、倾斜更正和别计算分别计算尺长更正、温度更正、倾斜更正和A、B间水平距离间水平距离。水平距离：水平距离：4.1
7、距离测量(四)第18页4.1 距离测量(四)5.钢尺量距误差起源钢尺量距误差起源p 尺长误差尺长误差p 定线误差定线误差p 倾斜误差倾斜误差p 温度误差温度误差p 拉力误差拉力误差p 人工影响人工影响p 钢尺垂曲和反曲误差钢尺垂曲和反曲误差p 环境影响环境影响第19页4.1 距离测量(五)光电测距光电测距(电磁波测距)1.原理原理:以电磁波作为载波,传输光电信号,经过测定电磁波在两点间往返传输时间来计算两点间距离.c:电磁波传输速度,t:传输时间第20页4.1 距离测量(六)2.测距仪分类测距仪分类:按载波载波不一样:光电测距仪(激光和红外光)微波测距仪(微波)按测定传输时间方式测定传输时间方
8、式不一样:相位式测距仪;国产DM-30型,瑞士DI5S型等按测程测程不一样:短程,不超出5km中程,5-20km远程,超出20km(激光测距仪)红外光电测距仪脉冲式测距仪;国产AJG-751型,瑞士DIOR3002S型等第21页4.1 距离测量(六)3.短程红外测距仪及其应用短程红外测距仪及其应用:(1)外观外观:安装在经纬仪上，能同时观察水平角,竖直角和距离.(2)仪器安置仪器安置:置于端点,对中,整平,固定,开机,同时安置反射棱镜.(3)测量测量:a 先测竖直角;b 测距离 l;3-5次,若|max-min|5mm,取平均值,作为一测回.c 结果整理:倾斜更正倾斜更正:气象更正气象更正第2
9、2页4.2 直线定向直线定向二 标准方向三 定向用角度四 地面点坐标测算一 目五 方位角测量第23页4.2 直线定向目标准方向标准方向?直线定向直线定向:确定一直线与标准方向标准方向之间水平角度工作.()(),yyxDAOyxxBBBABABABAByxAA第24页4.2 直线定向直线定向标准方向(一一)三个标准方向三个标准方向1 真子午线方向真子午线方向过地球表面某点真子午线切线方向.2 磁子午线方向磁子午线方向地球表面某点上磁针自由静止时其轴线所指方向.真北方向真北方向:真子午线北端所指方向。确定方法确定方法:天文观察,陀螺经纬仪.磁北方向磁北方向:磁子午线方向北端所指方向.确定方法确定方
10、法:罗盘仪.第25页4.2 直线定向直线定向标准方向3 坐标纵轴方向坐标纵轴方向(坐标坐标(轴轴)北方向北方向)测量工作中采取高斯平面直角坐标系,平行于该坐标系纵轴方向.坐标北方向坐标北方向:坐标纵轴北端所指方向（x轴正向）.确定方法确定方法:高斯投影.第26页4.2 直线定向直线定向 标准方向(二二)三个标准方向之间关系三个标准方向之间关系1.真子午线方向与磁子午线方向之间关系真子午线方向与磁子午线方向之间关系磁偏角磁偏角 :磁北磁北真北西偏东偏-+O东偏东偏:磁北方向偏向真北方向以东.西偏西偏:磁北方向偏向真北方向以西.过一点磁子午线方向与过该点真子午线方向之间夹角.我国各地磁偏角改变范围
11、:影响原因:地点,外界原因.第27页4.2 直线定向直线定向 标准方向2.真子午线方向与坐标纵轴方向之间关系真子午线方向与坐标纵轴方向之间关系子午线收敛角子午线收敛角 :过一点真子午线北方向与坐标纵线北方向之间夹角.正值正值:东偏,坐标北方向偏向真北方向东侧.负值负值:西偏,坐标北方向偏向真北方向西侧.子午线收敛角计算子午线收敛角计算:轴北轴北真北西偏东偏-+O第28页4.2 直线定向直线定向 定向用角度(一一)方位角方位角 由标准方向北端顺时针方向量到某直线水平夹角；范围：0360真方位角真方位角:A,以真子午线为标准方向;磁方位角磁方位角:Am,以磁子午线为标准方向;坐标方位角坐标方位角:
12、,以坐标纵线为标准方向;东偏时取正号,西偏时取负号.正反方位角正反方位角:测量工作中将前进方向作为直线正方向.是否三种方位角都存是否三种方位角都存在正反方位角在正反方位角?第29页R04=N 7135 W4.2 直线定向直线定向 定向用角度(二二)象限角象限角直线与标准方向线所夹锐角；范围：090.表示方法表示方法:角度大小+象限(北东,北西,南东,南西)N 14 0 3 2R02=S 2512 ER03=S 6856 WR01=N 3924 E第30页直线方向由方位角求象限角R 由象限角R求方位角北东（NE）第I象限南东（SE）第II象限南西（SW）第III象限北西（NW）第IV象限RNER
13、SE（180）RSW（180）RNW（360）R180R180+R360R坐标方位角与象限角之间关系坐标方位角与象限角之间关系R01=N 3924 ER02=S 2512 ER03=S 6856 WR04=N 7135 W N 14 0 3 2 02=15448 03=24856 04=28825 01=3924第31页4.2 直线定向直线定向地面点坐标测算地面点坐标测算坐标正算坐标正算坐标反算坐标反算第32页4.2 直线定向直线定向方位角测量p罗盘仪罗盘仪:用于测定直线磁方位角或磁象限角仪器.1.望远镜2.支架3.度盘4.磁针5.磁针制动螺旋结构：结构：磁针，度盘，瞄准设备.分类分类：方位罗
14、盘仪（0360度）;象限罗盘仪（090度）磁针度盘接目觇板接物觇板分划：分划：1度或30分第33页4.2 直线定向直线定向方位角测量1.读数之前应认清磁针南北端;2.稳定磁针,正视读数;3.勿与磁性物体接触.使用注意事项使用注意事项:4.同时读南北两端读数,取均值,抵消偏心差;5.罗盘不使用时,将磁针升起固定;AB=306RAC=NW55第34页4.2 直线定向直线定向方位角测量p陀螺经纬仪陀螺经纬仪:用于测定直线方位角.结构：结构：陀螺仪 与 经纬仪.观察方法：观察方法：上架式上架式 与 下架式.1 粗略定向第35页4.2 直线定向直线定向方位角测量2 精密定向 NT 与标准北方向不一定完全
15、一致.求仪器常数使用注意事项：使用注意事项：（1）起动和制动陀螺时，陀螺灵敏部分必须处于托起（锁紧）状态，在陀螺运转时不能搬动仪器。（2）使用电源逆变器时，注意正确接线，在没有陀螺负载时不得开启电源（3）仪器在长途运输过程中应注意防震，任何时候不得将仪器箱倒置。第36页第第四四章章 总结与习题总结与习题 1 掌握测量中距离.2 掌握直线定线及其方法.3 掌握普通精度钢尺量具.4 了解精密钢尺量距.5 了解距离测量方法和工具.6 了解电磁波测距基本原理.本章小结本章小结8 掌握三个标准方向及它们之间关系.9 掌握确定直线方向两个角度，以及它们之间关系.10 掌握坐标测算原理（坐标正反算、坐标方位角推算）11了解罗盘仪陀螺经纬仪及其使用.第37页第第四四章章 总结与习题总结与习题1 用钢尺往返丈量了一段距离,其平均值为176.82m,要求量距相对误差为1/,那么往返距离之差不能超出多少?2 何谓子午线收敛角和磁偏角?已知某地磁偏角为-515,直线AB磁方位角为13410,试求AB直线真方位角.3 已知AB=5010,RCD=SW3015,试求RAB 和CD.第38页