距离测量与直线定向(2).ppt

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1、Chapter 4距离测量与直线定向距离测量与直线定向设计设计:王汉雄王汉雄第四章第四章 距离测量与直线定向距离测量与直线定向内容提要:4.1 4.1 钢尺量距钢尺量距 4.2 4.2 4.2 4.2 电磁波测距简介电磁波测距简介电磁波测距简介电磁波测距简介 4.3 4.3 4.3 4.3 直线定向及方位角测量直线定向及方位角测量直线定向及方位角测量直线定向及方位角测量 距离测量距离测量(distance measure)(distance measure)与直线与直线定向定向(line orientation)(line orientation)距离测量方法：电磁波测距电磁波测距EDM(el

2、ectro-magnetic distance measuring)：精度高，施测方便；：精度高，施测方便；钢尺量距钢尺量距(steel tape measuring)：一般工程常用，适合：一般工程常用，适合平地且测量较短距离；平地且测量较短距离；视距法测距视距法测距(stadia measurement)：量距精度差，适合于：量距精度差，适合于手工进行地形图的测绘；手工进行地形图的测绘；4.1 钢尺量距钢尺量距(steel tape measuring)一、量距工具一、量距工具有：钢尺有：钢尺(steel tape)(steel tape)、标杆、标杆(measuring bar)(meas

3、uring bar)、垂球垂球(plumb bob)(plumb bob)、测钎、测钎(measuring rod)(measuring rod)、温度计温度计(thermometer)(thermometer)、弹簧秤、弹簧秤(spring spring balancebalance)。二、钢尺量距二、钢尺量距最基本的要求最基本的要求平、准、直。平、准、直。按精度分：一般量距和精密量距按精度分：一般量距和精密量距（一）一般量距步骤（一）一般量距步骤1 1定线定线(line alignment)(line alignment)按精度分：目估法和经纬仪法。按精度分：目估法和经纬仪法。目估法定线示

4、意图目估法定线示意图2丈量丈量（1 1）喊）喊“预备预备”、“好好”前后尺手同时读数，相前后尺手同时读数，相减。减。（2 2）在山区，可用平量法、斜量法。）在山区，可用平量法、斜量法。平量法平量法斜量法斜量法AB测钎测钎SAB=n+为整尺段长为整尺段长 为余长为余长3内业成果整理内业成果整理（1 1）丈量精度用）丈量精度用“相对误差相对误差”来衡量：来衡量：要求：要求：一般量距：一般量距：K1/3000(K1/3000(平坦平坦)，1/10001/1000（山区）。（山区）。（二）精密量距步骤（二）精密量距步骤（*）1、经纬仪定线。、经纬仪定线。在桩顶画出十字线。在桩顶画出十字线。2、精密丈量

5、。、精密丈量。（1 1）前尺手零端用标准拉力拉紧钢尺。）前尺手零端用标准拉力拉紧钢尺。（2 2）前读尺员发）前读尺员发“预备预备”，后读尺员发，后读尺员发“好好”；此时前后尺手同时读数。此时前后尺手同时读数。（3 3）移动后尺整厘米刻划，按上述方法再测二次，）移动后尺整厘米刻划，按上述方法再测二次，三次较差不超限时（一般不得超过三次较差不超限时（一般不得超过23mm23mm），取），取平均值作为尺段结果。每测完一尺段，用温度平均值作为尺段结果。每测完一尺段，用温度计读取一次温度。计读取一次温度。（4）要进行往返测量。）要进行往返测量。记录格式见表。记录格式见表。3测量各桩顶间高差。测量各桩顶间

6、高差。4内业成果整理内业成果整理某某钢钢尺的尺尺的尺长长方程式：方程式：钢钢尺在尺在t温度温度时时的的实际长实际长度；度；钢钢尺的名尺的名义长义长度度钢尺使用时的温度；钢尺使用时的温度；钢尺检定时的温度钢尺检定时的温度 检检定定时时，钢钢尺尺实际长实际长与名与名义长义长之差；之差；钢尺的膨胀系数钢尺的膨胀系数 斜距斜距 的各项改正：的各项改正：（1）尺长改正）尺长改正故斜距故斜距 经改正后为：经改正后为：（2）温度改正）温度改正（3）倾斜改正）倾斜改正 五、钢尺量距的误差五、钢尺量距的误差n n钢尺丈量误差包括有钢尺本身误差、操作误差和外界影响误差。n n 1.钢尺本身误差：包括尺长误差和检定

7、误差。一般地，这类误差少于0.5mm。n n2.操作误差：包括温度误差、拉力误差、定线误差、垂曲误差、对点读数误差等。n n 3.外界影响误差：主要是风力、气温的影响，一般在阴天、微风的天气，外界环境对钢尺丈量的误差影响比较小。4.2 电磁波测距（电磁波测距（EDM）简介）简介 一、一、电磁波测距（电磁波测距（electro-magnetic distance measuring）的基本原理）的基本原理B测距仪测距仪(EDM instrument)反光棱镜反光棱镜(reflector)全站仪、棱镜照片全站仪、棱镜照片二、分类1 1按测程分：短程按测程分：短程按测程分：短程按测程分：短程(=3k

8、m)(=15km)=15km)。2 2按传播时间按传播时间按传播时间按传播时间t t的测定方法分：脉冲法测距的测定方法分：脉冲法测距的测定方法分：脉冲法测距的测定方法分：脉冲法测距(测程远、测程远、测程远、测程远、不需合作目标、绝对精度低不需合作目标、绝对精度低不需合作目标、绝对精度低不需合作目标、绝对精度低）；相位法测距（）；相位法测距（）；相位法测距（）；相位法测距（需需需需合作目标、测距精度高合作目标、测距精度高合作目标、测距精度高合作目标、测距精度高）。）。）。）。3 3 3 3按测距仪所使用的光源分：普通光源、红外光源、按测距仪所使用的光源分：普通光源、红外光源、按测距仪所使用的光源

9、分：普通光源、红外光源、按测距仪所使用的光源分：普通光源、红外光源、激光光源。激光光源。激光光源。激光光源。4 4 4 4按测距精度分：按测距精度分：按测距精度分：按测距精度分：级、级、级、级、级、级、级、级、级。级。级。级。注：测距误差及标称精度注：测距误差及标称精度测距仪测距误差可表示为：测距仪测距误差可表示为：式中，式中，A固定误差；固定误差；B比例误差系数。比例误差系数。如：某测距仪出厂时的标称精度：如：某测距仪出厂时的标称精度：（5510-6D）mm，简称，简称“5+5”三、使用三、使用一般安装在经纬仪上使用。一般安装在经纬仪上使用。1、常数预置、常数预置（1）设置棱镜常数（设置棱镜

10、常数（设置棱镜常数（设置棱镜常数（PRISMPRISM）。）。）。）。一般：原配棱镜为零，国产棱镜多为一般：原配棱镜为零，国产棱镜多为一般：原配棱镜为零，国产棱镜多为一般：原配棱镜为零，国产棱镜多为-30mm-30mm-30mm-30mm。（2 2）置乘常数。）置乘常数。）置乘常数。）置乘常数。输入气温、气压或用有关公式计算出值后输入气温、气压或用有关公式计算出值后输入气温、气压或用有关公式计算出值后输入气温、气压或用有关公式计算出值后,再输入。再输入。再输入。再输入。2、倾斜改正、倾斜改正 有：有：有：有：，由测距仪自动改正。，由测距仪自动改正。，由测距仪自动改正。，由测距仪自动改正。1、朱

11、颜记（刘德华）2、上海滩（刘德华）4.3 直线定向及方位角测量直线定向及方位角测量 直线定向（直线定向（line orientation）：）：确定地面直线与确定地面直线与标准方向间的水平夹角。标准方向间的水平夹角。一标准方向（基本方向）分类一标准方向（基本方向）分类1、真子午线方向（、真子午线方向（ture meridian direction）地面上任一点在其真子午线处的切线方向。地面上任一点在其真子午线处的切线方向。2、磁子午线方向（、磁子午线方向（magnetic meridian direction）地面上任一点在其磁子午线处的切线方地面上任一点在其磁子午线处的切线方向。向。3、坐标

12、纵轴方向、坐标纵轴方向(ordinates axis direction)地面上任一点与其高斯平面直角坐标系或假定地面上任一点与其高斯平面直角坐标系或假定坐标系的坐标纵轴平行的方向。坐标系的坐标纵轴平行的方向。磁偏角磁偏角(magnetic declination)地面上同一点地面上同一点的真、磁子午线方向不重合，其夹角称为磁偏角。的真、磁子午线方向不重合，其夹角称为磁偏角。磁子午线方向在真子午线方向东侧，称为东偏，磁子午线方向在真子午线方向东侧，称为东偏，为正。反之称为西偏，为正。反之称为西偏，为负。为负。子午线收敛角子午线收敛角(mapping angle)当轴子午线当轴子午线方向在真子午

13、线方向以东，称为东偏，方向在真子午线方向以东，称为东偏，为正。为正。反之称为西偏，反之称为西偏，为负。可见在中央子午线上，为负。可见在中央子午线上，真子午线与轴子午线重合，其他地区不重合，真子午线与轴子午线重合，其他地区不重合，两者的夹角即为两者的夹角即为。二方位角二方位角(azimuth)1定义：定义：由子午线北端顺时针方向量到测线上由子午线北端顺时针方向量到测线上的夹角，称为该直线的方位角。其范围为的夹角，称为该直线的方位角。其范围为00360360。有：真方位角有：真方位角(tureture meridian azimuth)meridian azimuth)磁方位角（磁方位角（magn

14、etic meridian azimuthmagnetic meridian azimuth）坐标方位角坐标方位角(grid bearing)(grid bearing)简称：方向角简称：方向角坐标方位角：坐标方位角：某条直线的坐标方位角是指通过该直线的起点某条直线的坐标方位角是指通过该直线的起点的坐标纵轴沿顺时针方向旋转到该直线所得有夹角。的坐标纵轴沿顺时针方向旋转到该直线所得有夹角。一般一般用用 表示。表示。坐标方位角坐标方位角 标准方向O OP PP PO O真真北北A A磁磁北北Am坐坐标标纵纵轴轴 2正反坐标方位角：正反坐标方位角：（1 1）同一直线正反坐标方位角相差）同一直线正反坐

15、标方位角相差180180，即：，即：XYABABBAABXYABABBAAB例例1 1已知已知 CDCD=787820202424，JKJK=326=32612123030，求求 DC DC ，KJKJ：解：解：DCDC=258=25820202424 KJKJ=146=14612123030 2 2）正反方位角计算）正反方位角计算三方位角测量三方位角测量n n真方位角真方位角可用天文观测方法或用陀螺可用天文观测方法或用陀螺经纬仪经纬仪(gyro(gyro theodolitetheodolite)来测定。来测定。n n磁方位角磁方位角可用罗盘仪（可用罗盘仪（compasscompass）来测

16、）来测定。不宜作精密定向。定。不宜作精密定向。n n坐标方位角坐标方位角由由2 2个已知点坐标经个已知点坐标经“坐标坐标反算反算”求得。求得。坐标方位角(grid bearing)的推算1 1、已知直线、已知直线、已知直线、已知直线ABAB的坐标方位角及直线的坐标方位角及直线的坐标方位角及直线的坐标方位角及直线ABAB与与与与BCBC的夹角，的夹角，的夹角，的夹角，求求求求BCBC的坐标方位角：的坐标方位角：的坐标方位角：的坐标方位角：或：注意：若计算出的方位角注意：若计算出的方位角360，则减去，则减去360；若为负值，则加上若为负值，则加上360。2、根据两点坐标计算方位角：、根据两点坐标计算方位角：已知已知A、B两点坐标求两点坐标求AB，具体计算方法如下：具体计算方法如下：A A A AB B B BXy0XABYABDABAB（1）计算增量：）计算增量：（2）计算锐角：）计算锐角：（3 3）根据）根据）根据）根据 X XABAB、Y YABAB的正负号判断的正负号判断的正负号判断的正负号判断 ABAB所在的象限。所在的象限。所在的象限。所在的象限。