距离测量及直线定向.ppt
第三章内容回顾,角度测量的概念角度测量的原理经纬仪的结构经纬仪的使用水平角和竖直角 的观测和计算 测回法、中丝法角度测量的误差来源及分析,第四章 距离测量和直线定向,4.1 距离测量距离：两点间的水平直线距离。距离测量的方法：钢尺量距：钢尺 光学视距：光学视距仪(8.1详)电磁波测距：光电测距仪微波测距仪（4.5）GPS测量法：GPS接收机（7.8）距离测量的程序：标定地面点，直线定线，距离测量,4.1 距离测量,一、标定地面点永久性：水泥桩，石桩，架设觇标。临时性：木桩，树立花杆。二、直线定线（钢尺量距）定线：当两点间的距离大于尺长时，需分段丈量，将分段点标定在一条直线上的工作称为直线定线。,二、直线定线（钢尺量距）,目估法（粗略）：A点的人指挥2点的人左右移动。经纬仪定线（精确）：A点用经纬仪瞄准B点，指挥2点人移动。,三、距离测量,钢尺：尺宽10-15mm，长20m，30m,50m等量距辅助工具：标杆、测钎、垂球、弹簧 秤、温度计等,三、距离测量辅助工具：温度计、弹簧秤、标杆、测钎,、平坦地区钢尺量距,距离丈量可分为平坦地面的距离丈量和倾斜地面的距离丈量。丈量工作要求平、紧、稳。往返测量，取平均值。多尺段计算：,4.2 钢尺量距的一般方法,、平坦地区钢尺量距,相对误差：将往测的全长与返测的全长求其较差，其绝对值与全长平均值之比，化成分子为1的分数，即为相对误差。平坦地区，精度一般要求达到1/2000，困难地区达到1/1000。取往返测平均值作为测量的最终结果。,4.2 钢尺量距的一般方法,平量斜量,平量法：将距离分成若干小段，每段将尺子一端抬高，目估水平，读数。,平量法,2、倾斜地区钢尺量距,4.2 钢尺量距的一般方法,斜量法：测斜距及倾角，计算水平距离：l=L*cos 测斜距及高差，计算距离。l=,斜量法,2、倾斜地区钢尺量距,4.2 钢尺量距的一般方法,钢尺量距的记录,4.3 钢尺量距的精密方法,一、定线 经纬仪定线二、量距 温度计、弹簧秤三、尺段长度计算 倾斜改正、尺长改正、温度改正,尺长鉴定,钢尺长度方程式,钢是弹性体，在拉力作用下会变形（伸长）,4.4、距离测量的误差及注意事项,一、误差来源定线误差拉力不均匀温度变化读数误差尺长改正尺子水平度,二、注意事项定线准确拉力均匀，拉平、拉稳读数仔细记录清晰看清钢尺的零点和刻划钢尺防止扭曲、生锈,一、概述电磁波（Electro-magnetic wave)：又称：电磁辐射、电子烟雾：是能量的一种。凡是高于绝对零度的物体，都会释出电磁波。正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，除光波外，人们也看不见无处不在的电磁波。按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。,4.5 电磁波测距,电磁波谱,无线电波3000米0.3毫米红外线0.3毫米0.75微米可见光 0.7微米0.4微米紫外线 0.4微米10毫微米X射线 10毫微米0.1毫微米射线 0.1毫微米0.001毫微米高能射线 小于0.001毫微米,二、电磁波测距工作原理,1948年瑞典AGA厂推出了第一台光波测距仪。随着需求的增长和光学、微电子学的发展使电磁波测距的技术迅速发展。进一步推进了测量学的发展。优点：测程远、精度高、操作简便、速度快,电磁波测距原理：,设电磁波在测距仪与反光镜（目标）之间往返的时间为t。则测距仪至反光镜的距离:光在真空中的传播速度为 C0=299792458米/秒3.0*108米/秒。,三、电磁波测距仪的分类,按载波分：微波测距仪光电测距仪 激光测距仪 红外光测距仪按测定时间的方式：脉冲式、相位式测距仪的使用-一般安装在经纬仪上使用,按测程分：远程测距仪中程测距仪短程测距仪,激光测距仪微波测距仪红外测距仪,脉冲法测距应用-激光测卫,激光往返时间t,距离D,合作目标 ERS-2卫星,四、电磁波测距使用方法,一般安装在经纬仪上使用。1）将测距仪和反射棱镜分别安置在测线的两端，仔细地对中。2）接通测距仪电源，照准反射镜，开始测距。3）记录测距读数和竖盘读数。4）计算水平距离。,五、电磁波测距注意事项,防止仪器日晒雨淋运输中防止震动照准时视场内不能有其他光源和反射物不能对准太阳避免在烟囱、树木、高压线旁通过在大气稳定和通视良好条件下进行观测长期不用时，将电池取出。,4.6 直线定向,直线定向：确定直线与标准方向之间的角度关系。一、标准方向的种类1.真北方向-过该点的真子午线(经线)的切线方向。(天文观测法或陀螺经纬仪确定)2.磁北方向-该点磁针所指的方向。(罗盘仪测定，受磁场影响)3.坐标北方向-坐标纵线北端所指的方向。,二、“三北”方向的关系,磁偏角：磁北偏离真北的夹角。（东偏为正，西偏为负）,二、“三北”方向的关系,子午线收敛角：坐标北偏离真北的夹角。（东偏为正，西偏为负）-某点与中央子午线的经度差-某点纬度,三、表示直线方向的方法,1、方位角(0 360)由标准方向的北端顺时针到某直线的夹角。真方位角A 磁方位角Am 坐标方位角(方向角),2、方位角间的关系,1、真方位角A与磁方位角Am之间的关系 A=Am+、真方位角A与坐标方位角 之间的关系：A=+,三、表示直线方向的方法,标准方向 方位角名称 测定方法,真北方向(真子午线方向)真方位角A 天文或陀螺仪测定,磁北方向(磁子午线方向)磁方位角Am 罗盘仪测定,坐标纵轴(轴子午线方向)坐标方位角 坐标反算而得,3、正反方位角1+2=1802+3=3601-3=-1801=3-1803=1+180即AB=BA180,北,北,A,B,1,2,3,AB,BA,三、表示直线方向的方法,4、象限角R(0 90),直线与标准方向线所夹的锐角。5、与 R 换算:=R:=180-R:=180+R:=360-R,x,y,北东,南东,北西,南西,N,E,S,W,三、表示直线方向的方法,本 章 小 结,距离概念距离测量的工具直线定线钢尺量距的方法钢尺量距的误差及注意事项光电测距原理直线定向,补充：视距测量,引：测距方法：钢尺，光电测距仪，光学视距仪视距测量：利用视距丝和视距尺来测定两点 间的距离及其高差。视距测量仪器：经纬仪，视距尺,一、视距测量原理,根据竖角及斜距求得水平距离及高差。1、视线水平时，视线与水准尺垂直 十字丝板上有两根视距丝，它们在物镜光心处的张角基本是不变的。两根视距丝在物方像的间距与距离成正比。,视线水平时,视线与水准尺垂直张角基本是不变,1、视线水平时:,由右图:l=+lmFn mFn l/s=/mn l=/mn s一般设计仪器时,令/mn=100,记为k+为一常数,记为c.则:l=c+ks高差：h=i-v,A,B,F,l,l,s,m,n,m,n,m,i,v,n,b,2、视线倾斜时，视线与尺不垂直,旋转视距尺与中丝垂直 则：l=k sS与s的关系：S=Scosl与 D 的关系:D=l cos所以：D=ks cos=ks coscos,h,a,l,D,n,b,l,S,s,n,b,h,i,a,l,D,l,a,b,S,视距测量可以同时测定高差,应用三角高程公式及视距测量公式：,i,v,b,D=ks coscos,二、视距测量方法,1、A点安置经纬仪 量取仪器高i2、瞄准B点的视距尺,读取上丝,中丝,下丝及竖盘读数L。3、计算尺间隔S及竖直角。4、计算水平距D和高差h。,A,B,i,D=ks coscos,
