距离丈量与直线定位课件.ppt

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1、距离丈量与直线定位第1页，此课件共48页哦内容：理解距离的概念、了解距离测量的仪器和工具，掌握钢尺普通量距、精密量距的实施；掌握直线定位、方位角的概念及方位角的计算；了解磁偏角和子午线收敛角的含义及用罗盘仪测定磁方位角的方法。重点：钢尺量距；方位角的概念及计算方法。难点：磁偏角和子午线收敛角的含义。距离测量distance measure与直线定向line orientation第2页，此课件共48页哦一般在精度上：一般在精度上：电磁波测距电磁波测距EDM(electro-magnetic distance measuring)钢尺量距钢尺量距(steel tape measuring)视距法

2、测距视距法测距(stadia measurement)。第3页，此课件共48页哦第一节距离丈量一、距离丈量的工具工具（一）钢尺、皮尺和绳尺（二）辅助工具：花杆、测钎 等。钢尺钢尺(steel tape)、标杆、标杆(measuring bar)、垂球垂球(plumb bob)、测钎、测钎(measuring rod)、温度计温度计(thermometer)、弹簧秤、弹簧秤(spring balance)。第4页，此课件共48页哦第5页，此课件共48页哦第6页，此课件共48页哦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

3、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。目估法定线示意图目估法定线示意图第7页，此课件共48页哦第8页，此课件共48页哦2丈量（1 1）喊）喊“预备预备”、“好好”前后尺手同时读数，相减。前后尺手同时读数，相减。（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 为余长为余长第9页，此课件共48页哦3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

4、：一般量距：一般量距：K1/3000(K1/3000(平坦平坦)，1/10001/1000（山区）。（山区）。第10页，此课件共48页哦（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。、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；此时前后尺手同时读数。前后尺手同时读数。第11页，此课件共48页哦（3 3）移动后尺整厘米刻划，按上述方法再测二次，三）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（一般不得超过次

5、较差不超限时（一般不得超过23mm23mm），取平均值），取平均值作为尺段结果。每测完一尺段，用温度计读取一次作为尺段结果。每测完一尺段，用温度计读取一次温度。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。第12页，此课件共48页哦3测量各桩顶间高差。测量各桩顶间高差。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

6、数 第13页，此课件共48页哦电磁波测距（EDM）简介一、电磁波测距（一、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、棱镜照片第14页，此课件共48页哦第15页，此课件共48页哦二、分类二、分类1按测程分：短程、中程、远程。按测程分：短程、中程、远程。2按传播时间按传播时间t的测定方法分：脉冲法测距、相位的测定方法分：脉冲法测距、相位法测距。法测距。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

7、光源、红外光源、激光光源。激光光源。4 4按测距精度分：按测距精度分：级、级、级、级、级。级。第16页，此课件共48页哦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（设置棱镜常数（PRISM）。）。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。（2）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,再输入。再输入。第17页，此课件共48页哦二、距离丈量的一般方法（一）平坦地面上丈量水平距离 要丈量平坦地面上A、B两点间的距离，其做法是：先在标定好的A、B两点立标杆，进行直线定线，然后进

8、行丈量。丈量时后尺手拿尺的零端，前尺手拿尺的末端，两尺手蹲下，后尺手把零点对准A点，喊“预备”，前尺手把尺边近靠定线标志钎，两人同时拉紧尺子，当尺拉稳后，后尺手喊“好”，前尺手对准尺的终点刻划将一测钎竖直插在地面上。这样就量完了第一尺段。第18页，此课件共48页哦用同样的方法，继续向前量第二、第三第N尺段。量完每一尺段时，后尺手必须将插在地面上的测钎拔出收好，用来计算量过的整尺段数。最后量不足一整尺段的距离。当丈量到B点时，由前尺手用尺上某整刻划线对准终点B，后尺手在尺的零端读数至，量出零尺段长度l。上述过程称为往测，往测的距离用下式计算：D=nl+l式中：l整尺段的长度；丈量的整尺段数；l零

9、尺段长度。接着再调转尺头用以上方法，从至进行返测，直至点为止。然后再依据上式计算出返测的距离。一般往返各丈量一次称为一测回，在符合精度要求时，取往返距离的平均值作为丈量结果。第19页，此课件共48页哦倾斜地面上丈量水平距离平量法示意图斜量法示意图第20页，此课件共48页哦（三）距离丈量的注意事项（）丈量距离会遇到地面平坦、起伏或倾斜等各种不同的地形情况，但不论何种情况，丈量距离有三个基本要求：“直、平、准”。直，就是要量两点间的直线长度，不是折线或曲线长度，为此定线要直，尺要拉直；平，就是要量两点间的水平距离，要求尺身水平，如果量取斜距也要改算成水平距离；准，就是对点、投点、计算要准，丈量结果

10、不能有错误，并符合精度要求。（）丈量时，前后尺手要配合好，尺身要置水平，尺要拉紧，用力要均匀，投点要稳，对点要准，尺稳定时再读数。（）钢尺在拉出和收卷时，要避免钢尺打卷。在丈量时，不要在地上拖拉钢尺，更不要扭折，防止行人踩和车压，以免折断。（）量距的钢尺须经检验合格，方可使用。（5）尺子用过后，要用软布擦干净后，涂以防锈油，再卷入盒中。第21页，此课件共48页哦直线定向(line orientation)定义：为了确定地面上两点之间的相对位置，除了量测两点之间的水平距离外，还必须确定该直线与一基本（标准）方向之间的水平角，这项工作称为直线定向。确定直线方向与标准方向之间的关系称为直线定向。要确

11、定直线的方向，首先要选定一个标准方向作为直线定向的依据，然后测出这条直线方向与标准方向之间的水平角，则直线的方向便可确定。在测量工作中以子午线方向为标准方向。子午线分真子午线、磁子午线和轴子午线三种。第二节直线定向第22页，此课件共48页哦标准方向 真子午线方向：通过地面上某点指向地球南北极的方向，称为该点的真子午线方向，它是用天文测量的方法测定的。磁子午线方向：地面上某点当磁针静止时所指的方向，称为该点的磁子午线方向。磁子午线方向可用罗盘仪测定。由于地球的磁南、北极与地球的南、北极是不重合的，其夹角称为磁偏角，以表示。当磁子午线北端偏于真子午线方向以东时，称为东偏；当磁子午线北端偏于真子午线

12、方向以西时，称为西偏；在测量中以东偏为正，西偏为负。磁偏角在不同地点有不同的角值和偏向，我国磁偏角的变化范围大约在+6（西北地区）至-10（东北地区）之间。平面直角坐标纵轴线方向，又称轴子午线方向，就是大地坐标系中纵坐标的方向。由于地面上各点子午线都是指向地球的南北极，所以不同地点的子午线方向不是互相平行的，这就给计算工作带来不便，因此在普通测量中一般均采用纵坐标轴方向作为标准方向，这样测区内地面各点的标准方向就都是互相平行的。在局部地区，也可采用假定的临时坐标纵轴方向，作为直线定向的标准方向。综上所述，不论任何子午线方向，都是指向北(或南)的，由于我国位于北半球，所以常把北方向做为标准方向。

13、第23页，此课件共48页哦 三北方向1真子午线方向（真北方向）包含地球南北极的平面与地球表面的交线称为真子午线。过地面某点的真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向。指向北方的一端简称真北方向，指向南方的一端简称真南方向。真子午线方向可用天文测量方法测定。第24页，此课件共48页哦2磁子午线方向（磁北方向）磁子午线方向是磁针在地球磁场作用下，磁针自由静止时其轴线所指示的方向。指向北方的一端简称磁北方向，指向南方的一端简称磁南方向。磁子午线方向可用罗盘仪测定。第25页，此课件共48页哦高斯平面直角坐标系中，坐标北方向就是地面点所在投影带的中央子午线方向。在同一投影带内，各点的坐标北方向是彼此平

14、行的。在工程中常用坐标北方向为标准方向。3轴子午线方向轴子午线方向（坐标北方向）坐标北方向）第26页，此课件共48页哦1 1、磁偏角、磁偏角(magnetic declination)(magnetic declination)磁偏角：磁偏角：地面上同一点地面上同一点真、磁真、磁子午线之间的夹角，叫磁偏子午线之间的夹角，叫磁偏角。角。东东 偏：偏：磁子午线偏真子午线以磁子午线偏真子午线以东为东偏；东为东偏；（正）（正）西西 偏：偏：磁子午线偏真子午线以磁子午线偏真子午线以西为西偏；西为西偏；（负）（负）第27页，此课件共48页哦2 2、子午线收敛角子午线收敛角子午线收敛角子午线收敛角(mapp

15、ing angle)(mapping angle)当坐标北方向在真当坐标北方向在真子午线子午线以东，以东，称为东偏，称为东偏，为正。反之称为为正。反之称为西偏，西偏，为负。可见在中央子为负。可见在中央子午线上，真午线上，真子午线子午线与坐标北方与坐标北方向重合，其他地区不重合，两者向重合，其他地区不重合，两者的夹角即为的夹角即为。第28页，此课件共48页哦方位角与象限角定义：从直线起点的基本方向北端起，顺时针方向量至直线的水平夹角，称为该直线的方位角，其取值范围是0360。第29页，此课件共48页哦方位角和象限角1、定义：、定义：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

16、围为 0 360。有：真方位角、磁方位角、坐标方位角 2、分类及关系：、分类及关系：真子午线方向磁子午线方向坐标纵轴线方向AmA第30页，此课件共48页哦正反方位角关系图如图所示，直线AB的点A是起点，点B是终点；通过起点A的坐标纵轴方向与直线AB所夹的坐标方位角AB，称为直线AB的正坐标方位角；通过终点B的坐标纵轴方向与直线AB所夹的坐标方位角BA，称为直线AB的反坐标方位角(又称为直线BA的正坐标方位角)。正、反坐标方位角相差180，即:AB=BA180第31页，此课件共48页哦方位角由真子午线北端起算的方位角称为真方位角(用A表示)由磁子午线北端起算的方位角称为磁方位角(用Am表示)由轴

17、子午线(坐标纵轴)起算的方位角称为坐标方位角(用表示)。第32页，此课件共48页哦 基本方向基本方向 方位角名称方位角名称 测定方法测定方法真北方向真北方向(真子午线方向真子午线方向)真方位角真方位角A A 天文或陀螺仪测定天文或陀螺仪测定磁北方向磁北方向(磁子午线方向磁子午线方向)磁方位角磁方位角AmAm 罗盘仪测定罗盘仪测定坐标纵轴坐标纵轴(轴子午线方向轴子午线方向)坐标方位角坐标方位角 坐标反算而得坐标反算而得简称：方位角简称：方位角第33页，此课件共48页哦方位角测量真方位角可用天文观测方法或用陀螺经纬仪(gyro theodolite)来测定。磁方位角可用罗盘仪（compass）来测

18、定。不宜作精密定向。坐标方位角由2个已知点坐标经“坐标反算”求得。第34页，此课件共48页哦（1 1）真方位角磁方位角）真方位角磁方位角）真方位角磁方位角）真方位角磁方位角mm磁偏角磁偏角磁偏角磁偏角 坐标方位角坐标方位角坐标方位角坐标方位角 子午线收敛角子午线收敛角子午线收敛角子午线收敛角 坐标方位角坐标方位角坐标方位角坐标方位角 mm （2 2）同一直线正反坐标方位角相差）同一直线正反坐标方位角相差）同一直线正反坐标方位角相差）同一直线正反坐标方位角相差180180，即：，即：，即：，即：相互间关系：相互间关系：第35页，此课件共48页哦正、反坐标方位角XYABABBAAB例例1 1已知已

19、知 CDCD=78=7820202424，JKJK=326=32612123030，求求 DC DC ，KJKJ：解：解：DCDC=258=25820202424 KJKJ=146=14612123030 第36页，此课件共48页哦 坐标方位角的推算2321 212 18023432 323 1803 右角右角左角左角第37页，此课件共48页哦归纳出坐标方位角推算的一般公式为：前后 180左 后 左 180 前后 180右 前360，应减去360；前00和和Y YB B-Y-YA A00，坐坐标标方方位角计算公式与上式相同位角计算公式与上式相同2.2.当当ABAB直直线线位位于于第第象象限限时

20、时，即即X XB B-X-XA A000，坐坐标标方方位角计算公式为：位角计算公式为：ABAB=arctan +180=arctan +180第45页，此课件共48页哦3.3.当当ABAB直直线线位位于于第第象象限限时时，即即X XB B-X-XA A00和和Y YB B-Y-YA A000和和Y YB B-Y-YA A00，坐坐标标方方位角计算公式为：位角计算公式为：AB=arctan +360AB=arctan +360第46页，此课件共48页哦第三节直线的距离、方向与端点的直角坐标的关系坐标正算由A、B两点边长DAB和坐标方位角AB计算坐标增量。见图有：其中：XAB=XB-XA；YAB=YB-YA0yxByAyBxxAABDABXYAB第47页，此课件共48页哦坐标反算根据两个已知点的直角坐标反算坐标方位角和边长，称为坐标反算问题。第48页，此课件共48页哦