第三章 距离测量与直线定向.ppt

《第三章 距离测量与直线定向.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章 距离测量与直线定向.ppt（38页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第三章 距离测量与直线定向第一节 钢尺量距 第二节 视距测量第三节 电磁波测距第四节 直线定向第五节 坐标方位角的计算第一节 钢尺量距一、钢尺量距的一般方法(一)量距工具 1.钢尺 钢尺又称钢卷尺，是用宽1015mm、厚0.4mm 的低碳薄钢带制成的。其表面每隔1 mm 刻有刻线，并每隔10cm有数字标记。2.皮尺 皮尺是卷式量具尺，端部有一铜环，使用时可从尺盒中拉出任意长度，用完后卷人盒内，方便携带，长度有20m、30m、50m 三种。3.辅助工具 钢尺量距的辅助工具有标杆、测钎和垂球等。下一页 返回第一节 钢尺量距(二)直线定线 当地面两点之间的距离大于钢尺的一个尺段时，就需要在直线方向上

2、标定若干个分段点，以便于用钢尺分段丈量，这项工作称为直线定线。1.目测定线 目测定线就是用目测的方法，用标杆将直线上的分段点标定出来。上一页 下一页 返回第一节 钢尺量距 2.过高地定线 如图3-1 所示，M、N 两点在高地两侧互不通视，欲在MN 两点间标定直线，可采用逐渐趋近法。3.经纬仪定线 若量距的精度要求较高或两端点距离较长时，宜采用经纬仪定线，如图3-2 所示。上一页 下一页 返回第一节 钢尺量距(三)距离丈量 1.平坦地面的距离丈量 当地面平坦时可沿地面直接丈量水平距离，可先在地面定出直线方向，然后逐段丈量，则直线的水平距离按下式计算:上一页 下一页 返回第一节 钢尺量距 2.倾斜

3、地面的距离丈量(1)平量法。当两点间高差不大时，可抬高钢尺的一端，使尺身水平进行丈量。如图3-3 所示。(2)斜量法。当倾斜地面的坡度比较均匀时，如图3-4 所示。上一页 下一页 返回第一节 钢尺量距二、钢尺量距的精密方法(一)钢尺检定 1.尺长方程式 由于钢尺的制造误差、使用中的变形以及受丈量时温度和拉力不同的影响，使其实际长度和名义长度不相等。因此，丈量之前必须对钢尺进行检定，求出它在标准拉力和标准温度下的实际长度，以便对丈量结果加以改正。钢尺检定后，应给出尺长随温度变化的函数式，称为尺长方程式。上一页 下一页 返回第一节 钢尺量距 2.尺长检定方法(1)与标准尺比长。钢尺检定最简单的方法

4、是将欲检定的钢尺与检定过的已有尺长方程式的钢尺进行比较(认定它们的线膨胀系数相同)，求出尺长改正数，再进一步求出欲检定钢尺的尺长方程式。(2)将被检定钢尺与基准线长度进行实量比较。上一页 下一页 返回第一节 钢尺量距(二)精密量距 1.尺长改正 由于钢尺的名义长度和实际长度不一致，丈量时就会产生误差。设钢尺在标准温度、标准拉力下的实际长度为L，名义长度为L0，则一整尺的尺长改正数为实际长度与名义长度之差。2.温度改正 对钢尺量距时的温度和标准温度不同引起的尺长变化进行的距离改正称温度改正 3.倾斜改正 上一页 下一页 返回第一节 钢尺量距三、钢尺量距的误差分析 影响钢尺量距精度的因素很多，但其

5、产生误差的来源主要有以下儿种:(1)尺长误差。如果钢尺的名义长度和实际长度不符，则产生尺长误差。(2)温度误差。钢尺的长度随温度而变化，当丈量时的温度和标准温度不一致时，将产生温度误差。上一页 下一页 返回第一节 钢尺量距(3)钢尺倾斜和垂曲误差。在高低不平的地面上采用钢尺水平法量距时，钢尺不水平或中间下垂而成曲线时，都会使量得的长度比实际长度要大。因此丈量时必须注意钢尺水平。(4)定线误差。丈量时钢尺没有准确地放在所量距离的直线方向上，使所量距离不是直线而是一组折线，造成丈量结果偏大，这种误差称为定线误差。(5)拉力误差。钢尺在丈量时所受到的拉力应与检定时拉力相同。(6)丈量误差。丈量时在地

6、面上标志尺端点位置处插测钎不准，前、后尺手配合不佳，余长读数不准等都会引起丈量误差，这种误差对丈量结果的影响可正可负，大小不定。上一页 返回第二节 视距测量一、视距测量原理 1.视线水平时计算水平距离与高差的公式 如图3-5 所示，A,B 两点间的水平距离D 与高差h 分别为:水准仪视线水平是根据水准管气泡居中来确定的。经纬仪视线水平，是根据在竖盘水准管气泡居中时，用竖盘读数为90 或270 来确定的。下一页 返回第二节 视距测量 2.视线倾斜时计算水平距离和高差的公式 如图3-6 所示，A、B 两点间的水平距离D 与高差h 分别为:上一页 下一页 返回第二节 视距测量二、视距测量方法 1.量

7、仪高 2.求视距间隔 3.计算视线倾斜角 4.计算水平距离和高差 上一页 下一页 返回第二节 视距测量三、视距测量误差 1.读数误差 2.标尺倾斜误差 3.视距乘常数K 的误差 4.外界条件的影响 上一页 返回第三节 电磁波测距一、光电测距仪的基本原理 如图3-7 所示，光电测距仪通过测量光波在待测距离D 上往返传播一次所需要的时间t2D，依下式来计算待测距离D。测定距离的精度，主要取决于测定时间t2D的精度。因此，大多采用间接测定法来测定t2D。根据测量光波间接测定t2D的方法有脉冲式和相位式两种。下一页 返回第三节 电磁波测距 1.脉冲式光电测距仪测距原理 脉冲式光电测距仪是将发射光波的光

8、强调制成一定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲在待测距离上往返传播的时间来计算距离。2.相位式光电测距仪测距原理 相位式光电测距仪是将发射光波的光强调制成正弦波的形式，通过测量正弦光波在待测距离上往返传播的相位差来解算距离。上一页 下一页 返回第三节 电磁波测距二、红外测距仪的基本构造 1.红外测距仪 图3-8 为D3030E/D2000 型红外测距仪，它的单棱镜测程为1.51.8km，三棱镜测程为2.53.2km，测距标准差为(5+3X10-6D)mm。上一页 下一页 返回第三节 电磁波测距 2.棱镜反射镜 棱镜反射镜(简称棱镜)用红外测距仪测距时，棱镜是不可或缺的合作伙伴。构成反射棱镜的光

9、学部分是直角光学玻璃锥体，它如同在正方体玻璃上切下的一角，如图3-9 所示。图中ABC 为透射面，呈等边三角形;另外三个面ABD,BCD 和CAD 为反射面，呈等腰直角三角形。反射面镀银，面与面之间相互垂直。这种结构的棱镜，无论光线从哪个方向人射透射面，棱镜必将人射光线反射回人射光的发射方向。所以测量时，只要棱镜的透射面大致垂直于测线方向，仪器便会得到回光信号。上一页 下一页 返回第三节 电磁波测距三、红外测距仪的使用 D3030E/D2000 型测距仪的具体操作步骤如下。1.距离、高差测量 2.坐标测量 上一页 返回第四节 直线定向一、标准方向 1.真子午线方向 通过地面上一点并指向地球南北

10、极的方向线，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测定的。指向北极方向可近似地作为真子午线的方向。2.磁子午线方向 通过地球表面上一点的磁子午线的切线方向称为该点的磁子午线方向。它是用罗盘来测定的，磁针静止时所指的方向即为磁子午线方向。下一页 返回第四节 直线定向 3.坐标纵轴方向 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作为坐标纵轴，因此，该带内直线方向，就用该带的坐标纵轴方向作为标准方向。如采用假定坐标系，则用假定的坐标纵轴(X 轴)作为标准方向。上一页 下一页 返回第四节 直线定向二、方位角 通过测站的子午线与测线间顺时针方向的水平夹角叫方位角。由于

11、子午线方向有真北、磁北和坐标北(轴北)之分，故对应的方位角分别称为真方位角、磁方位角和坐标方位角。方位角角值范围从0360 恒为正值。上一页 下一页 返回第四节 直线定向三、正、反坐标方位角 直线是有向线段，在平面上一直线的正、反坐标方位角如图 3-10 所示，地面上1、2 两点之间的直线1-2，可以在两个端点上分别进行直线定向。在1 点上确定1-2 直线的方位角为a12，在2 点上确定2-1 直线的方位角则为a21。称a12为直线1-2 的正方位角，a21为直线1-2 的反方位角。同样，也可称a21为直线2 一1 的正方位角，而a12为直线2 一1 的反方位角。一般在测量工作中常以直线的前进

12、方向为正方向，反之称为反方向。在平面直角坐标系中通过直线两端点的坐标纵轴方向彼此平行，因此正、反坐标方位角之间的关系式为：上一页 下一页 返回第四节 直线定向四、象限角 由坐标纵轴的北端或南端起，顺时针或逆时针至某直线间所夹的锐角，并注出象限名称，称为该直线的象限角，以R 表示，角值范围为090。象限角不但要表示角度的大小，而且还要注记该直线位于第几象限。象限角分别用北东、南东、南西和北西表示。象限角一般只在坐标计算时用，这时所说的象限角是指坐标象限角。上一页 返回第五节 坐标方位角的计算一、坐标正算 坐标正算计算方法见表3-1。二、坐标反算 坐标反算计算方法见表3-2。返回表3 一1 坐标正算返回表3 一2 坐标反算返回图3 一1 过高地定线返回图3 一2 经纬仪定线返回图3 一3 平量法返回图3 一4 斜量法返回图3 一5 视线水平时的视距测量返回图3 一6 视线倾斜时的视距测量返回图3 一7 光电测距原理返回图3 一8 D3030E/D2000 红外测距仪返回图3 一9 棱镜反射镜返回图3 一10 正反坐标方位角示意图返回